一道数学题的启示:尽信书不如无书
儿子在做教辅资料上的数学题(例题)时耗费了较长时间还没有算出结果(确切地说是答案有两个解,他只计算出来一个),于是我打算帮他看看。
(图源 :pixabay)
题目是这样的:
设直线
y=kx+b
过y=3x-5
与y=-2x+10
的交点A,直线y=kx+b交y轴于点B,直线y=-2x+10
交x轴于点C。若S△ABC=12
,求直线y=kx+b
的解析式。
虽然例题下面就有解答,但是我准备不去看解答,先自行分析并计算一下这个题目。
这题目乍一看很复杂,实际上一点也不简单(皮一下),涉及好多知识点,我们抽丝剥茧,慢慢分析。
若想题目解得好,画图功夫不可少,题目涉及好几条直线y=kx+b
、y = 3x - 5
、y = -2x + 10
,但是仔细分析不难发现后面两个直线方程其实只是为了确定A、C两个坐标点,确定完坐标点后,这两个方程就可以领盒饭退场了。
确定A、C坐标点
那么如何确定连个坐标点呢?由题目可知,A是y = 3x - 5
与y = -2x + 10
的交点,所谓的交点,就是在这个位置上两个函数的x,y都相等。
亦即,交点A(x,y)是如下二元一次方程的解:
y = 3x - 5
y = -2x + 10
解方程嘛,小CASE,这里就不过多赘述了,解得x = 3, y = 4;
,亦即点A坐标为(3, 4)。
同理,由直线y=-2x+10
交x轴于点C,解得点C坐标为(5,0)
根据坐标点画图
好,现在我们已经确定A、C两个坐标点,然后我们根据坐标点来画图形。由题干直线y=kx+b交y轴于点B可知,B点处在Y轴上,那么B点到底在哪个位置呢?不同的位置可能有不同的计算结果呢。
根据分析,我们可以得出四种情况,分别为:
- 点B的纵坐标,在AC延长线与Y轴交点之上
- 点B的纵坐标,在点A纵坐标之上,在AC延长线与Y轴交点之下
- 点B的纵坐标,在点C纵坐标之上,在点A纵坐标之下
- 点B的纵坐标,在点C纵坐标之下
这四种情况覆盖了点B纵坐标的所有可能,且每种情况都可以对应相似的图形(具体位置无关紧要)。
因为我不太擅长用电脑画图,小伙伴们可以自己比划一下。(所以有时候纸笔也是很重要且方便的)
根据图形列出等式
有了图形以后,我们就可以根据图形列出等式。小伙伴可能会问,哪里有等量关系呀?
回头再看看题干,不难发现,等量关系的密码就是S△ABC=12。所以我们只需根据图形,列出△ABC的面积表达式,然后让其等于12,就可以啦。
如果我们画出图形,不能看出,△ABC并不是个规规矩矩的三角形,也没法做出直观且可计算的高。这时候就要发挥我们的图形组合拆分能力啦。
通过观察,做点A到Y轴的垂线(或到X轴的垂线),我们不难发现,各种情况中,△ABC的面积都可以通过组合图形(梯形、三角形加减)再减去三角形,来得到我们要求的三角形面积表达式。
然后令S△ABC=12,就可以通过等式,计算出相应的B点坐标啦。最终我们得出,符合条件的点B坐标为(0,-2)
或(0, 22)
。
算出y=kx+b
的解析式
我们已经算出点B坐标为(0,-2)
或(0, 22)
,根据题意代入表达式,得出y=kx+b
中,b为(-2,或22)
。
在根据y=kx+b
通过点A(3,4),我们就可以计算出当b = -2
时,k值为2;b = 22
时,k值为-6.
由此得出y=kx+b
对应的解析式为:
y = 2x - 2
y =-6x + 22
即我们所要的答案,完美完成。
进一步思考(1)
解题过程中,我们画出四个图,为什么只解出两个b值?
在计算过程中,除了第一个图,其余三幅图都得出相同的结果,b = -2
,对于我们列的三种情况(三幅图),b = -2
明显不符合图二、图三的假设,只符合图四的情况。
所以图四才是正确的图形。但是三幅图却解出相同的b值,这仅仅是巧合吗?通过列S△ABC的表达式(组合分割图形),不难发现,如果辅助线做的正确,三个表达式可以以一致的形式呈现。
进一步思考(2)
一条斜线段AC,取Y轴上一点B,让三角形S△ABC面积为固定值的点B,有几个呢?
姑且就按我们题中的AC来,我们取AC与Y轴交点以下的几个点B,做点B到AC的垂线BD(亦即△ABC的高),我们不难看到,B点越往下,BD越长,S△ABC越大(可以做D到X轴垂线,看起来就一幕了然了)。
当B和AC与Y轴交点重合时,S△ABC最小(为零)。
同理,取AC与Y轴交点以上的几个点B,我们不难证出,B点在离AC与Y轴交点往上越远,S△ABC越大。
综合两种情况,我们不难得出,当B和AC与Y轴交点重合时,S△ABC=0,然后越远离这个交点,△ABC面积越大,所以固定面积的B值有两个,分别在AC与Y轴交点上边以及下边。
所以,这就是我们上边例题中解出两个B点且只有两个B点的缘故(不会有第三个啦)。
回头看列题的解法
为了省事,直接上照片:
它是怎么解的呢?算出点A点C的坐标大同小异,它竟然引入了一个点D,而且为了表示点D的坐标,竟然引入了分式。
原本就是100以内的加减法运算,竟然变成了极为复杂的分式运算,别人不知道,反正要我算,凭我的计算能力,肯定出错。
再有就是,它只考虑的三种情况,并没有考虑B在AC与Y轴交点之上的情况,只不过恰巧这样的做法,列出的S△ABC表达式是一样的,虽然得出了正确的结果,但是图是完全错误的。
结论
通过分析例题的答案,不难得出这答案涉三宗罪:
- 多引入一个点D,大幅增加了复杂度
- 引入分式计算,运算量及难度倍增
- 图形没考虑全面,纵然得出正确答案,但与图形不符
按它的做法,先不说图形对错的问题,就这一坨分式,计算上我觉得没半个小时我肯定算不出来(请尽情鄙视我这个两位数加减法还经常出错的选手);而用我的方法,计算上5分钟时间足矣!
(图源 :pixabay)
一个例题竟然有这么多问题,让人难以置信,所以什么优秀教辅资料,不过如此而已!
这让我想起一句话,尽信书不如无书,古之人不余欺也!多亏我先尝试做一下,不然直接看答案,就得懵圈。
👍👍
我是一看到数学题就犯困的类型,我还是硬着头皮把解题过程看完了。。然后一脸懵逼,哈哈哈。。
哈哈,主打就是瞎折腾
我草,我居然看不懂了
数学果然没学好
嘿,我不学了,哈!反正我中考也过来,高考也过了!
完了,完了, 全不会了😂
天 看不懂!完全看不懂!我看着数学题就头疼🤦🏻♀️🤦🏻♀️😅😅 o神太厉害了!你94传说中的学霸!!
@tipu curate 3
Upvoted 👌 (Mana: 9/59) Liquid rewards.
这些知识忘得一干二净…