在數(shù)學(xué)浩瀚的題海里,總能遇到這樣一類問題:條件充裕,結(jié)論清楚,就是找不到條件和結(jié)論之間的聯(lián)系,繼而無法尋求解決問題的突破口. 作為選拔優(yōu)秀人才的中考壓軸題,更加強(qiáng)了學(xué)生能力的考查.下面筆者以實(shí)例說明如何巧用構(gòu)造法,構(gòu)造基本圖形,建立條件和結(jié)論之間的聯(lián)系,從而解決問題.
一、構(gòu)造平面直角坐標(biāo)系
例1 2013年淮安中考題28題:如圖1,在△ABC中,∠C = 90°,BC = 3,AB = 5. 點(diǎn)P從點(diǎn)B出發(fā),以每秒1個單位長度沿B→C→A→B的方向運(yùn)動;點(diǎn)Q從點(diǎn)C出發(fā),以每秒2個單位沿C→A→B的方向運(yùn)動,到達(dá)點(diǎn)B后立即原速返回,若P,Q兩點(diǎn)同時運(yùn)動,相遇后同時停止,設(shè)運(yùn)動時間為t.
(1)當(dāng)t = 時,點(diǎn)P與點(diǎn)Q相遇;
(2)在點(diǎn)P從點(diǎn)B到點(diǎn)C的運(yùn)動過程中,當(dāng)t為何值時,△PCQ為等腰三角形?
(3)在點(diǎn)Q從點(diǎn)B返回點(diǎn)A的運(yùn)動過程中,設(shè)△PCQ的面積為S平方單位.
①求S與t之間的函數(shù)關(guān)系式;
②當(dāng)S最大時,過點(diǎn)P作直線交AB于點(diǎn)D,將△ABC沿直線PD折疊,使點(diǎn)A落在直線PC上,求折疊后的△APD與△PCQ重疊部分的面積.
分析 在解決第(3)小題第②問的過程中,求重疊部分的面積,就必須求得高GF的長度,筆者走訪了初二學(xué)生,他們普遍認(rèn)為圖中使用兩次甚至三次相似,難度還是很大的. 如果構(gòu)造平面直角坐標(biāo)系,將幾何圖形放在坐標(biāo)系中,求重疊部分的面積,要比使用相似簡潔得多. 解題過程如下:
解 建立如圖2所示平面直角坐標(biāo)系.
由①知,當(dāng)t = 5時,S有最大值,此時,P是AC的中點(diǎn), AQ = 14 - 2t = 14 - 2 × 5 = 4.
∵ 沿直線PD折疊,使點(diǎn)A落在直線PC上,∴ PD一定是AC的中垂線.
∴ AP = CP = ■AC = 2,PD = ■BC = ■.
在△AQE中,tan∠A = ■,sin∠A = ■,而tan∠A = ■,sin∠A = ■,∴ AE = ■,QE = ■.
則PE = AE - AP = ■ - 2 = ■.
則易得C(-2,0),D0,■,P(0,0),Q-■,■,可知yCD = ■x + ■,yPQ = -2x.
由yCD = ■x + ■,yPQ = -2x,可得交點(diǎn)G的縱坐標(biāo)為y = ■,即GF = ■.
到此,不難求得重疊部分面積S△GPC = ■·PC·GF = ■ × 2 × ■ = ■.
反思 構(gòu)造平面直角坐標(biāo)系,有助于將幾何圖形問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,此題中△GPC的高GF,就是點(diǎn)G的縱坐標(biāo),應(yīng)用函數(shù)知識解決點(diǎn)G的坐標(biāo),從而求出高GF的長度,這樣比使用相似要明了得多.
二、構(gòu)造全等三角形證明線段、角相等
三角形全等是幾何圖形中解決問題的常用方法,也是學(xué)生在解題過程中首選的方法.
例2 已知:如圖3,AB = CB,AD = CD. 求證:∠A = ∠C.
分析 此圖中,∠A與∠C不在同一個三角形內(nèi),不能使用等腰三角形性質(zhì)——等邊對等角解決問題,也沒有線的平行等. 要證明∠A = ∠C,學(xué)生很自然想到全等三角形知識解決. 在教學(xué)當(dāng)中,筆者也深刻感受這個問題對于學(xué)生沒什么難度,他們的方法,全是連接線段BD,構(gòu)造全等三角形,如圖4. 通過證明△ABD ≌ △CBD,就可得到∠A = ∠C.
數(shù)學(xué)中很多問題的設(shè)計,我們都可以找到其原型,并通過改變相應(yīng)的圖形,構(gòu)造我們常見的基本圖形,將問題輕松轉(zhuǎn)化. 只要學(xué)習(xí)中做個有心人,處處留意,你會發(fā)現(xiàn),構(gòu)造的過程就是一個快樂、智慧的數(shù)學(xué)思維過程.