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第118章 三种解法

    苏晓柔的讲解清晰而耐心。她从最基本的三角形定义、平行线性质讲起,引出中位线的概念,然后用相似三角形严谨地证明了中位线定理,最后再回归到那道重心证明题,用“同一法”将整个证明过程完整地演绎了一遍。

    聂虎凝神静听,如同干涸的土地汲取甘霖。苏晓柔的讲解,条理分明,逻辑严谨,将他脑海中那些零散的、模糊的几何知识碎片,一点点串联、拼接起来,形成了一张清晰的网。那些原本晦涩的定理、性质,在她的解说下,仿佛被擦去了尘埃,显露出简洁而优美的本质。

    “原来是这样……”当苏晓柔放下笔,轻轻舒了口气时,聂虎盯着草稿纸上那一步步严密的推导,眼神发亮,心中有种拨云见日的通透感。苏晓柔的解法,是利用几何图形的固有性质和定理,通过逻辑推演,一步步逼近结论,是标准的、教科书式的思路,严谨、优美,但对他而言,更像是沿着一条已经铺好的、笔直的道路前行,虽然清晰,却少了自己披荆斩棘、开山辟路的探索感。

    “苏同学讲的非常清楚,我明白了。”聂虎真诚地道谢,但目光却并未从图形上移开,眉头微蹙,似乎仍在思索着什么。

    苏晓柔看着聂虎专注的神情,心中微微一动。她能感觉到,聂虎并非仅仅在理解她的解法,他似乎还在用另一种方式思考这个问题。“聂虎同学,你……是不是还有别的想法?”她试探着问,语气里带着一丝好奇。她见过太多同学面对难题时的茫然或死记硬背,却很少见到像聂虎这样,在听懂了标准解法后,依然沉浸在自己思考世界里的人。

    聂虎抬起头,眼中闪过一丝犹豫,但看到苏晓柔清澈而鼓励的目光,他还是点了点头,指了指草稿纸上的三角形:“苏同学的解法,是用图形本身的性质来推演,像……搭积木,一层层垒上去,最后得到结果。我在想,有没有别的‘搭’法,或者,从别的方向来看这个图形。”

    他拿起笔,在干净的纸上重新画了一个三角形ABC,标出中点D、E、F。“苏同学用相似三角形,证明了如果AD和BE交于点G,那么AG是 G· D的两倍,BG是GE的两倍。这让我想到……平衡。”

    “平衡?”苏晓柔眨了眨眼睛,对这个词用在几何证明上感到新奇。

    “嗯。”聂虎点点头,手指点在G点的位置,“如果G是三条中线的交点,那么,从A、B、C三个顶点到这个点的‘影响力’,是不是应该有种平衡?就像……”他努力寻找着合适的比喻,“就像一根扁担,挑着两个重量一样的筐,支点就在正中间,两边平衡。现在有三个点,它们的‘重量’如果一样,那平衡点应该在哪里?”

    苏晓柔听得有些入神,这个比喻虽然粗糙,但似乎触及了某种本质。她顺着聂虎的思路想下去:“三个顶点,可以看成三个质点数……如果质量相等,那么它们的重心,或者说质心,确实应该是中点连线的交点。但这需要用到物理或者更深的数学知识了吧?我们还没学过。”

    “是不懂那些。”聂虎坦然承认,“但我看这个图,”他用笔尖从A点到D点画了一条线,“AD是A到BC中点的连线。我在想,如果我把整个三角形,看成从A点‘长’出来的,那么D点就是BC这条‘边’的中间。假设每条边都有一种‘拉力’或者‘影响力’,从顶点指向对边的中点,那么三条这样的‘力线’的交点,应该就是整个图形最‘稳’的那个点。这个点,到三个顶点的‘距离’,和到三边的‘距离’,可能有一种特别的比例关系,让整体达到一种……均衡。”

    他说得有些磕绊,用了很多自己创造的、不太准确的词汇,如“影响力”、“拉力”、“稳”、“均衡”,但这并非物理上的力学概念,而是他结合“虎踞”桩功中对身体重心、力量平衡的感悟,以及对山中岩石、树木生长态势的观察,形成的一种模糊的、基于直觉和图像的空间想象。他将三角形看成了一个有“重心”的实体,三条中线则是维持其平衡的关键“骨架线”,交点则是“重心”所在。

