張鳳梅
[摘? 要] 分析近幾年的中考試題,考查銳角三角函數的方式較為多樣,側重于知識綜合,無論是命題背景,還是解法特點均具有一定的探究價值.文章將對銳角三角函數的考查方向進行舉例探析,總結問題特點,歸納解題方法,并開展相應的教學反思,提出幾點學習建議,以期對師生的教學備考有所幫助.
[關鍵詞] 銳角三角函數;中考;概念;網格;應用;綜合
三角函數是中學數學的重要分支,其知識內容貫穿初中和高中數學,因此具有特殊的地位.在初中階段需要掌握銳角三角函數的相關內容,包括其概念、特殊值求法,并能合理應用相關知識解決問題.同時近幾年各地中考出現了考查銳角三角函數的試題,問題類型多樣、考向各異、難度適中,下面進行考向分析,舉例探究解題思路.
關于銳角三角函數的考查舉例
分析各地考題,銳角三角函數的考查內容主要集中在其基本概念、模型構建和實際應用三方面,而實際考查時常借助直角三角形,融合特殊網格,側重實際應用,綜合拋物線等知識背景,下面進行深入探究.
考向一:借助直角三角形考查其概念
銳角三角函數編排在勾股定理內容之后,是對直角三角形邊角關系的進一步探究.銳角三角函數的概念是依托直角三角形而構建的,中考常結合幾何圖形來考查其概念,在實際解析時需要充分利用直角三角形的特性.
例1? (2019年江蘇省淮安市中考卷第16題)如圖1所示,在矩形ABCD中,AB=3,BC=2,H是AB的中點,將△CBH沿CH折疊,點B落在矩形內點P處,連接AP,則tan∠HAP=______.
解析? 求∠HAP的正切值需要將其放在直角三角形中,由于∠HAP所在的△APH為一般三角形,無法直接構建銳角三角函數的比值關系,需要進行等角轉化.
連接BP,與CH的交點為點E.△CBH折疊后得到了△CPH,由折疊特性可知PB⊥CH,PE=BE.進一步分析可知∠APB=90°,于是有AP∥CH,所以∠HAP=∠CHB.在Rt△CHB中,BC=2,HB=■,所以tan∠CHB=■=■,即tan∠HAP=■.
評析? 上述求銳角的正切值,利用兩線平行的性質實現了等角轉化,從而將所涉角度轉化到直角三角形中.等角轉化的途徑有很多,比如相似轉化、全等轉化等.
考向二:融合網格考查其拓展變式
網格是幾何的重要表達形式,可融合線段長和空間幾何關系,結合三角函數可以綜合考查學生觀察分析、幾何特性提取等技能,其問題類型具有一定的創(chuàng)新性.實際求解時需要把握幾何特性,合理添加輔助線構建模型.
例2? (2019年山東省中考模擬題)如圖2,在邊長為1的小正方形網格中,點A,B,C,D均位于這些小正方形的頂點上,AB,CD相交于點O,則tan∠AOD=______.
解析? 本題目以網格為背景求∠AOD的正切值,需要充分利用正方形的特性.而∠AOD的頂點位置較為一般,不利于構建直角模型,需要進行等角轉化.
連接BE,與CD的交點為點F,分析可知BF=CF,同時BE⊥CD,則可以借助對頂角將∠AOD轉化到Rt△BFO中.分析可證△ACO∽△BKO,則KO ∶ CO=BK ∶ AC=1 ∶ 3,所以KO=OF=■CF=■BF.在Rt△BFO中,tan∠BOF=■=2,即tan∠AOD=2.
評析? 上述三角函數問題的特點是融合了網格,對于網格需要充分利用其中的兩大條件:一是網格的幾何特性,如正方形網格的四邊相等,對角線垂直平分等,二是網格問題一般會給出圖形的邊長,實則可求其中的特殊線段長.
考向三:應用視角下考查模型構建
利用銳角的三角函數解決實際問題是其重要的應用考向,實則就是解直角三角形.問題常結合仰角、俯角、坡度、方位角等,求解時需要合理構建數學模型,利用勾股定理和三角函數.
例3? (2019年江蘇省徐州市中考卷第15題)如圖3所示,無人機于空中A處測得某建筑頂部B處的仰角為45°,測得該建筑底部C處的俯角為17°.若無人機的飛行高度AD為62 m,則該建筑的高度BC為______.
(參考數據:sin17°≈0.29,cos17°≈0.96,tan17°≈0.31)
解析? 本題目主要考查直角三角形和三角函數知識,需要理解仰角和俯角的定義,然后在圖形中添加輔助線來構建模型.
