傾情巨制,嘔心瀝血;數(shù)萬大戲,粉墨登場;七大策略,助你成就中考壓軸夢(夸張之意,小小自戀,哈哈~~)
純文字兩萬字(不含公式編輯器以及圖片等,下面的兩個宣傳當然也不算在內(nèi)),單單編輯公眾號文章,就花費了我大量的時間,更不要說成文的艱辛過程,在此,先允許廣猛做兩個宣傳:一是好消息;二是壞消息!
《特級教師解題教學研討會》
學習數(shù)學離不開解題,解題教學是數(shù)學教學的重要組成部分。如何真正培養(yǎng)學生的思維,讓學生整體地面對問題、整體地思考問題、獨立地探究問題?怎么解?為何這樣解?如何給學生講解?怎么回答學生“為什么我這樣解題不行?”。這是廣大一線數(shù)學同行迫切思考并想解決的問題,應廣大老師的熱切要求,名師講堂初中數(shù)學解題教學研討會將于2018年1月1日~2日在南京舉行。
本次研討會將邀請全國初中數(shù)學一線頂級名家,就有關(guān)“初中數(shù)學解題和解題教學中的若干熱點問題”進行專題互動研討。
授課專家簡介
于新華
江蘇省數(shù)學特級教師,常州市中學數(shù)學名師工作室領(lǐng)銜人,中國數(shù)學奧賽教練員,擔任多年初高中數(shù)學教研員,曾獲得“江蘇省十大杰出青年”,“常州市十佳青年”,“常州市優(yōu)秀教研員”等榮譽。擔任過從初中到高中各個年級的數(shù)學教學工作,在多年的教學實踐中,逐步形成“視野開闊,情趣交融;居高臨下,深入淺出”教學風格。
卜以樓
江蘇省中學數(shù)學特級教師,正高級教師。江蘇省優(yōu)秀教育工作者。國培、省培教師專家?guī)斐蓡T,江蘇省名師發(fā)展共同體指導導師、江蘇省特級教師后備指導導師。南京師范大學碩士研究生導師、南京市首批名師工作室主持人。他是“生長數(shù)學”的設(shè)計者、倡導者、探索者、實踐者,在訓練學生思維能力方面形成獨特的教學風格。
易良斌
湖北省特級教師、浙江省特級教師。浙師大、杭師大兼職教授。善于調(diào)動學生的學習積極性,致力于發(fā)展學生的思維能力,形成了“條理清晰,重點突出,深入淺出,生動易懂,寓樂于教”的教學風格。在全國各地為中小學數(shù)學教師上示范課和專題講座160余場。多篇文章被中國人民大學報刊復印資料全文轉(zhuǎn)載。
黃金聲
江西省特級教師,中國數(shù)學奧林匹克高級教練員,東華理工大學碩士生導師,致力于“基于四維(自學合作展示引領(lǐng))理念的初中數(shù)學主題教學”的探索與踐行,并創(chuàng)造性提出“講題的四種境界”之理念,江西省三所大學“國培計劃”特聘專家,多次參加省中考命題,并于2016年擔任江西省中考數(shù)學命題組長。
活動主要內(nèi)容
主題1.例談中考數(shù)學解題思想與方法(于新華)
主題2.解題有道:來路 思路 出路--45度角問題(黃金聲)
主題3.解析 解答 解法 解釋--在解題中學會解題 (易良斌)
主題4.自然 必然 超然--和你談生長數(shù)學下的解題教學 (卜以樓)
主辦單位:南京百創(chuàng)教育培訓中心 南京探航教育咨詢有限公司
承辦單位:南京師范大學附屬中學新城初中怡康街分校(南京市建鄴區(qū)秀山路21號)報到時間:2017年12月31日下午14:00-20:00
會議時間:2018年1月1日~2日
會務(wù)費用:600元/人,包含教材資料費及兩天的午餐(盒飯)。差旅及食宿費用自理,回原單位報銷。
會議地點:南京師范大學附屬中學新城初中怡康街分校(南京市建鄴區(qū)秀山路21號)
報到地點:
(1)2017年12月31號下午報到,地點在“維也納智好酒店”一樓大廳,地址:南京市河西應天大街店)782號
(2)2018年1月1號早報到,直接到“新城初中怡康街分?!?nbsp;
報名咨詢: 紀老師手機(同微信號)15950596379 QQ:247546516郵箱247546516@qq.com
報名群號:初中解題研討會(南京)QQ:583034828
共400席位,報滿即停
QQ掃描下方二微碼,加入“初中解題研討會(南京)”報名群QQ:583034828
不好的消息是:本人的親表哥,最近傳來噩耗,進行了一個“輕松籌”的捐助活動,望廣大好友,點開網(wǎng)址,幫幫他,獻出一點點愛心,這個世界很美好, 在此,廣猛先表示感謝之情!
打開“輕松籌”鏈接,點擊幫助ta,獻出您的愛心:“ https://m2.qschou.com/project/love/love_v7.html?projuuid=8307b922-a41d-4982-84de-dcea504ed002&shareuuid=1602b92372e1-03331293f8-27604929-38400-1602b92372fe&sharecount=9&prevshareuuid=787a4c53-da09-11e7-9358-00163e13ff6b&prevtimestamp=2017120606161945375600458&platform=wechat&shareto=5×tamp=2017120619245173702236368”
我試了下,可以復制上面的網(wǎng)址,在瀏覽器中打開,總而言之,辛苦各位朋友了!再次感謝!
