初中數(shù)學(xué)求動(dòng)點(diǎn)最值的方法范文
時(shí)間:2024-01-12 17:47:10
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篇1
關(guān)鍵詞:初中數(shù)學(xué);最值問(wèn)題;生活數(shù)學(xué)
最值的使用在生活中有很多,比如求兩個(gè)點(diǎn)之間的最短距離或者兩線段和的最小,還有我們平常生活中的利潤(rùn)最大、成本最小等最優(yōu)方案的問(wèn)題。這些問(wèn)題都可以轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題,然后用數(shù)學(xué)的方法去解決。下面我們先來(lái)看看有關(guān)于線段的最值問(wèn)題:
一、有關(guān)線段和的最值問(wèn)題
有關(guān)距離的最值問(wèn)題有一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題原型。比如說(shuō)要在公路上建一個(gè)公交車站,在公路旁有兩個(gè)村子A與B,問(wèn)車站建在公路上的哪個(gè)位置才能使A、B兩村去車站的路程最短?這種“確定最短路線”的問(wèn)題就是最經(jīng)典的求最值問(wèn)題。在這里,這個(gè)問(wèn)題有兩種情形,第一是兩個(gè)村子在公路的不同側(cè),這就轉(zhuǎn)化成了點(diǎn)與點(diǎn)之間的最短距離,也就是兩點(diǎn)間的連線。第二是兩個(gè)村子在公路的同一側(cè)(如圖1),那么這就是一個(gè)利用軸對(duì)稱解決極值的經(jīng)典問(wèn)題,而解決這個(gè)問(wèn)題的基本方法就是對(duì)稱共線法。利用軸對(duì)稱變換,將線路中各線段映射到同一直線上(線路長(zhǎng)度不變),確定動(dòng)點(diǎn)位置(如圖2),計(jì)算線路最短長(zhǎng)度。此時(shí),這個(gè)問(wèn)題的模型又變成第一種情況,兩個(gè)村子在公路的不同側(cè)了。
由上面這個(gè)簡(jiǎn)單的例子我們可以歸納出求線段和最小的一般方法:通過(guò)軸對(duì)稱,將動(dòng)點(diǎn)所在直線同側(cè)的兩個(gè)定點(diǎn)中的其中一個(gè),映射到直線的另一側(cè),當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在這個(gè)定點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)及另一定點(diǎn)的線段上時(shí),由“兩點(diǎn)之間線段最短”可知線段和的最小值,最小值為定點(diǎn)線段的長(zhǎng)(如圖3)。下面我們來(lái)看一道這種類型的變式題:
恩施到張家界高速公路Y與滬渝高速公路X垂直,如圖4建立直角坐標(biāo)系。著名的恩施大峽谷(A)和世界級(jí)自然保護(hù)區(qū)星斗山(B)位于兩高速公路同側(cè),AB=50km,A到直線X的距離為10km,B到直線X和Y的距離分別為40km和30km。請(qǐng)你在X旁和Y旁各修建一服務(wù)區(qū)P、Q,使P、A、B、Q組成的四邊形的周長(zhǎng)最小,并求出這個(gè)最小值。
分析:這道題目所涉及的四邊形的周長(zhǎng)的最小值,包括四條線段的和,看起來(lái)會(huì)比較麻煩,不知道該怎么下手,其實(shí)求四邊形的周長(zhǎng)的最小值,可以把周長(zhǎng)分成四部分,先分析其中的兩段或三段,把問(wèn)題拆解成類似原型題目這樣的簡(jiǎn)單問(wèn)題,再做進(jìn)一步的分析。比如,可以先看BQ和QP這兩段的和的最小值,單獨(dú)看這兩段的話,就變得很簡(jiǎn)單了,只要根據(jù)求兩條線段的和的一般方法,就可以解出。同樣的方法再分析QP和PA,然后把幾條線段綜合起來(lái)看,這道題就不難解決了。
解析:作點(diǎn)A關(guān)于X軸的對(duì)稱點(diǎn)A′,點(diǎn)B關(guān)于Y軸的對(duì)稱點(diǎn)B′,連接A′B′,AP+PQ+BQ=A′P+PQ+QB′≥A′B′。當(dāng)P、Q在線段A′B′上時(shí),AP+BQ+PQ=A′B′最小。
過(guò)A′、B′分別作X軸、Y軸的平行線交于C。在RrA′CB′中,A′C=100,B′C=50,交X軸于P,交Y軸于Q。
A′B′==50,而AB=50
四邊形APQB的周長(zhǎng)最小值為:AB+A′B′=50(+1)
總結(jié):有關(guān)線段和的最值問(wèn)題是實(shí)際生活中常遇到的問(wèn)題,解決這類問(wèn)題的方法就是從最簡(jiǎn)單的問(wèn)題原型出發(fā),抓住解決問(wèn)題的關(guān)鍵,把不在同一直線上的線段轉(zhuǎn)化到同一條直線上。求多條線段的和的最小值就是要先把問(wèn)題化成幾個(gè)小問(wèn)題,把每個(gè)小問(wèn)題解決,就能從整體上理清思路,解決整個(gè)問(wèn)題。
二、有關(guān)函數(shù)的最值問(wèn)題
有關(guān)函數(shù)的最值問(wèn)題是中考常考的一種題型,也是生活中常用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的一種數(shù)學(xué)方法。下面我們來(lái)看這樣一個(gè)例子:某蒜薹生產(chǎn)基地收獲蒜薹200,下表是按批發(fā)、零售、冷庫(kù)儲(chǔ)藏后銷售三種方式每噸的平均售價(jià)及成本價(jià):
若經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,蒜薹按計(jì)劃全部售出獲得的總利潤(rùn)為y(元),蒜薹零售x(噸),且零售量是批發(fā)量的。(1)求y與x之間的函數(shù)關(guān)系式。(2)由于受條件限制,經(jīng)冷庫(kù)儲(chǔ)藏售出的蒜薹最多80噸,求該生產(chǎn)基地按計(jì)劃全部售完蒜薹獲得的最大利潤(rùn)。
解析:(1)設(shè)零售量為x,則批發(fā)量為3x,儲(chǔ)藏后銷售量為200-4x,
則y=(3000-700)3x+(4500-1000)x+(5500-1200)(200-4x)
y=-6800x+860000
(2)根據(jù)題意得:200-4x≤80,則x≥30
y=-6800x+860000在x范圍內(nèi)單調(diào)遞減
x=30時(shí),y取得最大值
y=860000-6800×30=656000
也就是求得當(dāng)零售量為30噸的時(shí)候,售完全部蒜薹可獲得最大利潤(rùn)656000元。
總結(jié):除了一次函數(shù)以外,二次函數(shù)也是求最值的重要方法。這種方法用于生活中的很多問(wèn)題。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)就是為了把數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用到生活中,幫助我們解決生活中的問(wèn)題。因此,我們?cè)趯W(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的時(shí)候一定要多聯(lián)系實(shí)際,數(shù)學(xué)和生活并不是兩個(gè)獨(dú)立存在的,而是一個(gè)緊密聯(lián)系的結(jié)合體。數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)能使生活中的問(wèn)題得到解決,而生活中的問(wèn)題又是數(shù)學(xué)知識(shí)的原型,是發(fā)展數(shù)學(xué)的重要?jiǎng)恿Α?/p>
最值問(wèn)題是生活中常遇到的問(wèn)題,通過(guò)數(shù)學(xué)建模來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題是數(shù)學(xué)知識(shí)用于實(shí)際的重要體現(xiàn),這也正說(shuō)明了數(shù)學(xué)知識(shí)的生活實(shí)用性,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)能為我們將來(lái)創(chuàng)造美好的生活發(fā)揮應(yīng)有的作用。
參考文獻(xiàn):
1.傅彪.關(guān)于折線段最小值問(wèn)題的探究.中學(xué)數(shù)學(xué)初中版,2012,8.
