初中數(shù)學(xué)求動點最值的方法范文

時間:2024-01-12 17:47:10

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初中數(shù)學(xué)求動點最值的方法

篇1

關(guān)鍵詞:初中數(shù)學(xué);最值問題;生活數(shù)學(xué)

最值的使用在生活中有很多,比如求兩個點之間的最短距離或者兩線段和的最小,還有我們平常生活中的利潤最大、成本最小等最優(yōu)方案的問題。這些問題都可以轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題,然后用數(shù)學(xué)的方法去解決。下面我們先來看看有關(guān)于線段的最值問題:

一、有關(guān)線段和的最值問題

有關(guān)距離的最值問題有一個簡單的問題原型。比如說要在公路上建一個公交車站,在公路旁有兩個村子A與B,問車站建在公路上的哪個位置才能使A、B兩村去車站的路程最短?這種“確定最短路線”的問題就是最經(jīng)典的求最值問題。在這里,這個問題有兩種情形,第一是兩個村子在公路的不同側(cè),這就轉(zhuǎn)化成了點與點之間的最短距離,也就是兩點間的連線。第二是兩個村子在公路的同一側(cè)(如圖1),那么這就是一個利用軸對稱解決極值的經(jīng)典問題,而解決這個問題的基本方法就是對稱共線法。利用軸對稱變換,將線路中各線段映射到同一直線上(線路長度不變),確定動點位置(如圖2),計算線路最短長度。此時,這個問題的模型又變成第一種情況,兩個村子在公路的不同側(cè)了。

由上面這個簡單的例子我們可以歸納出求線段和最小的一般方法:通過軸對稱,將動點所在直線同側(cè)的兩個定點中的其中一個,映射到直線的另一側(cè),當(dāng)動點在這個定點的對稱點及另一定點的線段上時,由“兩點之間線段最短”可知線段和的最小值,最小值為定點線段的長(如圖3)。下面我們來看一道這種類型的變式題:

恩施到張家界高速公路Y與滬渝高速公路X垂直,如圖4建立直角坐標(biāo)系。著名的恩施大峽谷(A)和世界級自然保護(hù)區(qū)星斗山(B)位于兩高速公路同側(cè),AB=50km,A到直線X的距離為10km,B到直線X和Y的距離分別為40km和30km。請你在X旁和Y旁各修建一服務(wù)區(qū)P、Q,使P、A、B、Q組成的四邊形的周長最小,并求出這個最小值。

分析:這道題目所涉及的四邊形的周長的最小值,包括四條線段的和,看起來會比較麻煩,不知道該怎么下手,其實求四邊形的周長的最小值,可以把周長分成四部分,先分析其中的兩段或三段,把問題拆解成類似原型題目這樣的簡單問題,再做進(jìn)一步的分析。比如,可以先看BQ和QP這兩段的和的最小值,單獨看這兩段的話,就變得很簡單了,只要根據(jù)求兩條線段的和的一般方法,就可以解出。同樣的方法再分析QP和PA,然后把幾條線段綜合起來看,這道題就不難解決了。

解析:作點A關(guān)于X軸的對稱點A′,點B關(guān)于Y軸的對稱點B′,連接A′B′,AP+PQ+BQ=A′P+PQ+QB′≥A′B′。當(dāng)P、Q在線段A′B′上時,AP+BQ+PQ=A′B′最小。

過A′、B′分別作X軸、Y軸的平行線交于C。在RrA′CB′中,A′C=100,B′C=50,交X軸于P,交Y軸于Q。

A′B′==50,而AB=50

四邊形APQB的周長最小值為:AB+A′B′=50(+1)

總結(jié):有關(guān)線段和的最值問題是實際生活中常遇到的問題,解決這類問題的方法就是從最簡單的問題原型出發(fā),抓住解決問題的關(guān)鍵,把不在同一直線上的線段轉(zhuǎn)化到同一條直線上。求多條線段的和的最小值就是要先把問題化成幾個小問題,把每個小問題解決,就能從整體上理清思路,解決整個問題。

二、有關(guān)函數(shù)的最值問題

有關(guān)函數(shù)的最值問題是中考??嫉囊环N題型,也是生活中常用來解決實際問題的一種數(shù)學(xué)方法。下面我們來看這樣一個例子:某蒜薹生產(chǎn)基地收獲蒜薹200,下表是按批發(fā)、零售、冷庫儲藏后銷售三種方式每噸的平均售價及成本價:

若經(jīng)過一段時間,蒜薹按計劃全部售出獲得的總利潤為y(元),蒜薹零售x(噸),且零售量是批發(fā)量的。(1)求y與x之間的函數(shù)關(guān)系式。(2)由于受條件限制,經(jīng)冷庫儲藏售出的蒜薹最多80噸,求該生產(chǎn)基地按計劃全部售完蒜薹獲得的最大利潤。

解析:(1)設(shè)零售量為x,則批發(fā)量為3x,儲藏后銷售量為200-4x,

則y=(3000-700)3x+(4500-1000)x+(5500-1200)(200-4x)

y=-6800x+860000

(2)根據(jù)題意得:200-4x≤80,則x≥30

y=-6800x+860000在x范圍內(nèi)單調(diào)遞減

x=30時,y取得最大值

y=860000-6800×30=656000

也就是求得當(dāng)零售量為30噸的時候,售完全部蒜薹可獲得最大利潤656000元。

總結(jié):除了一次函數(shù)以外,二次函數(shù)也是求最值的重要方法。這種方法用于生活中的很多問題。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)就是為了把數(shù)學(xué)知識運用到生活中,幫助我們解決生活中的問題。因此,我們在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的時候一定要多聯(lián)系實際,數(shù)學(xué)和生活并不是兩個獨立存在的,而是一個緊密聯(lián)系的結(jié)合體。數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)能使生活中的問題得到解決,而生活中的問題又是數(shù)學(xué)知識的原型,是發(fā)展數(shù)學(xué)的重要動力。

最值問題是生活中常遇到的問題,通過數(shù)學(xué)建模來解決實際問題是數(shù)學(xué)知識用于實際的重要體現(xiàn),這也正說明了數(shù)學(xué)知識的生活實用性,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)能為我們將來創(chuàng)造美好的生活發(fā)揮應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn):

1.傅彪.關(guān)于折線段最小值問題的探究.中學(xué)數(shù)學(xué)初中版,2012,8.