廣猛親表哥叫劉月亮,今年29歲,家境貧寒,原本靠著打魚和做些零工為生,日子過的艱難但也勉強得以維持生計。
2013年,父親的去世,使得原本困難的生活雪上加霜,巨大的生活壓力落到了亮亮一個人的身上,照顧弟妹,安撫整日以淚洗面的母親,打零工掙錢養(yǎng)家,高強度的勞作和心魔無情的腐蝕著他大好的青春年華,黝黑的皮膚,佝僂的背影,瘦弱的身軀,這完全不是一個29歲的青年人該有的樣子,讓人心疼!
就在失去父親的陰霾慢慢散去,生活也慢慢轉(zhuǎn)好的時候,命運又和他開了個玩笑,2016年,他出了車禍,斷了右腿,家中四處借錢治病,原本艱難度日的生活變得幾乎無以為繼,但是堅強的他似乎并沒有向命運妥協(xié),養(yǎng)好腿之后又扛起了長子的重擔,因為他知道媽媽需要他,一家人都需要他。
然而老天好像并沒有就此罷手,12月2日,在做電焊工時,巨大的鋼管從船梁上墜落,重重的砸在了他的背上,脊椎被砸成多處斷裂,下半身完全癱瘓無知覺,大小便失禁,我不知道最悲慘的人生是什么樣子,但可能也就如此了吧。心痛!??!
現(xiàn)在他急需脊椎手術(shù)費用,住院幾天已經(jīng)花費幾萬元,家中四處借錢,已經(jīng)實在無力承擔巨額的醫(yī)療費用,真心的希望大家能夠幫幫他,伸出援助之手,獻出綿薄之力,能夠幫助他重新站起來,撐起這個家。
說了蠻多“廢話”,接下來,“干貨”到!
數(shù)學解題的功力在于思維的能力,聯(lián)想與構(gòu)造是訓練解題思維能力的有效途徑.本文擬以一道課堂中的習題為引,暢談與45°相關(guān)的解題機制,然后拓展到30°角,甚至任意角.
一、例題呈現(xiàn)
已知:點A(0,4),B(0,-6),C為x軸正半軸上一點,且滿足∠ACB=45°,則點C坐標為 .
二、解法多探
此題精致,條件簡潔,關(guān)鍵是如何利用45°角,教學中發(fā)現(xiàn),多數(shù)學生無從下手.然而其解法甚多,筆者打算從聯(lián)想構(gòu)造的視角,提出幾種適合學生的方法:
基本策略一:45°→等腰直角三角形→一線三直角
45°是一個神奇美妙的角,一個讓人浮想聯(lián)翩的角,我們的故事就是從45°角開始的.
依托于45°角,自然聯(lián)想到構(gòu)造等腰直角三角形,然后依托于等腰直角三角形,再構(gòu)造“一線三直角”,這是處理45°角問題的基本策略.
如圖1,若已知∠ACB=45°,一般有四種方式構(gòu)造直角三角形,
但建議將已知點作成直角頂點,相對而言會更簡單些,這也體現(xiàn)出“以不變應萬變”的解題策略,下面提供這四種解法,以供類比:
解法3:如圖1-5,與解法1類似,下略;
解法4:如圖1-6,與解法2類似,下略;
反思1:聯(lián)想與構(gòu)造,是一種重要的數(shù)學解題能力與品質(zhì),由45°角自然聯(lián)想等腰直角三角形,再依托構(gòu)造的等腰直角三角形,作“水平-豎直輔助線”,構(gòu)造“一線三直角”結(jié)構(gòu),這也是數(shù)學中極其重要的改“斜”歸正、化斜為直的思想方法,尤其是在平面直角坐標系中,“橫平豎直輔助線”要成為解題習慣,勇于嘗試,或許就能找到解題金鑰匙;
上面的四種解法中,解法1與解法3將已知點A或B作成直角頂點,采用了直接設(shè)元的方式;而解法2與解法4,未知頂點D作成了直角頂點,只能采取間接設(shè)元的方式,相比之下,前者優(yōu)于后者;
本題體現(xiàn)的還不是特別明顯,有些題目若將直角頂點作成已知點,往往可以做到如行云流水般的口算解答,而后者可能要設(shè)“二元”,列兩個方程方能解決問題,需引起注意.
基本策略二:一個45°→兩個45°→母子型相似
在x軸上已有一個45°角,可以考慮在y軸上再補上一個45°角,構(gòu)造“母子型相似”結(jié)構(gòu)解決問題.
反思2:已知x軸上有一個45°角,在y軸上構(gòu)造另一個45°角,從而產(chǎn)生一個“母子型相似”結(jié)構(gòu),利用勾股定理結(jié)合射影定理,設(shè)元列方程,順利解決問題;
此法簡潔明了,讓人賞心悅目,值得細細品味;
既然可以在y軸正半軸上構(gòu)造45°角,當然也可以在y軸負半軸上下功夫,如圖1-8所示,不再贅述.
基本策略三:一個45°→三個45°→一線三等角
在x軸正半軸上已有一個45°角,可以考慮在x軸正半軸上再補上兩個45°角,構(gòu)造“一線三等角”結(jié)構(gòu)解決問題.