2.趙秀琴.初中數(shù)學(xué)最值問(wèn)題的解法.考試周刊,2012,44.
篇2
關(guān)鍵詞:構(gòu)造函數(shù);利用幾何性質(zhì) ;確定范圍
最值型問(wèn)題,即求有關(guān)量的最大值或最小值,是初中數(shù)學(xué)的常見(jiàn)題型,是中考及數(shù)學(xué)競(jìng)賽中的必考題型。它主要考查學(xué)生對(duì)平時(shí)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用,無(wú)論在代數(shù)還是幾何中都會(huì)出現(xiàn)最值問(wèn)題,綜合起來(lái),常見(jiàn)的最值問(wèn)題主要有以下幾種解法:
一、利用函數(shù)思想,構(gòu)造函數(shù)解題,主要用于解決一些成本最小、利潤(rùn)最大的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題及方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)變化等問(wèn)題
用運(yùn)動(dòng)變化的觀點(diǎn)研究客觀世界中變量之間的相互關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律,將其用函數(shù)的形式表示出來(lái),并通過(guò)對(duì)具體函數(shù)的分析解決問(wèn)題的思想稱之為函數(shù)思想。 構(gòu)造函數(shù)解題時(shí),要注意從文字?jǐn)⑹?、圖形、圖像、表格中,分析數(shù)量之間的變化規(guī)律,獲取變量之間的信息,建立函數(shù)關(guān)系式,從而借助于函數(shù)圖像及其性質(zhì)解決相關(guān)問(wèn)題同。
1.構(gòu)造一次函數(shù)
例1.(2010珠海中考)今年春季,我國(guó)云南、貴州等西南地區(qū)遇到多年不遇旱災(zāi),“一方有難,八方支援”,為及時(shí)灌溉農(nóng)田,豐收農(nóng)機(jī)公司決定支援上坪村甲、乙、丙三種不同功率柴油發(fā)電機(jī)共10臺(tái)(每種至少一臺(tái))及配套相同型號(hào)抽水機(jī)4臺(tái)、3臺(tái)、2臺(tái),每臺(tái)抽水機(jī)每小時(shí)可抽水灌溉農(nóng)田1畝。現(xiàn)要求所有柴油發(fā)電機(jī)及配套抽水機(jī)同時(shí)工作一小時(shí),灌溉農(nóng)田32畝。
(1)設(shè)甲種柴油發(fā)電機(jī)數(shù)量為x臺(tái),乙種柴油發(fā)電機(jī)數(shù)量為y臺(tái)。
①用含x、y的式子表示丙種柴油發(fā)電機(jī)的數(shù)量;
②求出y與x的函數(shù)關(guān)系式;
(2)已知甲、乙、丙柴油發(fā)電機(jī)每臺(tái)每小時(shí)費(fèi)用分別為130元、120元、100元,應(yīng)如何安排三種柴油發(fā)電機(jī)的數(shù)量,既能按要求抽水灌溉,同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)總費(fèi)用W最少?
分析:此題中發(fā)電機(jī)總費(fèi)用隨發(fā)電機(jī)數(shù)量的變化而變化,故可構(gòu)造W與x之間的函數(shù)來(lái)解決。
解析 (1)①丙種柴油發(fā)電機(jī)的數(shù)量為10-x-y
② 4x+3y+2(10-x-y)=32 y=12-2x
(2)丙種柴油發(fā)電機(jī)為10-x-y=(x-2)臺(tái)
W=130x+120(12-2x)+100(x-2)
=-10x+1240
依題意解不等式組
二、應(yīng)用幾何性質(zhì)解題
主要有:
1、三角形的三邊關(guān)系:兩邊之和大于第三邊,兩邊之差小于第三邊;
2、兩點(diǎn)之間,線段最短;
3、連結(jié)直線外一點(diǎn)和直線上各點(diǎn)的所有線段中,垂線段最短;
相關(guān)知識(shí):A、B兩點(diǎn)在直線l的同側(cè),在直線L上取一點(diǎn)P,使PA+PB最小。
取點(diǎn)A關(guān)于直線L的對(duì)稱點(diǎn)A’,則AP’= AP,在A’BP中A’P’+B’P’>A’B,當(dāng)P’移到A’B與直線L的交點(diǎn)處P點(diǎn)時(shí)A’P’+B’P’=A’B,所以這時(shí)PA+PB最小。
例3.在邊長(zhǎng)為6的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E為AB的中點(diǎn),F(xiàn)是AC上一動(dòng)點(diǎn),則EF+BF的最小值為_(kāi)______.
解析 利用兩點(diǎn)之間線段最短來(lái)解決,求EF+BF最短就要想法把這兩條線段轉(zhuǎn)化在一條直線上,由于菱形對(duì)角連線兩邊對(duì)稱,所以AB中點(diǎn)E和AD中點(diǎn)M關(guān)于線段AC對(duì)稱,即MF=EF
連接BM交AC于點(diǎn)F,線段MB即為MF+FB的最小值, 因此EF+FB=MF+FB=MB,
參考文獻(xiàn)
[1] 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)(華師版七、八、九年級(jí)數(shù)學(xué))
[2] 《2009年浙江省麗水初中畢業(yè)生學(xué)業(yè)考試數(shù)學(xué)試卷》
篇3
1. 解讀中考?jí)狠S題考點(diǎn)
縱觀近幾年的中考試題,中考?jí)狠S題通常由3個(gè)小問(wèn)組成,第一個(gè)小問(wèn)容易得分,得分率普遍在0.8以上,第二個(gè)小題稍難,但通常還是屬于常規(guī)題型,得分率在0.6與0.7之間,第三個(gè)小問(wèn)較難,能力要求較高,且得分率也大多在0.2與0.4之間,從全國(guó)中考數(shù)學(xué)的試題命題來(lái)看,各地中考試題呈現(xiàn)“起點(diǎn)低,坡度緩,尾巴略翹”這一大特色.
