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点动图变细分类构圆探求助突破——2016年绍兴市中考压轴题最后一问的思路突破与解后反思

2016-11-18浙江省绍兴市柯桥区平水镇中沈岳夫

中学数学杂志 2016年20期
关键词:横坐标对角线绍兴市

☉浙江省绍兴市柯桥区平水镇中 沈岳夫

点动图变细分类构圆探求助突破——2016年绍兴市中考压轴题最后一问的思路突破与解后反思

☉浙江省绍兴市柯桥区平水镇中沈岳夫

2016年绍兴市中考数学试卷结构合理,知识面覆盖广,难度适中,区分度恰当,与近三年绍兴市中考数学试卷的考查内容基本保持一致.在考查方向上,体现注重基础、突出能力的思想;在考查内容上,体现了基础性、开放性、新颖性、应用性、探究性和综合性.试卷多题把关,有较好的区分度,以利于不同发展层次的学生展示自己数学学习的成就.比如第24题,作为压轴题,压在理念、压在立意、压在数学思想方面.尤其第(3)小题思维含量高,考查学生对图形要素间的内在关系的分析和灵活转换.在图形的特殊位置时,渗透分类讨论的思想,让学生在比较、分析、归纳、类比、抽象中体会数学思想.笔者给出第(3)小题的一种解题思路,期待与同行交流.

一、试题呈现

题目如图1,在矩形ABCO中,O为坐标原点,点B的坐标为(4,3),点A,C在坐标轴上,点P在BC边上,直线l1:y=2x+3,直线l2:y=2x-3.

(1)分别求直线l1与x轴、直线l2与AB的交点坐标.

(2)已知点M在第一象限,且是直线l2上的点,若△APM是等腰直角三角形,求点M的坐标.

(3)我们把直线l1和直线l2上的点所组成的图形称为图形F,已知矩形ANPQ的顶点N在图形F上,Q是坐标平面内的点,且N点的横坐标为x,请直接写出x的取值范围(不用说明理由).

图1 

二、第(3)小题x的取值范围的突破

由于命题组只给出x的取值范围的直接答案,笔者静心下来,认真思考,如何破解命题组特意设置(控制满分)的这道“坎”?

记得苏谆教授曾说:“简单情形正像是一把钥匙、一面镜子,能为我们解答复杂的数学问题提供启示与借鉴.”对于一类以探究“定值”、“定点”、“定线”为特征的数学题,可以通过“主动寻求与建构特例”,巧妙锁定思维方向,迅速实现问题解决.因此,对动点产生的图形问题,有时考虑极端情形,如量的最大、最小,图形特殊位置或临界位置等,能找到解题的突破口,从极端情形的讨论和研究找到解决最值问题的方法,进而确定图形的大致图像.因此,笔者认为解答动态型试题时应先足够的退,如把点P按题意分别退到我们最容易看清楚问题的地方,认透了,钻深了,然后再上去,这就是“以退为进”的解题策略,沿着这一思路,终于找到了解题的突破口,使问题出现了转机,看到了曙光.

1.当点N在直线l1上时

当P点在C点时(如图2),以AC为直径画辅助圆,此时直线l1与圆O′的交点就是N点横坐标的极端位置——最小值位置.设N点坐标为(x,2x+3),由题意,易求AC=5,所以AP=5,进而求得AP的中点O′的坐标为因为四边形ANPQ是矩形,所以O′A=O′N,即O′A2=O′N2,得(x-解得舍去).

图2 

图3 

当P点在B点时(如图3),以AB为直径画辅助圆,此时直线l1与圆O′的交点就是N点横坐标的极端位置——最大值位置.设N点坐标为(x,2x+3),由题意知AB=4,所以AP=4,所以AP的中点O′的坐标为(2,3).因为四边形ANPQ是矩形,所以O′A=O′N,即O′A2=O′N2,得(x-2)2+(舍去).

由于点N不能与点A重合,所以当点N在直线l1上,且N点在对角线AP下方时,x的取值范围是当点N在直线l1上,且N点在对角线AP上方时,x的取值范围是

2.当点N在直线l2上时

当P点在C点,N点在对角线AP下方时(如图4),以AC为直径画辅助圆,此时直线l2与圆O′的交点就是N点横坐标的极端位置——最小值位置.设N点坐标为(x,2x-3),由题意,易求AP=5,进而求得AP的中点O′的坐标为因为四边形ANPQ是矩形,所以O′A=O′N,有整理得5x2-22x+18=0,解得由于N点在对角线AP下方,而不合题意,舍去,所以

图5 

图4 

当P点在B点,N点在AP下方时(如图5),以AB为直径画辅助圆,此时直线l2与圆O′的交点就是N点横坐标的极端位置——最大值位置,可得x=2.

