Метод введения вспомогательных элементов

Часто встречаются задачи, в которых связь между данными (известными) и искомыми (неизвестными) установить непосредственно из текста задачи невозможно. Чтобы прояснить связь между данными и искомыми, следует ввести несколько вспомогательных элементов, главным образом путем замены неопределенных неизвестных – какими-то определенными элементами (величинами). То число вспомогательных элементов, которое надо ввести в данную задачу, называется степенью неопределенности задачи.

Задача 10(Задача Ньютона). Трава на лугу растет одинаково быстро и густо. Известно, что 79 коров поели бы всю траву за 24 дня, а 30 коров за 60 дней. На сколько дней хватит травы для 20 коров.

В вопросе задачи говорится о числе дней, за которые 20 коров поели бы всю траву на лугу. Однако связи между числом коров и числом дней явно нельзя проследить.

Такое же положение встречается в задачах на совместную работу, на движение по реке и т.д. В основном такие задачи содержат неопределенные неизвестные и тем самым эти задачи являются плохо определенными.

Чтобы сделать нашу задачу строго определенной, введем следующие вспомогательные элементы:

первоначальное количество травы на лугу – a единиц;

каждый день на лугу вырастает – b единиц травы;

каждая корова за один день съедает – c единиц травы.

Тогда в первом случае, когда 70 коров поели всю траву на лугу за 24 дня, всего травы было первоначально a единиц, и за 24 дня выросло еще 24∙b единицы; всего a + 24∙b единицы, и всю эту траву поели 70 коров, поедая каждая в один день c единиц, за 24 дня. Из этих зависимостей получаем такое уравнение:

a + 24∙b = 70 ∙ 24 ∙ c

Аналогично для второго случая получаем такое уравнение:

a + 60 ∙ b = 30 ∙ 60 ∙ c

Если искомое число дней обозначим через x, то получаем еще одно уравнение:

a + x ∙ b = 20 ∙ x ∙ c

В итоге мы получили систему из трех уравнений с четырьмя неизвестными. Однако этот факт значения не имеет, так как все вспомогательные элементы в процессе решения полученной системы будут исключены.

Вычитая из уравнения уравнение, получим 36 ∙ b = 120 ∙ c, откуда находим, что c = 0,3 b. Подставляя это выражение вместо c в уравнение или, найдем, что a = 480 b. Подставляя выражения c и a через b из и в уравнение и, сокращая обе части полученного уравнения на b, получаем уравнение относительно х:

480 + х = 6 х. Отсюда находим, что х = 96.

Задача 11. Построить треугольник, если задан угол при одной из его вершин, высота, проведенная из этой же вершины и периметр.

Решение. Обозначим через a данный угол, через h – данную высоту, проведенную из вершины А, угол при которой равен a, и через р - данный периметр.

Выполним чертеж, на котором отметим a и h. Но заметим, что данные задачи использованы не все – на чертеже нет никакого отрезка длины р, равной периметру треугольника. Поэтому будем вводить р.

В треугольнике неизвестны три стороны а, b, с (через а обозначим сторону, противолежащую углу А). Используем обозначения длин сторон, тогда сможем записать, что а + b + с = р.

На продолжении стороны а отложим отрезок CE длиной b в одну сторону, а в другую сторону – отрезок BD длиной с. Таким образом, на чертеже оказывается построенным отрезок ED длиной а + b + с = р.

Наряду с отрезком ED введем вспомогательные отрезки AD и AE, каждый из которых является основанием равнобедренного треугольника.

Исследуя полученную фигуру, нетрудно обнаружить простое соотношение, связывающее угол EAD и A и данный угол a.

b h с

Е b С а В с D

Действительно, используя равнобедренные треугольники ABD и ACE, мы найдем, что величина угла DAE равна (a/2)+90°.

После этого вывода естественно будет построить треугольник DAE.

Таким образом, решение исходной задачи было сведено к решению некоторой – значительно более легкой – вспомогательной задачи.

Статьи о педагогике:

Методы и направления развития творческого потенциала подростков средством фотоискусства
Положительное воздействие фотографии на личность и ее отношение с окружающим миром могут проявляться как при самостоятельных занятиях, так и при создании и обсуждении фотоснимков совместно со специалистом (преподавателем, психологом,) и между других учащихся. Искусство фотографии само по себе много ...

Роль и функции тестирования в преподавании иностранных языков
Начиная с 70-х годов, в отечественной практике преподавания иностранных языков роль тестирования постоянно растет. Проверка и оценка знаний, умений и навыков является важной частью учебного процесса. От ее правильной постановки зависит во многом успех всего процесса обучения. Овладение методикой пр ...

Влияние работы образовательного учреждения на эстетическое воспитание младших школьников
Всестороннее развитие человека на этапе качественно нового состояния нашего общества непосредственно связано с проблемой эстетического воспитания и художественного развития, использования искусства в решении новых социальных задач: воспитание человека труда, способного самостоятельно строить соврем ...