☉江蘇省南京金陵中學(xué)河西分校 李玉榮
這是2008年江蘇省高考數(shù)學(xué)試卷第13題,時(shí)下最值問(wèn)題是中考的熱門(mén)題型,于是有熱心的網(wǎng)友在某初中數(shù)學(xué)教師教研群里曬出了由它簡(jiǎn)單改變的一道題:
題2:△ABC中,AB=4,AC=2BC,求△ABC的面積的最大值.
作為一名初中數(shù)學(xué)教師,筆者看到了一些高中解法,總覺(jué)得不夠簡(jiǎn)潔,此題能用初中知識(shí)求解嗎?筆者饒有興趣地作了研究,竟有一些意外收獲,撰寫(xiě)此文與大家分享.
解法1:如圖1,設(shè)BC=x,AC=2x.
評(píng)注:此解法依據(jù)海倫公式,直接利用配方法求解,方法自然.
解法2:如圖2,作CD⊥AB,垂足為D.
設(shè)AD=x,BD=|x-4|,CD=y.
根據(jù)勾股定理,得AC2=x2+y2,BC2=(4-x)2+y2.
因?yàn)锳C=2BC,所以x2+y2=4[(4-x)2+y2],解得y2=-x2+
評(píng)注:△ABC中,AB為定值,故只需求AB邊上的高的最大值即可,此解法利用勾股定理建立關(guān)系,借助配方法確定y的最大值解決問(wèn)題.
解法3:如圖3,作CD⊥AB,垂足為D.
評(píng)注:此解法與解法2類(lèi)似,不同點(diǎn)在于利用勾股定理得到面積與x的關(guān)系,再借助一元二次方程根的判別式直接求得最大值.
解法4:如圖4,分別作∠ACB及其外角的角平分線(xiàn),交AB及AB的延長(zhǎng)線(xiàn)于點(diǎn)D、E,則∠DCE=90°,且=2.
因?yàn)椤螪CE=90°,所以點(diǎn)C在以DE為直徑的圓上.
評(píng)注:△ABC中,AB為定值,故只需求AB邊上的高的最大值即可,此解法巧作兩條角平分線(xiàn),獲知點(diǎn)C在一個(gè)定圓上,從而確定高的最大值,問(wèn)題得解.
解法5:如圖5,在A(yíng)C上取點(diǎn)D,使得∠DBC=∠BAC.又因?yàn)椤螧CD=∠ACB,所以△BCD △ACB.
由于A(yíng)B=4,BD=2,所以當(dāng)DB⊥AB時(shí),△ABD的面積最大,最大值為
評(píng)注:此解法巧構(gòu)相似三角形,轉(zhuǎn)化為求△ABD的面積的最大值.而△ABD有兩條邊的大小確定,故當(dāng)其夾角為直角時(shí)面積最大,問(wèn)題輕松得解,令人拍案叫絕.
解法6:如圖6,在A(yíng)B的延長(zhǎng)線(xiàn)上取點(diǎn)D,使得∠DCB=∠DAC.又因?yàn)椤螧DC=∠CDA,所以△BDC△CDA.
設(shè)BD=x,則 CD=2x,AD=4+x.
可得(2x)2=x(x+4),解得,所以
評(píng)注:△ABC中,AB為定值,故只需求AB邊上的高的最大值即可,此解法巧構(gòu)相似三角形求出CD,進(jìn)而解決問(wèn)題,解法獨(dú)具匠心.
學(xué)習(xí)在于思考,解題更要勤于思考、善于思考.盡管受初中數(shù)學(xué)知識(shí)的局限,能用來(lái)求解的高考題稀少,但如果題目?jī)H僅涉及平面幾何知識(shí),大可讓學(xué)生挑戰(zhàn)自我,放手一試,一旦成功,必將增強(qiáng)他們解題的自信心,提升學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,起到意想不到的教學(xué)效果.令人欣慰的是,筆者從2018年江蘇省數(shù)學(xué)考高試卷又?jǐn)孬@一例:
題3:(2018年江蘇省高考數(shù)學(xué)Ⅰ第13題)在△ABC中,內(nèi)角A、B、C所對(duì)的邊分別為a、b、c,∠ABC=120°,∠ABC的平分線(xiàn)交AC于點(diǎn)D,且BD=1,則4a+c的最小值為_(kāi)_____.
解:如圖6,作DE∥AB交BC于點(diǎn)E.
則∠EDB=∠ABD=∠EBD=60°.所以△BDE為等邊三角形.
從而B(niǎo)E=DE=BD=1,CE=a-1(a>1).
令y=4a+c.
由Δ=(y+3)2-16y≥0,解得y≥9,故4a+c的最小值為9.