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从草稿纸中发现的数学问题

从草稿纸中发现的数学问题

张学兵 崔文硕

[摘 要] 本文作者从平时常用的草稿纸中发现了值得研究、思考的问题,所以我们平时要学会用数学之眼看生活,要用学到的知识解决生活中的问题,从我们周围熟悉的事物中学习数学和理解数学,体会数学就在我们身边.

[关键词] 草稿纸;数学问题;反思

在平时的学习中,我们要学会用数学之眼看生活,要用学到的知识解决生活中的问题,要从我们周围熟悉的事物中学习数学和理解数学,体会数学就在我们身边.

问题

如果将一沓草稿纸(如图1)钉起来,當把用完的纸翻折到最后时,会出现一个因重叠而无法写字的三角形区域. 那么为了节省资源,如何使三角形的面积最小?

猜想

当钉子是折痕中点时三角形的面积最小.

提炼

如图2,∠A=90°,N在线段AC上,M在线段AB上,P在线段AM上(P不与点M重合),Q在线段NC上(Q不与N重合),O是MN与PQ的交点,且O是MN的中点.

求证:S

证明:作△PMO的高PH,△QNO的高QG.

因为∠A=90°,∠AMN>0°,∠QNO=∠A+∠AMN,

所以∠QNO>90°.

所以△QNO的高QG在△QNO外部.

所以点G在边ON的延长线上.

所以OG>ON.

因为∠A=90°,∠AQP>0°,∠MPO=∠A+∠AQP,

所以∠MPO>90°.

所以△PMO的高PH在△PMO内部.

所以H在边OM上.

所以OH

因为O是MN的中点,

所以OM=ON,

所以OH

因为PH是△PMO的高,QG是△QNO的高,

所以∠PHO=90°,∠QGO=90°.

所以∠PHO=∠QGO.

在△PHO和△QGO中,

因为∠PHO=∠QGO,

∠POH=∠QOG,

所以△PHO∽△QGO.

所以=.

所以PH

所以S

所以S+S

所以S

反思

作为上述问题的进一步思考,上述问题还有基于初中知识方法另外的优化解决方案吗?当上文中无法写字的三角形区域中的直角变为锐角或钝角时,是否还有相同的结论?考虑到初高中衔接,你能用初中知识解决下列高中数学训练中的两个常见问题吗?问题2有多种解法,其中哪种方法突出显示了三角形面积取得最小值时的几何意义?

问题1 如图3,某矩形花坛ABCD长AB=3 m,宽AD=2 m,现将此花坛在原有基础上拓展成三角形区域,AB,AD分别延长至E,F,并使E,C,F三点共线. 当AF的长度是多少时,△AEF的面积最小?

问题2 如图4,过点P(3,2)的直线l交x轴正半轴和y轴正半轴于A,B两点,求使△AOB面积最小时l的方程.

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