文/清远市清城区清城中学
“尺规”作图是利用无刻度的直尺和圆规通过某些手段和方法,画出符合要求的点、线或规则图形。“尺”在“尺规”作图中的作用是划线(直线、射线、线段),原理是利用“直尺”的边是直线的一部分。“圆规”的作用是画弧找交点(找弧与弧的交点,找弧与线的交点),原理是利用圆周上的点的相对确定性(圆周上的点到圆心的距离等于定长——半径)和相对不确定性(圆周上的点有无限个)的矛盾统一关系,找到符合条件公共点。
分析:等腰三角形有一个底,两条腰,要画出等腰三角形,要么先画腰,再画底;要么先画底,再画腰。因此,有两条基本思路,两种基本画法:1.先画腰。①作射线AM,②在射线AM上截取AB=b,③分别以点B为圆心,b长为半径画弧,以点A为圆心,a长为半径画弧,两弧相交于点C,④连结AC、BC,△ABC即为所求作的等腰三角形。
2.先画底。①作射线AM,②在射线AM上截取AB=a,③分别以A,B为圆心,b长为半径画弧,两条弧交于C点,④连结AC,BC。△ABC即为所求作的等腰三角形。
初中所学的规则几何图形,都有其本身的特殊性质。利用“尺规”作图的原理和图形的特殊性质,对所求作图形进行关联、思考、探索,可以找到不同作法。
例2.已知一条线段AB,求作该线段的垂直平分线。
分析1:我们首先想,线段的垂直平分线有何性质?到线段两端的距离相等的点在线段垂直平分线上。而两点可以确定一条直线,因此可以找2个点,分别使得这两点到线段两端点的距离相等即可。
分析2:我们思考:还有什么图形有垂直平分性质,思维可发散性关联,搜索关联到菱形的对角线互相垂直平分。因此,可以以AB为一条对角线构造菱形,要画菱形,就是要画4条边相等的四边形,从而找到方法。
在初中数学教学内容中,有一些实际问题需通过“尺规”作图原理和规则图形性质进行解决。
例3.有两村庄分别位于一条笔直公路的两侧,现需在该公路边修一个公交汽车站,问如何修所花费用(只计路面成本)最少?
分析:对这样的实际问题,我们先通过数学思维将其转化为数学问题:如图,直线l为公路,A、B为公路两侧的村庄。在只计铺设路面成本的情况下,路面长度越短铺设成本越少,从而将实际最省钱问题转化为在l上找一点D,使得AD+BD最小,这个就很简单了,根据“两点间线段最短”很容易找到:只要找到线段AB与l的交点D,即可得AD+BD最短,因此直接连接AB就顺利解决问题。