反思3:相似是解決許多問題的一大重要工具,識別基本相似型屬第一層次,而構(gòu)造是更高層次,這就不僅要求認識基本相似型,而且要非常熟悉基本相似型的結(jié)構(gòu),從一些蛛絲馬跡中能夠聯(lián)想到學過的或做過的基本圖形,敢于嘗試,勇于探索,殺出一條血路;
解法5與解法6都屬于基本相似型的構(gòu)造,有異曲同工之妙,可類比琢磨;
以常見的“一線三等角”為例,其應用分三重境界:
第一重境界:當一條線上已有三個等角時,只要識別、證明,直接應用模型解題,包括如圖1-10所示的“同側(cè)型一線三等角”以及圖1-11所示的“異側(cè)型一線三等角”;
第二重境界:當一條線上已有兩個等角時,需要再補上一個等角,構(gòu)造模型解題;
第三重境界:當一條線上只有一個角時,需要再補上兩個等角,構(gòu)造模型解題,如圖1-12及圖1-13所示;
解法6就屬于第三重境界,在x軸上已有一個45°角的基礎(chǔ)上,再補上兩個45°角,構(gòu)造出“異側(cè)型一線三等角”,從而解決問題.
此題還可以構(gòu)造“同側(cè)型一線三等角”解決問題,具體如下:
反思4:同理,也可以如圖1-16所示構(gòu)造,不再贅述;
更神奇的是,理論上,過點C任意作一條確定的直線,在該直線上補上兩個45°角,與∠ACB=45°,構(gòu)成“一線三等角”結(jié)構(gòu),都可以解決問題,但計算繁簡不一,一般取特殊的直線,如解法6至解法8.
結(jié)合“母子型相似”與“一線三等角”的兩種構(gòu)造方式,此題還有如下精彩解答:
反思5:相似是解決問題的基本手段之一,構(gòu)造基本相似型是重要的解題之道,解法7的本質(zhì)屬構(gòu)造“旋轉(zhuǎn)相似型”,從而解決問題;
同理,也可以如圖1-18所示構(gòu)造輔助線,不再贅述.
基本策略四:“邊對角”→輔助圓
輔助線的添加需要充分的聯(lián)想,除了可以考慮直線型輔助線,若能識別“邊對角”結(jié)構(gòu),常可以考慮構(gòu)造輔助圓解題,其核心結(jié)構(gòu)如圖1-19所示.
反思6:“邊對角”是一個重要的基本圖形,“定邊對定角”屬于其內(nèi)涵之一,其實應該還包括“定邊對動角”、“動邊對定角”等結(jié)構(gòu),值得探索與研究;
解法7中,敏銳地識別到“定邊對定角”結(jié)構(gòu),構(gòu)造輔助圓,將直線型問題轉(zhuǎn)化為圓的問題.從確定性的角度分析,⊙M確定(圓心及半徑都確定),它與x軸正半軸的交點C當然確定,必可求;
更重要的是,可以結(jié)合圓中的相關(guān)知識來計算,如垂徑定理等;
探索無終點,思考無止境,筆者一直奇怪,前文的各種解法中,為何總出現(xiàn)x=-2這個“增解”,結(jié)合輔助圓,方才恍然大悟,(-2,0)正是此圓與x軸負半軸的交點,若記此點為C′,則∠AC′B=135°,原來如此,何其趣哉!
基本策略五:45°→兩次對稱→正方形中“半角模型”
45°角與直角之間有一段不解之緣,前者的兩倍是后者,后者的一半是前者.在45°角內(nèi)部找一點,關(guān)于45°角兩邊作對稱,自然會產(chǎn)生倍角90°;
90°又與正方形(或矩形)有很深的淵源,若聯(lián)想到正方形中“半角模型”,其核心結(jié)構(gòu)及簡證如圖1-21所示,又會產(chǎn)生如下精彩解答:
反思7:正方形中“半角模型”是一個常見模型,解法9中,在已知∠ACB=45°的基礎(chǔ)上,通過兩次對稱的手段,巧妙構(gòu)造出正方形,不自覺產(chǎn)生了“半角模型”,直接設(shè)元,利用勾股定理列出方程,順利解決問題;
這也是一個常見的套路,需要細細咀嚼,琢磨后變?yōu)樽约旱慕忸}之術(shù).
基本策略六:45°→等腰直角三角形中“半角模型”
“半角模型”除了存在于正方形中,還可以在等腰直角三角形中,其核心結(jié)構(gòu)及簡證如圖1-23所示;
是否可以構(gòu)造等腰直角三角形中“半角模型”呢?請看下面的解法:
反思8:“半角模型”是學生平時常遇到的習題或模型,解法9與解法10都是在∠ACB=45°的基礎(chǔ)上,聯(lián)想構(gòu)造“半角模型”來解題;
由此可見,平時做過的例習題或總結(jié)的基本圖形等很可能是今后解題的重要工具,因此日常解題絕不能停留于題目本身,而應細琢磨其結(jié)構(gòu),多反思其用途與變化,使其成為自身的解題利器;
值得一提的是,上述兩個“半角模型”可以完全呈現(xiàn)在同一個圖中,如圖1-25所示,便于記憶與理解,而此圖中的相關(guān)結(jié)論多如鴻毛,探索之趣溢于言表.