通常第一小題主要是求點(diǎn)的坐標(biāo)或函數(shù)解析式. 第二、三小題有探究點(diǎn)的存在性問(wèn)題、圖形面積問(wèn)題或最值問(wèn)題等,其中,各個(gè)小題難度層層推進(jìn). 下面就以2011年浙江省部分中考?jí)狠S題為例,著重闡述第二、三小題的特點(diǎn)及求解策略.
2. 案例呈現(xiàn),做好應(yīng)考教學(xué)策略
案例1 (2011浙江義烏)已知二次函數(shù)的圖象經(jīng)過(guò)A(2,0),C(0,12) 兩點(diǎn),且對(duì)稱軸為直線x=4. 設(shè)拋物線頂點(diǎn)為P,與x軸的另一交點(diǎn)為點(diǎn)B.
(1)求二次函數(shù)的解析式及頂點(diǎn)P的坐標(biāo).
(2)如圖1,在直線 y=2x上是否存在點(diǎn)D,使四邊形OPBD為等腰梯形?若存在,求出點(diǎn)D的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
(3)如圖2,點(diǎn)M是線段OP上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)(O,P兩點(diǎn)除外),以每秒個(gè)單位長(zhǎng)度的速度由點(diǎn)P向點(diǎn)O 運(yùn)動(dòng),過(guò)點(diǎn)M作直線MN∥x軸,交PB于點(diǎn)N. 將PMN沿直線MN對(duì)折,得到P1MN. 在動(dòng)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,設(shè)P1MN與梯形OMNB重疊部分的面積為S,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒,求S關(guān)于t的函數(shù)關(guān)系式.
方法點(diǎn)撥 (1)可設(shè)出二次函數(shù)的一般形式y(tǒng)=ax2+bx+c,根據(jù)對(duì)稱軸公式,并把點(diǎn)A,C的坐標(biāo)代入解析式,得到方程組,可求得 a,b,c的值分別為1,-8,12. 所以函數(shù)解析式為y=x2-8x+12. 從而可確定頂點(diǎn)P的坐標(biāo)為(4,-4).
(2)由(1)可確定點(diǎn)B的坐標(biāo)為(6,0),從而可確定PB的解析式為y=2x-12,發(fā)現(xiàn)PB∥OD,因此OP和BD為腰,計(jì)算OP的長(zhǎng)度. 設(shè)D(x,2x),用含x的代數(shù)式表示BD2的長(zhǎng)度,即BD2=(2x)2+(6-x)2,再根據(jù)OP2=BD2建立方程(2x)2+(6-x)2=32,解得x1=,x2=2,注意檢驗(yàn)根的合理性. 當(dāng)x=2時(shí),OD=BP=2,四邊形OPBD為平行四邊形,舍去. 所以當(dāng)x=時(shí),四邊形OPBD為等腰梯形. 故存在D,符合題意.
(3)當(dāng)0
解決策略 對(duì)于求點(diǎn)的坐標(biāo)問(wèn)題,同學(xué)們要熟悉平行于x軸和y軸的坐標(biāo)特點(diǎn),以及在坐標(biāo)軸角平分線上的點(diǎn)的特點(diǎn),并會(huì)利用待定系數(shù)法求函數(shù)關(guān)系式. 對(duì)于點(diǎn)存在性問(wèn)題,解答時(shí)應(yīng)先回答問(wèn)題,再說(shuō)明理由. 說(shuō)理的方式有兩種:一是從已知條件入手,通過(guò)推理、論證得出結(jié)論成立;二是從結(jié)論入手,通過(guò)推理、論證,得到使結(jié)論成立的條件. 由于點(diǎn)有靜態(tài)點(diǎn)和動(dòng)態(tài)點(diǎn)之分,因此,做題時(shí)應(yīng)區(qū)別對(duì)待. 對(duì)于靜態(tài)點(diǎn)問(wèn)題,往往涉及點(diǎn)滿足何條件才能構(gòu)成等腰三角形、等腰梯形、正方形、菱形等,這類問(wèn)題應(yīng)注重分類討論,根據(jù)其性質(zhì)特點(diǎn),找出點(diǎn)的位置,然后利用方程思想來(lái)解決. 對(duì)于圖形面積問(wèn)題,壓軸題中往往是在圖形的運(yùn)動(dòng)變化中求值,常用割補(bǔ)法,或者探究?jī)煞N圖形重疊部分的面積.
案例2 (2011浙江寧波)如圖3,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,點(diǎn)A的坐標(biāo)為(-2,2),點(diǎn)B的坐標(biāo)為(6,6),拋物線經(jīng)過(guò)A,O,B三點(diǎn),連結(jié)OA,OB,AB,線段AB交y軸于點(diǎn)E.
(1)求點(diǎn)E的坐標(biāo).
(2)求拋物線的函數(shù)解析式.
(3)點(diǎn)F為線段OB上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)(不與點(diǎn)O,B重合),直線EF與拋物線交于M,N兩點(diǎn)(點(diǎn)N在y軸右側(cè)),連結(jié)ON,BN,當(dāng)點(diǎn)F在線段OB上運(yùn)動(dòng)時(shí),求BON 面積的最大值,并求出此時(shí)點(diǎn)N的坐標(biāo).
(4) 連結(jié)AN,當(dāng)BON面積最大時(shí),在坐標(biāo)平面內(nèi)求使得BOP與OAN相似(點(diǎn)B,O,P分別與點(diǎn)O,A,N對(duì)應(yīng))的點(diǎn)P的坐標(biāo).
方法點(diǎn)撥 (1)根據(jù)A,B兩點(diǎn)坐標(biāo)可求出直線AB的解析式為y=x+3,令x=0,可求得E點(diǎn)坐標(biāo)為(0,3).
(2)設(shè)拋物線解析式為y=ax2+bx,將A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo)代入,列方程組求得a=,b=-,所以拋物線的解析式為y=x2-x.
(3)過(guò)點(diǎn)N作x軸的垂線NG,垂足為點(diǎn)G,交OB于點(diǎn)Q,過(guò)點(diǎn)B作BHx軸于點(diǎn)H,設(shè)Nx,x2-x,則Q(x,x). 把BON的面積表示為兩個(gè)三角形之和,用含未知數(shù)的形式表示出BON的面積,即SBON=SQON+SBQN=?QN?OG+?QN?GH=?QN?(OG+GH)=?QN?OH=?x-x2-x×6=-(x-3)2+(0
(4)過(guò)點(diǎn)A作ASGQ于點(diǎn)S,易求得tan∠SAN=tan∠NOG=,且∠OAS=∠BOG=45°,所以∠SAN=∠NOG,∠OAN=∠BON. 所以O(shè)N的延長(zhǎng)線上存在一點(diǎn)P滿足條件. 先求出OB,AO和AN的長(zhǎng),由BOP∽OAN得到OP的長(zhǎng)為. 作PTx軸于點(diǎn)T,所以O(shè)PT∽ONG, ==,設(shè)P(4t,t),則(4t)2+t2=2,解得t1=,t2=-(舍),所以點(diǎn)P的坐標(biāo)為15,. 將OPT沿直線OB翻折,可得出另一個(gè)滿足條件的點(diǎn)P′,15. 由以上推理可知,當(dāng)點(diǎn)P的坐標(biāo)為15,或,15時(shí),BOP與OAN相似.
