Геометрия алгебре Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Пословица. Анри Пуанкаре сказал, что математика — это искусство называть разные вещи одина- ковыми именами. Осмелимся добавить: а одинаковые вещи — разными именами. То есть один и тот же объект можно описывать на разных языках, видеть разными глазами. При этом непонятное ранее утверждение может стать очевидным, а к сложной задаче может отыскаться лёгкое решение. На школьном уровне эта идея обычно реализуется как перевод на язык алгебры арифме- тических задач (текстовые задачи решают с уравнений) и геометрических задач (координатный и векторный методы). Такой перевод позволяет алгоритмизировать реше- ние задач. Заметим, что алгоритмизация не всегда полезна: не нужно ничего изобретать, решение идёт по накатанной схеме. “Решать с уравнений задачу, допускающую простое арифметическое решение, безнравственно.” [1, с. 46] Менее известны другие случаи, когда арифметические и алгебраические задачи удобно решать на геометрическом языке. Таким примерам и посвящена эта статья. Доказать значит сделать очевидным Ключевые факты полезно формулировать на разных языках, чтобы каждый ученик усваивал их на свойственном ему языке. Для многих вовремя показанная картинка может раз и навсегда навести ясность и от типичных ошибок. 1. Переместительный закон сложения для положительных чисел можно пояснять так: поезд проехал a км от Москвы до Твери и b км от Твери до Петербурга. На обратном пути он проехал те же расстояния в обратном порядке, и общий путь был тот же самый. Значит, a + b = b + a. Переместительный закон сложения для целых чисел хорошо пояснять с дви- жения лифта. Например, (+3) + (−5) означает, что лифт поехал сначала на 3 этажа вверх, а потом на 5 вниз. А (−5) + (+3) означает, что лифт сначала поехал на 5 этажей вниз, а потом на 3 вверх. Ясно, что в итоге он переместился на одно и то же число этажей в одну и ту же сторону3. Тот же Пуанкаре говорил, что научиться складывать дроби можно двумя разрезая яблоки и . . . разрезая пироги. В статье и на доске проще резать прямоугольники (“шоколадки”), но суть будет та жеСпросите пятиклассника, чему равен квадрат суммы — и он наверняка ответит “сумме квадратов”. Переубедить его проще всего с картинки 6: считаем площадь боль- шого квадрата двумя Говорят, когда Руссо учился в школе, его убедило только такое доказательство. Можно придумать картинки для доказательства разложения квад- рата суммы трёх слагаемых, для разности квадратов и даже для куба суммы [2]. Правда, последнее является скорее тренировкой пространственного воображения, но это тоже по- лезно. 5. Формула для производной произведения двух функций, как и формула суммы квад- ратов, не принадлежит к числу интуитивно ясных: хочется по аналогии с производнойсуммы сказать “равна произведению производных”. В эту ловушку попался сначала да- же. . . Лейбниц, один из создателей дифференциального исчисления.
из подобия треугольников (получается три и все подобны). Проекция вершины при угле 90 градусов даст перпендикуляр к гипотенузе. Этот перпендикуляр разделит исходны треугольник на 2 прямоугольных. Вот эти три подобны (у них углы одинаковые).
Если два треугольника подобны, то стороны одного из них получаются из сторон другого умножением на некоторое положительное число (а, допустим). Тогда стороны первого из сторон второго получаются умножением на (1/а).
Можно нарисовать картинку и получить пару уравнений относительно длины отрезка гипотенузы, на который не попала проекция катета (пусть это х). И коэффициента подобия (пусть к) при переходе от исходного к тому внутреннему, у которого сторона (один из катетов) равна пяти.
Первый из них не подходит для первого из уравнений выразите х^2 и увидите при подстановке,что квадрат х отрицателен будет; или сразу заметьте, что при к = sqrt(5) / 2 > 1 будет 6 меньше чем 6к).
