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【摘要】中考数学压轴试题,总给人以启迪。以“2019年广州市中考数学题第24题”为例,是一道延续往年创新风格的压轴题,题面简洁明快,但内涵极为丰富。本文从构建合适的基本模型着手,探究多种解法,破解压轴题。
【关键词】构建模型;压轴题
《课程标准(2011年版)》指出:“模型思想的建立是学生体现和理解数学与外部世界联系的基本途径。”它明确地表述了这样的意义:建立模型思想的本质就是使学生体会和理解数学与外部世界的联系。中考数学压轴试题,是中考试题的创新重点和难点高潮,思维深度、广度最大的内容,综合性、灵活性最强的设计。中考压轴题的训练,是锻炼学生数学建模能力的良机。本文以“2019年广州中考数学题第24题”为例,本文从构建合适的基本模型着手,探究多种解法,破解压轴题,与同行共研。
一、[题目呈现]
24.如图,等边中,AB=6,点D在BC上,BD=4,点E为边AC上一动点(不与点C重合),ACDE关于DE的轴对称图形为AFDE。
(1)当点F在AC上时,求证:DF//AB;
(2)设AACD的面积为S1,AABF的面积为S2,记S=S1-S2,S是否存在最大值?若存在,求出S的最大值;若不存在,请说明理由;
(3)当B,F,E三点共线时,求AE的长。
本题是一道延续往年创新风格的压轴题,它的信息量大,综合能力强,灵活度高,能全面考查学生的核心素养,重点考察动态分析能力,在动态几何变换的背景下考查的旋转最值和解直角三角形等。
二、解法探讨
24题(1)(2)都是和动点F有关,(1)问点F位置是在AC上,利用全等的知识比较容易求证,这里不祥细阐述。(2)问S=Sl-S2是否存在最大值?期中S1可以算出来是常量,S2是变量,主要是由动点F的位置决定的,若S有最大值,则S2就是最小值,那又如何判断s2有最小值?根据S2=1/2ABhF(hk表示点F到边AB的距离),因为AB=6,所以要使S2最小,就是最小,点F在什么位置时候hF最小?这个就是大部分学生的难点,因为点F是动点,学生的思维混乱,无从下手。
构建模型一:hF的最小值一箭穿心成共线(点D、點F、点H三点共线)。
为了突破难点,我们就关注点F,既然它是一个动点,就去探究其运动路径,因为△CDE关于DE的轴对称图形为△FDE,所以FC=DC=2,不难发现点F是以定点D为圆心,半径为2的圆弧上的一点,如图2,于是问题就转化为探究圆上一点到直线的最小距离,即过点D向AB作垂线段DH与OD相交得到与AB距离最近的点F。因为hF=DH-DF=DH-2所以hF也最小。S存在最大值连接AD,AF,BF,过点D作DH⊥AB于H,如图5∵CD=2,等边三角形ABC边长为6,BD=4,BH=2,DH=2√3,∴S1=S△ACD=1/2×3√3*2=3√3,由于S= Sl - S2,当S2有最小值时,S有最大值,
∵△CDE关于DE的轴对称图形为△FDE.
∴FC=DC=2,即点F是以定点D为圆心,r=2的圆弧上的一点,
∴S2=1/2ABhF=1/2*6hF=3hF
当点F恰好落在DH上时,有hF最小值=DH-r-2
S2最小值为S2=3hF=6√3-6,S最大值为
3√3- (6√3-6)=6-3√3.
[反思]要突破难点实际上是为学生建立了——圆上任意一点到已知直线距离的最小值问题模型,解决此问题的通法是回到定点D来解答,先确定DH的最小值(垂线段最短)再减去定长DF,从而解决此问题。
构建模型二:最小值化折为直
解法2:S存在最大值。与解法1相同的部分不重述了,主要说难点,如何求FH的最小值,关注动点F落在何处,如图3,任取动点F’(不在DH上)根据三角形三边关系与垂线段最短性质知DF’ F’H’
【关键词】构建模型;压轴题
《课程标准(2011年版)》指出:“模型思想的建立是学生体现和理解数学与外部世界联系的基本途径。”它明确地表述了这样的意义:建立模型思想的本质就是使学生体会和理解数学与外部世界的联系。中考数学压轴试题,是中考试题的创新重点和难点高潮,思维深度、广度最大的内容,综合性、灵活性最强的设计。中考压轴题的训练,是锻炼学生数学建模能力的良机。本文以“2019年广州中考数学题第24题”为例,本文从构建合适的基本模型着手,探究多种解法,破解压轴题,与同行共研。
一、[题目呈现]
24.如图,等边中,AB=6,点D在BC上,BD=4,点E为边AC上一动点(不与点C重合),ACDE关于DE的轴对称图形为AFDE。
(1)当点F在AC上时,求证:DF//AB;
(2)设AACD的面积为S1,AABF的面积为S2,记S=S1-S2,S是否存在最大值?若存在,求出S的最大值;若不存在,请说明理由;
(3)当B,F,E三点共线时,求AE的长。
本题是一道延续往年创新风格的压轴题,它的信息量大,综合能力强,灵活度高,能全面考查学生的核心素养,重点考察动态分析能力,在动态几何变换的背景下考查的旋转最值和解直角三角形等。
二、解法探讨
24题(1)(2)都是和动点F有关,(1)问点F位置是在AC上,利用全等的知识比较容易求证,这里不祥细阐述。(2)问S=Sl-S2是否存在最大值?期中S1可以算出来是常量,S2是变量,主要是由动点F的位置决定的,若S有最大值,则S2就是最小值,那又如何判断s2有最小值?根据S2=1/2ABhF(hk表示点F到边AB的距离),因为AB=6,所以要使S2最小,就是最小,点F在什么位置时候hF最小?这个就是大部分学生的难点,因为点F是动点,学生的思维混乱,无从下手。
构建模型一:hF的最小值一箭穿心成共线(点D、點F、点H三点共线)。
为了突破难点,我们就关注点F,既然它是一个动点,就去探究其运动路径,因为△CDE关于DE的轴对称图形为△FDE,所以FC=DC=2,不难发现点F是以定点D为圆心,半径为2的圆弧上的一点,如图2,于是问题就转化为探究圆上一点到直线的最小距离,即过点D向AB作垂线段DH与OD相交得到与AB距离最近的点F。因为hF=DH-DF=DH-2所以hF也最小。S存在最大值连接AD,AF,BF,过点D作DH⊥AB于H,如图5∵CD=2,等边三角形ABC边长为6,BD=4,BH=2,DH=2√3,∴S1=S△ACD=1/2×3√3*2=3√3,由于S= Sl - S2,当S2有最小值时,S有最大值,
∵△CDE关于DE的轴对称图形为△FDE.
∴FC=DC=2,即点F是以定点D为圆心,r=2的圆弧上的一点,
∴S2=1/2ABhF=1/2*6hF=3hF
当点F恰好落在DH上时,有hF最小值=DH-r-2
S2最小值为S2=3hF=6√3-6,S最大值为
3√3- (6√3-6)=6-3√3.
[反思]要突破难点实际上是为学生建立了——圆上任意一点到已知直线距离的最小值问题模型,解决此问题的通法是回到定点D来解答,先确定DH的最小值(垂线段最短)再减去定长DF,从而解决此问题。
构建模型二:最小值化折为直
解法2:S存在最大值。与解法1相同的部分不重述了,主要说难点,如何求FH的最小值,关注动点F落在何处,如图3,任取动点F’(不在DH上)根据三角形三边关系与垂线段最短性质知DF’ F’H’