基本策略七:45°→矩形大法→兩角和為45°的正切公式
注:這里a與b都是銳角,a>b>0,可巧記為“后分子=前分母-前分子;后分母=前分母+前分子”;
特別鳴謝:此法源自江蘇省特級教師、常州市武進區(qū)教研員于新華(于boss);
反思9:矩形大法,威力巨大,神奇構(gòu)圖,公式自現(xiàn);
這個公式還可以通過構(gòu)造正方形來證明,如圖1-27所示;
此外,還可以拓展成更一般的形式,譬如:
當然,這其實是高中的兩角和與差三角函數(shù)公式,但我們通過初中構(gòu)圖的方式,基本實現(xiàn)了“無字證明”,不亦樂乎,要有幾何構(gòu)造的情趣??!
至此,此題得到了比較完滿的解答,可能還有其他的解法,但未必適合學生或者構(gòu)造復雜,亦或者筆者能力不足.七大策略,全部掌握,靈活運用,實屬不易.
三、變中尋通
一題多變,玩出精彩,45°變?yōu)?0°又會怎樣?135°呢?甚至于任意角呢?
探索之門,已經(jīng)敞開,讓我們一起遨游吧!
下面提供兩道變式,一一對照七大策略,筆者給出簡解圖形,供參考之用:
變式1:如圖2,在△ABC中,CO⊥AB于點O,OA=4,OB=6,且∠ACB=45°,求OC的長.
策略二:30°→直角三角形→一線三直角
策略四:一個30°→三個30°→一線三等角
所謂“一線”,可以是水平線、豎直線、斜直線,甚至于任意線,有下面三種常見的構(gòu)造方式,如圖2-5所示,不再贅述.
策略五:“半角模型”
30°→兩次對稱→四邊形中“半角模型”:如圖 2-6所示,最后還需要解△ABF;
30°→等邊三角形中“半角模型”:如圖2-7所示,最后也需要解△BEF;
這兩種解法,得不償失,過于麻煩,呈現(xiàn)出來,只作了解,不必深入.
變式2:如圖3,在△ABC中,CO⊥AB于點O,OA=8,OB=12,且tan∠ACB=2,求OC的長.
策略一:定邊AB對定角∠ACB→思構(gòu)輔助圓
如圖3-1,作△ABC的外接圓M,由圖顯知:OC=OE+CE=16.
策略四:一個∠ACB→三個∠ACB→一線三等角
所謂“一線”,可以是水平線、豎直線、斜直線,甚至于任意線,有下面三種常見的構(gòu)造方式,如圖3-5所示,不再贅述,相對而言,“水平-豎直線”更簡單些.
作“斜直線”,比較麻煩,而若構(gòu)造“半角模型”,更是麻煩至極,直接扔掉.
兩個變式,由簡單到復雜,由特殊到一般,通過探究,可以發(fā)現(xiàn):構(gòu)造輔助圓是解決此類“邊對角”問題的最佳方法,從頭至尾,口算而已;“母子型相似”、“一線三等角”以及“矩形大法”都是解決此類問題的通解通法,但都需要結(jié)合方程思想解決問題,或直接設(shè)元,或間接設(shè)元,或巧設(shè)等;而“半角模型”僅僅較適合于45°角相關(guān)問題,更一般的角不太適合,計算繁瑣.
四、類題鞏固
題以類聚,法以通匯.筆者再提供系列類題,以鞏固各法,體會萬法朝宗,多題歸一.
注:部分習題,學悟于各網(wǎng)友微信公眾號,特此一并鳴謝.
此題是上面兩小題的進化版本,需要先利用∠POA=45°,構(gòu)造等腰直角三角形,然后再造“一線三直角”,最后求交點坐標.
該解法從頭至尾幾乎口算完成,不需設(shè)元,緣在構(gòu)造等腰直角三角形時,將已知點A作成了直角頂點,這一點值得關(guān)注,否則需要設(shè)元求解,稍顯麻煩;
此外,也可以利用矩形大法得出的兩角和為45°的計算公式秒殺:
此題是第3題的變式,依托確定的∠POA,先構(gòu)造直角三角形,然后再造“一線三直角”相似結(jié)構(gòu),最后求交點坐標.
要求點P的坐標,只要求出直線OP的解析式,這就需要找到OP上除點O外的另一個點坐標,上述解法都是通過構(gòu)造直角三角形,再造“一線三直角”結(jié)構(gòu),從而求出所需點B的坐標;
除了求點B外,還可以通過求點A繞著原點O順時針旋轉(zhuǎn)∠AOP所對應的點A′坐標,而這又是一個極其有趣的話題,請看下面三個核心問題:
問題1:已知點A(3,4),將點A繞原點O順時針方向旋轉(zhuǎn)45°角,求其對應點A′的坐標.