解決策略 對(duì)于單動(dòng)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)問(wèn)題,應(yīng)抓住變化中的“不變量”,以不變應(yīng)萬(wàn)變. 先理清題意,根據(jù)題目中兩個(gè)變量的變化情況找出相關(guān)常量,再按照?qǐng)D形中的幾何性質(zhì)及相互關(guān)系,找出一個(gè)基本關(guān)系式,把相關(guān)的量用一個(gè)自變量的表達(dá)式表達(dá)出來(lái),最后根據(jù)題目的要求,依據(jù)幾何、代數(shù)知識(shí)求解. 對(duì)于面積的最值問(wèn)題,有求三角形或四邊形的面積的最大(小)值. 這類問(wèn)題通常是借助三角形的面積公式或轉(zhuǎn)化為三角形來(lái)解決,但它們的本質(zhì)都是通過(guò)建立二次函數(shù)模型,對(duì)二次函數(shù)配方求得相應(yīng)的最值,因此,在解決這類問(wèn)題時(shí),首先應(yīng)求出所求問(wèn)題的二次函數(shù)解析式,然后再配方求頂點(diǎn)坐標(biāo),這樣就可以求出最值.
篇4
最值問(wèn)題可以分為兩大類:一大類是代數(shù)中某些量、式子的最大值或最小值;在現(xiàn)實(shí)生活中,我們經(jīng)常碰到帶有“最”字的問(wèn)題,如投入最少、效益最大、材料最省、利潤(rùn)最高、路程最短等。我們可把這一大類統(tǒng)稱為代數(shù)類最值問(wèn)題,它可分為代數(shù)式的最值、有關(guān)數(shù)論的最值、有關(guān)方程未知數(shù)與函數(shù)變量的最值等三小類,一大類是幾何圖形中按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)的元素,在一定的范圍內(nèi)變化而與它有關(guān)的某個(gè)量也隨之變化,有時(shí),這個(gè)變化的量存在最大值或最小值。我們可把這一大類統(tǒng)稱為幾何類最值問(wèn)題,它可分為有關(guān)角度的最值、有關(guān)線段(距離)的最值、有關(guān)面積的最值、某些幾何量的統(tǒng)計(jì)最值等四小類。
數(shù)學(xué)中兩大研究對(duì)象“數(shù)”與“形”的矛盾統(tǒng)一是數(shù)學(xué)發(fā)展的內(nèi)在因素。數(shù)形結(jié)合能力的提高,有利于從形與數(shù)的結(jié)合上深刻認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)問(wèn)題的實(shí)質(zhì),有利于扎實(shí)的打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ),有利于數(shù)學(xué)素質(zhì)的提高,同時(shí)必然促進(jìn)數(shù)學(xué)能力的發(fā)展。本文對(duì)“數(shù)”、“形”以及數(shù)形結(jié)合等方法在中學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中的應(yīng)用作一些探討。
一、用“數(shù)”的方法求最值問(wèn)題
用配方法求代數(shù)式的最值,通常是對(duì)一個(gè)一元二次多項(xiàng)式而言的,即滿足ax2+bx+c(a、b≠0)的形式?;舅悸肪褪歉鶕?jù)完全平方公式用配方法配成一個(gè)完全平方式,然后根據(jù)任何一個(gè)數(shù)的平方是非負(fù)數(shù)0來(lái)求它的最值。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明:
例1:求代數(shù)式x2-4x+5的最小值。
分析:代數(shù)式x2-4x+5這是一個(gè)一元二次多項(xiàng)式,可以通過(guò)配方,再根據(jù)一個(gè)數(shù)的平方是非負(fù)數(shù),便可以求得最值。
解:x2-4x=(x-2)2-4
x2-4x+5=(x-2)2+1
(x-2)2≥0
當(dāng)x=2時(shí)有最小值,最小值為0+1=1
對(duì)于復(fù)雜的式子同樣也適用,比如求代數(shù)式2x2-3x-5的最值。
分析:用同樣的方法對(duì)2x2-3x進(jìn)行配方,得■x-■■-■■
最后就可以得出當(dāng)■x=■即x=■時(shí),原式有最小值,最小值為0-■=-■。
思考問(wèn)題:如果把一個(gè)一元二次多項(xiàng)式改為二元二次多項(xiàng)式,要求出它的最值的話,這種方法是否仍然適用?
二、用“形”的方法求最值問(wèn)題
對(duì)稱是一種客觀存在的,大千世界,許多事物都具有某些對(duì)稱性,對(duì)稱給人們以和諧均衡的美感,在平面幾何中,對(duì)稱更是一種思想方法,利用對(duì)稱性及“兩點(diǎn)之間,線段最短”等性質(zhì)來(lái)解決最值問(wèn)題,是數(shù)學(xué)中的重要的思想方法,運(yùn)用對(duì)稱性解決問(wèn)題,這種方法在求值中常常顯示出其他方法不可代替的優(yōu)越性。它既可以減少一些繁瑣的計(jì)算,使解題方法簡(jiǎn)潔明快,又可以拓展學(xué)生的解題思路,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
1.點(diǎn)關(guān)于一條直線的對(duì)稱問(wèn)題
例:?jiǎn)栴}:一天,天氣很熱,小明想回家,但小狗想到河邊去喝水。有什么辦法能讓小明帶小狗到河邊喝上水,同時(shí)回家又最近?分析:把這一生活問(wèn)題數(shù)學(xué)化,設(shè)小明與小狗在A處,家在B處,小河為L(zhǎng),小明要在直線L上找一個(gè)點(diǎn)P(小狗在P處飲水),使得AP+BP最短。(如圖所示)設(shè)L上的P點(diǎn)為小狗飲水處,這個(gè)問(wèn)題就轉(zhuǎn)化成求AP+BP的最小值,也就是數(shù)學(xué)中的最值問(wèn)題。如圖,我們作點(diǎn)A關(guān)于L的對(duì)稱點(diǎn)A/,連結(jié)A/B交L于點(diǎn)P,則點(diǎn)P即為所求。
知識(shí)介紹:兩條線段之和最短,往往利用對(duì)稱的思想,把兩條線段的和變?yōu)橐粭l線段來(lái)研究,利用兩點(diǎn)之間的線段最短,解決了最值問(wèn)題,最終便可以得出結(jié)果。此例利用對(duì)稱性把折線APB化成了易求的另一條最短路線即直線段A′B,所以這種方法也叫做化直法,其他還有旋轉(zhuǎn)法、翻折法等。
2.利用菱形的對(duì)稱性進(jìn)行轉(zhuǎn)化
例:在邊長(zhǎng)為6的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E為AB的中點(diǎn),F(xiàn)是AC上一動(dòng)點(diǎn),則EF+BF的最小值為多少?