2.趙秀琴.初中數(shù)學(xué)最值問題的解法.考試周刊,2012,44.

篇2

關(guān)鍵詞:構(gòu)造函數(shù);利用幾何性質(zhì) ;確定范圍

最值型問題,即求有關(guān)量的最大值或最小值,是初中數(shù)學(xué)的常見題型,是中考及數(shù)學(xué)競賽中的必考題型。它主要考查學(xué)生對平時所學(xué)知識的綜合應(yīng)用,無論在代數(shù)還是幾何中都會出現(xiàn)最值問題,綜合起來,常見的最值問題主要有以下幾種解法:

一、利用函數(shù)思想,構(gòu)造函數(shù)解題,主要用于解決一些成本最小、利潤最大的經(jīng)濟(jì)問題及方案設(shè)計、運動變化等問題

用運動變化的觀點研究客觀世界中變量之間的相互關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律,將其用函數(shù)的形式表示出來,并通過對具體函數(shù)的分析解決問題的思想稱之為函數(shù)思想。 構(gòu)造函數(shù)解題時,要注意從文字?jǐn)⑹觥D形、圖像、表格中,分析數(shù)量之間的變化規(guī)律,獲取變量之間的信息,建立函數(shù)關(guān)系式,從而借助于函數(shù)圖像及其性質(zhì)解決相關(guān)問題同。

1.構(gòu)造一次函數(shù)

例1.(2010珠海中考)今年春季,我國云南、貴州等西南地區(qū)遇到多年不遇旱災(zāi),“一方有難,八方支援”,為及時灌溉農(nóng)田,豐收農(nóng)機公司決定支援上坪村甲、乙、丙三種不同功率柴油發(fā)電機共10臺(每種至少一臺)及配套相同型號抽水機4臺、3臺、2臺,每臺抽水機每小時可抽水灌溉農(nóng)田1畝?,F(xiàn)要求所有柴油發(fā)電機及配套抽水機同時工作一小時,灌溉農(nóng)田32畝。

(1)設(shè)甲種柴油發(fā)電機數(shù)量為x臺,乙種柴油發(fā)電機數(shù)量為y臺。

①用含x、y的式子表示丙種柴油發(fā)電機的數(shù)量;

②求出y與x的函數(shù)關(guān)系式;

(2)已知甲、乙、丙柴油發(fā)電機每臺每小時費用分別為130元、120元、100元,應(yīng)如何安排三種柴油發(fā)電機的數(shù)量,既能按要求抽水灌溉,同時柴油發(fā)電機總費用W最少?

分析:此題中發(fā)電機總費用隨發(fā)電機數(shù)量的變化而變化,故可構(gòu)造W與x之間的函數(shù)來解決。

解析 (1)①丙種柴油發(fā)電機的數(shù)量為10-x-y

② 4x+3y+2(10-x-y)=32 y=12-2x

(2)丙種柴油發(fā)電機為10-x-y=(x-2)臺

W=130x+120(12-2x)+100(x-2)

=-10x+1240

依題意解不等式組

二、應(yīng)用幾何性質(zhì)解題

主要有:

1、三角形的三邊關(guān)系:兩邊之和大于第三邊,兩邊之差小于第三邊;

2、兩點之間,線段最短;

3、連結(jié)直線外一點和直線上各點的所有線段中,垂線段最短;

相關(guān)知識:A、B兩點在直線l的同側(cè),在直線L上取一點P,使PA+PB最小。

取點A關(guān)于直線L的對稱點A’,則AP’= AP,在A’BP中A’P’+B’P’>A’B,當(dāng)P’移到A’B與直線L的交點處P點時A’P’+B’P’=A’B,所以這時PA+PB最小。

例3.在邊長為6的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E為AB的中點,F(xiàn)是AC上一動點,則EF+BF的最小值為_______.

解析 利用兩點之間線段最短來解決,求EF+BF最短就要想法把這兩條線段轉(zhuǎn)化在一條直線上,由于菱形對角連線兩邊對稱,所以AB中點E和AD中點M關(guān)于線段AC對稱,即MF=EF

連接BM交AC于點F,線段MB即為MF+FB的最小值, 因此EF+FB=MF+FB=MB,

參考文獻(xiàn)

[1] 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書(華師版七、八、九年級數(shù)學(xué))

[2] 《2009年浙江省麗水初中畢業(yè)生學(xué)業(yè)考試數(shù)學(xué)試卷》

篇3

1. 解讀中考壓軸題考點

縱觀近幾年的中考試題,中考壓軸題通常由3個小問組成,第一個小問容易得分,得分率普遍在0.8以上,第二個小題稍難,但通常還是屬于常規(guī)題型,得分率在0.6與0.7之間,第三個小問較難,能力要求較高,且得分率也大多在0.2與0.4之間,從全國中考數(shù)學(xué)的試題命題來看,各地中考試題呈現(xiàn)“起點低,坡度緩,尾巴略翹”這一大特色.

