类比法在数学解题中的应用.doc

长 沙 第 七 中 孙贤忠 在数学解题中类比法的应用长沙第七中学 孙贤忠 “类比是一个伟大的引路人”（波利亚）。“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进”（康德）。 所谓类比（即类比推理）就是依据两个对象的已知相似性，有可能把一个（数学）对象的特殊知识转移到另一个数学对象上去，从而获得对后一个对象的新知识。 在数学解题过程中，当我们的思维遇到障碍时，运用类比推理，往往能实现知识的正迁移，将已学过的知识或已掌握的解题方法迁移过来，“柳暗花明又一村”。例如： 已知：x,y,z 均为正实数 求证： 分析：本题好像无从着手，但我们从整体上观察结论知：“三角形两边之和大于第三边”与其相似，而被开方式与余弦定理相类比，从而设法构造一个三角形，用几何知识证明。 证明：作,如图， AOB=BOC=COA= 令OA=x, OB=y, OC=z 由余弦定理可得: AB= AC= BC= AB+ACBC 故原式得证。可见，类比在数学解题中有着十分重要的作用。类比推理可用如下图式描述： 类比根据 其中分别与相同或相似， 推论：B类对象也具有与d相同或相似的属性d。 我们知道正三角形内任一点P到各边距离之和为常数。分别从三条边相等与三个角相等类比，“在各边相同的凸多边形内任一点P到各边距离之和为常数”和“在各角相等的凸多边形内任一点P到各边距离之和为常数”。可以证明这两个命题都是正确的（利用面积法证明）。 常用的类比有： 1、平面与空间的类比 把立体几何知识与相关的平面几何知识类比，是实现知识迁移的有效方法，也利于化难为易，启迪思维。如，关于勾股定理，可有几个类比：勾股定理：在直角边长为a,b，斜边长为c的直角三角形中，有 类比1：长、宽、高分别为p,q,r,对角线长为d的长方体中，有 类比2：长方体交于某一顶点的三个长方形面的对角线长分别为p,q,r,长方体对角线长为d，则有 类比3：四面体交于一个顶点O的三条棱两两互相垂直，与O相邻的三个面的面积分别为A，B，C，与O相对的面的面积为D，则有： 2、数与形的类比在数学研究中，数与形的类比经常在相反的方向上得到应用。即通过与“形”的比较去推测“数”的有关性质，又通过与“数”的比较去推测“形”的有关性质。例：已知求k的值。分析：类比两直线 l1:ax+by+c=0与 l2：（b+c）x+(c+a)y+(a+b)=0重合 则有（a+b+c）(x+y)+(a+b+c)=0又例：k为何值时，方程组有一组解？ 两组解？ 无解？ 利用数与形类比，解法直观，简单明了。方程组有一组解，即直线与半圆只有一个交点；有二组解，即直线与半圆有两个交点；无解，即直线与半圆无交点。所以，当时有两解； 当时有一组解； 当时无解。再例：过正方形ABCD的顶点C作任一直线与AB、AD的延长线分别与E、F，求证AE+AF4AB分析：原结论稍加变形为（AE+AF）24AB（AE+AF）类比二次方程判别式 ，构造一元二次方程。证：如图，设AB=，AE=x, AF=y , 即 xy-a(x+y)=0, 又设x+y=m, 则y=m-x. 代入xy-a(x+y)=0, 得:x2-mx+ma=0 x为正实数，=m2-4ma0，即m4a AE+AF4AB 3、解题方法上的类比例：若求证：2y=x+z(即x,y,z成等差数列)分析：通过类比，类比为一元二次方程的根与系数的关系来解，构造一元二次方程因为1是方程的解，所以方程有两相等实根，都为1。由韦达定理，两根之积为 4、有限与无限的类比例：因为圆可看成是正多边形当边数趋于无穷时的极限情形。因此，依据“三角形的面积等于底与高的乘积的一半”的结论，可证：正多边形的面积等于周长与边心距乘积的一半。从而类比出：圆的面积等于其周长与半径乘积的一半，即，显然正确。当然，类比结果的正确性必须经严格的