解析:一個圖形的旋轉(zhuǎn)(運動)本質(zhì)是點旋轉(zhuǎn)(運動);反過來,一個點的旋轉(zhuǎn)(運動)可以捆綁成一個圖形的旋轉(zhuǎn)(運動);
第一步(“捆綁旋轉(zhuǎn)”):如圖8-1,作AB⊥y軸于點B,則AB=3,OB=4;
本題中,點A繞原點O順時針方向旋轉(zhuǎn)45°得到點A′,可捆綁看成:Rt△OAB繞原點O順時針方向旋轉(zhuǎn)45°得到Rt△OA′B′,則A′B′=3,OB′=4,且∠BOB′=45°;
第二步(“一線三直角”):如圖8-2,依托旋轉(zhuǎn)后的Rt△OA′B′,作系列“水平-豎直輔助線”,構(gòu)造“一線三直角”相似結(jié)構(gòu),即Rt△OCB′∽Rt△B′DA′;
事實上,△OCB′與△B′DA′都是等腰直角三角形;
問題2:已知點A(4,6),將點A繞原點O順時針方向旋轉(zhuǎn)a角,其中tana=1/2,求其對應點A′的坐標.
解析:第一步(“捆綁旋轉(zhuǎn)”):如圖8-3,作AB⊥y軸于點B,則AB=4,OB=6;
將Rt△OAB繞原點O順時針方向旋轉(zhuǎn)a角得到Rt△OA′B′,則A′B′=4,OB′=6,且tan∠BOB′=tana=1/2;
問題3:已知點A(a,b),將點A繞原點O順時針方向旋轉(zhuǎn)a角,求其對應點A′的坐標.
解析:不失一般性,不妨都在第一像限內(nèi)思考問題:
第一步(“捆綁旋轉(zhuǎn)”):如圖8-5,作AB⊥y軸于點B,則AB=a,OB=b;
將Rt△OAB繞原點O順時針方向旋轉(zhuǎn)a角得到Rt△OA′B′,則A′B′=a,OB′=b,且∠BOB′=a;
第二步(“一線三直角”):如圖8-6,依托旋轉(zhuǎn)后的Rt△OA′B′,作系列“水平-豎直輔助線”,構(gòu)造“一線三直角”相似結(jié)構(gòu),即Rt△OCB′∽Rt△B′DA′;
故B′C=bsina,OC=bcosa,A′D=asina,B′D=acosa,點A′的坐標為(acosa+bsina,bcosa-asina).
此法是求一點繞著某定點旋轉(zhuǎn)一定角的通解通法,易于實施,便于掌握,非常有趣,值得擁有.
上面的題3與題4,也可借助此法單獨求出相應的點A′坐標后,再求直線OP的解析式,可自行探索,不再贅述.
注:此法學悟于八一常州之行(2017年8月1日),昆明鄭帆大神于第一屆數(shù)學行者大會上精彩報告,在此特別感謝,并感慨良多,多出去,勤學習,好處多多.
點評:解法1中,將已知點B作成了直角頂點,使得計算異常輕松,從頭到尾幾乎口算,其他類似解法,不再詳述.
點評:解法2的構(gòu)思,讓筆者都直呼過癮,巧妙而精彩,由此可見,本文中提及的幾大策略是重要的解題法寶,需要靈活掌握并能應用嫻熟,方可立于不敗之地;
同理,也可以在y軸上補出一個45°角,構(gòu)造“母子型相似”,求出直線AC與y軸的交點亦可,請自行探究;
此外,利用“母子型相似”的解題策略,筆者又有如下的“驚人之舉”:
點評:解法3與解法2的本質(zhì)相同,前者依托于目標點C去構(gòu)造“橫平豎直輔助線”,并結(jié)合相似技巧,“眼中有角,心中有比”,巧妙設(shè)元,順利得解,真是讓人“大跌眼鏡”.
注:此法巧在設(shè)元上,“哪里有比例,哪里有巧設(shè)”,確定的角對應著確定的比,否則直接設(shè)出點的坐標,計算量將異常的大.
點評:此法表示AF、CF的長度時,理應過點C向EF作垂線,但因數(shù)據(jù)巧合性,垂足恰好為點E,故圖中并未作出,特此說明;
另外,也可以鎖定AC與x軸的交點,類似此法構(gòu)造“一線三等角”結(jié)構(gòu),求出這個交點,然后聯(lián)立直線AC與雙曲線的解析式求出點C的坐標;
構(gòu)造“一線三等角”時,所謂“一線”既可以是“水平線”,也可以是“豎直線”甚至于“斜線”,如圖10-5及圖10-6所示,不再贅述;
三種構(gòu)造法大同小異,相對而言,此題反而構(gòu)造“斜線”更簡單,有趣有趣.
點評:此題采取“邊對角→輔助圓”策略,相對而言,比較繁瑣,緣在這里的邊BD非定邊,導致設(shè)元求解,鎖定圓心,實施“橫平豎直輔助線”,構(gòu)造直角三角形,利用勾股定理列方程求解,相當于“動邊對定角”;
此外,借助輔助圓策略,此題還可以如圖10-8構(gòu)造△ABD的外接圓交x軸于另一個點E,則∠BEO=∠BAD=45°,從而OE=OB=2,點E的坐標為(2,0),則AE⊥x軸,于是AD為直徑,從而∠ABD=90°,再實施“一線三直角”解題策略,也可解題,但此法取決于數(shù)據(jù)巧合,不甚推薦.
