單蘭花
(蘇州工業(yè)園區(qū)第十中學,江蘇蘇州 215021)
分類思想主要是將研究對象合理分類,并進行相應的分析討論,再歸納得出結果。分類討論是深入研究問題較常用的手段,需要人們在實踐中了解、掌握解答問題的思路和技巧。在數(shù)學教學過程中,分類討論方法的運用范圍相對廣泛,如有理數(shù)、不等式、絕對值、圓的位置關系、等腰三角形、圖形位置關系、含字母的方程等。本文主要對分類討論思想在初中數(shù)學教學中的應用進行分析。
分類討論思想在坐標和圖形中的應用較多,教學的重點通常集中于坐標系中各種圖形的變化方式,并將坐標與三角形、雙曲線、矩形以及拋物線等結合。同時,將分類討論的方法應用于坐標圖中,有助于題目靈活變換,并能有效培養(yǎng)學生的想象力。
例1:在平面直角坐標系中,O為坐標原點,點A的坐標為,點M為坐標軸上的點,并且△MOA是等腰三角形,則滿足相應條件的點M有多少個?
本例題主要考查等腰三角形的判定、圖形性質、坐標、分類討論以及數(shù)形結合等數(shù)學知識。分別以O、A為圓心,以OA長為半徑作圓,與坐標軸交點即為所求點M,再作線段OA的垂直平分線,與坐標軸的交點也是所求的點M,作出圖形。采用圖形分析,得出結論為6個。見圖1。
圖1
例2:如圖2,在平面直角坐標系中,O為坐標原點,矩形OABC的A、C坐標分別為(10,0)、(0,4),OA的中點為點D,點P在BC上可移動,當△ODP為腰長為5的等腰三角形時,點P應該在哪個位置?
圖2
本例題主要考查坐標與等腰三角形的性質、圖形的性質以及勾股定理等知識,并且需要應用到分類討論來對題目問題進行解答。點P屬于不確定點,應用等腰三角形的性質分三種情況來討論,再采用勾股定理便可解出P點的坐標?!鱋DP的腰長為5,可有3種情況:當P點在D點的左邊時,若PD=OD=5,得出點P的坐標為(2,4);若OP=OD=5,P點的坐標為(3,4);當P點在D點的右側時,PD=OD=5,P點的坐標為(8,4)。
涉及等腰三角形的問題經(jīng)常需要分類討論,并且中考出現(xiàn)的概率相對較高。該類型題目通常會出現(xiàn)三角形腰長與其底邊長的比較,或頂角與底角的比較等。相對復雜的等腰三角形問題,主要結合圓形或者坐標等知識來綜合考查。而由于綜合題目具有一定的難度,學生需要掌握等腰三角形的性質以及核心內容。
例3:已知(a-1)2+∣b-2∣=0,a、b為等腰三角形的邊長,此等腰三角形的周長應為多少?
本例題主要考查偶次方、絕對值以及三角形的性質,難點在于解題的思路。應用分類討論來分析問題的結果,并且進行相應的說明,更有助于學生理解。首先根據(jù)平方、絕對值可計算出a、b,即a=1,b=2,再根據(jù)三角形三條邊之間的聯(lián)系,即兩邊之和大于第三條邊,兩邊之差小于第三條邊,即得出此等腰三角形的腰為2,底為1,周長為5。
例4:已知等腰三角形的一個角為80°,求此等腰三角形的頂角度數(shù)。
本例題主要對等腰三角形的底角度數(shù)相等、三角形的基本性質等進行考查,運用定理:三角形內角和等于180°,即可解答問題。此等腰三角形的頂角可直接為80°。當三角形的底角為80°時,其頂角應為180°-80°×2=20°。由此可知,此等腰三角形的頂角可為80°,也可為20°。
動點型分類討論題是中考題中常出現(xiàn)的壓軸題,同時也是難度相對較大的題目。想要解決此類大題,學生需要了解數(shù)學基礎知識,并熟悉、掌握、運用坐標、三角形、圓形以及運動理論等相關知識。同時,還需先尋找出問題的關鍵詞,掌握題目的變化量以及運動要素,以便更好地解決問題。
例5:射線QN和△ABC的兩條邊AB、BC相交于M、N,并且AC//QN,AM=MB=2cm,且QM=4cm。動點P從Q點出發(fā),沿著射線QN以1cm/s的速度向右邊移動,t秒之后,以點P為圓心,以 3cm為半徑的圓形與△ABC相切,兩圖形的切點在其邊上,求出t可選擇的一切值。
應該結合等邊三角形的性質、切線的性質來對題目進行解答。題目中已知△ABC為等腰三角形,并且AM=MB=2cm,點P從Q點出發(fā),沿著射線QN以1cm/s的速度向右邊移動,會出現(xiàn)3種切線情況。利用切線的性質、直角三角形的勾股定理、等邊三角形基礎知識,以及速度、時間、路程之間的關系進行解題,即可得出t=2,t=3和t=7,t=8;隨后,對其進行分類討論分析,便可得出答案為t=2或7≥t≥3或t=8。
本例題主要考查等邊三角形的性質、直角三角形的性質、勾股定理以及切線的性質等知識。在解答題目的過程中,需要注意對題目進行分類討論和分析,并對得出的結果進行總結和歸納,且在計算出結果之后,需要再一次對結果進行驗證,以保證答案的準確性。
在對幾何圖形進行拼接的過程中,需要合理應用分類討論方法,必須注意拼接的合理性,即需要從問題的角度以及已知的長度方面來進行配合,不能夠任意拼接;同時,需要仔細觀察拼接后得出的圖形,然后對拼接前的切線進行合理的規(guī)劃。
例6:一張含一個30°角,并且最小邊長為2的直角三角形紙,沿著圖片中的中位線剪開后,再將兩個小紙片拼接為一個平行四邊形,拼接得出的平行四邊形周長為多少?
運用三角函數(shù)可得出BC=4,AC=23,再通過中位線的性質得出AD=CD=3,BF=CF=2,DF=1,隨后再進行拼圖,可得出圖3顯示的結果,即一個可拼接成矩形,一個可拼接成平行四邊形,隨后即可計算出拼接圖形的周長,其周長為8或4+23。
圖3
本例題主要考查圖形的拼接,其解答的關鍵就是根據(jù)題目要求來畫出需要的圖形,然后再對題目進行全面的考慮。對題目進行分類討論的同時,合理采用數(shù)形結合的方法,有助于快速而正確地對題目進行全面的總結和歸納,從而有利于快速得出正確的計算結果。
總之,分類討論思想在數(shù)學教學過程中使用的頻率相對較高,在解答問題時,需要深入理解,掌握問題的本質,并對解題的思想和方法進行相應的研究,從而才能發(fā)現(xiàn)數(shù)學中的不同點和相同點,也才能對數(shù)學題目進行分類研究。注意,在分析的過程中,需要做到不重復、不遺漏,對于問題要學會進行合理、科學的分析,然后將計算得出的結果進行分類總結,并對得出的答案進行驗證。