為了貫徹落實(shí)新課標(biāo)要求的“三會(huì)”目標(biāo),培養(yǎng)學(xué)生積極探究與解決問題的能力,近年來,部分地、市的初中學(xué)業(yè)水平考試中出現(xiàn)了一些設(shè)題新穎的“問題探究\"類數(shù)學(xué)題型.這類題型注重考查基礎(chǔ)知識(shí),通過引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、手腦并用,在對(duì)問題的思考與探索中驗(yàn)證、總結(jié)數(shù)學(xué)結(jié)論與規(guī)律,鼓勵(lì)學(xué)生積極探索、探究與創(chuàng)新,旨在發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維、提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)和綜合能力[].解答這類題型要具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),除了通過動(dòng)腦動(dòng)手、探究、驗(yàn)證(或證明)等方式,還要靈活運(yùn)用數(shù)形結(jié)合、函數(shù)與方程、特殊與一般等數(shù)學(xué)思想.
1真題賞析
例1(2025年3月山東省菏澤市中考模擬試題)(1)【實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)】初三(2)班的呂浩同學(xué)進(jìn)行了圖形折疊實(shí)驗(yàn):如圖1,在矩形ABCD中,已知 E 是 AD 的中點(diǎn),他把△ABE沿 BE 折疊后得到 ΔGBE ,且點(diǎn) G 在矩形 ABCD 內(nèi)部.他嘗試將BG延長(zhǎng)后交 DC 于點(diǎn)F ,這時(shí)他發(fā)現(xiàn) GF=DF ,你認(rèn)為正確嗎?說明理由.
(2)【計(jì)算驗(yàn)證】根據(jù)(1)中的條件,當(dāng) DC=2DF 時(shí),求 的值.
(3)【類比探究】根據(jù)(1)中的條件,當(dāng) DC=nDF 時(shí),求 的值.
解析:(1)在圖1中,按照呂浩同學(xué)的做法,連接EF 后,可知 ∠EGF=∠D=90° , EG=AE=ED ,EF=EF ,所以 RtΔEGF?RtΔEDF ,則 GF=DF
所以,呂浩同學(xué)的發(fā)現(xiàn)是正確的.
(2)由(1)可知, GF=DF .設(shè) DF=x,BC=y ,則有 GF=x , AD=y .因?yàn)?DC=2DF ,所以 CF=x ,DC=AB=BG=2x ,于是 BF=BG+GF=3x 在RtΔBCF 中,由 BC2+CF2=BF2 ,可得 y2+x2= (3x)2 ,所以 ,則
:
(3)由(1)可知, GF=DF .設(shè) DF=x,BC=y ,則有 GF=x AD=y .因?yàn)?DC=nDF ,所以 DC=AB= BG=nx ,則 CF=(n-1)x,BF=BG+GF=(n+1)x 在 RtΔBCF 中,根據(jù) BC2+CF2=BF2 ,可得 y2+} [(n-1)x]2=[(n+1)x]2 ,所以 ,則
思路與技巧:本題側(cè)重考查圖形的折疊變化,把矩形折疊成三角形后再求出線段的比值.解答本題要用到添加輔助線證明三角形全等,靈活運(yùn)用勾股定理與等量代換進(jìn)行計(jì)算等基礎(chǔ)知識(shí)與技巧.
2類題演練
例2(2024年山東省濟(jì)南市稼軒學(xué)校中考模擬試題)如圖2,在 ΔABC 中, ∠ACB= 90°,BC 的垂直平分線 DE 交BC 于點(diǎn) D ,交 AB 于點(diǎn) E ,點(diǎn) F 在 DE 上,并且 AF=CE
(1)試證:四邊形 ACEF 是平行四邊形.
(2)探究: ① 當(dāng) ∠B 的大小滿足什么條件時(shí),四邊形ACEF是菱形?請(qǐng)回答并說明你的結(jié)論.
② 四邊形ACEF有可能是正方形嗎?請(qǐng)說明理由.
(1)證明:由 DF 是 BC 的垂直平分線,知 DF⊥BC DB=DC ,則 ∠FDB=∠ACB=90° ,所以 DF//AC
所以 E 為斜邊 AB 的中點(diǎn),則 ,所以 ∠1=∠2
由 EF//AC , AF=CE=AE ,得 ∠2=∠1= ∠3=∠F :
在 ΔACE 和 ΔEFA 中,因?yàn)?∠1=∠3,∠2= ∠F,AE=EA ,所以 ΔACE?ΔEFA ,則 AC=EF :
所以,四邊形 ACEF 是平行四邊形.
