幾何知識的應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)踐和生活中極其普遍,對幾何知識的考查也從單純的幾何證明、計算向幾何應(yīng)用方面轉(zhuǎn)變,且題型多種多樣. 它利用直線型和圓中的一些基本性質(zhì),借助于圖形變換(平移變換、旋轉(zhuǎn)變換、軸對稱變換、相似變換)進(jìn)行距離的測量與計算、面積的確定、線路的確定、方案的設(shè)計等等,主要考查同學(xué)們的觀察能力、空間想象能力、動手操作能力以及對所學(xué)幾何基礎(chǔ)知識的靈活運(yùn)用能力. 解題時一般先從實(shí)際的問題中抽象出幾何圖形的模型,將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,然后把已知量和所求的量轉(zhuǎn)化在幾何圖形中,再根據(jù)幾何圖形的性質(zhì),用代數(shù)的方法進(jìn)行求解,最后檢驗作答.
本文試以一類測量問題的解題思路為例,探究幾何應(yīng)用問題的解題思路.
例1 (2013·濟(jì)南)如圖1,小亮將升旗的繩子拉到旗桿底端,繩子末端剛好接觸到地面,然后將繩子末端拉到距離旗桿8 m處,發(fā)現(xiàn)此時繩子末端距離地面2 m. 則旗桿的高度(滑輪上方的部分忽略不計)為( ).
A. 12 m B. 13 m
C. 16 m D. 17 m
【切入點(diǎn)】作BC⊥AE,構(gòu)造Rt△ABC和矩形CEDB,將求旗桿高度轉(zhuǎn)化為求AC、CE的長.
【解題思路】如圖2,作BC⊥AE于點(diǎn)C,則BC=DE=8,設(shè)AE=x,則AB=x,AC=x-2,在Rt△ABC中,AC2+BC2=AB2,即(x-2)2+82=x2,解得x=17.
【答案】D.
【技巧點(diǎn)撥】構(gòu)造直角三角形,借助勾股定理列方程是解決簡單測量問題的基本手段.
例2 (2013·遂寧)如圖3,在我國釣魚島附近海域有兩艘自西向東航行的海監(jiān)船A、B,B船在A船的正東方向,且兩船保持20海里的距離,某一時刻兩海監(jiān)船同時測得在A的東北方向,B的北偏東15°方向有一我國漁政執(zhí)法船C,求此時船C與船B的距離是多少. (結(jié)果保留根號)
【切入點(diǎn)】通過作高,將斜三角形轉(zhuǎn)化成兩個直角三角形.
【解題思路】△ABD是等腰直角三角形,在Rt△ABD中,求出BD的長;Rt△BCD是一個含30°角的直角三角形,可用“30°角所對的直角邊等于斜邊的一半”求出BC的長.
【解答過程】作BD⊥AC于D.
由題意可知,∠BAC=45°,∠ABC=105°,
∴∠ACB=180°-∠BAC-∠ABC=30°.
在Rt△ABD中,BD=AB·sin∠BAD=20×=10(海里).
在Rt△BCD中,BC===20(海里).
答:此時船C與船B的距離是20海里.
【技巧點(diǎn)撥】(1) 當(dāng)一個三角形中出現(xiàn)30°、45°、60°角的時候,要求一些線段的長,我們通常是通過作高構(gòu)造直角三角形,將這些特殊角放入直角三角形中,利用直角三角形邊角關(guān)系求出線段的長.
(2) 本題中,由于BD是兩個直角三角形的公共邊,兩個三角形是通過BD這樣一個紐帶緊密地聯(lián)系在一起,解此類問題的時候,一定要發(fā)揮這條公共直角邊的作用.
例3 如圖4,某數(shù)學(xué)興趣小組在活動課上測量學(xué)校旗桿高度. 已知小明的眼睛與地面的距離(AB)是1.7 m,看旗桿頂部M的仰角為45°;小紅的眼睛與地面的距離(CD)是1.5 m,看旗桿頂部M的仰角為30°. 兩人相距28米且位于旗桿兩側(cè)(點(diǎn)B,N,D在同一條直線上). 請你求出旗桿MN的高度. (參考數(shù)據(jù):≈1.4,≈1.7,結(jié)果保留整數(shù))
【切入點(diǎn)】構(gòu)造直角三角形,將45°和30°置于直角三角形中,通過ME和MF建立兩個直角三角形的聯(lián)系.
【解題思路】根據(jù)上例提供的思路,題目中出現(xiàn)了兩個特殊角45°和30°,因此我們應(yīng)該想方設(shè)法構(gòu)造垂線,將這兩個特殊角放在直角三角形中處理,不難想到應(yīng)該過點(diǎn)A作AE⊥MN于E,過點(diǎn)C作CF⊥MN于F,雖然本題沒有像上例那樣出現(xiàn)一條公共的直角邊,但直角邊ME和MF之間相差0.2米,AE和FC的和為28米,可以轉(zhuǎn)化為兩個未知數(shù)、兩個相等關(guān)系的問題,我們可以根據(jù)一個相等關(guān)系設(shè)未知數(shù),根據(jù)另一個相等關(guān)系列方程,因此本題有兩種方法求出ME和MF的長,繼而求出旗桿MN的高度.
過點(diǎn)A作AE⊥MN于E,過點(diǎn)C作CF⊥MN于F.
則EF=AB-CD=1.7-1.5=0.2.
在Rt△AEM中,∠AEM=90°,∠MAE=45°,∴AE=ME.
設(shè)AE=ME=x(不設(shè)參數(shù)也可).
∴MF=x+0.2,F(xiàn)C=28-x.
在Rt△MFC中,∠MFC=90°,∠MCF=30°.
∴MF=CF·tan∠MCF.
∴x+0.2=(28-x),
∴x≈10,∴MN≈12.
答:旗桿高約為12米.
【技巧點(diǎn)撥】本題雖然沒有公共邊,但是ME和MF在同一直線上,相當(dāng)于公共邊,盡管沒有給出ME和MF的長,但這兩條線段之間的數(shù)量關(guān)系是聯(lián)系這兩個直角三角形的橋梁.
(作者單位:江蘇省海安縣吉慶初級中學(xué))