沈岳夫
在試卷講評課上,教師對小題(填空題、選擇題)往往不作詳細分析,或僅僅核對一下答案.筆者認為,有些小題雖然難度不大,但它是復習所學基礎知識,訓練學生思維的極好素材.因此在教學中,要引導學生研究這些小題的解法,理解它的本質,探究它的變式及拓展.本文以2014年6月我校九年級數(shù)學獨立作業(yè)中的一道選擇題為例,做一些探索.
一、題目呈現(xiàn)
題目:如圖1,已知在△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,三角形的頂點在相互平行的三條直線l1,l2,l3上,且l1,l2之間的距離為2,l2,l3之間的距離為3,則AC的長是( ? ? )
A. 2 ? ? ? ? ? ?B. 2
C. 4 ? ? ? ? ? ? D. 7
解:如圖2,過A點作AD⊥l3,過C點作CE⊥l3,垂足分別為D,E. 易證Rt△ADB≌Rt△BEC,得BE=AD=3.在Rt△BCE中,根據(jù)勾股定理,得BC= = ,在Rt△ABC中,得AC= BC=2 ,所以選A.
點評:解答本題的關鍵是作好輔助線,作出平行線間的距離,構造出“一線三等角”型基本圖形(我們把具備三點在同一條直線上,如圖2中的點D,B,E,且∠ADB=∠ABC=∠BEC的圖形稱為“一線三等角”型基本圖形),運用全等三角形的判定和性質以及勾股定理進行計算.此題有一定難度,主要考查學生用變換的方法構造基本圖形解決問題,提高學生運用圖形變換解決問題的意識.
二、變式探究
對于一些“典型”的“熟題”,教學中應該采用“一題多變”的基本方法,力爭讓學生學透.因為是“熟題”,解決此類題目可以起到“溫故而知新”的效果;因為是“典型”,題目必定包含有不同的解決方法,方法越多,對顯性知識技能的訓練就越到位,解決此類題目可以達到“知識與方法”同步提高的效果.在一題多解教學中,首先要注重通性通法,其次才是研究最優(yōu)解法,最后要對研究的問題從知識技能、解題規(guī)律、思想方法等角度進行歸納、總結、反思,幫助學生積累解題經(jīng)驗,進而增加學生思維的寬度,達到解題效果的最大化.
變式題:如圖3,l1,l2,l3是同一平面內的三條平行直線,l1與l2間的距離是1,l2與l3間的距離是2,正三角形ABC的三頂點分別在l1,l2,l3上,求△ABC的邊長.
分析:此題看似只把“等腰直角三角形”變成“正三角形”,但思維含量提升,難度增加.那么該怎么解呢?筆者悉心探究給出以下幾種解法,以饗讀者.
(一)構造“一線三等角” ? 通性又通法
解法1: 如圖4,延長BA到點F,使AF=BA,連結CF.由題意,易知∠AFC=30°,∠BCF=90°,則 =tan∠FBC= . 作FE⊥l3于點E,作BD⊥l3于點D.FE分別交l1,l2于點G,H,這樣就構造出了“一線三等角”的模型.
因為l1∥l2,且A是BF的中點,所以G是FH的中點,進而得FG=GH=1,F(xiàn)E=4.易證Rt△CEF∽Rt△BDC,得 = = ,解得DC= .所以BC= = .
(二)構造“等距”平行線 ? 經(jīng)典又給力
解法2: 如圖5,作l4∥l3,且l4到l3,l2的距離為“1”,延長AB交l4于點D,由l1∥l2∥l4,且平行線間的距離相等,所以AB=BD,而AB=BC,連結DC,可知∠ACD=90°,于是 = .由于DE=1,AF=3,又易證Rt△CFA∽Rt△DEC,所以 = =tan30°,解得CF= .所以AC= = .
