☉湖南省常德芷蘭實(shí)驗(yàn)學(xué)校初中部 陳金紅
一年一度的中考數(shù)學(xué)壓軸題,既是命題者頭痛的“磨難”命制,更是考生心有余悸的“傷痛”.如何在緊張的考場(chǎng)有效輕松應(yīng)對(duì),研究中考?jí)狠S題就是一件必不可少的實(shí)踐活動(dòng),為此我們對(duì)湖南省常德市2018年的數(shù)學(xué)壓軸題第26題做教學(xué)剖析,希望我們的教學(xué)觀察能為同仁帶來(lái)一點(diǎn)黎明曙光:
題目 已知正方形ABCD中,AC與BD交于O點(diǎn),點(diǎn)M在線段BD上,作直線AM交直線DC于E,過(guò)D作DH⊥AE于H,設(shè)直線DH交AC于N.
(1)如圖1,當(dāng)M在線段BO上時(shí),求證:MO=NO;
(2)如圖2,當(dāng)M在線段OD上時(shí),連接NE,當(dāng)EN∥BD時(shí),求證:BM=AB;
(3)如圖3,當(dāng)M在線段OD上時(shí),連接NE,當(dāng)NE⊥EC時(shí),求證:AN2=NC·AC.
圖1
圖2
圖3
(1)特殊圖形:正方形、等腰三角形、直角三角形等;
(2)幾何性質(zhì):正方形的性質(zhì)、直角三角形的性質(zhì)、相似三角形的性質(zhì)與判定、全等三角形的性質(zhì)與判定、線段垂直平分線定理等;
(3)可以運(yùn)用的選學(xué)內(nèi)容:四點(diǎn)共圓、圓冪定理、射影定理等.
三個(gè)小問(wèn)題的提出是基于點(diǎn)M在正方形對(duì)角線BD被對(duì)角線交點(diǎn)平分線段的不同位置所引起,其實(shí)隱喻“動(dòng)點(diǎn)M”乃問(wèn)題之間的思維聯(lián)系紐帶!
第(1)問(wèn)主旨是考查兩個(gè)直角三角形的全等的運(yùn)用,條件一是有一對(duì)相等的直角、條件二是一對(duì)相等的銳角(由同角(或等角)的余角相等得出的)、條件三是一條直角邊相等(由正方形對(duì)角線相等互相平分性質(zhì)得到的);具體判定方法是“ASA”或“AAS”推出:△OAM △ODN,從而有MO=NO.
第(2)問(wèn),當(dāng)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)到OD上時(shí),同理仍有△OAM△ODN,從而仍有MO=NO.由此可得到許多相等的線段,比如EM=NC、BM=AN等.
同樣也有許多的全等三角形,比如△ADM△DCN、△BAM △ADN等.還有許多的相似三角形,比如不連線時(shí)的△DME △BMA,△CEN △CDO,Rt△HDE、Rt△HAD與Rt△DAE三個(gè)三角形也相似(直角三角形重要性質(zhì)——射影定理),若連輔助線MN有△OMN△ODC等;見圖4.綜合上面的信息平行四邊形MNED;又已知DH⊥AE于HN,即AH是DN的垂直平分線?AN=AD.而AB=AD,BM=AN,于是有AB=BM.繼續(xù)演繹下去會(huì)有更多的全等三角形和相等的角和線段(略).
圖4
圖5
對(duì)于第(1)問(wèn),屬于基本常規(guī)給分點(diǎn),很容易上手,乃激發(fā)答題者的興趣和解題斗志的設(shè)計(jì);
對(duì)于第(2)問(wèn),考生很容易糾纏于想通過(guò)證明∠BAM=∠BMA去證明線段AB=BM,其實(shí)是一個(gè)死胡同!顯然跳出這個(gè)設(shè)計(jì)的“定式思維”最明智的方法是像上面的分析一樣發(fā)散開來(lái)!
對(duì)于第(3)問(wèn),若從NE⊥EC、AD⊥DC?EN∥AD出再推理演繹的話也會(huì)出現(xiàn)死胡同!或利用直角三角形射影定理模型法展開推理仍會(huì)出現(xiàn)死胡同!跳出這個(gè)設(shè)計(jì)的“思維”圈套最明智的方法也就是上面說(shuō)的信息發(fā)散!
顯然要一氣呵成解決這些問(wèn)題,從顯性的圖形與已知出發(fā),先做基本的演繹推理得出隱形的一些相等的角、相等的線段、全等的三角形、相似的三角形,再兩兩組合得出新的相等的角、相等的線段、全等的三角形、相似三角形,即發(fā)散更多的隱形的數(shù)量、位置和變換關(guān)系.這些無(wú)不體現(xiàn)出考查知識(shí)的覆蓋度、思維的連貫性和邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性!
顯然嚴(yán)格推理不是一件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輕松解決的事情,咋辦?根據(jù)新的課程標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基本要求,不妨合情推理展開思維:直接計(jì)算推理,即:
①等腰Rt△NEC中,NC2=2NE2;②Rt△NED中,NE⊥DE、EH⊥DN于H?NE2=NH·ND(射影定理).聯(lián)合知NC2=2NH·ND.
③∠DHA=∠DOA=90°?四點(diǎn)D、H、O、A共圓?NH·ND=NO·NA.
顯然生活中一個(gè)事件常常引發(fā)多個(gè)相關(guān)事情的發(fā)生(多米諾骨牌效應(yīng)),映射到數(shù)學(xué)命題中來(lái),利用幾何變換如一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),與定點(diǎn)相關(guān)聯(lián)得到一個(gè)圖形如線段就會(huì)是動(dòng)線段,產(chǎn)生“子母”聯(lián)動(dòng)形象,于是相關(guān)思維的有機(jī)破解能力就自然被要求了!本題的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)就是正方形ABCD的對(duì)角線BD上的點(diǎn)M,與定點(diǎn)A相連的線段AM就是動(dòng)線段,于是相關(guān)聯(lián)的其他圖形就受其制約了,于是“動(dòng)點(diǎn)M”乃問(wèn)題之間被“提綱挈領(lǐng)”的思維聯(lián)系紐帶!這正是我們研究中考?jí)狠S題教學(xué)觀察的結(jié)論:找到“相關(guān)思維”被“綱舉目張”的思維動(dòng)點(diǎn),為我們的解題指明前進(jìn)的方向!