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小清来找Z老师,对一道中考试题的解有不同的看法.这是2006年内江市的一道中考试题[注]:某广告公司准备设计形状为梯形的广告牌,要求梯形的四条边长分别为1米、4米、4米、5米,则该广告牌的面积为____平方米.提供的答案是6 .
小清说:当上、下底分别为1米、5米时,这是一个腰长为4的等腰梯形,它的面积是6 平方米.但我可以搭成另一个梯形,它的上、下底分别为1米、4米,两腰长为4米、5米,这是一个直角梯形,与题意不矛盾,而它的面积是10平方米.因此本题应有两解,该书所提供的答案不完整.
Z老师说:你在研究中考题时,不迷信提供的答案,勤于思考,这种精神值得倡导.本题是否还有其它解呢?
小清说:我只是觉得四条边构成一个梯形的可能性较多,试一试,发现还有另一种情况存在,没有作进一步的探究.
Z老师说:在解决有关梯形的问题时,常将它化归为三角形的问题,如图1,若选定两线段为底,这两条线段的差与余下的两条线段若能构成三角形,那么这四条线段就能构成梯形.因此构成梯形的问题的实质是构成三角形.
第一种情况,选1、4为底,其差为4-1=3,另外两条线段长是4、5,因为3+4>5,能构成三角形,这就是你发现的第二解的情况;第二种情况,选1、5为底,其差是5-1=4,另外两条线段长是4、4,因为4+4>4,能构成三角形,这就是参考书所提供解的情况;第三种情况,选4、5为底,两底的差为5-4
=1,另外两条线段的长为1、4,因为1+1<4,不能构成三角形.
小清插话说:还有第四种情况,选4、4为底.
Z老师说:请你想一想,什么叫梯形?
小清顿悟,说:这种情况不需要考虑.(为什么?请你思考.)
Z老师说:现在我们可以断言,本题有且仅有两解.由于各种情况的讨论都类同,我设计了如下的表格,直接填写,既方便又准确.
下面请你解一道题:用四条线段a=14,b=13,c=9,d=7作为四条边,构成一个梯形,则在所构成的梯形中,中位线的长的最大值是______ .
小清想了想,列表如下:
中位线的长的最大值是10.5.
Z老师说:你做得很好.但我有一点建议,本题是求中位线长的最大值,因此对于后两种情况,其实可不予考虑.因为能否构成梯形都已不影响本题的结果.
构成多边形的问题,通常转化为构成三角形的问题.不妨再看一道题:一个四边形各边长都是整数,且它的任意三条边都不能构成三角形,求这个四边形周长的最小值.
小明沉思了一会,说:边长为整数的四边形周长的最小值是4,即边长为1的正方形,但三条边1,1,1,能构成三角形,不合题意.因此设第三条边长为x,与前两条边不能构成三角形,所以有1+1≤x,即x≥2,x应是大于或等于2的整数,取其最小值2.同理,对于第四条边y,应满足1+2≤y,即y≥3,取最小值3.这时四边形的周长为1+1+2+3=7,这就是所求的周长的最小值.
Z老师说:你注意考虑极端情况,并逐步调整,分析得很透彻.请问满足条件的四边形有多少个?
小清说:应该有无数个,这是由于四边形的不稳定性.
Z老师说:对.下面再请你考虑一个问题:一个四边形的四条边长都是整数,由小到大依次为5、6、11、x,且它的任意三条边都不能构成三角形,求x的取值范围.
小清说:因为5+6=11,所以5、6、11不能构成三角形,x为最大边,只要6
+11≤x,即x≥17.那么x与这三边中的任意两边都不能构成三角形.
小清停了停,心想难道x的取值范围就是大于或等于17的整数?问题会这样简单吗?不可能.小清在纸上画了画,原来如此!小清接着说:由于x还必须满足x<5+6+11即x<22,所以本题x的取值应为17,18,19,20,21.
Z老师说:由于两点之间以连结这两点的线段为最短,所以多边形的任意一边都小于其余各边的和,在构成多边形的问题中这是要特别注意的.
望着小清期待的目光,Z老师说:我再请你思考一道题:一个六边形的周长是24,各边长是整数,且任意三条边都不能构成三角形,这样的六边形存在吗?若存在,有多少个不同的六边形?(六条边长都相同,视作相同的六边形.)
小清在纸上排了一下,1、1、2、3、5、8,这六个数的和是20,不合题意.若将8改为12,虽然各边的和为24,但1+1+2+3+5=12,又不合题意.满足题意的六边形是否不存在?
看着小清的计算,望着小清迟疑的神态,Z老师说:你从周长最小的六边形着手,调整最大边的长度,这是对的.为什么其它边的长度不能调整呢?
小清将次大边长由5改为6,最大边长为11,六条边长为1、1、2、3、6、11,符合题意;由5改为7,最大边长为10,六条边长为1、1、2、3、7、10,也符合题意;由5改为8,最大边长为9,六条边长为1、1、2、3、8、9,由于3+8>9,这三条边能构成三角形,不合题意.
接着小清又将第四条边长3改为4,得:1、1、2、4、6、10,也符合题意.而1、1、2、4、7、9则不合题意.将第三条边长由2调整为3,得:1、1、3、4、7、11,六边形周长的最小值是27,已超过24.因此,符合题意的六边形有3个,它们的边长分别为1、1、2、3、6、11;1、1、2、3、7、10;1、1、2、4、6、10.
