运用方程的思想解综合题

(三)运用方程的思想解综合题

把未知转化为已知,常有两种途径,一种是从已知数量的运算求出未知,这种仅由已知数参与运算,逐步扩大已知量,最终求得结果的方法常称为算术方法。另一种是通过设元,并把未知量参与到运算中去,抓住问题中的等量关系,构造方程或方程组,通过求解方程从已知探索未知,实现未知向已知的转化,这就是处理数学问题的方程思想。列方程解应用题就是培养方程思想的典型内容,待定系数法求函数的解析式也是方程思想的体现,这里就不再举例。下面举例说明方程思想在解几何综合题中的运用。

例4 已知:如图3,正方形ABCD,边长为1。以A点为圆心,以AD为半径作BD;以点D为圆心,以DA为半径作AC,⊙O与AC,BD及AB分别相切于M、N、E点,求⊙O的半径。

分析:用方程的思想解题,关键在分析等量关系,通过设元,建立方程,解出未知数。

图示

图3 正方形ABCD示意图

本题中⊙O与⊙A内切于N,则点N在AO的延长线上。⊙O与⊙D外切,则M在OD上,由于⊙A、⊙D半径都是已知数1,因此AO、DO都是建立等量关系不可缺少的线段。⊙O与AB相切于E,则过切点的半径OE是常规辅助线,OE⊥AB,∠A=90°,则图中出现以OE为所求,AD为已知的直角梯形,正是建立等量关系的基本图形。

略解:连OE,OD,AN,作OF⊥AD于F。(https://www.daowen.com)

设⊙O半径为r,AO=1-r,OD=1+r。

易证四边形AEOF为矩形,∴AF=OE=r。

由勾股定理,得AO2-AF2=OF2=OD2-DF2

可得方程(1-r)2-r2=(1+r)2-(1-r)2

化简整理得6r=1,

图示

方程的思想是初中数学重要的数学思想,在代数、几何及综合题的解答中有广泛的应用,借助方程的思想方法,使很多不同背景、不同模型的数学问题,化归为列方程或方程组来解决,使问题化难为易。