摘要:近幾年,各地市的中考數(shù)學試卷中的熱點考題,從形式上看都是起點高而落差低.盡管同一知識點的試題每年都以嶄新的面貌呈現(xiàn),但基本的解題思路大致相同.本文中以2023年江蘇省鎮(zhèn)江市中招考試的第22題為例,并選取三道課堂跟進訓練題進一步構建思維方法.
關鍵詞:中考試題;構建方法;分析與思考
中考試卷中的每一道試題都凝聚著命題專家的心血與汗水,可謂經(jīng)典中的經(jīng)典.然而,已經(jīng)出現(xiàn)過的試題不會直接重現(xiàn),即使解題思路完全相同,也是徹底改頭換面.平面幾何是初中數(shù)學的基礎組成部分,涵蓋平面內的點、線和角的關系,用形象的圖形和抽象的推理打造了豐富多彩的數(shù)學思維方法.因此,教師在備考過程中需要幫助學生提升應用數(shù)學原理進行推理的能力、分析問題與解決問題的能力,以此形成數(shù)學學科素養(yǎng).
典例(2023年江蘇省鎮(zhèn)江市中考試題第22題)如圖1,點B,E分別在AC,DF上,AF分別交BD,CE于點M,N,∠A=∠F,∠1=∠2.
(1)求證:四邊形BCED是平行四邊形;
(2)DE=2,連接BN,假設BN平分∠DBC,求CN的長.
試題分析:要解決的問題的特征有兩點,一是證明幾何形狀,二是計算線段長度.這要求學生必備基本的幾何定理、定律及邏輯推理的思維能力.
在問題(1)中,證明四邊形BCED是平行四邊形就必須根據(jù)平行四邊形的判定(教材中給出五點,四邊形必須具備:①兩組對邊分別平行;②兩組對邊分別相等;③對角線互相平分;④一組對邊平行且相等;⑤兩組對角分別相等.每一條平行四邊形的判定都必須具備兩個條件,缺少一條都不能確定四邊形是平行四邊形).由題干中給出角相等的信息可知,本題可以采用判定①或者⑤為證明的依據(jù).根據(jù)∠A=∠F,得出DE∥AC.由∠1=∠2,∠1=∠DMF,得∠DMF=∠2(或
由∠1=∠2,∠2=∠ANC,得∠ANC=∠1),故BD∥CE.由此證明四邊形BCED是平行四邊形.
在問題(2)中給出了“假設BN平分∠DBC”的信息,由該信息可以提煉出“由角平分線得到一對角相等”,即由BN平分∠DBC,可推出∠DBN=∠CBN.由(1)可知四邊形BCED是平行四邊形,則EC∥DB,∠CNB=∠DBN(兩直線平行,內錯角相等).因此,∠CNB=∠CBN,則三角形CBN是等腰三角形,即CN=BC=DE=2.
解題建模:①判斷圖形中的局部幾何形狀(如直角三角形、平行四邊形、菱形等),先將幾何形狀的判定羅列出來,通過題干中給出的邊、角關系,選擇可能得出結論的判定.②計算某角度時,可以選擇三角形的內角和、外角與內角的關系,或圓周角、圓心角等關系,或相似三角形的對應角的關系進行處理;計算某線段長度時,可以選擇全等三角形、相似三角形的對應邊成比例或直角三角形,還可以應用勾股定理等進行推理計算.
跟進訓練1如圖2,菱形ABCD的對角線AC,BD相交于點O,分別延長OA,OC到點E,F(xiàn),使AE=CF,依次連接B,F(xiàn),D,E各點.
(1)求證:△BAE≌△BCF;
(2)若∠ABC=50°,四邊形BFDE是正方形,求∠EBA的度數(shù).
本題第(1)問為幾何證明;第(2)問是計算幾何圖形中兩線的夾角.與典例的考查方向相同,但考查內容截然不同.
解析:(1)中給出了菱形ABCD,可以得出關于菱形的性質:①具有平行四邊形的性質;②菱形的四條邊相等;③菱形的對角線互相垂直,并且每一條對角線平分一組對角;④菱形是軸對稱圖形,它有兩條對稱軸.利用性質③可以得出∠BAC=∠BCA(當然也可以利用性質②得出BA=BC,再通過等腰三角形的性質判斷兩個角相等),則∠BAE=∠BCF.再結合題干中已知條件AE=CF,由三角形全等的判定定理就可以推斷出△BAE和△BCF全等(兩邊和這兩邊的夾角相等).
(2)給出了兩個信息:∠ABC=50°,四邊形BFDE是正方形.由于正方形是特殊的菱形,因此其四個角均是90°,故∠EBD=12∠EBF=45°,而∠ABD=12∠ABC=25°,從而得出∠EBA=∠EBD-∠ABD=45°-25°=20°.
