例谈 “算两次”在初中教材中的体现

发表时间:2021/7/14   来源:《中小学教育》2021年第3月第8期   作者:李小囡
[导读] “算两次”是一种非常重要的方法,“等积法”就是

        李小囡
        乌鲁木齐市第七十一中学 新疆 乌鲁木齐 830000
“算两次”是一种非常重要的方法,“等积法”就是典型的代表.将一个量用两种方法分别算一次,由结果相同构造等式,这是一种非常有用的数学方法—“算两次”[1],也叫富比尼原理.单墫教授指出:“算两次”的典型做法是选择一个适当的量,从两个方面去考虑它,“一方面,另一方面,综合起来可得”,好象三步舞曲[2].数形结合、化归与转化、函数与方程等数学思想方法中都蕴涵着“算两次”思想精髓 ,因此,挖掘“算两次”方法,有助于提高学生的数学素养.“算两次”在初中教材中有广泛体现,虽然没有显现,却暗藏在教材的多处.下面笔者将选取几个例题和习题进行说明.
例1  “算两次”与一元一次方程(人教版教材七(上)88页问题2)
问题2:把一些图书分给某班学生阅读,如果每人分3本,则剩余20本,如果每人分4本,则还缺25本.这个班有多少学生?
分析:设这个班有名学生.一方面这批书可表示为(3x+20)本.另一方面这批书共(4x-25)本.这批书的总数是一个定值,表示它的两个式子应相等,得方程3x+20=4x-25.
说明:本题是将“这批书”用两种不同的式子表达,表示同一个量的两个不同的式子相等建立等式.
例2  “算两次”与三角形内角和(人教八(上)17页第11题)
11.如图,CE是△ABC的外角∠ACD的平分线,且CE交BA的延长线于点E.求证∠BAC=∠B+2∠E.
分析:由题意得∠ECD=∠ACD=(∠B+∠BAC),  又 ∠ECD= ∠B+∠E ,
∴(∠B+∠BAC)=∠B+∠E ,
∴∠BAC= ∠B+2∠E .
说明:将∠ECD从两种角度用不同的式子表示,建立等式.
例3  “算两次”与整式的乘法
(人教八(上)99页单项式与多项式乘法法则几何证明)
问题:为了扩大绿地面积,要把街心花园的一块长m,宽m的长方形绿地,向两边分别加宽m和m,你能用几种方法表示扩大后的绿地面积?不同的表示方法之间有什么关系?
分析:一方面先求扩大后的绿地的边长,再求面积,即①;另一方面可以先分别求原来绿地和新增绿地的面积,再求它们的和,即②;所以.
说明:将“扩大后的绿地面积”用两种不同的式子表示,建立等式,验证了单项式与多项式乘法法则.
例4  “算两次”与二次根式(人教八(下)15页第7题)
7.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,CB=CA=a.求AB的长.(提示:作出AB边上的高,借助△ABC的面积求解.)
分析:一方面S△ABC=;另一方面S△ABC=,建立等式求解.
说明:本题利用了等积法,是“算两次”的典型.
例5  “算两次”与勾股定理(人教八年级(下) 29 页14题)
14.如图,△ACB和△ECD都是等腰直角三角形,CA=CB,CE=CD,△ACB的顶点A在△ECD的斜边DE上. 求证:AE2 +AD2=2AC2.(提示:连接BD.)
分析:连接BD.由题意易证△AEC≌△BDC , ∠ADB=90°.    
在Rt△ADB中,AB2 =AD2+DB2;在Rt△ABC中,AB2 =AC2+CB2,
∴  AD2+DB2=AC2+CB2
又  AE=DB,CA=CB,
∴AE2 +AD2=2AC2 .
说明:本题将“AB2”在两个直角三角形中分别用勾股定理表示,巧妙化解了难点,使学生耳目一新.
例6  “算两次”与相似(人教九年(下)58页习题第11题)
11.如图,一块材料的形状是锐角三角形ABC,边BC=120mm,高AD=80mm.把它加工成正方形零件,使正方形的一边在BC上,其余两个顶点分别在AB,AC上,这个正方形零件的边长是多少?
分析:一方面S△ABC=S△AEF+S△BEG+S△FHC+S四边形EGHF
另一方面S△ABC= 建立等式可求解.
说明:此题是“相似三角形对应高的比等于相似比”的典型应用,从面积入手,用“算两次”这种截然不同的解法,给学生全新的感觉.
例7  “算两次”与圆(人教九( 上)100页例2)
例2  如图24.2-17, △ABC的内切圆⊙O与 BC,CA,AB分别相切于点D,E,F,且AB=9,BC=14,CA=13.求AF,BD,CE的长.
解:设AF=, BD=BF=AB-AF=9- ,
一方面CD=CE=AC-AE=13-另一方面CD=BC-BD=14-(9-),建立等式可解.
例8  “算两次”与锐角三角函数(人教九(下)85页第14题)
14.如图,在锐角△ABC中,探究,,之间的关系.(提示:分别作AC和BC边上的高.)
分析:过点A作AD⊥BC,过点B作BE⊥AC.
在直角△ABD中,AD=csinB,
在直角△ADC中,,AD=bsinC ,
∴csinB=bsinC, ;
同理   ,
∴     .   
说明:本题分别将线段AD、BE用两种式子表达出来,巧妙化解了难点.
上述几个例子展示了“算两次”在解题中的优越性.除了以上例题和习题,教材中还有很多这样可以用“算两次”方法解决的问题,“算两次”贯穿于整个初中教材.“算两次”实质上是从不同的角度来考察同一个量,在不同的问题中这个量可以是面积、线段、角度、坐标还可以是某个参数、代数式、方程、不等式,“算”出的另一个方面则可以是新的代数式、方程、不等式,也可以是和“数”相对应的“形”.在教学实践中,教师应该依据教材,深挖教材,在数学知识形成、发展和应用的过程中对知识和方法进行更高层次的抽象与概括[3],提炼数学思想,促进学生积累活动经验,发展学生数学核心素养.

参考文献
[1] 王宗艳.浅谈中学数学中的一个重要数学方法—“算两次”[J].高中数学教与学,2013(11).
[2] 单墫.算两次[M].北京:中国科学技术大学出版社,1992.
[3]  中华人民共和国教育部制定.义务教育数学课程标准(2011年版)[M].北京 :北京师范大学出版社,2012.1
[4] 人民教育出版社.课程教材研究所.中学数学课程教材研究开发中心.义务教育教科书.数学.七年级-九年级
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