分析:利用“兩點(diǎn)之間,線段最短”來(lái)做,要求出EF+BF的最小值其實(shí)就是要把這兩條線段轉(zhuǎn)化在一條直線上。剛好由于菱形對(duì)角連線兩邊對(duì)稱,所以線段AB的中點(diǎn)E和線段AD的中點(diǎn)M關(guān)于線段AC對(duì)稱即MF=EF。連接BM交AC于點(diǎn)F,線段MB即為MF+FB的最小值。
解:取線段AD的中點(diǎn)M,連接BM
四邊形ABCD是菱形
AB=AD
又∠DAB=60°
ABD是等邊三角形
又點(diǎn)M為AD的中點(diǎn)
ABM為直角三角形
又點(diǎn)E和點(diǎn)M關(guān)于AC對(duì)稱
MF=EF,EF+BF=MF+BF
在RtABM中, MB=AB×sin60o=6×■=3■
EF+FB的最小值等于MB的長(zhǎng)度,是3■。
三、用數(shù)形結(jié)合法求最值問(wèn)題
篇5
模型呈現(xiàn):如圖1,圓外一點(diǎn)與圓上任意一點(diǎn)聯(lián)結(jié)所成的線段中PA最長(zhǎng),PB最短(其中PA、PB所在的直線經(jīng)過(guò)圓心O).有了這種方法能使很多最值問(wèn)題中的較難問(wèn)題得到圓滿解決.
案例1:如圖2,點(diǎn)E為正方形ABCD的邊AD上的動(dòng)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)A作AHBE于點(diǎn)H,若正方形的邊長(zhǎng)為4,則線段DH的最小值是多少?
分析:由AHBH可知,∠AHB始終為90°,因此點(diǎn)H在以AB為直徑的F上運(yùn)動(dòng),此時(shí)點(diǎn)D為F外一點(diǎn),所以可利用圓外一點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離和最近距離模型(圖1),聯(lián)結(jié)DF交F于點(diǎn)H(如圖3),此時(shí)DH最小.
思考:本題學(xué)生的解答正確率其實(shí)并不高,關(guān)鍵在于學(xué)生不容易發(fā)現(xiàn)動(dòng)點(diǎn)H的運(yùn)動(dòng)路徑是以AB為直徑的圓.那么如何才能在看似無(wú)圓的題設(shè)中準(zhǔn)確找到圓模型呢?本題經(jīng)驗(yàn)告訴我們,直角三角形的直角頂點(diǎn)在以斜邊為直徑的圓上,故看到直角,容易找到圓模型.
經(jīng)驗(yàn)利用1:在正方形ABCD中,動(dòng)點(diǎn)E,F(xiàn)分別從D,C兩點(diǎn)同時(shí)出發(fā),以相同的速度在直線DC,CB上移動(dòng).
(1)如圖4,當(dāng)點(diǎn)E自D向C,點(diǎn)F自C向B移動(dòng)時(shí),連接AE和DF交于點(diǎn)P,請(qǐng)你寫(xiě)出AE與DF的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由;
(2)如圖5,當(dāng)E,F(xiàn)分別移動(dòng)到邊DC,CB的延長(zhǎng)線上時(shí),連接AE和DF,(1)中的結(jié)論還成立嗎?(請(qǐng)你直接回答“是”或“否”,不需證明)
(3)如圖6,當(dāng)E,F(xiàn)分別在邊CD,BC的延長(zhǎng)線上移動(dòng)時(shí),連接AE,DF,(1)中的結(jié)論還成立嗎?請(qǐng)說(shuō)明理由;
(4)如圖7,當(dāng)E,F(xiàn)分別在邊DC,CB上移動(dòng)時(shí),連接AE和DF交于點(diǎn)P,由于點(diǎn)E,F(xiàn)的移動(dòng),使得點(diǎn)P隨之運(yùn)動(dòng),請(qǐng)你畫(huà)出點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)路徑的草圖.若AD=2,試求出線段CP的最小值.
分析:(1)、(2)、(3)中AEDF(證明略).(4)根據(jù)已知條件得AEDF,∠APD始終為90°.因此根據(jù)案例1的經(jīng)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)點(diǎn)P在以AD為直徑的圓上運(yùn)動(dòng),記圓心為點(diǎn)O,連接OC與圓交于點(diǎn)P,利用圓外一點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離和最近距離這一結(jié)論,得到此時(shí)CP為最小.
經(jīng)驗(yàn)利用2:設(shè)a為實(shí)數(shù),已知直線l:y=ax-a-2,過(guò)點(diǎn)P(-1,0)作直線l的垂線,垂足為M.點(diǎn)O(0,0)為坐標(biāo)原點(diǎn),則線段OM長(zhǎng)度的最小值?
分析:本題共有兩大難點(diǎn):第一難點(diǎn)是這條直線無(wú)法確定,但可以肯定的是必經(jīng)過(guò)A(1,-2),第二難點(diǎn)是怎么發(fā)現(xiàn)圓模型.我們發(fā)現(xiàn)直線無(wú)論怎么變,∠PMA始終為直角,這樣根據(jù)案例1的經(jīng)驗(yàn),以AP為直徑的圓就形成,點(diǎn)M始終在以AP為直徑的圓上,利用圓內(nèi)一點(diǎn)與圓的最近距離和最遠(yuǎn)距離這一結(jié)論確定了OM的最小值.
經(jīng)驗(yàn)拓展:如圖9,在平面直角坐標(biāo)系中,A(1,0),B(3,0),C(0,3 ),點(diǎn)D是第一象限的一點(diǎn),滿足∠ADB=30°,則線段CD的最小值?
分析:本題中沒(méi)有明顯的圓模型,也沒(méi)有同案例1一樣的隱含圓模型的直角,但∠ADB恒為30°,可以看成一個(gè)30°圓周角,同樣可以找到圓模型.由于圓周角∠ADB=30°,故對(duì)應(yīng)的圓心角∠AMB=60°,M就是以AB的長(zhǎng)為半徑,經(jīng)過(guò)A,B兩點(diǎn)的圓,同樣可以利用圓外一點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離和最近距離模型(圖1),最終確定CD的最小值.
推廣:當(dāng)某個(gè)角的大小為恒值時(shí),該角頂點(diǎn)必在以該角為圓周角的圓上.特殊的,當(dāng)該角為直角時(shí),則該直角頂點(diǎn)在以該直角所對(duì)斜邊為直徑的圓上.
