证明的几何直觉

利用直角坐标系,不仅能推导出几何图形的代数表达式,还能帮助我们利用几何直观来研究代数问题。举例说明。考虑这样的问题:对于给定的两个数x和y,求使得(x-b)2+

举例说明。考虑这个问题:给定两个数字x 和y,找到这样的

(x-b)2+(y-b)2

达到最小值B.也就是说,我们需要找到一个数b00,使得对于任意b

(x-b0)2+(y-b0)2(x-b)2+(y-b)2

证明的几何直觉

根据表达式的关联,我们将把两个给定的数字视为二维平面上的点,用A(x,y) 表示。对于任意数字b,都可以看成一个数对(b,b),用B(b,b)表示,如下所示:

可知B点(b,b)位于经过第一象限和第三象限且与横坐标倾斜45度的直线上。我们需要在这条直线上找到一点,使得这个点到达给定点A(x,y)的最短距离。显然,该点应该是A点(x,y)到直线的垂脚,设其为B’(b0,b0)。因为

(x-b)2+(y-b)2=(x-b0+b0-b)2+(y-b0+b0-b)2

=(x-b0)2+(y-b0)2+2[(x-b0)+(y-b0)](b0-b)+2(b0-b)2

证明的几何直觉

由上图可知,上式左边可以看做线段AB长度的平方,上式右边前两项看做线段AB长度的平方’,最后一项视为线段BB’长度的平方,因为B’是从A到直线的垂直英尺。根据毕达哥拉斯定理,上式右边第三项应为0,即(x-b0)+(y-b0)=0,由此可得b0=1/2(x+是)。

推广到一般,很容易将上述结果推广到n 个数字的情况:对于给定的n 个数字x1,xn,找到这样的

(x1-b)2+.+(xn-b)2

达到最低点B.用点A(x1,xn)表示给定的n个数,点B(b,b)是n维空间中的一条直线,类似于n=2的情况。由于要求的点B’(b0,b0)应该是从A点到这条直线的垂直脚,所以可以得到一般形式:

证明的几何直觉

(xi-b)2=(xi-b0)2+2(b0-b)(xi-b0)+n(b0-b)2

我们得到一个有趣的事实,因为使用一般符号,我们得到n 维空间比2 维空间更清晰的表达式。如n=2的情况,上式左边是线段AB长度的平方,右边第一项是线段AB’长度的平方,第三项是线段BB’ 长度的平方,因为B’ 是A 直线的垂直脚,根据毕达哥拉斯定理,右边第二项应该为0,因此,我们可以得到

b0=(x1+.+xn)/n

可以看出,我们得到的b0正是n个数x1,xn的算术平均值,这也解释了为什么在数据分析中经常使用算术平均值。

用户评论

证明的几何直觉
非想

看了这篇文章,对证明的几何直觉有了更深的理解,太棒了!

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证明的几何直觉
封锁感觉

证明的几何直觉真的很难掌握,这篇文章给我很大帮助。

    有20位网友表示赞同!

证明的几何直觉
温柔腔

几何直觉?听起来很玄乎,但文章解释得挺清楚。

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证明的几何直觉
男神大妈

对证明的几何直觉一窍不通,这篇博文让我开了窍。

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证明的几何直觉
焚心劫

几何直觉这东西,感觉像是天赋,但看了文章,觉得也可以后天培养。

    有17位网友表示赞同!

证明的几何直觉
不相忘

文章里提到的那些几何直觉技巧,我要好好研究一下。

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证明的几何直觉
万象皆为过客

证明的几何直觉,原来还可以这样玩,涨知识了。

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证明的几何直觉
失心疯i

几何直觉对于数学证明来说太重要了,这篇文章讲得太到位了。

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证明的几何直觉
安好如初

我一直觉得几何直觉是天生的,现在看来,也可以通过学习提高。

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证明的几何直觉
等量代换

这篇文章让我对证明的几何直觉有了全新的认识,太有用了。

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证明的几何直觉
花开丶若相惜

几何直觉真的很难理解,感觉作者在文章里也提到了这一点。

    有15位网友表示赞同!

证明的几何直觉
日久见人心

证明的几何直觉,对于学习几何的人来说是必备技能,这篇文章推荐给所有人。

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证明的几何直觉
冷风谷离殇

看了这篇文章,感觉自己对几何直觉有了更深的敬畏。

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证明的几何直觉
聽風

几何直觉?听起来好难,但作者把复杂的东西讲得简单易懂。

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证明的几何直觉
挽手余生ら

证明的几何直觉,是我数学路上的一个难题,这篇文章给了我很大启发。

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证明的几何直觉
_心抽搐到严重畸形っ°

这篇文章让我意识到,几何直觉其实可以是一种思维训练。

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证明的几何直觉
断秋风

几何直觉对于学习几何的人来说至关重要,这篇文章给了我很大帮助。

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证明的几何直觉
(り。薆情海

证明的几何直觉,这篇文章让我觉得数学原来也可以这么有趣。

    有19位网友表示赞同!

证明的几何直觉
暖栀

这篇文章讲得真好,让我对证明的几何直觉有了更深的理解,谢谢作者!

    有10位网友表示赞同!

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