世間萬事不變中有變,變中亦有不變!年年有春夏秋冬四季,但年年有所不同,或春季更長(zhǎng)或秋季更短,或夏天更熱或冬天更冷,但支配其變化的因素往往又是不變的。
數(shù)學(xué)亦如此,既要關(guān)注由于題目細(xì)微變化所帶來的數(shù)、形的變化,也要善于從變化中尋找不變的量、不變的關(guān)系。
2017年松江二模第25題
如圖,已知Rt△ABC 中,∠ACB=90°,BC=2,AC=3,以點(diǎn)C為圓心、CB為半徑的圓交AB于點(diǎn)D,過點(diǎn)A作AE∥CD,交BC延長(zhǎng)線于點(diǎn)E.若點(diǎn)P是 CE延長(zhǎng)線上一點(diǎn),直線AP、CD交于點(diǎn)Q. 如果以點(diǎn)A為圓心,AQ為半徑的圓與⊙C相切,求CP的長(zhǎng)(經(jīng)改編,選取最后一問)
解析
處理圓圓關(guān)系問題,關(guān)鍵要梳理三條信息:兩圓半徑與圓心距,就本題而言,圓C的半徑=2,AC=3,如果設(shè)所求的CP長(zhǎng)為x,則本題的關(guān)鍵是用x表示圓A的半徑長(zhǎng)AQ。
根據(jù)題意,重新畫圖,能初步判斷何為定點(diǎn)。① 直角三角形ABC;② 以C為圓心BC為半徑確定做圓交邊AB于點(diǎn)D(點(diǎn)D是定點(diǎn)?。?/strong>;③ 過點(diǎn)A做AE∥DC交BC延長(zhǎng)線于點(diǎn)E(點(diǎn)E是定點(diǎn));④ 在CE延長(zhǎng)線上取點(diǎn)P,聯(lián)結(jié)PA并延長(zhǎng)交CD延長(zhǎng)線于點(diǎn)Q(點(diǎn)P、Q是動(dòng)點(diǎn))。
只要“定”就可以“求出”!如下圖,由于DC=BC,所以AE=BE,設(shè)CE=x,在Rt△ACE中運(yùn)用勾股定理列出方程:9 x^2=(2 x)^2,解得CE=x=5/4
繼而根據(jù)A字型,即可表述出AQ的長(zhǎng)。
隨即根據(jù)AQ=1(外切),AQ=5(內(nèi)切)解方程即可,最終由于外切的方程無解,只留下兩圓內(nèi)切時(shí)的解。
2017年青浦二模第25題
如圖,已知扇形MON的半徑為√2,∠MON=90° ,點(diǎn)B在弧MN上移動(dòng),聯(lián)結(jié)BM,作OD⊥BM,垂足為點(diǎn)D,C為線段OD上一點(diǎn),且OC=BM,聯(lián)結(jié)BC并延長(zhǎng)交半徑OM于點(diǎn)A,設(shè)OA= x,∠COM的正切值為y. ……
(2)求y關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式并寫出定義域
(3)……
解析
本題筆者一開始竟然一籌莫展,“恥辱”地翻開答案,答案中給出的輔助線是:取AM的中點(diǎn)E,聯(lián)結(jié)DE,
于是AM=√2-x,OE=(√2 x)/2,
y=tan∠COM=DM:OD=(1/2)BM:OD
=(1/2)OC:OD=(1/2)OA:OE
=x/(√2 x) (0<x≤√2)
看到答案后,筆者雖然會(huì)做了,但更困惑于這條“神奇”的輔助線,難道僅僅是因?yàn)橹悬c(diǎn),加的中位線嗎?直覺告訴筆者,本題有更大的秘密有待挖掘,于是筆者從重新標(biāo)注條件著手,開始探索……
本題對(duì)于∠COM而言,已經(jīng)有了現(xiàn)成的直角三角形(Rt△ODM),
所以tan∠COM=DM:OD=(1/2)BM:OD=(1/2)OC:OD,
其實(shí)要求的就是線段OD上的分點(diǎn)C,將線段OD分成了幾比幾?
