趙霞
【摘要】2019年婁底市中考壓軸題是一道比較綜合且復(fù)雜的大題,涉及了函數(shù)與方程、轉(zhuǎn)化與化歸、分類討論、數(shù)形結(jié)合等四大數(shù)學(xué)思想方法,其(2)(3)問還涵蓋了動點問題,彰顯了題目的開放性與靈活性.本題除了考查學(xué)生對基本知識、基本技能的掌握情況,還考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力.文章主要對此題(1)(2)問進行了多種解法的探究,并對每種解法進行了相應(yīng)的分析,旨在不局限于常規(guī)思維,培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性.
【關(guān)鍵詞】中考壓軸題;動態(tài)幾何;一題多解;解法分析
三、解法分析
(一)第(1)問解法分析
解題思路:因為拋物線參數(shù)a,b,c是未知的,所以求得a,b,c便可解得此題.
解法一,拋物線為y=ax2+bx+c,又因為過A,B,D三點,所以可以構(gòu)造三元一次方程組,用待定系數(shù)法去求二次函數(shù)的解析式,由三個未知數(shù)列三個方程,便可求得a,b,c,從而可以得到拋物線的解析式.
解法二是先根據(jù)拋物線對稱軸與兩根的關(guān)系列出等式,解得b=-2a,從而使拋物線解析式變?yōu)殛P(guān)于a,c的二元一次方程,即y=ax2-2ax+c(x,y看作常數(shù),b用含a的表達式代替),達到了消元的目的,此時還剩兩個未知數(shù)a,c,如解法一,繼續(xù)用待定系數(shù)法將B,D兩點代入,解關(guān)于a,c的二元一次方程組,最終求得解析式.
解法三前面同解法二,再根據(jù)拋物線根與系數(shù)的關(guān)系進一步達到消元的目的,使拋物線解析式變成關(guān)于a的一元一次方程.解法一到解法三是方程從三元一次方程到二元一次方程,再到一元一次方程,體現(xiàn)了將方程由難變易、由多元到一元的轉(zhuǎn)化,運用了轉(zhuǎn)化與化歸的數(shù)學(xué)思想方法.
解法四則體現(xiàn)了更深層次的解題思路,因為拋物線過特殊點(零點)A和B,因而可根據(jù)“交點式”直接設(shè)拋物線解析式為y=a(x+1)(x-3),將點D代入,直接得到關(guān)于a的一元一次方程,解得a,最終求得拋物線解析式.此解題思路體現(xiàn)了思維的轉(zhuǎn)化,涉及了解題的基本方法,即綜合法與分析法.
以上各種解法都有其自身的特點,但都體現(xiàn)了一點,即用待定系數(shù)法求其拋物線的解析式.學(xué)生碰到此類型題時,不能僅僅局限于解法一與解法四這種常規(guī)解法,可嘗試應(yīng)用自己已學(xué)的知識,根據(jù)已有的知識結(jié)構(gòu)去積累更多的新的解題經(jīng)驗,比如在遇到問題時,可多動腦,勤思考,認真去探索如何才能成功求解,且在解決問題的過程中嘗試一題多解,從多個角度去探究,不僅要掌握解題過程的具體步驟,還要能分析出為什么這樣做以及其中蘊含的數(shù)學(xué)思想方法.
(二)第(2)問解法分析
此問涉及動點問題以及分類討論的思想,主要考查動點與靜態(tài)點所構(gòu)成的三角形面積最大值問題,此外,還需確定點在運動變化過程中與圖形相關(guān)的某些量.解決此題的關(guān)鍵是先找準△POD的底和高,再求出面積最大值.第一步可將重點放在題目的前提條件,因題目強調(diào)了點P在直線OD下方,因而可先通過直線OD與拋物線的交點求出點P橫坐標(biāo)的取值范圍,為后面最值的討論提供一定的取值依據(jù),體現(xiàn)出數(shù)學(xué)的嚴謹性.第二步找到靜態(tài)點所構(gòu)成的靜態(tài)線段,也可分析靜態(tài)點與動態(tài)點所構(gòu)成線段,將其作為三角形的底邊,再去確定相應(yīng)底邊上的高.基于此,可設(shè)出動點P的坐標(biāo),根據(jù)兩點間的距離公式求出△POD靜態(tài)或動態(tài)線段的長度,根據(jù)點到直線的距離求出底邊上的高,利用三角形面積公式S=12×底×高列出等式,最后探索等式右邊滿足什么樣的條件時S有最大值.
