平面幾何證明題的一般思路及方法簡述

平面幾何證明題的一般思路及方法簡述【摘要】惠特霍斯曾說過，“一般地，解題之所以成功，在很大程度上依賴于選擇一種最適宜的方法?！`活、恰當地選擇解題方法是求解平面幾何問題的良好途徑。解決任何一道平面幾何證明題，都要應用這樣或那樣的方法,而選擇哪一種方法,就取決于我們用什么樣的解題思路。本文試對平面幾何證明題中常用的幾種解題思路及方法進行分析。【關鍵詞】平面幾何證明題思路方法平面幾何難學，是很多初中生在學習中的共識，這里面包含了很多主觀和客觀因素,而學習不得法，沒有適當的解題思路則是其中的一個重要原因。波利亞曾說過,“解題的成功要靠正確思路的選擇，要靠從可以接近它的方向去攻擊堡壘。為了辨別哪一條思路正確，哪一個方向可接近它,就要試探各種方向和思路?！ㄓ纱丝梢?，掌握證明題的一般思路、探索證題過程中的數學思維、總結證題的基本規(guī)律是求解幾何證明題的關鍵。常見的證題思路有直接式思路和間接式思路。一、直接式思路證題時，首先應仔細審查題意，細心觀察題目，分清條件和結論,并盡量挖掘題目中隱含的一些解題信息，以在縝密審題的基礎上，根據定義、公式、定理進行一系列正面的邏輯推理，最后得出命題的證明，這種證題的思路被稱為直接式思路。由于思維方式的逆順，在證題時運用的方法主要有"分析法〃和"綜合法〃。分析法。分析法是從命題的結論入手，先承認它是正確的，執(zhí)果索因,尋求結論正確的條件，這樣一步逆而推之，直到與題設會合，于是就得出了由題設通往結論的思維過程。在由結論向已知條件的尋求追溯過程中，則由于題設條件的不同，或已知條件之間關系的隱含程度不同等，尋求追溯的形式會有一定差異，因而常把分析法分為以下四種類型。⑴選擇型分析法。選擇型分析法解題，首先要從題目要求解的結論A出發(fā)，逐步把問題轉化為分析要得出結論A需要哪些充分條件。假設有條件B,就有結論A,那么B就成為選擇找到的使A成立的充分條件，然后再分析在什么條件下能選擇得到B〃〃最終追溯到命題中的某一題設條件。⑵可逆型分析法。如果再從結論向已知條件追溯的過程中，每一步都是推求的充分必要條件,那么這種分析法又叫可逆型分析法，因而，可逆型分析法是選擇型分析法的特殊情形。用可逆型分析法證明的命題用選擇型分析法一定能證明，反之用選擇型分析法證明的命題，用可逆型分析不一定能證明。構造型分析法。如果在從結論向已知條件追溯的過程中，在尋找新的充分條件的轉化“三岔口〃處,需采取相應的構造型措施：如構造一些條件，作某些輔助圖等，進行探討、推導，才能追溯到原命題的已知條件的分析法叫做構造型分析法。⑷設想型分析法。在向已知條件追溯的過程中,借助于有根據的設想、假定,形成“言之成理〃的新構思,再進行“持之有據〃的驗證,逐步地找出正確途徑的分析法稱為設想型分析法。綜合法。綜合法則是由命題的題設條件入手，由因導果，通過一系列的正確推理，逐步靠近目標,最終獲得結論。再從已知條件著手，根據已知的定義、公式、定理，逐步推導出結論。在這一過程中，由于思考角度不同，立足點不同，綜合法常分為四種類型：(1)分析型綜合法。我們把分析法解題的敘述倒過來，稍加整理而得到的解法稱為分析型綜合法。⑵奠基型綜合法。當由已知條件著手較難,或沒有熟悉的模式可供歸納推導,就可轉而尋找簡單的模式，然后再將一般情形化歸到這個簡單的模式中來，這樣的綜合法稱為奠基型綜合法。⑶媒介型綜合法。當問題給出的已知條件較少，且看不出與所求結論的直接聯(lián)系時，或條件關系松散且難以利用時,就要去有意識地尋找、選擇并應用媒介實現(xiàn)過渡，這樣的綜合法就稱之為媒介型綜合法。解析型綜合法。解題時，運用解析法的思想制定解題的大體計劃和方向，然后并不真用解析法來實現(xiàn)這個計劃，而用綜合法來實現(xiàn)，這種綜合法被稱為解析型綜合法。在具體證題時，這兩種方法可單獨運用,也可配合運用，在分析中有綜合，在綜合中有分析，以進行交叉使用。二、間接式思路有些命題往往不易甚至不能直接證明，這時，不妨證明它的等效命題，以間接地達到目標,這種證題思路就稱為間接式思路。我們常運用的反證法、同一法證題就是兩種典型的用間接式思路證題的方法。反證法。具體地說，在證明一個命題時，如正面不易入手，就要從命題結論的反面入手，先假設結論的反面成立,如果由此假設進行嚴格推理，推導出的結果與已知條件、公式、定理、定義、假設等的其中一個相矛盾，或者推出兩個相互矛盾的結果，就證明了“結論反面成立〃的假設是錯誤的，從而得出結論的正面成立，這種證題方法就叫做反證法。當結論的反面只有一個時，否定了這一個便完成證明，這種較單純的反證法又叫做歸謬法;而當結論的反面有若干個時，就必須駁倒其中的每一個，這種較繁瑣的反證法又稱為窮舉法。反證法證題通常有如下三個步驟：⑴反設。作出與結論相反的假設，通常稱這種假設為反證假設。⑵歸謬。利用反證假設和已知條件，進行符合邏輯的推理，推出與某個已知條件、公理、定義等相矛盾的結果。根據矛盾律，在推理和論證的過程中,在同時間、同關系下,不能對同一對象作出兩個相反的論斷，可知反證假設不成立。⑶得出結論。根據排除率,即在同一論證過程中，命題C與命題非C有且僅有一個是正確的，可知原結論成立。同一法。欲證某圖形具有某種性質而又比較繁雜或不易直接證明時，有時可以作出具有所示性質的圖形，然后證明所作的圖形與所給的某圖形就是同一個,由此把它們等同起來，這種證法叫做同一法。例如，同一法證平面幾何問題的步驟如下：作出符合命題結論的圖形;證明所作圖形符合已知條件;根據唯一性，確定所作的圖形與已知圖形吻合;斷定命題的真實性。同一法和反證法都是間接式思路的方法。其中，同一法的局限性較大,通常只適合于符合同一原理的命題;反證法的適用范圍則廣泛一些,能夠用反證法證明的命題，不一定能用同一法論證，但對于能夠用同一法證明的命題，一