通常第一小題主要是求點的坐標(biāo)或函數(shù)解析式. 第二、三小題有探究點的存在性問題、圖形面積問題或最值問題等,其中,各個小題難度層層推進(jìn). 下面就以2011年浙江省部分中考壓軸題為例,著重闡述第二、三小題的特點及求解策略.

2. 案例呈現(xiàn),做好應(yīng)考教學(xué)策略

案例1 (2011浙江義烏)已知二次函數(shù)的圖象經(jīng)過A(2,0),C(0,12) 兩點,且對稱軸為直線x=4. 設(shè)拋物線頂點為P,與x軸的另一交點為點B.

(1)求二次函數(shù)的解析式及頂點P的坐標(biāo).

(2)如圖1,在直線 y=2x上是否存在點D,使四邊形OPBD為等腰梯形?若存在,求出點D的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.

(3)如圖2,點M是線段OP上的一個動點(O,P兩點除外),以每秒個單位長度的速度由點P向點O 運動,過點M作直線MN∥x軸,交PB于點N. 將PMN沿直線MN對折,得到P1MN. 在動點M的運動過程中,設(shè)P1MN與梯形OMNB重疊部分的面積為S,運動時間為t秒,求S關(guān)于t的函數(shù)關(guān)系式.

方法點撥 (1)可設(shè)出二次函數(shù)的一般形式y(tǒng)=ax2+bx+c,根據(jù)對稱軸公式,并把點A,C的坐標(biāo)代入解析式,得到方程組,可求得 a,b,c的值分別為1,-8,12. 所以函數(shù)解析式為y=x2-8x+12. 從而可確定頂點P的坐標(biāo)為(4,-4).

(2)由(1)可確定點B的坐標(biāo)為(6,0),從而可確定PB的解析式為y=2x-12,發(fā)現(xiàn)PB∥OD,因此OP和BD為腰,計算OP的長度. 設(shè)D(x,2x),用含x的代數(shù)式表示BD2的長度,即BD2=(2x)2+(6-x)2,再根據(jù)OP2=BD2建立方程(2x)2+(6-x)2=32,解得x1=,x2=2,注意檢驗根的合理性. 當(dāng)x=2時,OD=BP=2,四邊形OPBD為平行四邊形,舍去. 所以當(dāng)x=時,四邊形OPBD為等腰梯形. 故存在D,符合題意.

(3)當(dāng)0

解決策略 對于求點的坐標(biāo)問題,同學(xué)們要熟悉平行于x軸和y軸的坐標(biāo)特點,以及在坐標(biāo)軸角平分線上的點的特點,并會利用待定系數(shù)法求函數(shù)關(guān)系式. 對于點存在性問題,解答時應(yīng)先回答問題,再說明理由. 說理的方式有兩種:一是從已知條件入手,通過推理、論證得出結(jié)論成立;二是從結(jié)論入手,通過推理、論證,得到使結(jié)論成立的條件. 由于點有靜態(tài)點和動態(tài)點之分,因此,做題時應(yīng)區(qū)別對待. 對于靜態(tài)點問題,往往涉及點滿足何條件才能構(gòu)成等腰三角形、等腰梯形、正方形、菱形等,這類問題應(yīng)注重分類討論,根據(jù)其性質(zhì)特點,找出點的位置,然后利用方程思想來解決. 對于圖形面積問題,壓軸題中往往是在圖形的運動變化中求值,常用割補法,或者探究兩種圖形重疊部分的面積.

案例2 (2011浙江寧波)如圖3,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,點A的坐標(biāo)為(-2,2),點B的坐標(biāo)為(6,6),拋物線經(jīng)過A,O,B三點,連結(jié)OA,OB,AB,線段AB交y軸于點E.

(1)求點E的坐標(biāo).

(2)求拋物線的函數(shù)解析式.

(3)點F為線段OB上的一個動點(不與點O,B重合),直線EF與拋物線交于M,N兩點(點N在y軸右側(cè)),連結(jié)ON,BN,當(dāng)點F在線段OB上運動時,求BON 面積的最大值,并求出此時點N的坐標(biāo).

(4) 連結(jié)AN,當(dāng)BON面積最大時,在坐標(biāo)平面內(nèi)求使得BOP與OAN相似(點B,O,P分別與點O,A,N對應(yīng))的點P的坐標(biāo).

方法點撥 (1)根據(jù)A,B兩點坐標(biāo)可求出直線AB的解析式為y=x+3,令x=0,可求得E點坐標(biāo)為(0,3).

(2)設(shè)拋物線解析式為y=ax2+bx,將A,B兩點的坐標(biāo)代入,列方程組求得a=,b=-,所以拋物線的解析式為y=x2-x.

(3)過點N作x軸的垂線NG,垂足為點G,交OB于點Q,過點B作BHx軸于點H,設(shè)Nx,x2-x,則Q(x,x). 把BON的面積表示為兩個三角形之和,用含未知數(shù)的形式表示出BON的面積,即SBON=SQON+SBQN=?QN?OG+?QN?GH=?QN?(OG+GH)=?QN?OH=?x-x2-x×6=-(x-3)2+(0

(4)過點A作ASGQ于點S,易求得tan∠SAN=tan∠NOG=,且∠OAS=∠BOG=45°,所以∠SAN=∠NOG,∠OAN=∠BON. 所以O(shè)N的延長線上存在一點P滿足條件. 先求出OB,AO和AN的長,由BOP∽OAN得到OP的長為. 作PTx軸于點T,所以O(shè)PT∽ONG, ==,設(shè)P(4t,t),則(4t)2+t2=2,解得t1=,t2=-(舍),所以點P的坐標(biāo)為15,. 將OPT沿直線OB翻折,可得出另一個滿足條件的點P′,15. 由以上推理可知,當(dāng)點P的坐標(biāo)為15,或,15時,BOP與OAN相似.