[注]《2006年全国中考试卷汇编》第48页.中国少年儿童出版社.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
小清说:当上、下底分别为1米、5米时,这是一个腰长为4的等腰梯形,它的面积是6 平方米.但我可以搭成另一个梯形,它的上、下底分别为1米、4米,两腰长为4米、5米,这是一个直角梯形,与题意不矛盾,而它的面积是10平方米.因此本题应有两解,该书所提供的答案不完整.
Z老师说:你在研究中考题时,不迷信提供的答案,勤于思考,这种精神值得倡导.本题是否还有其它解呢?
小清说:我只是觉得四条边构成一个梯形的可能性较多,试一试,发现还有另一种情况存在,没有作进一步的探究.
Z老师说:在解决有关梯形的问题时,常将它化归为三角形的问题,如图1,若选定两线段为底,这两条线段的差与余下的两条线段若能构成三角形,那么这四条线段就能构成梯形.因此构成梯形的问题的实质是构成三角形.
第一种情况,选1、4为底,其差为4-1=3,另外两条线段长是4、5,因为3+4>5,能构成三角形,这就是你发现的第二解的情况;第二种情况,选1、5为底,其差是5-1=4,另外两条线段长是4、4,因为4+4>4,能构成三角形,这就是参考书所提供解的情况;第三种情况,选4、5为底,两底的差为5-4
=1,另外两条线段的长为1、4,因为1+1<4,不能构成三角形.
小清插话说:还有第四种情况,选4、4为底.
Z老师说:请你想一想,什么叫梯形?
小清顿悟,说:这种情况不需要考虑.(为什么?请你思考.)
Z老师说:现在我们可以断言,本题有且仅有两解.由于各种情况的讨论都类同,我设计了如下的表格,直接填写,既方便又准确.
下面请你解一道题:用四条线段a=14,b=13,c=9,d=7作为四条边,构成一个梯形,则在所构成的梯形中,中位线的长的最大值是______ .
小清想了想,列表如下:
中位线的长的最大值是10.5.
Z老师说:你做得很好.但我有一点建议,本题是求中位线长的最大值,因此对于后两种情况,其实可不予考虑.因为能否构成梯形都已不影响本题的结果.
构成多边形的问题,通常转化为构成三角形的问题.不妨再看一道题:一个四边形各边长都是整数,且它的任意三条边都不能构成三角形,求这个四边形周长的最小值.
小明沉思了一会,说:边长为整数的四边形周长的最小值是4,即边长为1的正方形,但三条边1,1,1,能构成三角形,不合题意.因此设第三条边长为x,与前两条边不能构成三角形,所以有1+1≤x,即x≥2,x应是大于或等于2的整数,取其最小值2.同理,对于第四条边y,应满足1+2≤y,即y≥3,取最小值3.这时四边形的周长为1+1+2+3=7,这就是所求的周长的最小值.
Z老师说:你注意考虑极端情况,并逐步调整,分析得很透彻.请问满足条件的四边形有多少个?
小清说:应该有无数个,这是由于四边形的不稳定性.
Z老师说:对.下面再请你考虑一个问题:一个四边形的四条边长都是整数,由小到大依次为5、6、11、x,且它的任意三条边都不能构成三角形,求x的取值范围.
小清说:因为5+6=11,所以5、6、11不能构成三角形,x为最大边,只要6
+11≤x,即x≥17.那么x与这三边中的任意两边都不能构成三角形.
小清停了停,心想难道x的取值范围就是大于或等于17的整数?问题会这样简单吗?不可能.小清在纸上画了画,原来如此!小清接着说:由于x还必须满足x<5+6+11即x<22,所以本题x的取值应为17,18,19,20,21.
Z老师说:由于两点之间以连结这两点的线段为最短,所以多边形的任意一边都小于其余各边的和,在构成多边形的问题中这是要特别注意的.
望着小清期待的目光,Z老师说:我再请你思考一道题:一个六边形的周长是24,各边长是整数,且任意三条边都不能构成三角形,这样的六边形存在吗?若存在,有多少个不同的六边形?(六条边长都相同,视作相同的六边形.)
小清在纸上排了一下,1、1、2、3、5、8,这六个数的和是20,不合题意.若将8改为12,虽然各边的和为24,但1+1+2+3+5=12,又不合题意.满足题意的六边形是否不存在?
看着小清的计算,望着小清迟疑的神态,Z老师说:你从周长最小的六边形着手,调整最大边的长度,这是对的.为什么其它边的长度不能调整呢?
小清将次大边长由5改为6,最大边长为11,六条边长为1、1、2、3、6、11,符合题意;由5改为7,最大边长为10,六条边长为1、1、2、3、7、10,也符合题意;由5改为8,最大边长为9,六条边长为1、1、2、3、8、9,由于3+8>9,这三条边能构成三角形,不合题意.
接着小清又将第四条边长3改为4,得:1、1、2、4、6、10,也符合题意.而1、1、2、4、7、9则不合题意.将第三条边长由2调整为3,得:1、1、3、4、7、11,六边形周长的最小值是27,已超过24.因此,符合题意的六边形有3个,它们的边长分别为1、1、2、3、6、11;1、1、2、3、7、10;1、1、2、4、6、10.
[注]《2006年全国中考试卷汇编》第48页.中国少年儿童出版社.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文