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高中数学讲解:平面三角形与空间四面体之间的类比

编辑:sx_wangha

2012-08-14

平面三角形与空间四面体之间的类比】“类比是伟大的引路人,求解立体几何问题往往有赖于平面几何中的类比问题”(波利亚)。新教材中引入类比这一内容,从根本上改变了我以往对数学的看法。虽然我以前也知道到类比,但却不敢把它作为一种数学方法理直气壮地在课堂上讲授,让学生使用。如今总算可以放开手脚,大胆应用了。

在教学中,我进行了多种对象的类比。在我的启发下,学生也主动进行了研究。平面三角形与空间四面体是一组典型的类比对象。现把我和学生的一些研究总结如下,希望能与更多的同仁进行探究。

首先,平面三角形是平面几何中的一个基本图形,而四面体是立体几何中的一个基本图形。二者之间有着密切的联系,同时它们之间的联系体现了平面与空间的联系,一维空间与二维空间的联系,进一步可能有助于对多维空间的理解。

、从概念上看:三角形是边数最少的多边形,四面体是面数最少的多面体。

、三角形的任意两边之和大于第三边。四面体任意三个面的面积之和大于第四个面的面积。

三、任意一个三角形都有一个外接圆,即不共线三点确定一个圆,这个圆圆心称为三角形的外心,外心是各边垂直平分线的交点,外心到三角形各顶点距离相等。任意一个四面体都有一个外接球,即不共面四点确定一个球;这个球的球心在四面体各个面内的射影是各个面的外心,且它到四面体各顶点的距离也相等。

四、任意一个三角形都有一个内切圆,圆心称为三角形的内心,内心到各边距离相等,是三内角平分线的交点;且设三角形的周长为c,内切圆半径为r,则三角形的面积为

。任意一个四面体都有一个内切球,球心到各个面的距离相等,是从六条棱出发的六个二面角的平分面的交点。且设四面体的表面积为S,内切球半径为R,则四面体的体积为

 

五、正三角形棱长为a时,周长为3a,面积为

,高为

,外接圆半径为

,内切圆半径为

。外接圆半径是内切圆半径的2倍。

 

正四面体棱长为a时,表面积为

,高为

,外接球半径为

 

内切接球半径为

。外接球半径是内切球半径的3倍。

 

六、任意三角形的三条中线交于一点,称为三角形的重心,重心到顶点的距离是它到对边中点距离的2倍。(重心定理)如图1所示:G为

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