解決策略 對于單動點的動態(tài)問題,應(yīng)抓住變化中的“不變量”,以不變應(yīng)萬變. 先理清題意,根據(jù)題目中兩個變量的變化情況找出相關(guān)常量,再按照圖形中的幾何性質(zhì)及相互關(guān)系,找出一個基本關(guān)系式,把相關(guān)的量用一個自變量的表達(dá)式表達(dá)出來,最后根據(jù)題目的要求,依據(jù)幾何、代數(shù)知識求解. 對于面積的最值問題,有求三角形或四邊形的面積的最大(?。┲? 這類問題通常是借助三角形的面積公式或轉(zhuǎn)化為三角形來解決,但它們的本質(zhì)都是通過建立二次函數(shù)模型,對二次函數(shù)配方求得相應(yīng)的最值,因此,在解決這類問題時,首先應(yīng)求出所求問題的二次函數(shù)解析式,然后再配方求頂點坐標(biāo),這樣就可以求出最值.

篇4

最值問題可以分為兩大類:一大類是代數(shù)中某些量、式子的最大值或最小值;在現(xiàn)實生活中,我們經(jīng)常碰到帶有“最”字的問題,如投入最少、效益最大、材料最省、利潤最高、路程最短等。我們可把這一大類統(tǒng)稱為代數(shù)類最值問題,它可分為代數(shù)式的最值、有關(guān)數(shù)論的最值、有關(guān)方程未知數(shù)與函數(shù)變量的最值等三小類,一大類是幾何圖形中按一定規(guī)律運動的元素,在一定的范圍內(nèi)變化而與它有關(guān)的某個量也隨之變化,有時,這個變化的量存在最大值或最小值。我們可把這一大類統(tǒng)稱為幾何類最值問題,它可分為有關(guān)角度的最值、有關(guān)線段(距離)的最值、有關(guān)面積的最值、某些幾何量的統(tǒng)計最值等四小類。

數(shù)學(xué)中兩大研究對象“數(shù)”與“形”的矛盾統(tǒng)一是數(shù)學(xué)發(fā)展的內(nèi)在因素。數(shù)形結(jié)合能力的提高,有利于從形與數(shù)的結(jié)合上深刻認(rèn)識數(shù)學(xué)問題的實質(zhì),有利于扎實的打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ),有利于數(shù)學(xué)素質(zhì)的提高,同時必然促進(jìn)數(shù)學(xué)能力的發(fā)展。本文對“數(shù)”、“形”以及數(shù)形結(jié)合等方法在中學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中的應(yīng)用作一些探討。

一、用“數(shù)”的方法求最值問題

用配方法求代數(shù)式的最值,通常是對一個一元二次多項式而言的,即滿足ax2+bx+c(a、b≠0)的形式?;舅悸肪褪歉鶕?jù)完全平方公式用配方法配成一個完全平方式,然后根據(jù)任何一個數(shù)的平方是非負(fù)數(shù)0來求它的最值。舉一個簡單的例子說明:

例1:求代數(shù)式x2-4x+5的最小值。

分析:代數(shù)式x2-4x+5這是一個一元二次多項式,可以通過配方,再根據(jù)一個數(shù)的平方是非負(fù)數(shù),便可以求得最值。

解:x2-4x=(x-2)2-4

x2-4x+5=(x-2)2+1

(x-2)2≥0

當(dāng)x=2時有最小值,最小值為0+1=1

對于復(fù)雜的式子同樣也適用,比如求代數(shù)式2x2-3x-5的最值。

分析:用同樣的方法對2x2-3x進(jìn)行配方,得■x-■■-■■

最后就可以得出當(dāng)■x=■即x=■時,原式有最小值,最小值為0-■=-■。

思考問題:如果把一個一元二次多項式改為二元二次多項式,要求出它的最值的話,這種方法是否仍然適用?

二、用“形”的方法求最值問題

對稱是一種客觀存在的,大千世界,許多事物都具有某些對稱性,對稱給人們以和諧均衡的美感,在平面幾何中,對稱更是一種思想方法,利用對稱性及“兩點之間,線段最短”等性質(zhì)來解決最值問題,是數(shù)學(xué)中的重要的思想方法,運用對稱性解決問題,這種方法在求值中常常顯示出其他方法不可代替的優(yōu)越性。它既可以減少一些繁瑣的計算,使解題方法簡潔明快,又可以拓展學(xué)生的解題思路,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

1.點關(guān)于一條直線的對稱問題

例:問題:一天,天氣很熱,小明想回家,但小狗想到河邊去喝水。有什么辦法能讓小明帶小狗到河邊喝上水,同時回家又最近?分析:把這一生活問題數(shù)學(xué)化,設(shè)小明與小狗在A處,家在B處,小河為L,小明要在直線L上找一個點P(小狗在P處飲水),使得AP+BP最短。(如圖所示)設(shè)L上的P點為小狗飲水處,這個問題就轉(zhuǎn)化成求AP+BP的最小值,也就是數(shù)學(xué)中的最值問題。如圖,我們作點A關(guān)于L的對稱點A/,連結(jié)A/B交L于點P,則點P即為所求。

知識介紹:兩條線段之和最短,往往利用對稱的思想,把兩條線段的和變?yōu)橐粭l線段來研究,利用兩點之間的線段最短,解決了最值問題,最終便可以得出結(jié)果。此例利用對稱性把折線APB化成了易求的另一條最短路線即直線段A′B,所以這種方法也叫做化直法,其他還有旋轉(zhuǎn)法、翻折法等。

2.利用菱形的對稱性進(jìn)行轉(zhuǎn)化

例:在邊長為6的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E為AB的中點,F(xiàn)是AC上一動點,則EF+BF的最小值為多少?