    苏晓柔起初听得有些困惑,但渐渐被聂虎这种奇特的、形象化的思考方式吸引了。她从未想过,一个纯粹的几何证明题,可以从“平衡”、“重心”、“影响力”这样的角度去理解。这已经有点接近物理的“质心”概念,甚至触及了向量和力学的边缘,但聂虎显然不知道那些术语,他只是凭借自己的感知和想象,构建了一个粗糙但有趣的模型。

    “你是说,把几何图形,想象成一个有重量的、可以平衡的东西?”苏晓柔若有所思,“三条中线交于一点,这个点让三角形‘站’得最稳?”

    “对,大概是这个意思。”聂虎见苏晓柔理解了自己的想法,眼睛更亮了,“但这个‘稳’,怎么用几何的方法说清楚,我还不知道。可能和距离的比例有关,比如G点到A、B、C的距离,和到对边的距离,是不是有个固定比例?我看刚才的证明里,AG=2G· D,这似乎是一个2:1的比例。另外两条中线,应该也有这个比例。三个2:1,是不是就构成了你说的‘平衡’?”

    他一边说,一边在纸上写写画画。这次,他没有试图去证明三条线交于一点,而是先假设它们交于点G,然后尝试从这个“平衡点”的假设出发,去推导点G应该满足的条件。他设AG = 2 *  G· D,设BG = 2 * GE,设CG = 2 * GF(如果CF也过G点)。然后,他尝试用这些比例关系,去描述点G在三角形中的位置。他甚至无意识地,在点G处画了一个小点,然后从G点向三个顶点画了虚线,又向三边画了垂线,似乎在寻找某种对称或比例关系。

    这已经不完全是在解题,而是在进行一种基于直觉的数学探索。苏晓柔看着聂虎专注的侧脸,看着他笔下那些看似杂乱、却隐隐指向某个核心的线条和符号,心中涌起一种奇异的感觉。这个被全班嘲笑为“倒数第三”的男生,他的思维世界,似乎远比表面看起来的要广阔和深邃。他不只是在学习知识,更是在用自己独特的方式,重新“创造”或者“发现”知识之间的联系。

    “你这个想法很有趣,”苏晓柔拿起笔,在聂虎的草稿纸上点了点,“虽然不严谨,但确实提供了另一种理解重心的视角。其实,在更深的几何学里,重心确实有很多有趣的性质,比如你刚才说的,重心到顶点的距离,是到对边中点距离的两倍。而且,重心分每一条中线为2:1的两段。这不就是你假设的那个比例吗?如果我们用这个性质作为已知,其实可以更快地证明三线共点。”

    她说着,在纸上写下:“假设AD和BE交于点G,且G满足AG=2G· D,BG=2GE。那么,连接CG,并延长交AB于F'。如果能证明AF' = F'B,且CG=2GF',那么F'就是中点F,且G也在CF上。而要证明AF'=F'B,可以利用梅涅劳斯定理或者塞瓦定理,不过我们还没学……”

    “梅涅劳斯?塞瓦?”聂虎听到两个陌生的名词,眼中露出求知的光芒。

    苏晓柔有些不好意思地笑了笑:“是更高级一点的几何定理,我也只是在一本旧书上看到过名字,不太会用。不过,我们可以用面积法来试一下,这个你可能更容易理解。”

    “面积法?”聂虎再次感到新奇。

    “对,用面积。”苏晓柔在三角形ABC内部点出G点,连接AG、BG、CG。“你看,如果G是重心,那么三角形GAB、GBC、GCA的面积应该是相等的,因为重心到三边的距离有某种关系,导致三个小三角形等高……嗯,这个也需要一点推导。不过,如果从你已经得出的AG=2 D出发,可以知道三角形ABG的面积是三角形BDG面积的两倍,因为同高,底边AG是 G· D的两倍。同理,三角形BCG的面积是三角形CDG面积的两倍……这样一步步推下去,也能得到三个小三角形面积相等的结论。而如果三个小三角形面积相等,反过来也能帮助证明一些比例关系……”

    苏晓柔越讲思路越开阔,她发现聂虎那种“平衡”的直觉,虽然表述不严谨,却暗合了重心在面积分配上的关键性质。她尝试用聂虎能理解的语言,结合她自己掌握的几何知识,从面积的角度重新梳理这道题。虽然过程依旧有些绕,但比起纯粹的相似三角形证明,似乎提供了另一种直观的理解方式。