(2)解析: ① 當(dāng) ∠B=30° 時(shí),四邊形ACEF是菱形.
理由如下:在 ΔABC 中, ∠ACB=90° ∠B= 30° ,于是 .由(1)可知, E 是 AB 的中點(diǎn),所以
,所以 AC=CE .所以,四邊形 ACEF 是菱形.
② 四邊形 ACEF 不可能是正方形.
理由如下:由(1)可知, E 是 AB 的中點(diǎn),所以 CE 在△ABC的內(nèi)部,于是 ∠ACElt;∠ACB=90°. 所以,四邊形 ACEF 不可能是正方形.
思路與技巧:本題考查了三角形,以及菱形、平行四邊形的性質(zhì)與判定等平面幾何基礎(chǔ)知識(shí).探究四邊形能否成為正方形的關(guān)鍵是通過幾何證明來判斷,所以解題的思路與技巧就是掌握并熟練地運(yùn)用三角形、四邊形的性質(zhì)與相關(guān)定理進(jìn)行證明.
第(1)小題是通過證明三角形全等來推證平行四邊形.第(2)小題第 ① 問充分利用了直角三角形的中線定理證明菱形;第 ② 問只需證明四邊形的其中一個(gè)角不是直角就達(dá)到了目的.
例3(2024年甘肅省隴南市中考模擬試題) AB 是 ?O 的直徑,把AB分成 n 條相等的線段,以每條線段為直徑分別畫小圓,設(shè) AB= a ,那么 ?O 的周長(zhǎng) ι=πa ,如圖3,把AB分成兩條相等的線段,那么每個(gè)小圓的周長(zhǎng)為
(1)類推計(jì)算
① 如圖4,如果把 AB 分成三條相等的線段,那么每個(gè)小圓的周長(zhǎng) l3 是多少[2]?
② 如果把AB分成四條相等 的線段,每個(gè)小圓的周長(zhǎng) l4 是 多少?
③ 如圖5,如果把AB分成 n 條相等的線段,試推導(dǎo)出每個(gè)小圓的周長(zhǎng) 的通用公式.
(2)探究結(jié)論
① 探究小圓周長(zhǎng)與大圓周長(zhǎng)的關(guān)系;
② 探究每個(gè)小圓面積與大圓面積的關(guān)系.
解析: (1)① 由圓的周長(zhǎng)與直徑的關(guān)系可知, l3=
(2) ① 每個(gè)小圓的周長(zhǎng)是大圓周長(zhǎng)的
② 在圖3中,每個(gè)小圓面積為 ,大圓面積為
,小圓面積是大圓面積的
在圖4中,每個(gè)小圓面積為 ,小圓面積是大圓面積的
在圖5中,每個(gè)小圓面積為 ,小圓面積是大圓面積的
思路與技巧:本題考查大圓與小圓的圖形變化,涉及到圓的直徑、周長(zhǎng)與面積等基礎(chǔ)知識(shí).解題的切入點(diǎn)與技巧表現(xiàn)為精確的類推計(jì)算與嚴(yán)密的推導(dǎo)公式.由于圓的直徑、周長(zhǎng)的變化導(dǎo)致圖形發(fā)生了變化,因此依據(jù)對(duì)圓周長(zhǎng)、圓面積的計(jì)算結(jié)果,通過對(duì)照比較,即可推導(dǎo)出小圓周長(zhǎng)的通用公式以及小圓與大圓的周長(zhǎng)、面積關(guān)系.
從上述典例的解析中可以看出,靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)可以巧解平面幾何圖形變化類探究性題型.不管圖形發(fā)生怎樣的變化,只要熟練掌握了幾何圖形的基本性質(zhì)與相關(guān)定理,找出并充分利用好平面幾何圖形內(nèi)在的邏輯聯(lián)系,經(jīng)過仔細(xì)觀察和準(zhǔn)確的計(jì)算、推導(dǎo)或證明,即可輕松解決這類問題.
探究性學(xué)習(xí)在初中數(shù)學(xué)課程中具有重要的作用3,目前,“問題探究”已成為新課標(biāo)、新課改背景下中考數(shù)學(xué)的一種新題型.研討這類問題,既有助于培養(yǎng)學(xué)生勤學(xué)好問、積極思考、質(zhì)疑問難,以及靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解決問題的能力,又能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力.
參考文獻(xiàn):
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