此外,也可以如圖10-10所示構(gòu)圖,不再贅述;
若是構(gòu)造等腰直角三角形中“半角模型”,也并非不可以,如圖10-11所示,構(gòu)造等腰Rt△ADE,可證E、B、D三點恰好共線;
基本策略七:45°→“12345”秒題技
此即于頭另一絕招“12345秒題技”,這個結(jié)論還可以構(gòu)造常見的“倍半角模型”得到,如圖10-13所示,由此結(jié)論可以快速秒題,同解法7;
此外,這個圖形豐富多彩,還可以得到以下神奇數(shù)據(jù),用于秒題,往往事半功倍:
⑥可以看作②的推導,尤其是等式“1”+“2”+“3”=180°,讓人感嘆造物主之神奇,如圖10-14所示,這里的紅色數(shù)字指相應角的正切值,而藍色數(shù)字指三邊比例,記住這些邊角關(guān)系,往往可以口算答案.
拿本題來說,還有如下解法:
解法8:如圖10-15,由“1/2”+45°=“3”,可知tan∠DAG=3,故DG=6,點D的坐標為(0,-3),下略.
基本策略八:45°→“捆綁旋轉(zhuǎn)”
解法8:如圖10-16,將定點B繞定點A逆時針旋轉(zhuǎn)45°至點B′,則點B′落在AC上;
第一步(“捆綁旋轉(zhuǎn)”):如圖10-17,作AG⊥y軸于點G,則AG=2,BG=1;
點B繞點A逆時針旋轉(zhuǎn)45°得到點B′,可捆綁看成:Rt△ABG繞點A逆時針旋轉(zhuǎn)45°得到Rt△AB′G′,則AG′=2,B′G′=1,且∠GAG′=45°;
第二步(“一線三直角”):如圖10-18,依托旋轉(zhuǎn)后的Rt△AB′G′,作系列“水平-豎直輔助線”,構(gòu)造“一線三直角”相似結(jié)構(gòu),即Rt△AEG′∽Rt△G′FB′;
點評:解法8計算量略微大些,給人一種“殺雞牛刀”之感,構(gòu)造看似復雜,卻是套路,都是“橫平豎直輔助線”,這是坐標系中常見的解題策略,體現(xiàn)了改斜歸正的思想方法,“捆綁旋轉(zhuǎn)”確實是解決有關(guān)夾角問題的一類通解通法.
類比各法,針對本題,“12345”秒題技最萊斯,可實現(xiàn)秒殺;“一線三等角”(含“一線三直角”)以及“母子型相似”都是不錯的解法,計算量不大,又是常用的解題套路;而構(gòu)造輔助圓以及“捆綁旋轉(zhuǎn)”稍顯麻煩.
像這樣的解題后類比與反思是不可多得的學習好方法,教育家弗賴登塔爾說:“反思是數(shù)學思維活動的核心和動力,沒有反思,學生的理解就不可能從原有水平升華到更高水平.”
題7.(2017年浙江麗水)如圖11,在平面直角坐標系xOy中,直線y=-x+m分別交于x軸、y軸于A,B兩點,已知點C(2,0).
(1)當直線AB經(jīng)過點C時,點O到直線AB的距離是________;
(2)設(shè)點P為線段OB的中點,連結(jié)PA,PC,若∠CPA=∠ABO,則m的值是________.
點評:解法1中,將已知點C作成了直角頂點,使得計算異常輕松,從頭到尾幾乎口算.另外,還需狠抓確定的∠PAO,“眼中有角,心中有比;
其他類似解法,如過點A作CP或AP的垂線等,不再贅述.
點評:構(gòu)造“母子型相似”解決此題,簡單地讓人不可思議.幾何之美,溢于言表,數(shù)學好玩,玩好數(shù)學.同學們,愛上數(shù)學,愛上幾何吧!
點評:這里的“一線”,也可以是“水平線”或者“斜線”,譬如圖11-4所示,不再贅述;
相對而言,“豎直線”最簡單.
利用關(guān)鍵條件∠CPA=∠ABO,可推得:∠OPC=∠BAP,據(jù)此還可以有如下精彩解法:
基本策略四:“邊對角”→輔助圓
解法5:如圖11-6,作△ACP的外接圓⊙M,可證明圓心M剛好落在AB上,不再詳述.
點評:此題依然相當于“動邊對定角”,相對而言,比較繁瑣,不推薦使用.
基本策略五:45°→“半角模型”
點評:此題用這兩種“半角模型”解決太累,計算復雜,不推薦使用.
點評:“12345”如同外星人留下的神秘語言般,讓人感嘆于頭之恐怖、數(shù)學之神奇.
第二步(“矩形大法”):如圖11-11,依托旋轉(zhuǎn)后的Rt△PO′C′,作系列“水平-豎直輔助線”,構(gòu)造矩形PQGH,則Rt△PHO′∽Rt△O′GC′;
另外,也可以如圖11-12所示構(gòu)圖,在Rt△ADC′中,直接利用tan∠DAC′=1/2求解,可自行探究.
題8.(來源:上海黃喆大神的微信公眾號“吉吉初中數(shù)學小站”)如圖12,再矩形ABCD中,E是邊AB上的一點,AE=2,BE=4,連接DE,作∠DEF=45°交邊BC于點F,若AD=x,BF=y(tǒng),求y關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式.
其他類似解法,譬如過點D或點F作EF的垂線等,不再贅述.
點評:這里的“一線”,也可以作成“水平線”或者“斜線”,如圖12-5及圖12-6所示,利用△NEF∽△MDE均可解決問題,不再贅述.