分析:利用“兩點之間,線段最短”來做,要求出EF+BF的最小值其實就是要把這兩條線段轉(zhuǎn)化在一條直線上。剛好由于菱形對角連線兩邊對稱,所以線段AB的中點E和線段AD的中點M關(guān)于線段AC對稱即MF=EF。連接BM交AC于點F,線段MB即為MF+FB的最小值。

解:取線段AD的中點M,連接BM

四邊形ABCD是菱形

AB=AD

又∠DAB=60°

ABD是等邊三角形

又點M為AD的中點

ABM為直角三角形

又點E和點M關(guān)于AC對稱

MF=EF,EF+BF=MF+BF

在RtABM中, MB=AB×sin60o=6×■=3■

EF+FB的最小值等于MB的長度,是3■。

三、用數(shù)形結(jié)合法求最值問題

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模型呈現(xiàn):如圖1,圓外一點與圓上任意一點聯(lián)結(jié)所成的線段中PA最長,PB最短(其中PA、PB所在的直線經(jīng)過圓心O).有了這種方法能使很多最值問題中的較難問題得到圓滿解決.

案例1:如圖2,點E為正方形ABCD的邊AD上的動點,過點A作AHBE于點H,若正方形的邊長為4,則線段DH的最小值是多少?

分析:由AHBH可知,∠AHB始終為90°,因此點H在以AB為直徑的F上運動,此時點D為F外一點,所以可利用圓外一點到圓上的點的最遠(yuǎn)距離和最近距離模型(圖1),聯(lián)結(jié)DF交F于點H(如圖3),此時DH最小.

思考:本題學(xué)生的解答正確率其實并不高,關(guān)鍵在于學(xué)生不容易發(fā)現(xiàn)動點H的運動路徑是以AB為直徑的圓.那么如何才能在看似無圓的題設(shè)中準(zhǔn)確找到圓模型呢?本題經(jīng)驗告訴我們,直角三角形的直角頂點在以斜邊為直徑的圓上,故看到直角,容易找到圓模型.

經(jīng)驗利用1:在正方形ABCD中,動點E,F(xiàn)分別從D,C兩點同時出發(fā),以相同的速度在直線DC,CB上移動.

(1)如圖4,當(dāng)點E自D向C,點F自C向B移動時,連接AE和DF交于點P,請你寫出AE與DF的位置關(guān)系,并說明理由;

(2)如圖5,當(dāng)E,F(xiàn)分別移動到邊DC,CB的延長線上時,連接AE和DF,(1)中的結(jié)論還成立嗎?(請你直接回答“是”或“否”,不需證明)

(3)如圖6,當(dāng)E,F(xiàn)分別在邊CD,BC的延長線上移動時,連接AE,DF,(1)中的結(jié)論還成立嗎?請說明理由;

(4)如圖7,當(dāng)E,F(xiàn)分別在邊DC,CB上移動時,連接AE和DF交于點P,由于點E,F(xiàn)的移動,使得點P隨之運動,請你畫出點P運動路徑的草圖.若AD=2,試求出線段CP的最小值.

分析:(1)、(2)、(3)中AEDF(證明略).(4)根據(jù)已知條件得AEDF,∠APD始終為90°.因此根據(jù)案例1的經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)點P在以AD為直徑的圓上運動,記圓心為點O,連接OC與圓交于點P,利用圓外一點到圓上的點的最遠(yuǎn)距離和最近距離這一結(jié)論,得到此時CP為最小.

經(jīng)驗利用2:設(shè)a為實數(shù),已知直線l:y=ax-a-2,過點P(-1,0)作直線l的垂線,垂足為M.點O(0,0)為坐標(biāo)原點,則線段OM長度的最小值?

分析:本題共有兩大難點:第一難點是這條直線無法確定,但可以肯定的是必經(jīng)過A(1,-2),第二難點是怎么發(fā)現(xiàn)圓模型.我們發(fā)現(xiàn)直線無論怎么變,∠PMA始終為直角,這樣根據(jù)案例1的經(jīng)驗,以AP為直徑的圓就形成,點M始終在以AP為直徑的圓上,利用圓內(nèi)一點與圓的最近距離和最遠(yuǎn)距離這一結(jié)論確定了OM的最小值.

經(jīng)驗拓展:如圖9,在平面直角坐標(biāo)系中,A(1,0),B(3,0),C(0,3 ),點D是第一象限的一點,滿足∠ADB=30°,則線段CD的最小值?

分析:本題中沒有明顯的圓模型,也沒有同案例1一樣的隱含圓模型的直角,但∠ADB恒為30°,可以看成一個30°圓周角,同樣可以找到圓模型.由于圓周角∠ADB=30°,故對應(yīng)的圓心角∠AMB=60°,M就是以AB的長為半徑,經(jīng)過A,B兩點的圓,同樣可以利用圓外一點到圓上的點的最遠(yuǎn)距離和最近距離模型(圖1),最終確定CD的最小值.

推廣:當(dāng)某個角的大小為恒值時,該角頂點必在以該角為圓周角的圓上.特殊的,當(dāng)該角為直角時,則該直角頂點在以該直角所對斜邊為直徑的圓上.