再看看周圍,點(diǎn)D是線段BM的中點(diǎn),OA:AM=x:(√2-x),再排除干擾因素半圓和半徑OB,問題的本質(zhì)浮出水面(如下圖):
直線AB截△ODM,交邊OM、OD和線段MD的延長(zhǎng)線分別于點(diǎn)A、C、B,已知DB:BM=1:2,OA:AM=x:(√2-x),
求OC:OD(用含有x的代數(shù)式表示)
這就是典型梅氏截線型,在上海教材中屬于需要掌握的重點(diǎn)問題,通??梢酝ㄟ^十幾種加平行線的方法解決,筆者僅在此列舉三種比較便捷的方法。由此可見答案中的解法僅是十幾種平行線添加法中的一種而已。
注:'梅氏截線型'是作者對(duì)于這類圖形的個(gè)人稱呼,因其背后“藏著”梅涅勞斯定理而得名,其本質(zhì)描述的是直線截三角形三邊(或其延長(zhǎng)線),每條邊上的分點(diǎn)到這條邊的兩個(gè)頂點(diǎn)的距離比之間的確定的數(shù)量關(guān)系,可通過定理或添加平行輔助線,知二求三。
其實(shí)這類型題目筆者之前多次撰文,但落腳點(diǎn)都在于歸類整理這些問題的十多種解法,(可參考筆者之前的原創(chuàng)推文:一道普通比例線段問題的三種不同“玩法”)主要可分三類:運(yùn)用梅涅勞斯定理、添加平行線、面積法(可能會(huì)用到消點(diǎn)法)。然而實(shí)際上如何從復(fù)雜的題目中發(fā)現(xiàn)梅氏截線型更為重要,筆者就此再舉幾道今年來上海中考和二模中類似的問題,供大家參考學(xué)習(xí)。
范例
1
2016年浦東中考模擬卷第25題
(當(dāng)時(shí)被譽(yù)為“神題”)
第一步 補(bǔ)形
根據(jù)∠MON是45°和題目已有垂直關(guān)系可以補(bǔ)成兩種不同的等腰直角三角形
第二步 剖析
本題有十幾種解法,其中一類解法即可視其梅氏截線型,即△OPE被直線AD所截,繼而通過添加平行線來處理。
2
2010年上海中考數(shù)學(xué)第25題
如圖,在Rt△ABC中,∠ACB=90°.半徑為1的圓A與邊AB相交于點(diǎn)D,與邊AC相交于點(diǎn)E,連結(jié)DE并延長(zhǎng),與線段BC的延長(zhǎng)線交于點(diǎn)P.
(1)當(dāng)……
(2)若CE=2,BD=BC,tan∠BPD的值;
(3)……
設(shè)BD=CB=x,在Rt△ABC中,已知AC=3,AD=1,通過AB^2=AC^2 BC^2,解方程得:x=4,于是可將此題第二問,視為△ABC被直線DA相截,其中已知AE:EC=1:2,AD:DB=1:4,求BP:CP,爾后就會(huì)有十幾種平行線的添加方法供選擇。
小結(jié)
以筆者看,數(shù)學(xué)的核心是推理、分析,數(shù)學(xué)的問題的本質(zhì)是“定”!即在“紛繁復(fù)雜”的問題中尋求不變量和不變關(guān)系,而在幾何中,最有效的探索方式就是畫圖與標(biāo)圖,通過畫圖能確定的點(diǎn)其背后往往就是不變量,通過標(biāo)圖發(fā)現(xiàn)直角三角形、相似三角形或梅氏截線型等,其內(nèi)部蘊(yùn)藏的就是不變關(guān)系,圖便是幾何的魂,抓住了圖就抓住的幾何教與學(xué)的關(guān)鍵!
今天是上海數(shù)學(xué)中考日,草根在此預(yù)祝所有考生今天考試順利,并在此聲明,本文僅是我對(duì)今年二模壓軸題研究的第二篇心得,并不代表本人對(duì)于今天考試的猜測(cè),更多是與同行之間的研討。若有家長(zhǎng)考前看到此文后,需謹(jǐn)慎推薦給孩子閱讀,以免影響孩子心緒。
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