利用∠A=∠B=90°,還有如下精彩的“雙一線三直角”解法:
基本策略四:構(gòu)造“相依型相似”(注:此法來源于黃喆大神)
解法6:如圖12-8,分別在AD、BC上取點M、N,使AM=AE=2,BN=BE=4,則∠AME=∠AEM=∠BNE=∠BEN=45°,從而有:∠EMD=∠FNE=135°且∠MEN=90°;
由∠DEF=45°,導角可得:∠MED+∠NEF=45°,又∠MED+∠MDE=45°,故∠NEF=∠MDE;
點評:“相依型相似”源于上海黃喆老師,筆者對其極感興趣,總有種感覺,這又是處理此類“張角問題”的另一通法,值得大家揣摩;
另外,“相依型相似”的一般形式如圖12-9所示,通過導角可以推出:最后構(gòu)造的兩對陰影三角形相似.彼此守望,相偎相依,取名“相依型相似”,再恰當不過,有趣有趣;
“相依型相似”與“一線三等角”有異曲同工之妙,構(gòu)造也有雷同之處,其應用應該也極其廣泛,需引起廣泛關(guān)注.
基本策略六:45°→“捆綁旋轉(zhuǎn)”+“矩形大法”
解法8:第一步(“捆綁旋轉(zhuǎn)”):如圖12-11,將Rt△EBF繞點E逆時針旋轉(zhuǎn)45°至Rt△EB′F′,則EB′=EB=4,B′F′=BF=y(tǒng),且∠BEB′=45°;
第二步(“矩形大法”):如圖12-12,依托旋轉(zhuǎn)后的Rt△EB′F′,作系列“水平-豎直輔助線”,構(gòu)造矩形GHKF′,則Rt△EHB′∽Rt△B′GF′;
點評:類比各法,針對本題,“矩形大法”得到的兩角和正切公式最萊斯,可實現(xiàn)秒殺;“一線三等角”(含“一線三直角”)以及“相依型相似”都是不錯的解法,計算量不大,也是常用的解題套路;
若是采取構(gòu)造輔助圓或者“半角模型”的話,計算量更大,強烈不推薦.
最后,再提供一道以拋物線為背景的“張角問題”:
點評:類似地,也可以過點P作垂線等,但不推薦,否則直角頂點未知,需要再設(shè)元解題,而解法1直角頂點D已知,故而順風順雨;
理論上,在直線CD上任取一個已知點,將之作成等腰直角三角形的直角頂點,都可順利解決,如圖13-2所示,可自行探究.
點評:對于此類的“張角問題”,可以其一邊上某點處作水平或豎直輔助線,造成某水平邊或豎直邊對此角結(jié)構(gòu),然后在這條線上補出與此張角相等的角,從而構(gòu)成“母子型相似”結(jié)構(gòu),這是解決“張角問題”的一類通解通法,比較好用,值得擁有,其核心結(jié)構(gòu)如圖13-4所示.
點評:因本題數(shù)據(jù)的特殊性,最后可以看出,點P、D的縱坐標相等,故過它們向y軸作垂線時,垂足重合,即為圖中的G點,這個巧合導致作圖稍受干擾,注意即可;
另外,這里的“一線”,也可以作成“水平線”或“斜線”,請自行探究,一般情況下,選擇現(xiàn)成的“一線”比較適恰.
點評:“12345”秒題技,技近乎道,神乎其神,簡單地令人發(fā)指,其根本原因在于數(shù)據(jù)的特殊性,很多時候命題人要考慮到數(shù)據(jù)的簡單、計算的方便,不可避免地要設(shè)計成“12345”相關(guān)數(shù)據(jù),故而其應用極廣,專用來秒題.
第二步(“矩形大法”):如圖13-10,依托旋轉(zhuǎn)后的Rt△CD′E′,作系列“水平-豎直輔助線”,構(gòu)造矩形CGHK,則Rt△CGE′∽Rt△E′HD′;
點評:通過前面的解法探究可以看出,緊抓45°不放手,緊扣一條主線“45°構(gòu)造等腰直角三角形構(gòu)造K字形全等”,總是可以將此類題型秒殺在無形之中,當然也可以構(gòu)造平時解題中積累的其他模型,如“半角模型”等;
其實45°僅僅是一個特例、一個代表,將45°改為30°等特殊角,甚至于改成更一般的已知三角函數(shù)值的某個確定角,都可以類似解決.
題10.如圖14,拋物線y=ax2+bx-4a經(jīng)過A(-1,0)、C(0,4)兩點,與x軸交于另一點B.
(1)求拋物線的解析式;
(2)已知點D(m,m+1)在第一像限的拋物線上,求點D關(guān)于直線BC對稱的點的坐標;
(3)在(2)的條件下,連接BD,點P為拋物線上一點,且∠DBP=45°,求點P的坐標.
