2024广东中考数学第22题几何存在性问题的的解与教

文摘   2024-07-06 23:57   广东  

温馨提示:

①如果文章中有广告,跳过即可,希望不会影响到大家阅读哈~~

②本文中的教学设计目标定位培尖层次。

昨天在与大家交流2024广东中考第22题第(3)问这儿提了两个问题,下面这个题怎么解?又怎么教?今天略谈一二,个人观点,不当处请批评指正。

(一)怎么解?

不妨设存在这样的G点,使得∠AGD+∠CGE=180°,如下图:

下面说明这样的G点是如何构造出来的?

为方便,记∠AGD=α,∠CGE=β,则β=180°-α. 在△ADG和△CEG中应用正弦定理,有

从而,

R1:R2=3:5.

这说明,分别以AD、EC为弦的两圆,且半径比为3:5,若它们有交点,则交点为合意点G.

而这样的两圆是存在且不唯一的,其中等腰△AO1D∽等腰△CO2E,且相似比为3:5,如下图:

以上为点G构造方法!

(二)怎么教?

如果你对于正弦定理的内容以及它的作用比较熟悉的话,那么这个问题的解答思路还是比较自然的。但是,对于初中生我们该如何教?具体地讲,教什么内容、方法?要渗透什么数学核心思想?

可能有些人会这样想,那先把正弦定理铺垫一下,这个问题自然迎刃而解!行不行呢?当然不行,原因有二:第一,增加初中生的学习负担;第二,没有把解决问题的精彩的思维过程展现出来。所以,个人认为:

与其教超前的知识来解决低一级的问题,不如站在较高处,以高观点来审视这个问题,深挖背后的解题逻辑,并引导学生经历这个思维过程,感受数学的思维之光!

以下分享我今天的教学设计,具体教什么内容、方法,渗透什么数学思想,我就不一一细说啦!

我:同学们,周一广东省中考数学开考,据说整卷的难度较大,下面这道题是第22题的最后一问,比较有意思,难度虽然有点大,但我觉得大家还是可以试一试挑战一下,我给大家一点时间思考一下吧。

学生认真审题,尝试解答。可是,几分钟过去了,同学们还都只是对着自己画的草图目瞪口呆,毫无想法,不知道从哪里突破……于是我开始了一番启发——

我:同学们大都能根据题意,在四边形ADEC内部画出一个G点作为代表来思考,这非常好!(如下图)但别忘记我们现在要解决问题是如何找到这样的G点,使得∠AGD+∠CGE=180°!

接着大家都没有思路了,大家遇到什么困难?

生:∠AGD+∠CGE=180°这个条件有点怪,不知道怎么用!

我:是的,这个条件很抽象,只告诉了我们这两个角的关系是互补,当我们面对这样的问题没有思路的时候,我们要有一种探究的思维,即从特殊着手分析,看能不能从解决特例的过程中受到启发,把一些好的方法迁移到解决一般性的问题中来。

没等我讲完,学生已经跃跃欲试……

生:∠AGD=45°,∠CGE=135°;60°和120°,90°和90°……

我:很棒!已经有很多具体方案了,那我们取其中一组特殊角来分析吧,譬如∠AGD=60°,∠CGE=120°,它有一定的代表性,先明确一下现在的问题是什么?

学生回溯思考,进一步理清问题。

生:“怎么找到这样的G点,使得∠AGD=60°,∠CGE=120°!

我:很好,那大家就着手思考这个具体问题!

过了一会儿,我看大家还是没什么头绪,可见“轨迹”思维还是稍显薄弱!于是,我进一步提示。

我:同学们,在△AGD中,有什么信息是确定的?

生:∠G=60°和AD=32/5.

我:对,只有这两个已知数量,它们的位置又怎样呢?

学生惊喜,并抢着回答道:相对着的……哦!根据圆周角定理,所有的G都在同一圆弧上!

我:棒!非常棒!这个圆弧就是动点G的轨迹,怎么找到这个轨迹呢?

生:圆心和半径!

我:对!谁能告诉我圆心在哪?半径又是多长?

学生思考片刻后,回答我:圆心在AD的中垂线上,且∠O1=120°!