案例2:如圖11,已知拋物線y=- (x-1)(x-7)與軸交于A、B兩點,對稱軸與拋物線交于點C,與x軸交于點D,C的半徑為2,G為C上一動點,P為AG的中點,則DP的最大值?

分析:這一問題已經(jīng)明確有圓了,但怎樣利用圓的模型解決?很明顯,所求的線段PD沒有任何一個點在圓上,沒法直接利用本模型.不難發(fā)現(xiàn)D為線段AB的中點,結(jié)合條件“P為AG中點”,我們可以聯(lián)結(jié)BG,則PD構(gòu)成ABG的中位線,利用中位線的性質(zhì)PD= BG可將PD最長轉(zhuǎn)換為BG最長.B為圓外定點,G為圓上動點,利用圓外一點到圓上的點的最遠(yuǎn)距離和最近距離模型可將這個問題完滿解決.

經(jīng)驗利用:如圖12,二次函數(shù)y=a2x+bx+c(a≠0)的圖像交x軸于點A(-1,0),B(4,0),交y軸于點C(0,2),過B,C畫線直線,并聯(lián)結(jié)AC.

(1)求二次函數(shù)的解析式和直線BC的解析式;

(2)點F是線段BC上的一點,過點F作ABC的內(nèi)接正方形DEFG,使得邊DE落在x軸上,點G在AC上,GF交y軸于點M.

①求該正方形的邊長;

②將線段EF延長,交拋物線于點H,那么點F是EH的中點嗎?請說明理由.

(3)在(2)的條件下,將線段BF繞點B旋轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)過程中,點P始終為CF為中點,請直接寫出線段OP的最大值.

分析:(1)(2)略.第(3)問沒有明顯的圓模型,看似與圓無關(guān),很多學(xué)生面對這個問題無從下手,其實將線段BF繞點B旋轉(zhuǎn),可以根據(jù)圓的定義發(fā)現(xiàn)一個以B為圓心,BF為半徑的圓,F(xiàn)始終在這個圓上,圓模型出現(xiàn)了,但同案例2一樣,點O、點P均不是圓上的動點.從條件“點P始終為CF為中點”出發(fā),根據(jù)案例2中利用中點構(gòu)造中位線實現(xiàn)線段轉(zhuǎn)換的經(jīng)驗,不妨作C關(guān)于X軸的對稱點C′,連接OP,C′F(如圖13),發(fā)現(xiàn)OP是三角形CC′F的中位線,因此把OP的最小值轉(zhuǎn)化成了C′F的最小值,利用圓外一點到圓上的點的最遠(yuǎn)距離和最近距離這個結(jié)論,這個問題迎刃而解.

綜合應(yīng)用:如圖14在邊長為2的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD邊的中點,N是AB邊上一動點,將AMN沿MN所在的直線翻折得到A′MN,連接A′C.則A′C長度的最小值?

篇6

1 幾何畫板的直觀性

傳統(tǒng)的幾何課堂只能由教師“手工”完成,許多知識由于條件限制講不透,對學(xué)生的空間想象能力要求較高,導(dǎo)致很多學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒,對幾何的學(xué)習(xí)失去興趣?,F(xiàn)在有了幾何畫板,情況就完全不一樣了,它能夠準(zhǔn)確、動態(tài)地表現(xiàn)幾何問題,讓學(xué)生在直觀演示中體會幾何的奧秘。

如在教授三角形的三條線即中線、角平分線、高是否交于同一點這個問題時,在傳統(tǒng)的教學(xué)中只能靠教師精確地畫圖,有一點兒誤差的話,結(jié)果就出不來了。如果利用幾何畫板就不同了,可以先在畫板上任取三個點,然后用線段把它們連起來組成一個三角形。這時,任意拉動其中的一個點,雖然圖形的大小、位置會發(fā)生變化,但形狀一定還是三角形。接著在幾何畫板中分別構(gòu)造出三角形的三條中線、三條高、三條角平分線,先讓學(xué)生觀察是否交于一點?結(jié)果是肯定的。這時再拉動其中任一點時,三角形的形狀同樣會發(fā)生變化,但三條中線、高、角平分線仍然交于一點。這樣就可以在圖形的變化中觀察到不變的規(guī)律,加深學(xué)生對這一性質(zhì)的理解。

再比如在講授四邊形的內(nèi)角和時,通常的做法是讓學(xué)生自己動手畫一個四邊形,然后用量角器度量計算和,很有局限性。如果利用幾何畫板軟件畫任意一個四邊形,量出它的各內(nèi)角的度數(shù)并計算它們的和,隨后拖動頂點改變[第一 ww w .dylw.NET提供寫作論文和論文寫作的服務(wù)]所畫四邊形的形狀,這時學(xué)生會觀察得到各角的度數(shù)雖然發(fā)生變化,但是其內(nèi)角和始終等于360°,從而很自然地得出“四邊形內(nèi)角和等于360°”這一結(jié)論。而且讓學(xué)生體會了數(shù)學(xué)由特殊到一般的數(shù)學(xué)思想。

2 幾何畫板的動態(tài)性

傳統(tǒng)的幾何教學(xué)學(xué)生學(xué)得不好,關(guān)鍵在于其圖形的抽象性。學(xué)生對于由圖形語言轉(zhuǎn)化成幾何語言感到很困難,往往是胡寫一通,過程也非常不規(guī)范。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,教師通常是利用三角板、直尺、圓規(guī)等工具用粉筆在黑板上做出需要的圖形,但這樣的圖形是固定的、死板的,許多學(xué)生由于缺乏空間想象能力跟不上課堂節(jié)奏,所以導(dǎo)致幾何越學(xué)越差。但利用幾何畫板來輔助教學(xué),可以使“出示的圖形更靈活,展現(xiàn)的圖形更豐富,而且規(guī)范、直觀”。

