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數(shù)學(xué)老師要研究解題,更要研究解題教學(xué),僅僅自己是解題高手還不夠,更要讓學(xué)生領(lǐng)悟解題的真諦,切不可只顧自己玩弄技巧,以解繁難偏怪題為榮,數(shù)學(xué)玩的應(yīng)該是概念和模型、是抽象和邏輯。老師引導(dǎo)幫助學(xué)生總結(jié)一般規(guī)律、掌握策略方法才是王道!這也是發(fā)展學(xué)生能力和提升考試成績的可靠正途。 如果用一句話概括解題的指導(dǎo)原則,那就是“條件用足,模型完備,問題必解。”題中每個條件都要充分發(fā)揮其作用,通過構(gòu)造完備的模型就能把條件與問題進(jìn)行充分聯(lián)結(jié)。解題就是過河,條件是此岸,問題是彼岸,模型是連接此岸與彼岸的橋梁,而造橋的材料是在此岸尋找,橋的造法也要依據(jù)彼岸的特征??蓜e小瞧了這個原則,有時做題往往想得太久想得太遠(yuǎn),或受思維定勢的影響,以致于偏離了方向,忘記了該從哪里出發(fā),向哪里前進(jìn)。 例1.如圖,等邊△ABC中,AB=6,D為BC的中點,E為△ABC內(nèi)一動點,DE=2,將線段AE繞點A逆時針旋轉(zhuǎn)60°得AF,則DF的最小值為 . 不少學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗想到構(gòu)造下面的手拉手模型,卻發(fā)現(xiàn)無法解決問題,這是咋回事呢? 這是因為依靠經(jīng)驗和感覺解題具有較大的盲目性,并不能看清問題的真面目。稍加分析我們會發(fā)現(xiàn),這里雖然有了手拉手全等模型,但它并沒有把條件充分利用,如DE的長以及要求的線段CF并沒有出現(xiàn)在模型中,以致這兩個條件沒有得到有效利用,不符合“條件用足,模型完備”的原則,所以可以推斷這種構(gòu)造方法是解決不了問題的。 本題中有的條件信息其實是打醬油的,與問題沒有直接的關(guān)系,完全可以忽略,我們?nèi)サ鬊C兩點看,對原問題的存在毫無影響,于是我們知道,等邊三角形ABC只是作為背景條件用來確定AD的長度,其它并無用處。 好吧,我們把圖形做個瘦身,會發(fā)現(xiàn)問題是如此簡單明了! 很容易想到旋轉(zhuǎn)60度構(gòu)造雙等邊手拉手模型: 易得DF≥PD-PF=3√3-2,DF最小值為3√3-2。 這一原則的核心就是:找準(zhǔn)關(guān)鍵條件,緊抓所求問題,構(gòu)造模型以使其建立聯(lián)系。從這個角度思考,我們就能得到很多構(gòu)造方法,本題的關(guān)鍵圖形是等邊△ABC、AD=3√3、DE=2、求DF,等邊△ABC為我們提供了構(gòu)造模型的方式-旋轉(zhuǎn)60度,AD、DE、DF為我們提供了構(gòu)造模型的主體-把其中任意一條線段旋轉(zhuǎn)60度??纯?,題目條件既告訴我們怎樣操作,又告訴了我們把誰進(jìn)行操作,如下另有五種構(gòu)造方式: 我們還可以再換一種模型來解決,“E為動點,DE=2”這個條件告訴我們什么?E點軌跡是以D為圓心2為半徑的圓,F(xiàn)點與E點是主從聯(lián)動關(guān)系,所以F點軌跡是把圓D旋轉(zhuǎn)60度得到的圓P,這樣DF的最小值轉(zhuǎn)化為定點D到圓P的最短路徑,如下圖。 例2.如圖,正方形網(wǎng)格中,格點線段AB、CD交于點M,則AM:AB= .
