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借助模型,精准转化秒杀难题(模型的运用)

nanyue 2024-08-19 19:06:14 技术文章 4 ℃

处处留心皆学问,在初中数学解题中我们经常会遇到一些类似的题型,对这些常见的题型我们可以作深入探究,归纳出具有通性的解题方法,我们可称之为"数学解题模型"。借助这些解题模型我们往往可以顺利突破解题难点,让解题变得游刃有余。当然在实际解题过程中需要我们对模型有深刻的理解,能够抓住题目中已知条件的要点,联想到实用的模型,从而去构造模型,突破解题难点,这需要在不断解题中去积累经验。著名数学教育家波利亚曾说:"对一个数学问题,改变它的形式,变换它的结构,直到发现有价值的东西,这是数学解题的一个重要原则." 下面笔者以此题为例,谈谈如何抓住题目中的要点,构建模型,进而转化寻求解题的突破。

【点评】本题考查无理数的开平方运算,新定义,二次函数图象及性质;能够理解题中所给定义,分类讨论思想的运用,数形结合思想将题中信息与二次函数图象结合解题是关键.

本题借助双重根式模型,使问题得到不断生长,具备"生长性"的问题是生动的,有生命力的.基于"最近发展区"的层层递进式的问题变式和推广有利于思维的发展,当中即有思维的传递性,有又思维的发散性,能很好地促进学生对感受问题的生命力,从中体验并获知问题生长的路径和思维的轨迹

2.(2019?日照中考题)如图1,在平面直角坐标系中,直线y=﹣5x+5与x轴,y轴分别交于A,C两点,抛物线y=x2+bx+c经过A,C两点,与x轴的另一交点为B.

(1)求抛物线解析式及B点坐标;

(2)若点M为x轴下方抛物线上一动点,连接MA、MB、BC,当点M运动到某一位置时,四边形AMBC面积最大,求此时点M的坐标及四边形AMBC的面积;

(3)如图2,若P点是半径为2的⊙B上一动点,连接PC、PA,当点P运动到某一位置时,PC+1/2PA的值最小,请求出这个最小值,并说明理由.

【分析】(1)由直线y=﹣5x+5求点A、C坐标,用待定系数法求抛物线解析式,进而求得点B坐标.

(2)从x轴把四边形AMBC分成△ABC与△ABM;由点A、B、C坐标求△ABC面积;设点M横坐标为m,过点M作x轴的垂线段MH,则能用m表示MH的长,进而求△ABM的面积,得到△ABM面积与m的二次函数关系式,且对应的a值小于0,配方即求得m为何值时取得最大值,进而求点M坐标和四边形AMBC的面积最大值.

(3)作点D坐标为(4,0),可得BD=1,进而有PD/BP=BP/AB=1/2,再加上公共角∠PBD=∠ABP,根据两边对应成比例且夹角相等可证△PBD∽△ABP,得PD/PA等于相似比1/2,进而得PD=1/2AP,所以当C、P、D在同一直线上时,PC+1/2PA=PC+PD=CD最小.用两点间距离公式即求得CD的长.

【解答】(1)直线y=﹣5x+5,x=0时,y=5,∴C(0,5)

y=﹣5x+5=0时,解得:x=1,∴A(1,0)

∵抛物线y=x2+bx+c经过A,C两点

∴1+b+c=0, 0+0+c=5 解得:b=-6,c=5.

∴抛物线解析式为y=x2﹣6x+5.

当y=x2﹣6x+5=0时,解得:x?=1,x?=5,∴B(5,0)

(2)如图1,过点M作MH⊥x轴于点H

∵A(1,0),B(5,0),C(0,5),∴AB=5﹣1=4,OC=5.

∴S△ABC=1/2AB?OC=1/2×4×5=10

∵点M为x轴下方抛物线上的点

∴设M(m,m2﹣6m+5)(1<m<5)

∴MH=|m2﹣6m+5|=﹣m2+6m﹣5

∴S△ABM=1/2AB?MH=1/2×4(﹣m2+6m﹣5)=﹣2m2+12m﹣10=﹣2(m﹣3)2+8

∴S四边形AMBC=S△ABC+S△ABM=10+[﹣2(m﹣3)2+8]=﹣2(m﹣3)2+18

∴当m=3,即M(3,﹣4)时,四边形AMBC面积最大,最大面积等于18

(3)如图2,在x轴上取点D(4,0),连接PD、CD,∴BD=5﹣4=1

∵AB=4,BP=2,∴PD/BP=BP/AB=1/2.

∵∠PBD=∠ABP,∴△PBD∽△ABP,∴PD/AP=PD/BP=1/2,∴PD=1/2AP

∴PC+1/2PA=PC+PD,

∴当点C、P、D在同一直线上时,PC+1/2PA=PC+PD=CD最小.

【点评】本题考查了二次函数的图象与性质,求二次函数最大值,解一次方程(组)和一元二次方程,相似三角形的判定和性质,两点之间线段最短.求线段与线段的几分之几的和的最小值,一般将"线段的几分之几"进行转换,变成能用"两点之间线段最短"的图形来求最小值.