如在講授軸對稱圖形和中心對稱圖形這一課題時,雖然通過觀察現(xiàn)實生活中的典型圖片,學(xué)生對軸對稱圖形和中心對稱圖形的概念非常熟悉,可是真正判斷的話還是有一定的困難,因為學(xué)生很難想象這個圖形翻折后或者旋轉(zhuǎn)180°之后是什么情況。一些教師會含糊地講講了事,使學(xué)生還是一頭霧水,越聽越不懂。這時如果利用幾何畫板,把一個圖形是怎樣沿著某一條直線翻折過來,然后直線兩旁的部分是怎樣重合或不重合這個動態(tài)的過程展示給學(xué)生,學(xué)生就會徹底地理解這些圖形所具備的特點。當(dāng)然在講授旋轉(zhuǎn)、平移時也可以借助于幾何畫板演示其動態(tài)過程,以便幫助學(xué)生理解掌握。

在講授三角形的中位線這一節(jié)時,傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師在黑板上畫上一個三角形,做出中位線,然后讓學(xué)生觀察得出“三角形的中位線平行于第三條邊并等于第三條邊的一半”,再加以證明。運用幾何畫板,教師就可以事先做出一個三角形及其中位線,在幾何畫板上顯示各邊和中位線的長度,隨后讓學(xué)生拖動三角形的任一頂點。這時中位線的位置在動態(tài)變化,各邊和中位線的長度也在動態(tài)變化。這個演示過程體現(xiàn)了從特殊到一般,引導(dǎo)學(xué)生觀察這一動態(tài)變化過程中的不變關(guān)系、不變量,學(xué)生通過這一動態(tài)學(xué)習(xí)直觀地感受到知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程。

3 幾何畫板幫助理解動點問題

現(xiàn)在中考的一個熱點問題就是動點問題,這種問題僅僅靠題目中出現(xiàn)的固定圖形根本解決不了,還得看學(xué)生對圖形的直覺能力以及從變化中看到不變實質(zhì)的數(shù)學(xué)洞察力。動點問題一直是數(shù)學(xué)求函數(shù)值、最值問題時學(xué)生較難解決的一類題目。學(xué)生面對圖形,往往想到的只是圖形里面所畫的固定點,想不到還有別的情況,體現(xiàn)不出動點的動性。幾何畫板的主要優(yōu)勢就是能夠使靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài),抽象變?yōu)樾蜗?,利于抽象思維能力的培養(yǎng)。

在實際教學(xué)中,運用幾何畫板解決動點問題最典型的應(yīng)該是函數(shù)部分,而且函數(shù)是整個初中數(shù)學(xué)的命脈,也是學(xué)生最難以理解的內(nèi)容。如在研究一次函數(shù)圖象時,可以先讓學(xué)生自己猜想k、b對函數(shù)圖像的影響,然后教師結(jié)合幾何畫板演示,拖動圖像讓k、b的值發(fā)生變化,學(xué)生觀察圖像有何特點?學(xué)生通過觀察會很容易地得出結(jié)論。而且通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí),讓學(xué)生經(jīng)歷了猜想、探索、觀察、驗證的經(jīng)歷,加深了學(xué)生印象,并提高了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。

4 利用幾何畫板,讓教學(xué)活動更自由

在平時的教[第一 ww w .dylw.NET提供寫作論文和論文寫作的服務(wù)]學(xué)過程中,教師常常有這樣一個困惑:在課堂教學(xué)中出現(xiàn)學(xué)生的思考順序與自己提前預(yù)設(shè)的順序不一致的時候,教師往往牽著學(xué)生的鼻子走,會努力將學(xué)生的思路引到所預(yù)設(shè)環(huán)節(jié)中來,但這樣的做法會不利于學(xué)生的思考,學(xué)生當(dāng)時可能會按照教師的思路往下走,但是在學(xué)生的腦海中始終在思考“為什么我的回答不行呢”?如果運用幾何畫板就可以有效地克服這個問題。

篇7

關(guān)鍵詞:輔助圓;直角;同一端點出發(fā)的幾條線段長相等;兩個角成倍半關(guān)系;等腰三角形

在平面幾何中,如果沒有圓,就沒有幾何的豐富多彩。圓在數(shù)學(xué)的許多方面都有著廣泛的應(yīng)用,其中一種常見的應(yīng)用就是利用輔助圓來解題。輔助圓是一種重要的解題工具,如巧妙地使用它,就能建立起問題的條件與結(jié)論之間的聯(lián)系,從而化隱為顯,找到解題的切入點。如何想到作輔助圓,如何添加輔助圓,如何運用輔助圓,主要還是能否從條件中看出本質(zhì)。在這里舉例說明幾個添加輔助圓的常見方法:

一、當(dāng)遇到直角時想到:直角圓周角所對的弦為直徑,可以作出定圓

例1 如圖1,在邊長為正方形ABCD中,動點E、F分別以相同的速度從D、C兩點同時出發(fā)向C和B運動(任何一個點到達(dá)即停止)。在運動過程中,線段CP的最小值為_______。

此題極難解決。數(shù)據(jù)讓喜歡猜題目答案的人無從下手。比較常見的做法是建立平面直角坐標(biāo)系求出P點的坐標(biāo),用兩點間的距離公式求PC。明顯計算量大而且難以把PC的長表示為常見的函數(shù)來求最值。由題意知ADE≌DCF,由全等三角形的性質(zhì)可得∠APD=90°,定線段AD=,由∠APD=90°想到點P在以AD為直徑的圓上。如圖2,點C在O外,C到圓上的點的距離的最小值為OC-R,即。