(三)構造“等積”變換 ? 獨特又精彩
解法3: 如圖6,延長AB交l3于點G,作BE⊥l3于點E,作AD⊥l3于點D,作CF⊥AB于點F.易證Rt△GBE∽Rt△GAD,則 = = .設GB=2x,則GA=3x,AB=x,BF= x,CF= x.由S△BCG= CG·BE= GB·CF,解得CG= x2.在 Rt△CFG中,CF2+FG2=CG2,即( x)2+(2x+ x)2=( x2)2,解得x= ,所以AB= .
(四)構造“二元二次”方程組 ? 新穎又別致
解法4: 如圖7,作BE⊥l3于點E,作AD⊥l3于點D,AD交l2于點F.設CE=x,CD=y,則BF=x+y.因為AB=BC=CA,所以根據(jù)勾股定理得x2+22=y2+32=(x+y)2+12,經(jīng)組合,整理得y2+2xy=3,x2+2xy=8.解得x=4y,3x=-2y(舍去).把x=4y代入,得y2= .所以AC= = .
(五)構造相似三角形 ? 常規(guī)又實在
解法5: 如圖8,分別過A,C作l2的垂線AE,CF,垂足為E,F(xiàn). 過B作△ABC的高BG. 設AD=x,則CD=2x,于是,DG=CD-CG= , BG=BC·sin60°= x. 由Rt△BDG∽Rt△CDF,得 = .得DF= .又Rt△ADE∽Rt△CDF,得 = = ,所以DE= ,因此AD2= ,所以AC=3x=3AD= .
(六)構造“旋轉變換” ? 靈活又方便
解法6:如圖9,過A,C作AE,CF垂直于l2,E,F(xiàn)是垂足.將Rt△BCF繞點B逆時針旋轉60°至Rt△BAD處,延長DA交l2于點G.由作圖可知:∠DBG =∠DBA+∠ABG=∠CBF+∠ABG=∠ABC= 60°,AD =CF=2.因此在Rt△BDG中,∠BGD=30°,AG=2,DG=4,所以BD= .那么在Rt△ABD中,得AB= = .
(七)構造“輔助圓” ? 直觀又簡捷
解法7: 如圖10,設點B關于l3的對稱點是E,連結AE,CE,延長EB交l1于點G,則CE=CB,而CA=CB,所以點A,B,E在以C為圓心,CA為半徑的圓上,易得∠AEB= ∠ACB=30°.設AG=x,則在Rt△AEG中,得AE=2x,而GE=5,由勾股定理得4x2=x2+25,得x2= .在Rt△ABG中,得AB2=12+AG2,所以AB= .
行文至此,前面梳理了7種解法,實際上此題的解法還不止這些.當學生對某些知識點、某些基本圖形理解得較為深入時,就會首先考慮到較簡潔的解法.例如,對“一線三等角”理解較為深入時,就會選取解法1、解法2;對會善用“面積”作橋梁的,就會選取解法3;若想到用勾股定理、方程思想解決問題的,就會選取解法4;若能運用兩次相似的知識來解決問題,可以選取解法5;若能用通過圖形變換的方法,就會選擇解法6;若對圓知識理解深刻,會構造圓心角、圓周角的,就會選取解法7.親愛的讀者,你看了以上的幾種解法,是不是產生了一種躍躍欲試的沖動,那你就動起筆來,思考、挑戰(zhàn)一下拓展題吧.
拓展題:如圖11,l1,l2,l3是同一平面內的三條平行直線,l1與l2間的距離是1,l2與l3間的距離是2,以AB為底的等腰三角形ABC的三頂點分別在l1,l2,l3上,且∠ACB=α,求AB的長.
綜上可以看出,每個優(yōu)秀的數(shù)學題目中都包含著大量基礎知識、基本方法與技巧策略,都蘊含著數(shù)學的方法、思想等本質.在解題教學中,我們一定要積極引導學生觀察題目的表象、探求解題方法、整理解題思路、總結解題規(guī)律、歸納解題思想,著眼于學生思維的發(fā)展.解題教學不是讓學生為了解題而解題,而是通過解題把數(shù)學方法和數(shù)學思想濃縮,只有這樣,才能真正有效地促進學生思維的靈活性、廣闊性和深刻性.endprint