52
Ю. В. Сидоров
На применных экзаменах в институтах много места уделяется задач по геометрии. Условия большиства задач формулируются достаточно просто: в некоторых геометрических фигуре задается несколько элементов или соответствий между элементами и требуется найти неизвестный элемент или неизвестное соответствие между элементами.
Такие «стандартиные» условия задач понятны каждому абитриенту. Однако геометрические задачи и примеры их решения настолько разнообразны, что невозможно придумать какую-нибудь удобную классификацию, по которой можно было бы узнать решет решения каждой конкретной задачи. Именно поэтому в учебниках и учебных пособиях почти нет описаний методов решения задач. Чтобы научиться решать геометрические задачи, нужно твердо знать и хорошо понимать основные теоремы геометрии, главное, постоянно тринироваться, регуляро решать разнообразные задачи.
В последние годы большиство школьников решают геометрические задачи только «алгебраических способом» который состоит в следующем. Незвестные элементы геометрической фигуры обозначаются через , , , …, и вычисляются несколько соответствий между известными и неизвестными элементами. Затем решается полученная система алгебраических и тригонометрических уравнений и нахождение те элементы или соответствие найти по условиям задачи.
Такой форматный подход к решению геометрических задачи часто является одним из самых простых и позволяет быстро получить ответ. Естественно, возможно желание решать таким способом все задачи. Однако абитриент, который привил, не задумываясь, «переедельвать» любую геометрическую задачу в алгебраическую, встречает непредодолимые трудности на применных экзаменах, если оказывается, что его способ решения не приводит к желаемому результату.
Почти каждая задача может быть решена различными способами. Высокое оцениваются те работы абитриентов, в которых найден наиболее короткий и изящный путь решения задачи. Только большая и постоянная тринировка позволяет научиться нахождать самый разнообразный способ решения. Удачный выбор неизвестных, удобный рисуок, дополнительные геометрические построения и аккуратное оформление решения помогают правильно понять задачу и найти самый простой способ ее решения. Рассмотрим конкретные примеры.
На письменном экзамене по математике в МФТИ была предложена следующая задача.
- Биссектрисы AM и BN треугольника ABC пересекаются в точке O. Известно, что , . Наименуемые треугольники ABC.
Многие абитриенты пытались решить эту задачу следующим образом.
53
Пусть , , (рис. 1). Найдем длину отрезка из треугольника (по свойству bicсектрисы внутринего угла треугольника и по теореме синусов):
Аналогично из треугольника находится:
Таким образом, получена система уравнения:
Большинство абитурентов, которые решали задачу таким способом, не сумели найти решение этой довольно сложной системы. Но плохо не то, что они не решили полученную систему, а то, что они не пытались найти другой способ решения данной задачи. Эту задачу проще решить следующим способом (то же алгебраическим).
Пусть , , . Из треугольников и по свойству bicсектрисы внутринего угла треугольника получаем:
Отсюда . Из треугольника имеем:
то есть
Из этой системы уравнения находится: . Отсюда следует, что и по теореме, обратной теореме Пифагора, .
Следовательно,
Рассмотрим еще одну задачу.
- Наzinоменузе прямоеольное треугольника расположена точка , а на стороне — точка такая, что . Известно, что см, см. Найти длину отрезка .
Естественно попытаться решить эту задачу следующим образом. Обозначим через (рис. 2). Тогда и из подобия треугольников получаем уравнение
которое легко преобразуется к виду .
Найти решение этого уравнения трудно, и поэтому надо попытаться найти другой способ решения задачи. На-
54
Рис. 2.
пример, задачу 2 можно решить следующим образом.
Обозначим через , через . Тогда легко получить следующую систему уравнения:
Из второго уравнения этой системы находим:
Вычитая из этого уравнения первое уравнение системы, получаем:
Учитывая, что , получаем систему
из которой находим ответ:
Из рассмотренных примеров видно, как удачный выбор неизвестных
Рис. 3.
величин помогает упростить решение геометрической задачи алгебраической способом. Приведем примеры задачи, для решения которых полезно сделать дополнительные геометрические построения.
- Втрапецни боковая сторона перpendикулярна основанием, диagonali взaimно перpendикулярны . Найти отношение .
Решен и е. Через точку проведем прямую, параллельную диagonali , до пересечения с прямой в точке (рис. 3). Тогда по теореме о свойстве перpendикуляра, опущенного из вершины прямого угла треугольника , имеем
Учитывая, что , находим
- На сторонах и треугольника расположены соответственно точки и так, что
Прямы и пересекаются в точке .
Найти отношение
Решен и е. Проведем (рис. 4). Из подобия треугольников и находим :
Следовательно,