2006年臺(tái)州市中考數(shù)學(xué)壓軸題,從“平行于三角一邊的直線和其他兩邊相交,所構(gòu)成的三角形與原三角形相似”出發(fā),用類比的方式提出與相似梯形有關(guān)的兩個(gè)問題,讓學(xué)生經(jīng)歷了觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想、證明等數(shù)學(xué)活動(dòng)過程,體會(huì)了從特殊入手,利用猜想推廣到一般,再給予證明的研究數(shù)學(xué)的方法。而在解決問題的過程中,也可體現(xiàn)逆向思維的妙用。請(qǐng)看:2006年臺(tái)州市(非課改區(qū))初中畢業(yè)升學(xué)統(tǒng)一考試的壓軸題(本題14分):
善于學(xué)習(xí)的小敏查資料知道:對(duì)應(yīng)角相等,對(duì)應(yīng)邊成比例的兩個(gè)梯形,叫做相似梯形。他聯(lián)想到“平行于三角形一邊的直線和其他兩邊相交,所構(gòu)成的三角形與原三角形相似”,提出如下兩個(gè)問題,你能幫助解決嗎?
問題一:平行于梯形底邊的直線截兩腰所得的小梯形和原梯形是否相似?(1)從特殊情形入手探究。假設(shè)梯形ABCD中,AD∥BC,AB=6,BC=8,CD=4,AD=2,MN是中位線(如圖1)。根據(jù)相似梯形的定義,請(qǐng)你說明梯形AMND與梯形ABCD是否相似?(2)一般結(jié)論:平行于梯形底邊的直線截兩腰所得的小梯形與原梯形(填“相似”或 “不相似”或“相似性無法確定”,不要求證明)。
問題二:平行于梯形底邊的直線截兩腰所得的兩個(gè)小梯形是否相似?(1)從特殊平行線入手探究。梯形的中位線截兩腰所得的兩個(gè)小梯形______ (填“相似”或 “不相似”或“相似性無法確定”。不要求證明)。(2)從特殊梯形入手探究。同上假設(shè),梯形ABCD中,AD∥BC,AB=6,BC=8,CD=4,AD=2,你能找到與梯形底邊平行的直線PQ(點(diǎn)P,Q在梯形的兩腰上,如圖2),使得梯形APQD與梯形PBCD相似嗎?請(qǐng)根據(jù)相似梯形的定義說明理由。(3)一般結(jié)論:對(duì)任意梯形(如圖3),一定______(填“存在”或“不存在”)平行于梯形底邊的直線PQ,使截得的兩個(gè)小梯形相似。若存在,則確定這條平行線位置的條件是= ______(不妨設(shè)AD=a,BC=b,AB=c,CD=d,不要求證明)。
解:?jiǎn)栴}一 (1)∵=1 =,∴≠,∴梯形AMND與梯形ABCD不可能相似。(2)不相似。(1)的特殊推廣到一般:=1 =,(k>0,k≠0則≠,且≠。)
問題二:(1)不相似。(≠=1)。(2)能找到這樣的平行線PQ。要使梯形APQD與梯形PBCD相似,必有=∴PQ==4。過點(diǎn)A作AE∥DC分別交BC,PQ于點(diǎn)E,F(xiàn)(如圖4)。則PF=4-2=2。在△ABE中,PF∥BE,則=?!郃P===2,此時(shí)=,=,==,∴===。又梯形APQD與梯形PBCQ的對(duì)應(yīng)角顯然相等,∴梯形APQD與梯形PBCQ相似。(3)存在。對(duì)(2)一般化,再進(jìn)行類似的證明即可,且=。
若靈活運(yùn)用逆向思維,本題的一些結(jié)論就很容易得到。現(xiàn)在從下往上推:從問題二(3)“若存在,則確定這條平行線位置的條件是 =______ ”所提供的信息要求填寫 =______可以知道,“這條平行線”是一定“存在”的。從問題二(2)要“找到與梯形底邊平行的直線PQ”說明(1)中沒有找到,即“不相似”。另外,在問題二(2)的解題過程中,也顯示了逆向思維的作用。 (臨海市外國語學(xué)校)