本問因說明點P在直線OD下方,所以第一步應(yīng)先求出動點P的取值范圍,再考慮△POD中線段OD的長度是固定的,因而可將線段OD視為△POD的底邊,最后找到底邊上高的最大值便可求解.
解法一是從點到直線的距離的定義出發(fā),求點P到直線OD的距離(△POD底邊OD上的高)即為點H到直線OD的距離.求得距離是關(guān)于m的二次函數(shù),圖像為開口向下的拋物線,且頂點橫坐標(biāo)在動點P的取值范圍之內(nèi),因而頂點縱坐標(biāo)為距離的最大值,從而求得三角形面積最大值.
解法二是觀察法與分析法的結(jié)合,分析底邊OD上高的最大值,觀察圖像,將直線OD往下平移至與拋物線相切時,高最大,則△POD面積最大,體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的思想方法.
而解法三與解法四主要是分析靜態(tài)點與動態(tài)點所構(gòu)成線段的關(guān)系,把動態(tài)點、動態(tài)線段當(dāng)成已知點、已知線段,主要依據(jù)是三角形三邊都可以作為三角形的底邊,再求底邊上對應(yīng)的高,代入三角形面積公式,最后把得到的二次函數(shù)進行分析,便可求出△POD面積的最大值.
解法五是根據(jù)△POD可以拆分成△POG與△OGD,類似于以上解法可求解,本解法是找到兩個三角形共同的底邊OG,再分別求相應(yīng)的高,列式分析即可.
以上五種解法都離不開三角形的面積公式,要想知道面積最大值,相應(yīng)地要知道底邊乘以高的最大值.求解此問題的難點在于如何求解三角形的底邊和高,即能否實現(xiàn)幾何問題向代數(shù)問題的轉(zhuǎn)換.解此題最容易忽視的是確定動點P的橫坐標(biāo)的取值范圍,是否能取到最值與是否符合題意息息相關(guān).因此,解決此類題目時,要學(xué)會認真審題,分析題目隱含條件,從而把隱含條件展現(xiàn)出來,看是否能為最終的證明提供一定的引導(dǎo).
(三)第(3)問解法分析
本問考點主要涉及分類討論、數(shù)形結(jié)合的思想方法.依據(jù)題意,要使△OBE與△ABC相似,則△OBE與△ABC的三個角都對應(yīng)相等.很顯然,∠OBE=∠ABC,則三角形各自剩下的角對應(yīng)相等有兩種情況:①∠BOE=∠BAC,∠OEB=∠ACB,則點O與點A、點B與點B、點E與點C對應(yīng),即△OBE∽△ABC;②∠BOE=∠BCA,∠OEB=∠CAB,則點O與點C、點B與點B、點E與點A對應(yīng),即△OBE∽△CBA.再根據(jù)三角形相似的概念,有對應(yīng)邊對應(yīng)成比例,根據(jù)已知線段求未知線段OE,BE,設(shè)出點E的坐標(biāo),再根據(jù)勾股定理列出方程組,便可求出點E的坐標(biāo),從而可以求出直線OE的解析式,而點Q是直線OE與拋物線的交點,聯(lián)立可得點Q坐標(biāo).解決此題的關(guān)鍵是點Q為直線OE與拋物線的交點,要想求得點Q,便要求出直線OE的解析式,進而求出點E的坐標(biāo),這里體現(xiàn)了逆推的思想.
四、啟示與思考
一題多解主要是培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維.在教學(xué)過程中,教師不應(yīng)只局限于一種解法,限制學(xué)生思維的發(fā)展,而應(yīng)當(dāng)結(jié)合前后知識點強化學(xué)生的思維.這樣不僅能幫助學(xué)生溫習(xí)舊知,搭建橋梁,建立起新舊知識的聯(lián)系,同時鍛煉了學(xué)生的智力,使其體會到解題的快樂.教師在教學(xué)過程中也應(yīng)結(jié)合學(xué)生的認知發(fā)展,重視學(xué)生知情意行的培養(yǎng)以及函數(shù)與方程、轉(zhuǎn)化與化歸、分類討論、數(shù)形結(jié)合等思想方法的滲透,培養(yǎng)學(xué)生良好的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣.
【參考文獻】
[1]李加祿.拋物線中三角形面積最大值問題的解法攻略[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)(初中版),2020(2):41-44.
[2]任永生.一道中考數(shù)學(xué)動點問題解析[J].新課程,2020(23):236.
[3]李玉榮.從一道中考題的解法談起[J].河北理科教學(xué)研究,2019(1):8-10.