    聂虎听得极为专注,不时点头,或提出自己的疑问。他发现,从“面积”和“平衡”的角度去思考,图形在他脑海中变得更加立体和生动,不再仅仅是纸上的线条,而仿佛有了“重量”和“分布”。这种理解,与他修炼“虎踞”时,感受自身重心分布、劲力流转的状态,隐隐有某种奇妙的共鸣。

    就在两人沉浸在奇特的数学讨论中时,一个略带沙哑、似乎压抑着某种情绪的声音,突兀地在两人身后不远处响起:

    “用坐标。”

    声音不大,甚至有些干涩,但在寂静的阅览室里,却异常清晰。

    聂虎和苏晓柔同时一惊,循声望去。只见赵长青不知何时,已经站在了他们旁边不远处的一张桌子旁,手里拿着一本厚厚的、书脊磨损严重的硬壳书,封面上是看不懂的外国字母。他依旧穿着那身洗得发白的旧学生装,身形清瘦,但站得笔直。昏黄的灯光下,他的脸色显得有些苍白,但那双总是平静无波的眼睛,此刻却亮得惊人,正静静地看着聂虎草稿纸上那个被反复描绘的三角形。

    “赵同学?”苏晓柔有些惊讶,她完全没注意到赵长青是什么时候进来的。

    聂虎也对赵长青点了点头,目光落在他手中的厚书上,又看向他:“坐标?”

    赵长青走了过来,将手中的书轻轻放在桌上,翻到其中一页。聂虎和苏晓柔看去,只见书页上画着直角坐标系,标注着X轴、Y轴,还有一些点和线的方程。那是一本关于解析几何的外文书籍,聂虎只能勉强认出几个字母,但那些图形和方程,却让他心中一动。

    “用坐标。”赵长青重复了一遍,语气平淡,却带着一种不容置疑的笃定。他拿起聂虎手边的铅笔——这个举动让聂虎和苏晓柔都微微一愣,因为赵长青平日里极少与人主动接触,更别提用别人的东西了。

    赵长青在聂虎草稿纸的空白处,迅速而精准地画了一个直角坐标系。“设A点坐标(x_A, y_A),B点坐标(x_B, y_B),C点坐标(x_C, y_C)。”他一边说,一边写下坐标。“那么,BC中点D的坐标,是((x_B + x_C)/2, (y_B + y_C)/2)。”

    他的笔尖在纸上移动,流畅地写出坐标公式,字迹有些瘦硬,但非常清晰。“AD的直线方程,可以用两点式写出。同样,BE的直线方程,用B点和AC中点E的坐标写出。然后,”他顿了顿,看了聂虎一眼,“联立这两个直线方程,解出交点G的坐标。”

    聂虎紧紧盯着赵长青的笔尖,看着他写出那些由字母和数字组成的算式。虽然有些符号他还不熟悉,但整体的思路,他却看懂了!将几何图形放在坐标系里,用数字(坐标)来表示点的位置,用方程来表示直线,然后用代数的方法(解方程)来求交点!这完全是另一个世界的方法!一种将几何问题转化为代数计算的、精确而强大的方法!

    赵长青很快写出了交点G的坐标表达式,那是一个关于A、B、C三点坐标的复杂式子。“然后,写出CF的直线方程,C点和AB中点F的坐标。最后,将G点的坐标,代入CF的直线方程。”他一边说,一边演算,“如果等式成立,说明G点满足CF的方程,即G点在直线CF上。那么,三条中线交于同一点G,得证。”

    他放下笔,整个过程行云流水,没有丝毫滞涩。虽然最后的代数运算看起来有些繁琐,但思路清晰无比,每一步都建立在严格的坐标定义和代数规则之上,完全跳出了纯几何的图形推理。

    聂虎看着纸上那一行行陌生的坐标和方程,心中掀起了惊涛骇浪。这种方法,与他之前想的“平衡”直觉、与苏晓柔讲的几何证明,截然不同,却同样有力,甚至更加直接和一般化。无论三角形是什么形状,只要设出坐标,就能按部就班地计算、证明!这简直是……一种全新的语言,一种描述图形和空间的、更精确的语言!

