(本文釋出於幾何數學公眾號)
今天還是寫物理相關的方法在數學題上(中學數學)的應用,今天要說的是控制變數法,其廣泛應用於理化生實驗當中的一種方法:‘
以下是百度詞條:
物理學中對於多因素(多變數)的問題,常常採用控制因素(變數)的方法,把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素,而控制其餘幾個因素不變,從而研究被改變的這個因素對事物的影響,分別加以研究,最後再綜合解決,這種方法叫控制變數法。它是科學探究中的重要思想方法,廣泛地運用在各種科學探索和科學實驗研究之中。
注意其中標黃的部分,那麼在幾何動點中,可以用來研究多個動點的問題,等等,有人會問上次不是剛講了
相對運動也是研究多個動點的問題嗎
?
(相對運動方法點選:
用物理知識解數學題(第一期)相對運動思想
)
本次所說的
控制變數法
研究的多動點問題是和
相對運動有
區別的(但是並不一定對立)。相對運動應用的要求是多動點
嚴格關聯
(圍成圖形保持不變全等),甚至不能有長度的放縮。而控制變數法應用的物件是,
多動點,不關聯
。
具體要求和方法:
1、多動點(雙動點為主,
一般還會有一個從動點受制於這兩個動點,問題也是針對從動點提出
),但是動點之間沒有制約作用,也就是各自在各自的軌跡(或無軌跡)上隨便動,
不會相互制約
。(本期講的型別是:
一僕二主
,也就是兩個不關聯的主動點同時控制一個從動點,這名字起的怎麼樣?)
2、先控制一個動點動,讓其他動點保持靜止,觀察,該動點的影響(會讓從動點產生什麼樣的軌跡),在讓另一個動點運動,看會產生什麼影響(對剛才軌跡的影響)。
幹說不練有點暈,看看實際例題:
例題1
:
主動點是E,D,這兩個點在
各自軌跡不關聯的運動
,從動點A’,
同時受這倆點的制約。
先隨便動動看:看不太出來啊!
標出軌跡看看:
再看看:
好了正式開始,
先按住D不動,讓E運動,
E會讓A在圓弧軌跡上運動(以D為圓心DA為半徑的圓弧),
然後再讓D動,D就會影響這個軌跡
。
細細看看怎麼影響軌跡。A’就是軌跡上的點,也就是軌跡(圓弧)運動過程中,其上一點到C最短?怎麼求?就是點圓距離,聯結圓心CD,
CD-半徑最小就是最小值
。即CD-DA最小。
其實這個差什麼時候最小,還需要動動腦筋,CD是直角三角形斜邊,一定大於AD,顯然是CD和AD的比值越接近於1,也就是
sin角ADC越大的時候,差越小,
什麼不懂三角函式,那就想象一下D無休止的向右動DA,DC長度越來越接近。
例題2
:
例題2用到了瓜豆原理,不清楚可以先學習
(還有影片講解:
相似之阿圓轉子母,定角定比原理
)
這也是在群裡看到的一題
主動點是A、B,在各自軌跡無關聯的運動,從動點C同時受他倆制約,我們先按住B不動,根據:定角定比原理,
C的軌跡是正方形順時針旋轉45度再縮小根號2倍(AB、CB滿足定角45度,定比根號2:1)
,
再按住A,
看B的運動對軌跡(正方形)的影響
,根據
軌跡正方形的
中心和B滿足關於定點O的定角定比(或者選取最下的端點,顯然這個端點是距離最小的候選人),得出正方形軌跡的運動軌跡是旋轉45度的雙曲線一支。
易得此時最短:
你問做個題過程怎麼寫(小題也不需要過程),應該是
構造相似
可以,深入研究一下定角定比的解題過程怎麼寫即可。
(本次及以往所做
動圖
和
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