案例2:如圖11,已知拋物線y=- (x-1)(x-7)與軸交于A、B兩點(diǎn),對(duì)稱軸與拋物線交于點(diǎn)C,與x軸交于點(diǎn)D,C的半徑為2,G為C上一動(dòng)點(diǎn),P為AG的中點(diǎn),則DP的最大值?
分析:這一問(wèn)題已經(jīng)明確有圓了,但怎樣利用圓的模型解決?很明顯,所求的線段PD沒(méi)有任何一個(gè)點(diǎn)在圓上,沒(méi)法直接利用本模型.不難發(fā)現(xiàn)D為線段AB的中點(diǎn),結(jié)合條件“P為AG中點(diǎn)”,我們可以聯(lián)結(jié)BG,則PD構(gòu)成ABG的中位線,利用中位線的性質(zhì)PD= BG可將PD最長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為BG最長(zhǎng).B為圓外定點(diǎn),G為圓上動(dòng)點(diǎn),利用圓外一點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離和最近距離模型可將這個(gè)問(wèn)題完滿解決.
經(jīng)驗(yàn)利用:如圖12,二次函數(shù)y=a2x+bx+c(a≠0)的圖像交x軸于點(diǎn)A(-1,0),B(4,0),交y軸于點(diǎn)C(0,2),過(guò)B,C畫(huà)線直線,并聯(lián)結(jié)AC.
(1)求二次函數(shù)的解析式和直線BC的解析式;
(2)點(diǎn)F是線段BC上的一點(diǎn),過(guò)點(diǎn)F作ABC的內(nèi)接正方形DEFG,使得邊DE落在x軸上,點(diǎn)G在AC上,GF交y軸于點(diǎn)M.
①求該正方形的邊長(zhǎng);
②將線段EF延長(zhǎng),交拋物線于點(diǎn)H,那么點(diǎn)F是EH的中點(diǎn)嗎?請(qǐng)說(shuō)明理由.
(3)在(2)的條件下,將線段BF繞點(diǎn)B旋轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,點(diǎn)P始終為CF為中點(diǎn),請(qǐng)直接寫(xiě)出線段OP的最大值.
分析:(1)(2)略.第(3)問(wèn)沒(méi)有明顯的圓模型,看似與圓無(wú)關(guān),很多學(xué)生面對(duì)這個(gè)問(wèn)題無(wú)從下手,其實(shí)將線段BF繞點(diǎn)B旋轉(zhuǎn),可以根據(jù)圓的定義發(fā)現(xiàn)一個(gè)以B為圓心,BF為半徑的圓,F(xiàn)始終在這個(gè)圓上,圓模型出現(xiàn)了,但同案例2一樣,點(diǎn)O、點(diǎn)P均不是圓上的動(dòng)點(diǎn).從條件“點(diǎn)P始終為CF為中點(diǎn)”出發(fā),根據(jù)案例2中利用中點(diǎn)構(gòu)造中位線實(shí)現(xiàn)線段轉(zhuǎn)換的經(jīng)驗(yàn),不妨作C關(guān)于X軸的對(duì)稱點(diǎn)C′,連接OP,C′F(如圖13),發(fā)現(xiàn)OP是三角形CC′F的中位線,因此把OP的最小值轉(zhuǎn)化成了C′F的最小值,利用圓外一點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離和最近距離這個(gè)結(jié)論,這個(gè)問(wèn)題迎刃而解.
綜合應(yīng)用:如圖14在邊長(zhǎng)為2的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD邊的中點(diǎn),N是AB邊上一動(dòng)點(diǎn),將AMN沿MN所在的直線翻折得到A′MN,連接A′C.則A′C長(zhǎng)度的最小值?
篇6
1 幾何畫(huà)板的直觀性
傳統(tǒng)的幾何課堂只能由教師“手工”完成,許多知識(shí)由于條件限制講不透,對(duì)學(xué)生的空間想象能力要求較高,導(dǎo)致很多學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒,對(duì)幾何的學(xué)習(xí)失去興趣?,F(xiàn)在有了幾何畫(huà)板,情況就完全不一樣了,它能夠準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地表現(xiàn)幾何問(wèn)題,讓學(xué)生在直觀演示中體會(huì)幾何的奧秘。
如在教授三角形的三條線即中線、角平分線、高是否交于同一點(diǎn)這個(gè)問(wèn)題時(shí),在傳統(tǒng)的教學(xué)中只能靠教師精確地畫(huà)圖,有一點(diǎn)兒誤差的話,結(jié)果就出不來(lái)了。如果利用幾何畫(huà)板就不同了,可以先在畫(huà)板上任取三個(gè)點(diǎn),然后用線段把它們連起來(lái)組成一個(gè)三角形。這時(shí),任意拉動(dòng)其中的一個(gè)點(diǎn),雖然圖形的大小、位置會(huì)發(fā)生變化,但形狀一定還是三角形。接著在幾何畫(huà)板中分別構(gòu)造出三角形的三條中線、三條高、三條角平分線,先讓學(xué)生觀察是否交于一點(diǎn)?結(jié)果是肯定的。這時(shí)再拉動(dòng)其中任一點(diǎn)時(shí),三角形的形狀同樣會(huì)發(fā)生變化,但三條中線、高、角平分線仍然交于一點(diǎn)。這樣就可以在圖形的變化中觀察到不變的規(guī)律,加深學(xué)生對(duì)這一性質(zhì)的理解。
再比如在講授四邊形的內(nèi)角和時(shí),通常的做法是讓學(xué)生自己動(dòng)手畫(huà)一個(gè)四邊形,然后用量角器度量計(jì)算和,很有局限性。如果利用幾何畫(huà)板軟件畫(huà)任意一個(gè)四邊形,量出它的各內(nèi)角的度數(shù)并計(jì)算它們的和,隨后拖動(dòng)頂點(diǎn)改變[第一 ww w .dylw.NET提供寫(xiě)作論文和論文寫(xiě)作的服務(wù)]所畫(huà)四邊形的形狀,這時(shí)學(xué)生會(huì)觀察得到各角的度數(shù)雖然發(fā)生變化,但是其內(nèi)角和始終等于360°,從而很自然地得出“四邊形內(nèi)角和等于360°”這一結(jié)論。而且讓學(xué)生體會(huì)了數(shù)學(xué)由特殊到一般的數(shù)學(xué)思想。
2 幾何畫(huà)板的動(dòng)態(tài)性
傳統(tǒng)的幾何教學(xué)學(xué)生學(xué)得不好,關(guān)鍵在于其圖形的抽象性。學(xué)生對(duì)于由圖形語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成幾何語(yǔ)言感到很困難,往往是胡寫(xiě)一通,過(guò)程也非常不規(guī)范。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,教師通常是利用三角板、直尺、圓規(guī)等工具用粉筆在黑板上做出需要的圖形,但這樣的圖形是固定的、死板的,許多學(xué)生由于缺乏空間想象能力跟不上課堂節(jié)奏,所以導(dǎo)致幾何越學(xué)越差。但利用幾何畫(huà)板來(lái)輔助教學(xué),可以使“出示的圖形更靈活,展現(xiàn)的圖形更豐富,而且規(guī)范、直觀”。
