回忆一下初中数学,才发现自己并学到的东西很有限,初中的很多东西只是简单的涉及。最近有回到了初中的知识上,总结了一些在数学上自己发现和简单推理的东西。
一、勾股定理
很多人都知道勾股定理,也能够顺利的证明出来,毕竟课本上提供了很多用四边形证明的方法,不过如果给出一个圆和一个直角三角形,能证明吗?答案是肯定的,这个相信很多人在初中的时候就已经发现了(我是在学圆的时候偶然发现的)。
在这个三角形中,我们设圆的半径为r,即EO=DO=FO=r,AC=a,BC=b,AB=c。
我们都知道r可以用a、b、c表示出来,用面积法可以轻易得出r=ab/(a+b+c);利用圆的切线的性质可以轻易得出r=(a+b-c)/2。
将这两个式子相等,可以推出a^2+b^2=c^2。并且在证明过程中没有用到与勾股定理有关的推论或者它本身,所以我们就可以把这个当做是一个正确的证明方法了。
二、抛物线
(1)、 不知道有多少人和我一样,在初中的学习中一直没有弄明白抛物线的定义,便开始使用了。到了高中,还是新华词典告诉我什么是抛物线:到定点和定直线的距离相等的点的集合。
对于一条对称轴垂直于x轴的抛物线,我们可以进行一些下面简单的推论。
我们先从反面进行验算:
再把情况放的特殊点,设抛物线解析式y=ax^2+c(a<>0),那么我们就可以把定直线看做x轴,定点坐标为 M(0,2c)。设抛物线上的点坐标为P(t,at^2+c),s1为点P到x轴的距离,s2为线段PM的长度。s1=at^2+c,
s2=(t^2+(2c-at^2-c)^2)^(1/2),中间的化简过程就不在写出了。s1^2=a^2t^4+c^2+2act^2,s2^2=(1-2ac)t^2+a^2t^4+c^2,比较s1和s2我们可以看到(1-2ac)t^2=2act^2 ∴c=1/(4a)
所以y=ax^2+(1/(4a)),所以定点的坐标就是(0,1/(2a)),定直线就是x轴。
把这条抛物线平移,就可以的得到任意一条抛物线y=ax^2+bx+c(a<>0)所对应的定点(-b/(2a),(4ac-b^2+1)/(4a)),定直线的解析式为y=((4ac-b^2-1)/(4a))。
我们回到原来的定义,对于一个定点(p,q)和定直线y=t(在这里,我们为了简化,就只看定直线平行于x轴的情况),我们可以的到抛物线的解析式为y=(1/(2q-2t))x^2+(p/(t-q))x+((p^2+q^2-t^2)/(2q-2t))。
这样,对于对称轴垂直于y轴的情况也可以将x、y互换得到,当然也可以将坐标轴中y轴与抛物线的对称轴平行建立,然后进行一些旋转就可以了,虽然y不再是x的函数,但是x、y之间的关系也可以表示出来。
对于一条抛物线,经过焦点(也就是之前所说的定点)的光线(数学中的直线)经抛物线反射后一定是与对称轴平行的。
(2)、应用:最后,我们来看一个神奇的物理学上抛物线的应用(初中的时候竟然弱弱的不知道)。
我们都知道,自行车灯用互相垂直的两个平面镜,就能将入射光平行射出。对于一些车灯,它们的灯罩显然不是两个互相垂直的平面镜这么简单,有的是一个抛物线绕着对称轴旋转而成的空间图形,我们这里利用以上的性质就可以发现,这样的灯光散射的少,也就能使光更加的明亮集中。
证明如下:在抛物线y=ax^2+(1/(4a))(a<>0)中,取点P(t,at^2+(1/(4a))),我们从这点向x轴做垂直,垂足为C,抛物线焦点M(0,1/(2a)),P点处抛物线的切线与y轴的交点为D,则这条切线的解析式y=2atx+1/(4a)-at^2(这条直线解析式的k值就是抛物线在P点处的斜率),那么D点坐标就是(0,1/(4a)-at^2),MD=MP=PC,且MD∥PC,所以四边形MDCP就是一个菱形,从而过M点的反射时法线的平行线(也就是过M点的切线的垂线)平分角DMP,从而反射光线和入射光线之间的夹角的大小就等于角DMP,从而证明了反射光线与y轴平行。
希望以后能发现更多美丽的数学的知识,来充实小小的博客。