此題,主要針對第(3)小問探究,且給出部分解法,其他解法自探,另外對此進行適當變式,以尋求此類問題的通解通法;
解析:(1)易求得拋物線的解析式為y=-x2+3x+4;
(2)將點D(m,m+1)代入y=-x2+3x+4中可得m=3(m=-1舍去),故點D的坐標為(3,4);
由C(0,4)及D(3,4),可知CD平行于x軸,即C、D兩點一定是拋物線上的兩個對稱點;
令y=0,得B(4,0),則OB=OC=4,從而△BCO是等腰直角三角形,故∠BCO=45°,且∠BCD=45°;
因而D(3,4)關(guān)于直線BC的對稱點D′必然落在y軸上,如圖14-1所示,且CD′=CD=3,即點D′(0,1);
對于第(3)小問:
基本策略一:45°→等腰直角三角形→一線三直角
解法1:下面提供兩種構(gòu)造法,并簡要分析繁簡程度:
方式一:如圖14-2,則Rt△DMQ≌Rt△QNB;
設(shè)DM=QN=a,MQ=NB=b,利用MN=OC=4,可得:a+b=4;利用BN-DM=BO-DC=1,可得:b-a=1;
點評:上述兩種構(gòu)造等腰直角三角形的方法都屬于解決此類問題的通解通法,但繁簡程度不一:前者要求的Q點坐標是構(gòu)造的等腰直角三角形的直角頂點,換言之依托∠DBP=45°構(gòu)造的等腰直角三角形的直角頂點被作成了未知的頂點,導致只能列二元一次方程組求解之;而后者所作的等腰直角三角形的直角頂點為點D,是已知點,要求此時的Q點坐標,只需構(gòu)造K字型全等,口算即可,簡單至極;
看來由45度聯(lián)想構(gòu)造等腰直角三角形,還不能“任性”,雖然“條條大路都可通羅馬”,但崎嶇程度不一啊,耗時、計算都不一樣,最好將“已知點”作成等腰直角三角形的直角頂點,這樣會使你的計算“一馬平川”,也體現(xiàn)了“以不變應萬變”的數(shù)學思想方法.
基本策略二:基于確定性分析下的導角轉(zhuǎn)化法
解法2:注意到∠DBP=∠CBO=45°,則有:∠DBC=∠PBA;
∠DBC是確定的,從而∠PBA也是確定的,確定的必可求;
點評:轉(zhuǎn)化無處不在,沒有轉(zhuǎn)化,就沒有數(shù)學;
當然也可以“增量巧設(shè)”:設(shè)P(4-5t,3t),其中t>0,再代入拋物線求解即可;
其他解題策略不再贅述,可自行嘗試其他解法.
變式1:在(2)的條件下,連接BD,點P為拋物線上一點,且∠DBP=135°,求點P的坐標.
簡析:由∠DBP=135°,可知其補角為45°,從而問題轉(zhuǎn)變?yōu)橥孓D(zhuǎn)45°,前面的解法再來一遍即可,譬如圖14-5所示,注意這里的點P是直線BQ與拋物線的另一個交點,限于篇幅,并未畫出,但不影響求解;
易知:點Q的坐標為(7,5),下略.
點評:一個靈巧的轉(zhuǎn)化猶如一次華麗的轉(zhuǎn)身, 135°問題轉(zhuǎn)化為了45°問題,玩轉(zhuǎn)45°不在話下,數(shù)學的趣味性不言而喻,做一個靈動的數(shù)學人.
變式2:在(2)的條件下,連接BD,點P為拋物線上一點,且tan∠DBP=2,求點P的坐標.
簡析:如圖14-6,易得Rt△DMQ∽Rt△BND,由tan∠DBP=2,可知其相似比為2,從而口算得出:Q(-5,2),下略.
點評:變式2完成了從“玩轉(zhuǎn)45°”到“玩轉(zhuǎn)任意角”的重大突破,個中樂趣,回味無限;
另外,即便針對這種一般性問題,前面提及的若干解題策略依然適用,不再贅述.
五、練習提升
最后提供幾道網(wǎng)上淘來的相關(guān)習題,供大家練習之用:
練習1:如圖15,在平面直角坐標系中,點A(-1,0),B(0,3),C是x軸負半軸上的一點,且∠ABC=45°,求點C的坐標.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點P是y軸右側(cè)的拋物線上一個動點,過點P作PE⊥x軸于點E,交直線CD于點F.若點P的橫坐標為m,設(shè)線段PF的長度為y,求y與m之間的函數(shù)關(guān)系式,并直接寫出自變量m的取值范圍;
(3)在(2)的條件下,是否存在點P,使∠PCF=45°?若存在,求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
(1)求直線AB的解析式;
(2)將直線AB繞點O順時針旋轉(zhuǎn)90°,與x軸交于點D,與y軸交于點E,求sin∠BDE的值;
(3)過點B作x軸的平行線與雙曲線交于點G,點M在直線BG上,且到拋物線的對稱軸的距離為6,設(shè)點N在直線BG上,請直接寫出使∠AMB+∠ANB=45°的點N的坐標.
通過本文的探究,可以看出,解決此類“邊對角”問題,即所謂“張角問題”,有以下七種常見的處理策略:①構(gòu)造“母子型相似”;②構(gòu)造“一線三等角”;③構(gòu)造“輔助圓”;④構(gòu)造“半角模型”;⑤構(gòu)造“矩形大法”;⑥“12345”秒題技;⑦“捆綁旋轉(zhuǎn)”等,如何靈活運用,何以應對自如,這就需要同學們在今后的學習中慢慢體悟,方可變?yōu)樽约旱慕忸}套路,稱為傳說中的“學霸”.(哈哈……)
聯(lián)系客服