如在講授軸對(duì)稱圖形和中心對(duì)稱圖形這一課題時(shí),雖然通過(guò)觀察現(xiàn)實(shí)生活中的典型圖片,學(xué)生對(duì)軸對(duì)稱圖形和中心對(duì)稱圖形的概念非常熟悉,可是真正判斷的話還是有一定的困難,因?yàn)閷W(xué)生很難想象這個(gè)圖形翻折后或者旋轉(zhuǎn)180°之后是什么情況。一些教師會(huì)含糊地講講了事,使學(xué)生還是一頭霧水,越聽(tīng)越不懂。這時(shí)如果利用幾何畫(huà)板,把一個(gè)圖形是怎樣沿著某一條直線翻折過(guò)來(lái),然后直線兩旁的部分是怎樣重合或不重合這個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程展示給學(xué)生,學(xué)生就會(huì)徹底地理解這些圖形所具備的特點(diǎn)。當(dāng)然在講授旋轉(zhuǎn)、平移時(shí)也可以借助于幾何畫(huà)板演示其動(dòng)態(tài)過(guò)程,以便幫助學(xué)生理解掌握。
在講授三角形的中位線這一節(jié)時(shí),傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師在黑板上畫(huà)上一個(gè)三角形,做出中位線,然后讓學(xué)生觀察得出“三角形的中位線平行于第三條邊并等于第三條邊的一半”,再加以證明。運(yùn)用幾何畫(huà)板,教師就可以事先做出一個(gè)三角形及其中位線,在幾何畫(huà)板上顯示各邊和中位線的長(zhǎng)度,隨后讓學(xué)生拖動(dòng)三角形的任一頂點(diǎn)。這時(shí)中位線的位置在動(dòng)態(tài)變化,各邊和中位線的長(zhǎng)度也在動(dòng)態(tài)變化。這個(gè)演示過(guò)程體現(xiàn)了從特殊到一般,引導(dǎo)學(xué)生觀察這一動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的不變關(guān)系、不變量,學(xué)生通過(guò)這一動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)直觀地感受到知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程。
3 幾何畫(huà)板幫助理解動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題
現(xiàn)在中考的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題就是動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題,這種問(wèn)題僅僅靠題目中出現(xiàn)的固定圖形根本解決不了,還得看學(xué)生對(duì)圖形的直覺(jué)能力以及從變化中看到不變實(shí)質(zhì)的數(shù)學(xué)洞察力。動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題一直是數(shù)學(xué)求函數(shù)值、最值問(wèn)題時(shí)學(xué)生較難解決的一類題目。學(xué)生面對(duì)圖形,往往想到的只是圖形里面所畫(huà)的固定點(diǎn),想不到還有別的情況,體現(xiàn)不出動(dòng)點(diǎn)的動(dòng)性。幾何畫(huà)板的主要優(yōu)勢(shì)就是能夠使靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài),抽象變?yōu)樾蜗螅诔橄笏季S能力的培養(yǎng)。
在實(shí)際教學(xué)中,運(yùn)用幾何畫(huà)板解決動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題最典型的應(yīng)該是函數(shù)部分,而且函數(shù)是整個(gè)初中數(shù)學(xué)的命脈,也是學(xué)生最難以理解的內(nèi)容。如在研究一次函數(shù)圖象時(shí),可以先讓學(xué)生自己猜想k、b對(duì)函數(shù)圖像的影響,然后教師結(jié)合幾何畫(huà)板演示,拖動(dòng)圖像讓k、b的值發(fā)生變化,學(xué)生觀察圖像有何特點(diǎn)?學(xué)生通過(guò)觀察會(huì)很容易地得出結(jié)論。而且通過(guò)這一節(jié)課的學(xué)習(xí),讓學(xué)生經(jīng)歷了猜想、探索、觀察、驗(yàn)證的經(jīng)歷,加深了學(xué)生印象,并提高了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
4 利用幾何畫(huà)板,讓教學(xué)活動(dòng)更自由
在平時(shí)的教[第一 ww w .dylw.NET提供寫(xiě)作論文和論文寫(xiě)作的服務(wù)]學(xué)過(guò)程中,教師常常有這樣一個(gè)困惑:在課堂教學(xué)中出現(xiàn)學(xué)生的思考順序與自己提前預(yù)設(shè)的順序不一致的時(shí)候,教師往往牽著學(xué)生的鼻子走,會(huì)努力將學(xué)生的思路引到所預(yù)設(shè)環(huán)節(jié)中來(lái),但這樣的做法會(huì)不利于學(xué)生的思考,學(xué)生當(dāng)時(shí)可能會(huì)按照教師的思路往下走,但是在學(xué)生的腦海中始終在思考“為什么我的回答不行呢”?如果運(yùn)用幾何畫(huà)板就可以有效地克服這個(gè)問(wèn)題。
篇7
關(guān)鍵詞:輔助圓;直角;同一端點(diǎn)出發(fā)的幾條線段長(zhǎng)相等;兩個(gè)角成倍半關(guān)系;等腰三角形
在平面幾何中,如果沒(méi)有圓,就沒(méi)有幾何的豐富多彩。圓在數(shù)學(xué)的許多方面都有著廣泛的應(yīng)用,其中一種常見(jiàn)的應(yīng)用就是利用輔助圓來(lái)解題。輔助圓是一種重要的解題工具,如巧妙地使用它,就能建立起問(wèn)題的條件與結(jié)論之間的聯(lián)系,從而化隱為顯,找到解題的切入點(diǎn)。如何想到作輔助圓,如何添加輔助圓,如何運(yùn)用輔助圓,主要還是能否從條件中看出本質(zhì)。在這里舉例說(shuō)明幾個(gè)添加輔助圓的常見(jiàn)方法:
一、當(dāng)遇到直角時(shí)想到:直角圓周角所對(duì)的弦為直徑,可以作出定圓
