首届全国高中数学原创命题说题大赛获奖作品(4)

教育   2024-12-10 20:48   陕西  
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由南京师范大学数科院和北京时代凤凰教育研究院联合主办、中国教育学会中数专委会指导的【第一届全国高中数学原创命题说题大赛】近日在南京师范大学成功闭幕!



本次大赛历时五个多月,共有来自23个省(市、自治区)700多所高中学校的老师报名参加。所有参赛作品历经三轮角逐,由全国高中数学知名专家组成评委会进行高标准严格评审,最终评出特等奖7个、一等奖13个、二等奖29个


现将大赛获奖作品正式面向全国高中数学同行开放分享。愿在更多数学教育同仁的热情参与下,让“命题说题大赛”大力推进教师高水平专业发展,让数学创新之花在“研题命题说题”中绽放!


01

获奖教师简介

PROFILE

廖应春  重庆市求精中学

大赛 “一等奖” 

重庆市特级教师重庆市骨干教师、重庆市高中数学学科名师、渝中名师、渝中区名师工作室主持人、重庆市渝中区优秀德育工作者,重庆市渝中区教育学会理事,重庆市渝中区教育学会中学数学教学专委会副理事长,重庆师范大学研究生校外指导教师。在《数学通报》、《中学数学教学参考》等刊物上公开发表学术论文16篇,其中国家级核心期刊7篇。出版专著一部《基于核心素养的中学数学教学创新研究》,参编专著2部。

02

获奖题目

已知  的外接圆  的半径为1,  的平分线交圆  与点  ,  。

(1)若  ,求  

(2)当  为何值时,  的面积取最大值   


03

试题解析

(1)已知  的外接圆  的半径为1,  的平分线交  于点  ,  。
解法一:
根据题意画出图形,如图1所示。因为  ,所以  为直径且  ,  

连接  ,如图2。
因为  ,所以  ,  是等腰直角三角形
  
在  中,由余弦定理得:  
代入后化简可以得到:  ,求得:  
同理可以在  中,求得:  
又因为  不是直径,故  ,不妨取  ,  ,则  
解法二:

连接  并延长交圆  于点  ,连接  
在  中,   ,  ,所以  。又  ,所以  ,即  ,所以  
所以在  中,  ,  ,  

(2)
解法一:
如图,连接  ,  ,设  

在  中,由正弦定理得  ,又由余弦定理得,  
所以  
整理得   (i)
同理,在  中,可得  
且有   (ii)
由(i)(ii)可知,  ,  是方程  的两个根,故:  
所以  
记  
所以  
注意,由  得  ,  ,  
所以  ,  
记  ,  ,则
  ,  
令  ,  ,  
设  ,  
当  时,  (舍去),  
设  ,  ,则:
当  时,即  时,  
故当  时,  单减
当  时,  单增
所以当  时,即  时,
  取得最大值,  的面积取得最大值

解法二:

如图,连  并延长交圆  于点  ,连接  。不妨设  ,  ,  
在  中,  ,  ,所以  .又因为  平分  ,所以  ,因此  ,  
在  中,  ;同理,在  中,  
所以  
所以  
由  知:  ,即  
问题转化为求函数  ,  的最大值,同解法一

04

命题意图

近年来,三角函数的高考题越来越灵活,越来越新颖,难度也随之增大了。因此,我想在三角函数方向尝试命制新题,并要求此创新题具有较强的综合性,除了考查三角形中最基本的正、余弦定理、面积公式外,还要考查三角恒等变形以及函数、导数的应用等等,总之综合考查的知识越多越好,为此思考了很长一段时间,都没找到满意的模型。

一天早上在食堂吃饭时,将筷子随意放在盘子上,这个图案让我联想到三角形的外接圆:盘子不正是三角形的外接圆吗?其中一根筷子可以视为三角形的中线、高线或角平分线。于是以此为基本背景,设计了此题。

本试题主要考查了三角形中的正、余弦定理,面积公式,涉及三角变形中的二倍角公式,降次公式,和差化积公式,通过导数求三角函数的最值以及二次函数和二次方程等知识,从数学思想来说,考查函数与方程、数形结合、转化与化归等数学思想,培养学生数学抽象、 逻辑推理、直观想象、数学运算等核心素养。

05

方法点拨

解法一侧重构造  和  ,转化为已知三角形的两边和一角,用余弦定理求第三边,具有通解、通法的特点。

解法二,利用直径所对的圆周角是直角,构造直角三角形,利用直角三角形中的边角关系巧妙求解,简单明了,带有一点技巧性。

06

题源分析

试题灵感起源于三角形的外接圆知识。

07

类题赏析

本试题具有较强的可变性和拓展性,在保持题目的主体结构不变的情况下,将  的平分线改为高线或中线,并将结论作相应的改编和拓展,便得到以下相应的变式题和拓展题。

已知  的外接圆  的半径为1,  边上的高线交圆  于点  ,且  .

(1)如图1,若  ,求  ;
(2)如图2,当  为何值时,  的面积取得最大值

已知  的外接圆  的半径为1,  边上的中点为  ,连接  并延长交圆  于点  ,  
(1)若  ,求  ;
(2)记  ,  的面积为  
当  为锐角时,  能否取得最大值?试说明理由

07

教学建议

本题经过选定方向,创设情景,精心设计,优化打磨,不断的验证求解,才最终成型。试题综合性强,学生没有牢固的基础知识难以完成此题。因此,我们在平常的教学过程中,一定要夯实基础,提高课堂效率。

要注重基础知识和基本技能的训练,揭示数学概念、公式、定理的发生发展过程和本质,熟练掌握导数的应用。唯有打好基础,才有资格谈论综合应用。因此,注重基础知识的训练,牢固掌握数学基本概念、原理、技能、和基本思维方法,怎么做都不为过。


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大赛组委会及本期获奖教师

本期获奖教师

   廖应春 重庆市求精中学  


组委会人员名单

章建跃 中国教育学会中学数学教学专委理事长

 吴 锷 苏州市教育学会中学数学教学专委会理事长

王 锋 南京师范大学数学科学学院副院长

黄 华 上海市教育学会中小学数学教学专委会秘书长

张晓斌 重庆市教育学会中学数学教学专委理会长

张金良 浙江省教育学会中学数学教学分会会长

周远方 湖北省教育学会中学数学专委会理事长

黄仁寿 湖南省教育学会中学数学教学专委会秘书长

陈中峰 福建省教研员

常 磊 山西省教研员

焦 宇 陕西省教研员

葛建华 宁夏教育学会中学数学教学研究会秘书长

纪宪禹 《中国数学教育》杂志社副主编

  周  超 《中国数学月刊》杂志社副主编

 陈  明  北京时代凤凰教育研究院院长

END


编辑 | 李明秋

初审 | 任金伟

终审 | 李明秋


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