受新知识体系的影响,作为最近一个世纪才兴起的“向量数学”这套数学体系,以其优良的运算通性,将数学中的“数量”运算与物理中的“矢量”运算有机地结合起来,充分数学作为一门基础性学科的重要地位。
向量作为一种新的量,它不同于数量,数量的代数运算在向量范围不一定能施行,因此在实际教学中,应明确数量和向量的区别,并重新规定了向量的加法、减法、实数和向量的积、向量的数性积和矢性积等运算法则。并在引入二维坐标系后,将向量与坐标紧紧联系起来,增加了向量的渗透性和实用性,更体现了向量运算的价值,下面简单附几例以亨读者。
例1
设△ABC是锐角三角形,在△ABC外分别作等腰Rt△BCD、△ABE、△CAF,在这三个三角形中,∠BDC、∠BAE、∠CFA是直角,又在四边形BCFE外作等腰Rt△EFG,∠EFG是直角,求证:(1)GA=
AD (2)∠GAD=1350
(1994年上海市试题)
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ZG=AG=AF+FG
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=AF(1+
)+BA
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=DA+AD![]()
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=DB+BA+(AC+CD)![]()
=BA+DB+BD+AC![]()
=BA+(AF+FC)![]()
=BA+AF(1+
)
∴ZG=(-1+
)ZD 即 GA=
AD ,∠GAD=1350 。
[评析]:此题将向量与复数二维坐标系完美地结合起来,化繁为简,创造性使用向量完成了证明,值得同学们借鉴。本题也可用传统平几证明方法证明,这里不再赘述。
例2 如图,已知位于同一平面内的正三角形ABC,CDE和EHK(顶点依逆时针方向排列),并且AD=DK。证明:△BHD也是正三角形。
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∴│DK│=│AD│=│BE│ 且DK、BE的夹
角也是600
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△EHK是正三角形,所以点E转到K,线段EB
与KD重合,即B转到D
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于是│HB│=│HD│,∴HB、HD夹角为600
∴ △BHD是正三角形。
[评析]:此题巧妙利用了向量与向量的夹角证明了正三角形的结论。实际题中条件“”等价于“在一直线上,”这个条件,读者可以利用初等平几知识进行证明,但均不如向量证法简洁明了。
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O’(x,0)及圆洞中心O2
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----------------------------------------------------------(*)
这里,│F1│=π×152 │F2│=π×52
│O’ O1│= x │O’ O2│= 8+x
代入(*)得,x = -1
∴挖去圆洞后所剩下的铁板的重心为O’(-1,0)
[评析]:这实质上是一道物理题的“变题”,利用“物体在平衡时,力矩和为0”来解题,这里力矩就一个向量,正体现了数学作为一门“工具性学科”的基础用途。
高中新教材在引入向量以后,使得平面几何和空间几何中许多定理、公式及一些相关问题变得直观、浅显、易理解。教材还通过布置一定量的“实习作业”、“研究性课题”等实践内容让学生亲身体验数学活动的过程,提高他们的数学素养,以达到培养学生创新精神和应用能力的目的,这也是高中新教材改革之宗旨和目标。