過點A作BC的垂線,垂足為點E,則EC=AD=62 m,在Rt△AEC中,tan∠EAC=■,則AE=■≈200. 在Rt△AEB中,已知∠BAE=45°,則BE=AE=200 m,所以BC=BE+CE=262 m,即該建筑的高度BC為262 m.
評析? 上述求建筑物的高度,給出了觀察點距建筑物的水平距離,以及仰角和俯角,求解時在直角三角形中利用三角函數完成了線段推導,這也是求解應用性問題的常用方法.另外還常利用三角函數來解析坡度、航行位置等問題.
考向四:函數視角下考查綜合能力
拋物線是初中數學的重點內容,也可綜合拋物線來考查三角函數知識,問題求解時同樣離不開構建直角三角形,其特殊之處在于其中的線段長需要結合點坐標,利用拋物線的特性來確定點位置.
例4? 如圖4所示,已知拋物線y=x2+bx+c與x軸相交于點A和B,與y軸相交于點C(0,2).現連接AC,若tan∠OAC=2,試回答下列問題.
(1)求拋物線所對應二次函數的解析式;
(2)分析拋物線的對稱軸上是否存在一點P,使得∠APC=90°?若存在,請求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
解析? 本題目為二次函數綜合題,其中融合了拋物線與三角函數,求解時需要充分利用三角函數來求線段長.
(1)已知點C坐標,還需求出點A的坐標,只需求OA的長即可.由點C坐標可知OC=2,又知tan∠OAC=2,則可在Rt△OAC中構建模型,即tan∠OAC=■=2,所以OA=1,則點A(1,0),聯(lián)系點A和C的坐標可求拋物線的解析式為y=x2-3x+2.
(2)該問屬于存在性探究問題,過點C作對稱軸l的垂線,垂足為點D.分析可知直線l: x=■,由于∠APC=90°,則tan∠PAE=tan∠CPD,所以■=■,從而可得PE=■或■,所以點P的坐標為■,■或■,■.
評析? 上述例題為拋物線與三角函數相結合的綜合題,所求兩問均充分利用了三角函數,其中第(1)問直接利用直角三角形中的三角函數完成線段求解,第(2)問則通過等角的三角函數構建了方程,確定了關鍵線段的長.上述所呈現的也是該類問題中三角函數知識的常用方法,解析問題時可合理參考,構建思路.
關于銳角三角函數的學習建議
上述是中考中三角函數常見的問題類型,分析可知在考查時既注重基本概念,又關注知識融合,而合理構建幾何模型是問題突破的關鍵,下面提出幾點建議.
1. 追本溯源,關注問題核心
新課標確定了三角函數的考查要求:①探索認識特殊銳角三角函數值,②掌握一般銳角三角函數的轉化方法,③靈活運用三角函數來解直角三角形.其中提出了理解概念、構建模型、應用拓展三大學習要求,實則也是中考中三角函數的考查內容.因此在實際學習時,需要學生深入理解銳角三角函數的概念,能夠合理利用直角三角形來構建比值模型,同時引導學生掌握等角三角函數轉化的方法技巧,形成一般問題的突破思路.
2. 知識綜合,關注知識聯(lián)系
中考對三角函數的考查側重于知識綜合,如融合網格、聯(lián)系實際、結合函數曲線等,呈現的均是三角函數的知識聯(lián)系點,涉及直角三角形、勾股定理、相似三角形、曲線圖像等知識,而問題的求解需要綜合關聯(lián)知識,合理構建思路.因此學生在學習時除了需要打牢基礎外,還需注重知識的歸類總結,關注知識聯(lián)系,構建完整的知識體系.而對于其中的知識聯(lián)系點,教師可以設置相關的問題,通過針對性訓練來鞏固.
3. 滲透思想,重視數學思維
綜合性問題的求解過程同樣也是數學思想的構建過程,如上述三角函數綜合題的突破中,利用轉化思想來實現等角轉化,結合模型思想來構建數學模型,通過數形結合完成了問題的高效作答,其中涉及數學的轉化思想、模型思想、數形結合思想等.思想方法是解題的核心所在,也是數學的精華,對于提升學生的解題思維有著極大的幫助,因此教師在實際教學中需合理滲透數學思想,引導學生感悟思想方法的內涵,充分掌握利用思想方法探究問題的思路,拓展學生思維,培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng).
總之,銳角三角函數是初中數學的重點知識,在教學中需要對其考查方向和問題類型加以探析,引導學生掌握構建模型求解三角函數的方法.同時,要充分突出銳角三角函數的工具特性,提升學生求解綜合問題的能力.