本題圖中點M的位置由AB、CD共同確定,可以建立坐標(biāo)系,利用A、B點確定直線AB的函數(shù)表達(dá)式,利用C、D點確定直線CD的函數(shù)表達(dá)式,再求交點M的坐標(biāo),M點橫坐標(biāo)與B點橫坐標(biāo)的比即為AM:AB的值。
也可以構(gòu)造與AB、CD及M點相關(guān)的相似形解決,如下圖:
利用圖中的兩對相似三角形很容易求得AM:AB的值。但此題作為考試題出現(xiàn)時,得分率較低,就是因為學(xué)生還沒有明確的從條件出發(fā)構(gòu)造相關(guān)模型的意識。 1.定變分析 題中哪些是常量哪些是變量?常量如何求?變量滿足什么關(guān)系式?哪些是定點哪些是動點?定點如何確定?動點能確定運動軌跡嗎?圖形的形狀確定嗎?圖形的大小確定嗎?數(shù)量或圖形之間的依存關(guān)系是什么? 定變分析幫助我們判斷哪些量是可求的,哪些量是不可確定的,從而明確解題的下一步思路. 例3.以點O為直角頂點作兩個直角三角形,分別為ΔAOB、ΔCOD,其中∠B=30°,BO=2√3,E是OD上一點且OE=1,P是線段AB上一個動點, 當(dāng)ΔAOB繞點O旋轉(zhuǎn)時,PN的最大值為 ,最小值為 .
結(jié)合問題觀察推理,ΔCOD的形狀大小與本題要求的問題有關(guān)系嗎?顯然并沒有半毛錢關(guān)系,可以直接忽略不看,因為PE的長度只和其中的OE有關(guān)。再看ΔAOB已知兩角一邊,它的形狀大小都確定,又P點是AB上動點,所以P點軌跡首先是線段AB。ΔAOB繞點O旋轉(zhuǎn)時,AB繞點O旋轉(zhuǎn),AB是動線段,它的運動軌跡也是可以確定的,顯然它旋轉(zhuǎn)一周形成的軌跡是圓環(huán),如下圖:
注意內(nèi)圓半徑是O到AB的距離,即AB邊上的高,因ΔAOB大小確定,高OH亦可確定。 現(xiàn)在我們把那個捉摸不定的動點P確定下來,P點可以看成是圓環(huán)內(nèi)(包含邊界)的任意一點,問題轉(zhuǎn)化為E到圓環(huán)的最大最小距離,變成一個非常簡單的求點到圓最值的基本問題:
顯然OP最大為:大圓半徑+OE=2√3+1,最小為:小圓半徑-OE=√3-1。 本題還有更簡潔的思考策略,ΔAOB相對于OE旋轉(zhuǎn)了一周,若ΔAOB不動,把線段OE旋轉(zhuǎn)一周,它們之間的關(guān)系是相同的。這里E點軌跡是以O(shè)為圓心1為半徑的圓,轉(zhuǎn)化為線段到圓的路徑最值問題:
從更宏觀的角度看,這里E點的位置和P點的位置都是不確定的,但它們的軌跡是確定的,又可以看成圓到圓的路徑最值問題:
以上解法的本質(zhì)是通過尋找軌跡把不確定的點限定在一定范圍,并以確定的圖形把它呈現(xiàn)出來,從而轉(zhuǎn)化為已知的常用模型來解決,這體現(xiàn)了定與變的相對轉(zhuǎn)化:變量可以由確定的關(guān)系式來限定,動點可以由確定的圖形來限定,定值和定點都可以由特定的模型而求解。 2.方程解析 笛卡爾說過,一切問題都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,一切數(shù)學(xué)問題都可以轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題,而一切代數(shù)問題都可以轉(zhuǎn)化為解方程!建立方程式求未知量的值是解決數(shù)學(xué)問題的通用策略,在坐標(biāo)系中求未知點坐標(biāo)也常常利用函數(shù)簡析式建立方程求解.確定n個未知數(shù)的值需建立n個方程式;確定兩個圖像的公共點需求出兩個圖像的函數(shù)解析式. 例4.如圖, ΔABC的內(nèi)切圓與各邊相切于點D、E、F,∠A=60°,BD=m,CD=n,用m、n表示ΔABC的面積.
首先根據(jù)切線長定理可知圖中線段的相等關(guān)系:
這樣各邊中僅有AE(AF)是未知量,但我們再由條件∠A=60°可以建立方程求得未知量與m、n的關(guān)系,最后便可以用m、n表示面積。用什么模型建立關(guān)系呢?這里有特殊角度,而且需要求面積,我們自然可以想到構(gòu)造相關(guān)直角三角形:
我們還可以用內(nèi)切圓半徑與三角形面積關(guān)系建立方程:
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