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从繁杂“超标”解法走向简明直观思路
——一道压轴题“网传”解答的商榷与教学建议

2018-10-25江苏省宿迁市沭阳如东实验学校王春梅

中学数学杂志 2018年20期
关键词:铺垫考题抛物线

☉江苏省宿迁市沭阳如东实验学校 王春梅

近读《中学数学(初中版)》“试题研究”栏目,有多篇最新考题研究的文章不满足于解法探讨,有对原有解法的改进与优化,还有针对考题跟进的教学设计或教学微设计.这些考题研究的视角对笔者较有启发.本文也结合一道考题及网上传播的繁杂解法,给出自己的商榷意见和教学建议,供研讨.

一、考题及思路突破

考题:(2018年江苏镇江卷,第28题,有删减)如图1,二次函数y=x2-3x的图像经过O(0,0)、A(4,4)、B(3,0)三点,以点O为位似中心,在y轴的右侧将△OAB按相似比2∶1放大,得到△OA′B′.二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图像经过O、A′、B′三点.点P(m,n)在二次函数y=x2-3x的图像上,m≠0,直线OP与二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图像交于点Q(异于点O).

(1)连接AP,若2AP>OQ,求m的取值范围.

(2)当点Q在第一象限内时,过点Q作QQ′平行于x轴,与二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图像交于另一点Q′,与二次函数y=x2-3x的图像交于点M、N(M在N的左侧),直线OQ′与二次函数y=x2-3x的图像交于点P′.若△Q′P′M△QB′N,求线段NQ的长.

“网传解答”:先概述网上传播的一种解题思路.

(1)构造图1分析,由位似性质得出A′(8,8)、B′(6,0),将O(0,0)、A′(8,8)、B′(6,0)代入y=ax2+bx+c,利用待定系数法求解,即可得y=x2-3x.

图1

由P(m,n)在抛物线y=x2-3x上,可设点P(m,m2-3m).根据待定系数法,易求得直线OP的解析式为y=(m-3)x,继而可求得Q(2m,2m2-6m).过点P作PC⊥x轴于点C,过点Q作QD⊥x轴于点D,可证出△OCP △ODQ,可得OQ=2OP,然后根据2AP>OQ,可得AP>OP.再用含m的式子表示出列 出 关 于 m 的 不 等 式,化简得m2-2m-4<0,解得1-<m<1+.另,由题意知点Q与原点O不重合,所以m≠0.

(2)根据题意,构造图2分析.

图2

同样设P(m,m2-3m),根据(1)中已有进展或经验,可得出Q(2m,2m2-6m).结合点Q在第一象限,可得m>3.

根据直线QQ′平行于x轴,则点Q、Q′所在直线的纵坐标都是2m2-6m.

解法商榷:上述解法虽然也获得了思路的贯通,但是解题过程中,涉及很多“超标”方程与不等式的求解,这都是影响问题进展的关键步骤(比如,第(1)问的求解进程中涉及关于m的不等式;第(2)问中涉及关于m的方程即使少数优秀学生选择上述解法,也很有可能会造成“隐性失分”的处境,即虽然这两个小问解决或部分解决,但是考试用时(时间成本)太多,造成其余试题的“会而不对”或“对而不全”,也就是造成“隐性失分”.以下就给出其他解法,供研讨.

解:(1)盯住条件“2AP>OQ”,结合“位似”的性质先分析出OQ=2OP,于是条件“2AP>OQ”转化为“AP>OP”.先找出它们相等的情形,即先分析出“AP=OP”时对应的m的值,再数形结合地分析出m的取值范围.这样只要作出线段OA的垂直平分线(先求出它的解析式为y=-x+4).将y=-x+4与抛物线的解析式y=x2-3x联立,解出m=1-或m=1+,于是1-<m<1+,且m≠0.

(2)充分利用上面图2中对称的性质,同样设P(m,m2-3m),分析出Q(2m,2m2-6m),结合点Q′与点Q关于直线x=3对称,可得点Q′的横坐标为6-2m;接着需要确认B′Q=2P′Q′,代入相似条件带来的比例式得出QN=2Q′M,这时两个相似三角形的相似比为1∶2,于是可设Q′M=n,则QN=2n,于是用含m、n的式子分别表示出点M、N的横坐标依次为6-2m+n、2m-2n,这时根据点M、N关于直线x=对称,可得方程(6-2m+n)+(2m-2n)=2×,解得n=3,于是QN=6,问题获解.

二、围绕该考题的解题教学建议

1.教师要善于对比不同解法,追求简洁和不断优化思路

教师在面对一道新中考题(特别是本地区的中考压轴题、把关题)时,不宜先看答案,因为有些解答(特别是网传解答)往往个性化成分多,有些甚至是“超标”的、繁杂的、有思维回路的,教师在独立思考,获得思路贯通之后,再去对比不同解答,比较它们的不同,追求简洁的表达,更自然的解题念头,更直观的解法展示,让更多的学生依赖基本数学概念、定义、重要定理就能想清、想透.

2.教师要站在学生立场思考,想清辨明难点与关键步骤

在预设解题教学时,“理解学生”(即章建跃博士倡导的“三个理解”之一)是更重要的,如学生已有哪些解题经验,可以从哪些角度突破关键一步,哪些解题念头对所教学生是自然的、可行的,等等.比如,上文考题中两条抛物线关于原点也是位似形是一个基本背景,在教学时,如果学生以前对“抛物线都是相似的”这一性质就没关注过,就需要做适当的拓展,这样学生在思路获得、难点转化时就会有较好的“题感”.再如,学生在解考题最后一问缺少必要的思路时,要启发他们结合抛物线的对称性质,找出对称点,想清哪些点关于对称轴对称,梳理之后,往往就能获得一些数量关系、构造出方程求解.

3.注重较难题的讲评突破,通过铺垫式问题促进思考

较难题(像上文中的压轴题)讲评前需要想清辨明解题的主要障碍、预设学生可能的理解障碍、关键步骤如何更加自然获得,这样就可以在这些难点或关键步骤之处预设一些铺垫式问题,帮助学生自主获得思路贯通.比如,第(1)问中对于条件“2AP>OQ”的解读就是关键一步,网传解答运算量过大、方法不当,也可看成对这个条件的解读不到位,我们可以预设如下一些铺垫式问题:

铺垫问题1:根据前面的解题经验,OP与OQ有怎样的数量关系?如何演算?(预设OQ=2OP,这样就可把条件“2AP>OQ”转化为“AP>OP”)

铺垫问题2:从分析“AP>OP”对应的不等式来看,我们也可以先思考“AP=OP”时对应的m的值,同学们思考,在什么情况下,AP=OP?(预设作出线段OA的垂直平分线,并安排学生求出它的解析式y=-x+4)

铺垫问题3:求出它的解析式为y=-x+4有什么作用?(预设学生应该会想到将y=-x+4与抛物线的解析式y=x2-3x联立,解出m=1-或1+,再数形结合地分析取值范围)

三、写在后面

中考压轴题的解题研究是很多老师的兴趣,特别是对本地区的考题研究,我们见到的很多考题解答却多是“网传”“不规范”解答,很少能见到像 高考试卷那样试卷与评分标准一样的“官方版本”,期待更多的命题专家能多多写出这些较难题的命题设计与立意,既对解题研究有一定的导向,对广大备考师生也是一种很好的教学导向.我们上面的思路商榷与教学建议也是个性化成分多,期待批判研讨.

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