例2 如圖3,矩形ABCG(AB

A.0個 B.1個 C.2個 D.3個

由K型圖想到相似可以解決。但是相似有兩種情形,由于本題沒有數(shù)據(jù),相似的比例式不好寫。設(shè)未知數(shù)對于部分學(xué)生有難度,而本題是存在性問題確定個數(shù),可以更簡單一點。

由兩個矩形是確定的,連接AE,則AE是固定的線段,∠APE為直角,所以想到以AE為直徑作O,只要P在O上又在BD上就能保證∠APE為直角。如圖可以得知P點有兩個位置符合題意。

小結(jié):上述兩題都是兩個定點一個動直角問題,作出兩定點為直徑的圓,再利用圓的性質(zhì)解題。

延伸:當(dāng)某一個動角的大小固定也可以想到同弧所對的圓周角相等,也可以構(gòu)造圓。

二、由同一端點出發(fā)的幾條線段長相等想到:圓上的點到圓心的距離都是半徑,都相等

例3 如圖4,已知AB=AC=AD,∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,則∠CAD的度數(shù)為_______。

從ABC,ACD,ABD為等腰三角形著手可以做出此題。設(shè)∠CBD=2∠BDC=2x,∠ABD=y,則∠ADB=y,∠ADC=x+y=∠ACD,∠ACB=2x+y,所以2(2x+y)+44°=180°,2x+x+(2x+y+x+y)=180°, x=22°,y=24°,∠CAD=180°-2(22+24)°=88°。

很明顯數(shù)量關(guān)系難找,也容易出錯。如果仔細(xì)看題,發(fā)現(xiàn)AB=AC=AD。如果以A為圓心,AB為半徑作圓,則B、C、D三點都在A上,∠BAC=44°∠BDC=22°,∠CBD=2∠BDC=44°∠CAD=88°。這樣做簡單、快捷、易懂。

例4 如圖5,在ABC內(nèi)有一點D,且DA=DB=DC,若∠DAB=25°,∠DAC=35°,則∠BDC的大小是( )。

A.70°

B.110°

C.120°

D.50°

此題也可用三角形知識來求解。現(xiàn)在由DA=DB=DC可想到,根據(jù)圓的定義,以D為圓心,DA為半徑作D,點A、B、C都在D上,∠BAC=(25+35)°,利用同弧所對的圓周角等于它所對的圓心角的一半,可得∠BDC=120°,故而選C。

小結(jié):這兩題都有明顯的公共端點的三條線段相等的特征,可以利用圓的定義來作圓,再用圓的知識解題。

三、當(dāng)線段的同側(cè)所對的兩個角成倍半關(guān)系時想到:同弧所對的圓周角是圓心角的一半

例5 如圖6,在ABP中,PA=PB,∠APB=2∠ACB,AC與PB交于點D且PB=5,PD=3,則AD?DC等于( )。

A.6

B.8

C.15

D.16

由PA=PB,∠APB=2∠ACB想到:以P為圓心,PA為半徑作P。由∠APB=2∠ACB知點C在P上,延長BP交P于點E,連接AE,利用圓中的相似可求出AD?DC的值。

解:以P為圓心,PA為半徑作P,由∠APB=2∠ACB知點C在P上,延長BP交P于點E,連接AE則由∠AEB=∠ACB,∠ADE=∠BDC得ADE∽BDC,AD?DC=BD?DE=(5-3)(5+3)=16。

小結(jié):此題中有兩個要素可以聯(lián)想到構(gòu)造圓:①PA=PB;②∠APB=2∠ACB。善于發(fā)現(xiàn)問題的條件和我們所學(xué)知識的聯(lián)系,可以激發(fā)“靈感”,從而巧解問題。

四、在平面直角坐標(biāo)系中確定等腰三角形的個數(shù)時可以想到:構(gòu)造圓,利用圓的半徑相等來解決

例6 如圖7,在平面直角坐標(biāo)系中,已知A點坐標(biāo)是(3,3),在坐標(biāo)軸上確定點P,使AOP為等腰三角形,則符合條件的點P共有_______個。

分析:在平面直角坐標(biāo)系中,由O、A兩點固定知等腰AOP的一邊固定。OA可以作為底,以也可作為腰。等腰三角形中有兩相等的邊,所以聯(lián)想到圓的半徑相等這一性質(zhì),通過構(gòu)造圓來解決。

分三種情況來考慮:①當(dāng)OA為腰,A為頂角頂點時,以A為圓心,OA為半徑作A,A與y軸和x軸各有一個符合要求的點;②當(dāng)OA為腰,O為頂角頂點時,以O(shè)為圓心,OA為半徑作O,O與y軸和x軸各有兩個符合要求的點;③當(dāng)以O(shè)A為底邊時,作OA的中垂線交y軸和x軸各有一個點。綜上所述,符合條件的點共有8個。

小結(jié):在解決平面直角坐標(biāo)系中等腰三角形的存在性和個數(shù)問題時,圓能起到快捷直觀的作用,而且可以做到不重復(fù)、不遺漏。

圓是初中平面幾何中的基本圖形,它十分完美。圓的性質(zhì)應(yīng)用十分廣泛,可以說是魅力無窮。上述問題的條件中都沒有出現(xiàn)圓,但是在解題過程中構(gòu)造了圓,利用圓的有關(guān)性質(zhì),建立起已知條件和所求問題之間的聯(lián)系,從而圓滿巧妙地解決了問題。

參考文獻(xiàn):

1.初中數(shù)學(xué)教與學(xué).

2.中國數(shù)學(xué)教育.