当P点在C点,N点在对角线AP上方时(如图6),以AC为直径画辅助圆,此时直线l2与圆O′的交点就是N点横坐标的极端位置——最小值位置.设N点坐标为(x,2x-3),由题意,易求AP=5,进而求得AP的中点O′的坐标因为四边形ANPQ是矩形,所以O′A=O′N,有O′A2=O′N2,得整理得5x2-22x+18=0,解得由于N点在对角线AP上方,而不合题意,舍去,所以

图6 

当P点在B点,N点在AP上方时(如图7),以AB为直径画辅助圆,此时直线l2与圆O′的交点就是N点横坐标的极端位置——最大值位置.设N点坐标为(x,2x-3),由题意知AB=4,所以AP=4,所以AP的中点O′的坐标为(2,3).因为四边形ANPQ是矩形,所以O′A=O′N,即O′A2=O′N2,得(x-2)2+(2x-3-3)2=22,整理得5x2-28x+36=0,解得x1=(舍去).由于N点在对角线AP上方,而x=2<3,不合题意,舍去,所以

可知,当点N在直线l2上,且N点在对角线AP下方时,x的取值范围是当点N在直线l2上,且N点在对角线AP上方时,x的取值范围是

三、“教”,“教”比“解”宽泛

1.关注思想方法,为学生提升素养蓄势储能

数学教学离不开数学思想方法,数学教学的核心是数学思想方法的渗透.《课标》(2011年版)提醒我们:数学思想蕴含在数学知识的形成、发展和应用过程中,是数学知识和方法在更高层次上的抽象和概括.知识是能力的基础,能力是知识的升华,思想方法则是其灵魂.解决问题是对知识的运用,是学习经验的积累,是获得能力的途径,在解决问题过程中,尤其要注重对数学思想方法的渗透与提炼,在2016年绍兴市中考数学试卷,6道填空题有3道要分类思考(第14、15、16题),解答题有2道要分类思考(第23、24题),足见思想方法的重要性,就本文探讨的第(3)小题,如分类讨论思想(如当N点分别在直线l1、l2上时,要对N点在对角线AC下方或上方进行分类)和转化思想(如构造出构造辅助圆等),除此以外,还需用到数形结合、方程等思想方法.只有这样,才能培养学生发现问题和提出问题的能力,才能发展学生分析问题和解决问题的能力,数学思想是数学的精髓,它蕴含于数学知识的发生、发展和应用的过程之中.

2.立足构造图形,为学生分解难点铺路塔桥

解题难点是因人而异的,或源于解题者的知识漏洞,或源于发现不了隐含条件,或源于顾此失彼等.压轴题的区分功能意味着不同水平的学生都有得分空间.不强求全对,但要尽力,“分步、采点”不失为一种得分策略.利用图形思考、探究,有利于学生找到适合自己的解题方式.此题的第(2)小题也有一定的难度,要对△APM是等腰直角三角形进行分类画图思考:即若点A为直角顶点;或若点P为直角顶点;或若点M为直角顶点,然后通过构造“一线三等角”模型,运用三角形全等,求得满足题意的M点坐标为第(3)小题对学生的思维能力提出了更高的要求,分化现象较为突出,部分学生无从下手,可能是时间比较仓促,也可能一时找不到解题思路,画不出相应的图形.其实借助辅助圆,根据动点N的不同位置,逐一画出满足题意的图形能各个击破,分类画出符合要求的图形(最好是分离后的简化图形,如图2~7),再细心观察,若能发现隐含信息,如O′A=O′N,则能找到问题解决的突破口.上述当四边形ANPQ是矩形时,若不借助辅助圆的观察、分析是难以发现的.可见,有效构图,能使条件整合,能给予解题导向,能作为解题的监控工具,能为不同水平的学生各尽所能提供有利的条件.

3.强化错题究因,为学生经验积累提供保障

数学学习的关键是解题.数学解题,如果就题论题,不认真领悟其中蕴含的重要数学思想和方法,就容易陷入题海之中,事倍功半.因此,针对学生解题中出现的错误,教师应把重点放在错题价值的挖掘上,对错误的“障碍点”进行重点“敲打”,努力使崎岖曲折的道路变得平直畅通,便于总结解题的一般规律.总结发现知识和技能中的“盲点”或“误区”,及时克服和弥补.回顾反思难点突破的过程,将有关的技能、技巧通过“上岗上线”,进一步与基本数学思想挂钩,并将它们组建成网络系统.对错题由此及彼,举一反三,广泛联想,求新应变,使学生收到“解一题,会一类,熟一片”之功效.

4.重视变式训练,为学生思维升华拓展空间

初三的解题教学应当多变式,一方面,起到系统知识,发散思维的作用;另一方面,通过变式训练和培养学生的问题分析能力,引导学生对数学问题从多层面、多角度进行延伸探究,有意识地引导学生从“变”的现象中分析“不变”的本质,从“本质”中发现规律.变式教学要围绕讲的目的性和针对性展开:明确是训练学生的计算能力,还是深化学生思维;是进一步巩固基础,还是提高学生能力;是提醒学生哪些地方易错,还是磨练学生解题意志.有效的拓展能更好地服务于讲,深化了讲,提升了课堂的质量.若能如此坚持,能使学生懂其原理,知其方法,通其变化,这样学生在不知不觉中既解决了问题,又获得了方法,也提高了数学思维能力,让学生的解题学习由懂到会、由会到熟悉、由熟悉到巧.

1.沈岳夫.以“本”为源巧建模提炼规律妙解题——对一类函数视角下平行四边形顶点坐标求解的研究[J].中国数学教育(初中版),2014(11).

2.赵军,魏先华.一道中考压轴题的命制过程与思考[J].中学数学教学参考(中),2014(10).

3.沈岳夫.例谈“极端化策略”法在解题中的运用[J].中学数学杂志(下),2014(8).

4.沈岳夫,孟江新.函数视角下动态型的相似三角形综合题探析[J].中学数学(下),2015(5).

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