馬利
(石家莊第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校,河北 石家莊 050000)
中考選擇的最后一兩道題,??加脛?dòng)態(tài)的觀點(diǎn)解決幾何問題,考查圖形在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的圖形性質(zhì)上的變化和不變的情況.下面筆者以2016 年河北中考第16題為例,探究這類題的解題方法,以求引導(dǎo)學(xué)生體悟具有普適性的數(shù)學(xué)思想和方法,明晰思路,優(yōu)化數(shù)學(xué)思維方式,提高解決問題的能力。
一、試題呈現(xiàn) 如圖,∠AOB=120°,OP 平分∠AOB,且OP=2.若點(diǎn)M,N 分別在OA,OB 上,且△PMN 為等邊三角形,則滿足上述條件的△PMN 有( )
A.1 個(gè) B.2 個(gè) C.3 個(gè) D.3 個(gè)以上
二、試題解析 由題中條件 ∠AOB=120°,OP 平分∠AOB,可知∠1=∠2=60°,根據(jù)等邊三角形判定的有關(guān)知識(shí)可知:方法1,已知一個(gè)60°角,再添加一個(gè)60°角,從而三個(gè)內(nèi)角均為60°,得到等邊三角形;方法2,一個(gè)60°角,再添加兩條邊相等,從而有一個(gè)角為60°的等腰三角形是等邊三角形。
三個(gè)內(nèi)角都為60°,有一個(gè)角為60°的等腰三角形
從特殊入手,依據(jù)方法1操作:用三角板如圖1所示,以O(shè)P為邊添加一個(gè)60°角,交OA 于點(diǎn)M,N 與O 重合,構(gòu)造等邊△PMN。
如圖2 所示,根據(jù)軸對(duì)稱性,在OP 的右側(cè)也存在一個(gè)等邊三角形。
依據(jù)角平分線上的點(diǎn)到角兩邊的距離相等,如圖3 所示,作可得PM=PN,由題易得∠3=∠4=30°,所以∠MPN=60°,根據(jù)等邊三角形判定方法2,從而構(gòu)造等邊三角形。
目前已經(jīng)得到3 個(gè)等邊三角形,答案D 為3 個(gè)以上,為此提醒我們需要研究一般位置的情況。我們把特殊位置得到的等邊三角形結(jié)合來(lái)看,如圖4 可以看作由一個(gè)60°角旋轉(zhuǎn)得到,為此我們把繞P把60°角轉(zhuǎn)到一般位置如圖5所示,為等邊三角形,∠MPN=60°,只要證明≌即可推出△PMN是等邊三角形。由是等邊三角形,可得∠OM’P=60,PM’=PN’,因?yàn)椤螹PN=60°,∠PON=60°,所以可得:∠OM’P=∠PON,∠M’PM=∠OPN,依據(jù)ASA 得到△M’PM ≌OPN,所以PM=PN,由于∠MPN=60°,所以△POM 是等邊三角形,故這樣的三角形有無(wú)數(shù)個(gè),故選
三、延伸思考 繼續(xù)研究這道題,發(fā)現(xiàn)變化過(guò)程中存在的不變性,∠MPN 與∠AOB 互補(bǔ);OM+ON 為定值;四邊形OMPN 的面積等于以O(shè)P 為邊的等邊三角形的面積,為定值;
四、反思與練習(xí)
根據(jù)問題的已知條件,聯(lián)想相關(guān)知識(shí),從特殊情況入手,通過(guò)動(dòng)手操作,得出實(shí)驗(yàn)的
特例,用運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)猜想一般情形,結(jié)合特例的信息論證一般結(jié)論,這種從特殊到一般的思想和用運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)分析問題的方法是解決此類問題的法寶。掌握這種方法,要求我們?cè)谧兓袑ふ也蛔冃?,用函?shù)的觀點(diǎn)尋求變化中的不變性。
“動(dòng)點(diǎn)型問題”是幾何學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一,融動(dòng)腦思考和動(dòng)手操作為一體,匯集了諸多知識(shí)點(diǎn),需要學(xué)生經(jīng)歷分析、猜想、判斷、推理等綜合過(guò)程,體現(xiàn)了幾何直觀,凸顯了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和本質(zhì),這樣的問題在近年來(lái)中考中大有增大趨勢(shì)。
練習(xí):2019 年山東聊城中考第11 題如圖,在等腰直角三角形ABC 中,∠BAC=90°,一個(gè)三角尺的直角頂點(diǎn)與BC邊的中點(diǎn)O重合,且兩條直角邊分別經(jīng)過(guò)點(diǎn)A和點(diǎn)B,將三角尺繞點(diǎn)O 按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)任意一個(gè)銳角,當(dāng)三角尺的兩直角邊與AB,AC 分別交于點(diǎn)E,F(xiàn) 時(shí),下列結(jié)論中錯(cuò)誤的是( )
A.AE+AF=AC B.∠BEO+∠OFC=180° C.OE+OF=BCD.S 四邊形AEOF=S △ABC
從特殊位置入手,如圖6 所示,連接AO,連接AO,易證△EOA ≌△FOC(ASA),利用全等三角形的性質(zhì)可得出EA=FC,進(jìn)而可得出AE+AF=AC,選項(xiàng)A 正確;由三角形內(nèi)角和定理結(jié)合∠B+∠C=90°,∠EOB+∠FOC=90°可得出∠BEO+∠OFC=180°,選項(xiàng)B 正確;由△EOA≌△FOC 可得出S △EOA=S △FOC,結(jié)合圖形可得出S 四邊形AEOF=S △EOA+S △AOF=S △FOC+S △AOF =S △AOC=S △ABC,選項(xiàng)D 正確.綜上,此題得解。