我:为什么必须是120°?

生:因为∠G=60°,根据圆周角定理,圆心角∠O1必然为120°!

准确示意图(圆弧只取在四边形ADEC内部部分)如下:

我:同学们,由以上的分析,我们可以得到第1个结论,那就是G必在这条弧上,那是不是这条弧上的所有点都满足我们的要求(AGD=60°,∠CGE=120°)呢?

学生立刻回答:不是!

我:那还有什么约束条件?

生:还要满足∠CGE=120°!

我:那现在大家知道怎么找到这样的G点了吗?

生:so easy!

我稍等片刻,学生们都画出了以下的示意图

我追问道:G点在哪里?

生:在两段弧的交点处?

我:为什么呢?

生:因为满足∠AGD=60°的点G在上面那段弧上,而满足∠CGE=120°的点G在下面那段弧上,所以G必在两圆弧的交点处!

此处,掌声四起!大家都恍然大悟了,原来如此!

我进一步简化图形,突出要点,如下图:

接着,我继续追问:同学们,你们怎么就知道这种情形的两圆一定有交点呢,万一是作图产生的误差导致的假象呢?所以,为了严谨地说明这一点,接下来我们要干嘛呀?

学生:证明!

我:对,从代数角度来进行严谨的证明,只需要证明圆心距

O1O2<O1A+O2C

学生马上动笔计算……展示算法:

易求得,KT=4

所以

四边形DKTE为矩形

所以

SK=SD×tan∠SDK=(16/5)×(4/3)=64/15

SO1=AS×tan∠SAO1=(16/5)×(√3/3)=16√3/15

所以

O1K=SK-SO1=(64-16√3)/15

类似的,可求得

O2K=4+16√3/9

∠O1KO2=180°-∠B

所以在△O1KO2中,应用余弦定理,可知(由于部分运算量较大,果断借助软件计算

我继续乘胜追击,问道:同学们,我们刚刚是从一组特殊角60°和120°出发进行分析,分两个步骤:第一,找到了符合题设要求的G点,并且从图上可以看出有两个,不唯一,这叫“定性分析”;第二,通过代数计算,证明我们的作图是准确无误的,这叫“定量分析”。

现在我们把这个特例推广到一般情形,即∠AGD+∠CGE=180°的情形,为简便我们记为α+β=180°吧!如何找到这样的G点,使得α+β=180°,刚才的这一番分析,能给你带来什么启发?各抒己见!

“∠O1=2α,∠O2=360°-2β”

……

其中有一位同学笼统地说道:“只要构造出这样的两个圆,它们的交点就是G!”

我:刚才***说到点子上了,但是还很不严谨,请问这样的两圆满足什么关系?总不能随便画出两圆,然后取交点吧!大家再仔细思考一下!给大家一个重要提示:紧抓“圆心”和“半径”两大要素!

经过一段思考,一位学生讲道:两个圆心角满足∠O1=∠O2,两半径满足3:5!

我:此处应该有掌声!……你能不能跟大家解释一下你是怎么发现的?

生:因为α+β=180°,所以∠O2=360°-2β=360°-2(180°-α)=2α=∠O1,而这两个三角形(△AO1D和△CO2E)都是等腰三角形,所以它们相似,并且相似比为AD:CE=3:5!

我:说得非常好!刚才***讲的其实就是找G点的要领,即分别以AD、CE为底边构造两个相似的等腰△(注意方位,关系为旋转相似),且它们的相似比为3:5,再以此为基础作两圆,若两圆有交点,则交点即为G!这就是辅助线的构造思路!

此时,学生已经轰动起来!欣喜若狂,原来这么想的!

我:还没完,接着我们要干什么呢?

生:定量!

我:对,但是由于一般情形下的代数证明运算量极大,且超过了初中范畴,所以我们暂不作要求。

以上就是我针对此题的解与教。时间仓促,以上内容难免有误,欢迎批评指正!










大佬说数学
初中数学老师,曾被聘广州某区中心组成员,擅长命题、解题、讲课……记录、分享教学的点滴思考,立足广州、放眼全国,哈哈~~
 最新文章