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蝴蝶飞来解纷扰,抛物巧题见真章

作者

汤思远 许璐

江汉大学 人工智能学院数学与大数据系 湖北武汉 430056

在高中解析几何教学中,抛物线作为圆锥曲线之一,常成为函数与几何综合命题的重要载体.但许多抛物线题目涉及到大量坐标运算、交点求解与面积比例,容易使学生陷入繁琐计算.如何在教学中借助几何结构的观察,化解代数的复杂计算,是一项值得关注的命题策略.而蝴蝶定理,作为平面几何中结构精巧、对称性强的经典定理,若能巧妙地引入抛物线情境,不仅可有效简化解题过程,还能引导学生以图形结构为导向,提升数形结合能力.

一、蝴蝶定理及其推广

蝴蝶定理最初是圆中的经典命题,于 1815 年被提出,因其图形形似蝴蝶而得名,是初中阶段几何中极具结构美感的定理之一.该定理不仅体现了圆的对称性本质,也揭示了圆中对称结构所蕴含的长度关系.

评注:本题借助坎迪定理的代数形式,在结构识别的基础上实现了简洁有力的推导,体现出该定理在解析几何题中“化繁为简”的独特优势,也为解答复杂的解析几何题提供了一种新思路.然而需要强调的是,在高考解答题中,直接引用结论或几何定理而不加推导步骤,通常会因“逻辑链条不完整”而被扣分.即使蝴蝶结构明显,仍须通过设点、列方程、计算坐标等常规方式展开推导,确保表达的规范性与严谨性.

蝴蝶定理作为平面几何中富有美感的经典命题,其在抛物线中的推广与应用,不仅体现了几何结构的普适性,也为解析几何中复杂问题的求解提供了新的思路.在实际教学中,若能引导学生识别图形中的“蝴蝶结构”或“坎迪结构”,再结合代数方法推导验证,往往能起到事半功倍的效果.同时,教师也应提醒学生注意解答规范,合理选择使用场景,使几何结构既成为“发现之眼”,也成为“计算之基”.蝴蝶定理之“巧”,不仅在于结论的简洁,更在于它连接了数与形、直观与演绎的桥梁.

参考文献

[1]曹嘉兴.蝴蝶定理的再探究[J].数理化学习(初中版),2021,(03):15-17.

[2]黄海波.坎迪定理的一个类比[J].中学数学,2006,(03):46.

[3]张思凡.蝴蝶定理在圆锥曲线中的几个命题及应用[J].中学数学研究,2022,(12):39-40.

基金项目: 2024 年研究生科研创新基金项目(KYCXJJ202441)

作者简介:汤思远(2002.3—),女,人工智能学院,数学教育研究生.*通讯作者:许璐(1969.2—),男,教授,研究方向:数学教育.