創(chuàng)設意圖:類比典例的解題思維進行跟進訓練,使學生在同類型命題的訓練中獲取分析和解決問題的能力.這種類比訓練,是將試題中的幾何圖形經(jīng)過修改和變化,采用相同的分析方法與推理過程再次感悟中考試題的真諦,是一種學生運用數(shù)學思維方法的建構過程.但是這樣的訓練往往會導致題海戰(zhàn)術式的刷題,使學生的內在潛力不能得到最大化挖掘.
跟進訓練2如圖3所示,在四邊形ABCD中,BC=CD,∠C=2∠BAD.O是四邊形ABCD內一點,且OA=OB=OD.
(1)求證:四邊形OBCD是菱形;
(2)若∠BAD=58°,求∠CDO的度數(shù).
本題與典例有著相同的需要解決的問題方向,但解決問題的思維方式產(chǎn)生了更寬泛的遞進,需要通過作輔助線來完成推理.
解析:(1)要證明四邊形OBCD是菱形,已經(jīng)有“BC=CD,OB=OD”,只要能夠證明其為平行四邊形即可.利用三角形中等邊對等角,可以推斷出∠ABO=∠BAO,∠ADO=∠DAO.由三角形的外角與內角之間關系(如圖4,作AO的延長線)得出∠1=2∠BAO,∠2=2∠DAO,即∠BOD=2∠BAD;也可以利用OA=OB=OD,點O是A,B,C三點所共圓的圓心(如圖4,A,B,D三點共圓),利用圓心角和圓周角的關系推斷∠BOD=2∠BAD.然后推斷出∠BOD=∠C.連接BD(如圖5),得出兩個等腰三角形BOD和BCD全等,從而可以判斷四邊形OBCD是菱形.
(2)根據(jù)(1)的推斷四邊形OBCD是菱形可知,∠CDO=180°-∠C=180°-2∠BAD=180°-2×58°=64°.
創(chuàng)設意圖:跟進訓練能促進學生在變化的訓練中深化分析和解決問題的能力.這種跟進訓練,已經(jīng)揚棄了例題在已有圖形中的分析和推理模式,需要從作輔助線的角度出發(fā),使得思維層面更高,培養(yǎng)學生更強的學習能力,有利于學生備考復習.
跟進訓練3如圖6所示,Rt△ABC的一條直角邊BC在直線l上,且AC=BC.
(1)在圖6中,作Rt△EFP,邊FP也在直線l上,邊EF與邊AC重合,且EF=FP(留下作圖痕跡).經(jīng)測量,得出AB與AP所滿足的數(shù)量關系和位置關系;
(2)將△EFP沿直線l向左平移到圖7的位置時,EP的延長線交AC的延長線于點Q,連接AP,BQ.猜測BQ與AP的數(shù)量關系和位置關系,并加以證明.
本題以作圖來培養(yǎng)學生的動手能力,以測量來完成兩條線段滿足的數(shù)量關系和位置關系.在此基礎上變換圖形,然后猜測新的圖形中兩條線段滿足的數(shù)量關系和位置關系,并給出相應的證明.與典例相比,本題得出的數(shù)據(jù)是直接測量出來的(作為新圖形中的判斷依據(jù)),這點與典例不同;而兩條線段滿足的數(shù)量關系和位置關系需要證明,與典例形式上相同.
解析:(1)在圖6中,從點F(C)出發(fā)在l上向右截取FP=EF;連接點A(E),P即可得出滿足條件的Rt△EFP(如圖8).用圓規(guī)量出AB=EP,用量角器量出∠BAP=90°,說明AB⊥EP.
(2)基于(1)所測量得出的結論判斷圖7中BQ與AP滿足長度相等且互為垂直關系.而圖7中的BQ與AP沒有聯(lián)系,因此需要延長QB交AP于點H,如圖9.根據(jù)∠EPF=45°=∠CPQ,推斷△CPQ為等腰直角三角形,得出QC=PC;在△APC和△BQC中,AC=BC,∠ACP=∠BCQ=90°,推斷出△APC≌△BQC(SAS),則對應邊BQ=AP.又根據(jù)∠APC=∠CQB,∠PBH=∠CBQ,故∠PHB=∠BCQ=90°,推斷BQ⊥AP.
創(chuàng)設意圖:跟進訓練3與典例表面上沒有明顯的聯(lián)系,但實質是相同的,只不過需要學生動手實踐,在實驗中形成使用幾何工具的能力,同時幫助學生構建“猜想—求證—結論”的創(chuàng)新思維模式.