本题抓住题目中已知条件的要点,联想经典阿氏圆的解题模型,寻找思路的切入点,便能得到解题的突破。平时解题中我们也需要这样一题多解的训练,正所谓"横看成林侧成峰,远近高低各不同",通过对同一问题不同角度的剖析,可以拓展我们解题的思维宽度,让解题带来更大的收获与乐趣。

牛刀小试:

1.(2019?建阳区模拟)如图,矩形ABCD中,AB=2,AD=4,M点是BC的中点,A为圆心,AB为半径的圆交AD于点E.点P在弧BE上运动,则PM+1/2DP的最小值为_____ .

【解答】联想几何最值模型阿氏圆的解题模型,构造相似三角形求解。

AE的中点K,连接PKKM,作KHBCH,则四边形ABHK是矩形.可得AKBH=1,HKAB=2.

AP=2,AK=1,AD=4,∴PA2=AK?AD,∴PA/AD=AK/AD,

∵∠KAP=∠PAD,∴△PAK∽△DAP,∴PK/PD=AK/AP=1/2,

PK=1/2PD,∴PM+1/2PDPM+PK

2(2019?张店区一模)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=a(x﹣1)(x﹣5)(a>0)的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于P点,过其顶点C作直线CH⊥x轴于点H.

(1)若∠APB=30°,请直接写出满足条件的点P的坐标;

(2)当∠APB最大时,请求出a的值;

(3)点P、O、C、B能否在同一个圆上?若能,请求出a的值,若不能,请说明理由.

(4)若a=1/5,在对称轴HC上是否存在一点Q,使∠AQP=∠ABP?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.

【解析】(1)作△PAB的外接圆⊙D,由圆周角∠APB=30°,可得其所对弧AB所对的圆心角∠ADB=60°.由抛物线对称性可知点A、B关于直线CH对称,所以点D在CH上,证得△ABD为等边三角形,所以⊙D半径DP=DA=4.设点P纵坐标为p,即可利用两点间距离公式列方程求p.求得的p有两个解,由于都是正数解,所以满足抛物线与y轴交点在正半轴即p大于0.

所以点P坐标为(0,2√3+√7)或(0,2√3﹣√7)

(2)联想角度最大模型---米勒问题,通过构造直线与圆相切求解问题。作△PAB的外接圆⊙E,由∠AEB=2∠APB可得∠AEB最大时,∠APB最大.因为点E在直线CH上运动,易得当⊙E与y轴相切时,EH最短,∠AEB最大.此时EP⊥y轴且EP=OH=3,EA=EP=3,在Rt△AEH中用勾股定理求得DH的长即得到点P坐标.把点P代入抛物线即取得a的值.

∴a=√5/5;

(3)因为△POB是直角三角形,所以点P、O、B共圆且圆心F为PB中点.由抛物线解析式可用a表示点P、点C坐标,用两点间坐标公式求FB与FC,以FB=FC为等量关系列方程即求出a的值.∴a的值为√6/6;

(4)作△PAB的外接圆⊙G,与直线CH交于点Q,则∠ABP与∠AQP都是弧AP所对的圆周角,故有∠AQP=∠ABP.设G点纵坐标为b,用b表示GP、GA的长,以GP=GA为等量关系列方程即求出b,进而求出半径GQ的长,再求Q点坐标.∴点Q坐标为(3,3+√3)或(3,3﹣√13).

教学反思:

通过对问题内在模型的探究,通过寻求问题之间的桥梁,并由此基于自身已有的能力,通过层层问题的搭建,使得潜在的能力得以实现,更重要的是通过问题的解决历程,发现问题解决的回归,使得思维有法可依,并提升对问题的理解,获得新的数学知识,使得数学思维进一步扩充,为升华数学思维奠定了思想基础.

读书时我们常听到"厚薄论":书越读越厚,是对问题理解的多维和丰富,是一种发展观;书越读越薄,是对问题本质理解的深刻和透视;能够辨析出"形同质异"和"形异质同"的问题,也是问题解决的发散和收敛,正如"厚薄论"在数学问题的认知和问题解决是雷同的. 在中学教育阶段,许多学生想学好数学,但由于数学的抽象、苦涩难懂,加之教学过程中一些数学概念的呈现方式过于抽象,远离生活常态,不利于学生的理解.久而久之,使部分学生丧失学习数学的兴趣和信心,渐渐沦落为数学的"差生".

H.弗赖登塔尔关于数学的呈现方式这样描述过:"没有数学思想如当初刚被发现是那样被发表出来.一旦问题解决了,思考的程序便颠倒过来,把火热的思考变成冰冷的美丽." 可以说书本上陈述的某些数学过程,是一种严密的学术形态,呈现冰冷的美丽.在数学学习中把握"问题的模型溯源"、"问题的生长"、"问题的迁移"、"问题的回归",使它们以学生容易接受的教育形态呈现出来,即将冰冷的美丽变成火热的思考.通过自主的、积极的探究可以促进数学思考更具有程序性,不断加固数学推理的逻辑基础,创设发展学生核心素养的教育形态,将"以学生发展为本"的教育理念落到实处.

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