聚焦两道高考题的多种解法

来源 :数理化学习·高三版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:beichen35
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  数学学习强调经历学习过程,注重学习的探究与合作,一题多解能够很好地体现学习过程中的自主探究,有利于培养思维的广阔性、灵活性和敏捷性.一题多解是找到多题一解的一种好办法,也是反思解题思想、解题方法、解题思维、解题模式、解题规律、解题策略的有效途径. 解法多样,方法常规,淡化技巧,体现通法,结论靓丽,引领学生对问题进行探究,加深对问题的理解,对教学起着积极的导向作用,是教学中不可多得的探究载体.
  
   题目1(2013年上海市春季高考)如图1,某校有一块形如直角三角形
  ABC的空地,其中∠B为直角,AB长40米, BC长50米,现欲在此空地上建造一间健身房,其占地形状为矩形,且B为矩形的一个顶点,求该健身房的最大占地面积.
  
   解法1: (配方法)如图2,设矩
  
  形为EBFP, FP长为x米,其中0  健身房占地面积为y平方米.因为△CFP∽△CBA,所
  以FP BA=CF CB,
  x 40=50-BF 50
  ,求得BF=50-5 4x.
  
  从而S矩形=y=BF•FP=(50-5 4x)x=-
  5 4x2+50x=-5 4(x-20)2+
  500≤500,
  
  当且仅当x=20时,等号成立. 
  
  
  
   解法2 :(二次函数法)由解法一可知S矩形=(
  
  50-5 4x)x=-5 4x2+50x.由二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的顶点坐标(-b 2a,
  
  4ac-b2 4a ),可知x=
  
  -b 2a 时,函数ax2+bx+c(a≠0)取最值.因而当x=
  
  -50 2×(-5 4))
  =20时,矩形面积最大.S矩形=-5 4x2+50x=
  -5 4×202+50×20=500 m2.
  
   解法3 :(不等式法)由不等式
  
  ab≤(a+b 2)2,当且仅当a=b时,ab取最大值(
  a+b 2)2.
  因此由解法1知S矩形=BF×FP=(50-
  
  5 4x)x=4 5(
  50-5 4x) 5 4x≤
  
  4 5 (50-5 4x+
  
  5 4x 2)2=500
  ,当且仅当5 4x=50-5 4x,即x=20时,(
  50-5 4x)x取最大值,即矩形面积最大为500 m2.
  
   解法4: (导数法)由解法1可知S矩形=-
  
  5 4x2+50x,即y =-5 4x2+50x.求导知,y′=-5 2x+50,当5 2x=50时函数有最值,即x=20时,矩形面积最大.S矩形=-5 4x2+50x=
  -5 4×202+50×20=500 m2.
  解法5 :(逆向思维)本题也可逆向思维求解其余三角形面积的最小值.由以底边长为x的三角形和原三角形相似,即△CFP∽△CBA,
  
  所以FC BC〖SX)]=BF AB,FC 50
  =x 40,
  FC=5 4x
  
  S△AEP=1 2AE×EP=
  1 2(40-x)(50-
  5 4x)=1 2(2000-100x+5 4
  x2).
  
  S和= S△CFP+ S△AEP=
  5 8x2+1 2(2000-100x+
  
  5 4x2)=
  5 4x2-50x+1000=
  
  =5 4(x-20)2+500
  
  当且仅当x=20时,S和最小,即矩形面积最大,S矩形=x×(50-FC)= x×(50-
  
  5 4x)=20×(50-5 4×20)=500 m2.
  题目2 (2013年陕西高考(文))在如图3所示的锐角三角形空地中, 欲建一个面积最大的内接矩形花园(阴影部分), 则其边长x为(m).
   
  
   解法1: (配方法)假设矩形花园的另一边长为y,由题意可知以底边长为x的三角形和原三角形相似,则有
  
  x 40=40-y 40,即x=40-y,则有 y=40-x,S矩形=xy=x(40-x)=40x-x2=-x2+40x=-(x-20)2+400.所以当且仅当x=20时,-(x-20)2+400有最大值,即矩形面积最大.
  
   解法2: (二次函数法)由解法1可知S矩形=xy=x(40-x)=40x-x2=-x2+40x,由二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的顶点坐标(
  -b 2a,4ac-b2 4a),可知x=
  
  -b 2a 时,函数ax2+bx+c(a≠0)取最值,因而S矩形=-x2+40x,当x=-40 2×(-1)=20时,矩形面积最大.
  
   解法3 :(不等式法)由不等式ab≤
  (a2+b2 2)2,当且仅当a=b时,ab
  
  取最大值(a+b 2)2.
  因此由解法1知S矩形=xy=x(40-x)≤(x+40-x 2)2=400,当且仅当x=40-x,即x=20时,x(40-x)取最大值,即矩形面积最大.
  
   解法4: (导数法)由解法1可知S矩形=-x2+40x,令-x2+40x =y,求导知,y′=-2x+40,即2x=40时函数有最值,即x=20时,矩形面积最大.
  
  
  
  数学学习强调探究过程,在过程中体验,在过程中感悟,理解数学需要过程,过程是理解数学的必经之路.数学学习也强调一题多解,通过多方位、多角度、多途径、多方式观察和解决问题,能够激发学习数学的热情,能够进一步增强对数学基本概念的理解,能够提高处理数学问题的能力,能够指引我们找到多题一解的简捷通法.因此,我们在平时学习数学的过程中,要善于多视角、多方面、全方位地分析思考问题,以达到拓宽思路、提高灵活解决数学问题的能力、发展创新思维的目的.
  
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