例1 如圖1,在邊長(zhǎng)為正方形ABCD中,動(dòng)點(diǎn)E、F分別以相同的速度從D、C兩點(diǎn)同時(shí)出發(fā)向C和B運(yùn)動(dòng)(任何一個(gè)點(diǎn)到達(dá)即停止)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,線段CP的最小值為_(kāi)______。
此題極難解決。數(shù)據(jù)讓喜歡猜題目答案的人無(wú)從下手。比較常見(jiàn)的做法是建立平面直角坐標(biāo)系求出P點(diǎn)的坐標(biāo),用兩點(diǎn)間的距離公式求PC。明顯計(jì)算量大而且難以把PC的長(zhǎng)表示為常見(jiàn)的函數(shù)來(lái)求最值。由題意知ADE≌DCF,由全等三角形的性質(zhì)可得∠APD=90°,定線段AD=,由∠APD=90°想到點(diǎn)P在以AD為直徑的圓上。如圖2,點(diǎn)C在O外,C到圓上的點(diǎn)的距離的最小值為OC-R,即。
例2 如圖3,矩形ABCG(AB
A.0個(gè) B.1個(gè) C.2個(gè) D.3個(gè)
由K型圖想到相似可以解決。但是相似有兩種情形,由于本題沒(méi)有數(shù)據(jù),相似的比例式不好寫(xiě)。設(shè)未知數(shù)對(duì)于部分學(xué)生有難度,而本題是存在性問(wèn)題確定個(gè)數(shù),可以更簡(jiǎn)單一點(diǎn)。
由兩個(gè)矩形是確定的,連接AE,則AE是固定的線段,∠APE為直角,所以想到以AE為直徑作O,只要P在O上又在BD上就能保證∠APE為直角。如圖可以得知P點(diǎn)有兩個(gè)位置符合題意。
小結(jié):上述兩題都是兩個(gè)定點(diǎn)一個(gè)動(dòng)直角問(wèn)題,作出兩定點(diǎn)為直徑的圓,再利用圓的性質(zhì)解題。
延伸:當(dāng)某一個(gè)動(dòng)角的大小固定也可以想到同弧所對(duì)的圓周角相等,也可以構(gòu)造圓。
二、由同一端點(diǎn)出發(fā)的幾條線段長(zhǎng)相等想到:圓上的點(diǎn)到圓心的距離都是半徑,都相等
例3 如圖4,已知AB=AC=AD,∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,則∠CAD的度數(shù)為_(kāi)______。
從ABC,ACD,ABD為等腰三角形著手可以做出此題。設(shè)∠CBD=2∠BDC=2x,∠ABD=y,則∠ADB=y,∠ADC=x+y=∠ACD,∠ACB=2x+y,所以2(2x+y)+44°=180°,2x+x+(2x+y+x+y)=180°, x=22°,y=24°,∠CAD=180°-2(22+24)°=88°。
很明顯數(shù)量關(guān)系難找,也容易出錯(cuò)。如果仔細(xì)看題,發(fā)現(xiàn)AB=AC=AD。如果以A為圓心,AB為半徑作圓,則B、C、D三點(diǎn)都在A上,∠BAC=44°∠BDC=22°,∠CBD=2∠BDC=44°∠CAD=88°。這樣做簡(jiǎn)單、快捷、易懂。
例4 如圖5,在ABC內(nèi)有一點(diǎn)D,且DA=DB=DC,若∠DAB=25°,∠DAC=35°,則∠BDC的大小是( )。
A.70°
B.110°
C.120°
D.50°
此題也可用三角形知識(shí)來(lái)求解?,F(xiàn)在由DA=DB=DC可想到,根據(jù)圓的定義,以D為圓心,DA為半徑作D,點(diǎn)A、B、C都在D上,∠BAC=(25+35)°,利用同弧所對(duì)的圓周角等于它所對(duì)的圓心角的一半,可得∠BDC=120°,故而選C。
小結(jié):這兩題都有明顯的公共端點(diǎn)的三條線段相等的特征,可以利用圓的定義來(lái)作圓,再用圓的知識(shí)解題。
三、當(dāng)線段的同側(cè)所對(duì)的兩個(gè)角成倍半關(guān)系時(shí)想到:同弧所對(duì)的圓周角是圓心角的一半
例5 如圖6,在ABP中,PA=PB,∠APB=2∠ACB,AC與PB交于點(diǎn)D且PB=5,PD=3,則AD?DC等于( )。
A.6
B.8
C.15
D.16
由PA=PB,∠APB=2∠ACB想到:以P為圓心,PA為半徑作P。由∠APB=2∠ACB知點(diǎn)C在P上,延長(zhǎng)BP交P于點(diǎn)E,連接AE,利用圓中的相似可求出AD?DC的值。
解:以P為圓心,PA為半徑作P,由∠APB=2∠ACB知點(diǎn)C在P上,延長(zhǎng)BP交P于點(diǎn)E,連接AE則由∠AEB=∠ACB,∠ADE=∠BDC得ADE∽BDC,AD?DC=BD?DE=(5-3)(5+3)=16。
小結(jié):此題中有兩個(gè)要素可以聯(lián)想到構(gòu)造圓:①PA=PB;②∠APB=2∠ACB。善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的條件和我們所學(xué)知識(shí)的聯(lián)系,可以激發(fā)“靈感”,從而巧解問(wèn)題。
四、在平面直角坐標(biāo)系中確定等腰三角形的個(gè)數(shù)時(shí)可以想到:構(gòu)造圓,利用圓的半徑相等來(lái)解決
例6 如圖7,在平面直角坐標(biāo)系中,已知A點(diǎn)坐標(biāo)是(3,3),在坐標(biāo)軸上確定點(diǎn)P,使AOP為等腰三角形,則符合條件的點(diǎn)P共有_______個(gè)。
分析:在平面直角坐標(biāo)系中,由O、A兩點(diǎn)固定知等腰AOP的一邊固定。OA可以作為底,以也可作為腰。等腰三角形中有兩相等的邊,所以聯(lián)想到圓的半徑相等這一性質(zhì),通過(guò)構(gòu)造圓來(lái)解決。
分三種情況來(lái)考慮:①當(dāng)OA為腰,A為頂角頂點(diǎn)時(shí),以A為圓心,OA為半徑作A,A與y軸和x軸各有一個(gè)符合要求的點(diǎn);②當(dāng)OA為腰,O為頂角頂點(diǎn)時(shí),以O(shè)為圓心,OA為半徑作O,O與y軸和x軸各有兩個(gè)符合要求的點(diǎn);③當(dāng)以O(shè)A為底邊時(shí),作OA的中垂線交y軸和x軸各有一個(gè)點(diǎn)。綜上所述,符合條件的點(diǎn)共有8個(gè)。
小結(jié):在解決平面直角坐標(biāo)系中等腰三角形的存在性和個(gè)數(shù)問(wèn)題時(shí),圓能起到快捷直觀的作用,而且可以做到不重復(fù)、不遺漏。
圓是初中平面幾何中的基本圖形,它十分完美。圓的性質(zhì)應(yīng)用十分廣泛,可以說(shuō)是魅力無(wú)窮。上述問(wèn)題的條件中都沒(méi)有出現(xiàn)圓,但是在解題過(guò)程中構(gòu)造了圓,利用圓的有關(guān)性質(zhì),建立起已知條件和所求問(wèn)題之間的聯(lián)系,從而圓滿巧妙地解決了問(wèn)題。
參考文獻(xiàn):
1.初中數(shù)學(xué)教與學(xué).
2.中國(guó)數(shù)學(xué)教育.
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