    “这……就是坐标法?”聂虎喃喃道,眼中充满了震撼和渴望。他之前在那本《代数学初步》的末尾,似乎看到过“坐标”这个词的惊鸿一瞥,但完全不解其意。此刻,赵长青用一道具体的题目,为他打开了这扇大门的一条缝隙,让他窥见了门后那宏大而精妙的世界。

    苏晓柔也同样震惊。她听说过解析几何,知道这是“新学”中非常重要的分支,但限于教材和师资,她从未如此直观地看到解析几何在具体问题中的应用,更没想到平日里沉默寡言、似乎只沉浸在古籍和外文书籍中的赵长青,竟然如此熟练地掌握了这种方法,并且愿意拿出来分享。

    “嗯。”赵长青点了点头,似乎不觉得这是什么了不起的事。他看了一眼聂虎草稿纸上那些关于“平衡”和“面积”的涂鸦,又看了看苏晓柔严谨的几何证明,沉默了片刻,补充道:“你的‘平衡’,想法很好。坐标,是另一种‘平衡’,数的平衡。”

    这句话说得有些拗口,但聂虎却听懂了。他的“平衡”是基于空间直觉和物理想象的模糊模型,而坐标法,则是用精确的代数关系,来描述和验证这种空间平衡,是“数的平衡”。两者看似不同,实则相通。

    一道题,三种解法。苏晓柔的纯几何证明,严谨优美,是经典之路;聂虎的平衡直觉,虽不严谨却充满想象力,触及本质;赵长青的坐标代数,精确强大,是另一体系的降维打击。

    昏黄的灯光下,三个人,三种思维,因为一道数学题,在这寂静的图书馆一隅,发生了奇妙的交汇。空气仿佛都变得不同,弥漫着一种智性上的兴奋和愉悦。

    苏晓柔看着纸上三种不同风格的演算痕迹,又看看目光灼灼的聂虎,以及神色平淡但眼神清亮的赵长青,心中涌起一种前所未有的感觉。她第一次觉得,学习,探讨,原来可以如此有趣,可以超越成绩的排名,可以打破惯常的思维藩篱。

    聂虎则深深吸了一口气,对着赵长青,郑重地抱了抱拳:“赵同学,受教了。此法……精妙绝伦。”

    赵长青摇了摇头,没说什么,只是将铅笔轻轻放回聂虎手边,拿起自己那本厚书,转身走回自己原先的位置,仿佛刚才那番石破天惊的讲解,只是随手拂去了书上的一点灰尘。

    但聂虎知道,不是的。赵长青的出手,绝非随意。这个沉默寡言、深藏不露的同窗,似乎对他这个“倒数第三”,有了一种不一样的认可。是因为那道题?还是因为他那种笨拙却执着的思考方式?聂虎不得而知。但他能感觉到,赵长青那平淡外表下,藏着的,是比他想象中更为渊博的学识,和一颗或许并不冷漠的心。

    苏晓柔也对着赵长青的背影,轻声说了句“谢谢赵同学”,然后转向聂虎,眼中闪着光,低声道:“聂虎同学,你……真的很不一样。这道题,让我也学到了很多。” 她指的是聂虎那种独特的、跨界联想的思考方式。

    聂虎摇了摇头,诚恳地说:“是苏同学和赵同学教了我。我差得还远。” 他看着草稿纸上那三种不同的笔迹,心中充满了感激,也充满了前所未有的动力。他知道,自己找到了方向,也隐约看到了前方那更为广阔的、由数字、图形和逻辑构成的壮丽世界。而通往那个世界的路,就在脚下,就在这泛黄的书页中,在这寂静的图书馆里,在这奇妙的、思维碰撞的夜晚。

    窗外,夜色已深。秦老先生不知何时,已经放下了他那本永远看不完的厚书,站在阅览室门口昏黄的灯光下,远远地望着这边。他那张总是刻板严肃的脸上,似乎掠过一丝极淡的、难以察觉的波动,浑浊的目光在聂虎三人身上停留了片刻,尤其是多看了聂虎几眼,然后,他什么也没说,只是缓缓坐回椅子上,重新拿起了书。

    但图书馆的夜晚,似乎从这一刻起,在聂虎心中,有了不一样的意义。
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