“两圆一线”与“两线一圆”

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  中图分类号:G623.5
  在初中数学中,我们经常会接触到这种类型的题目,一种是给出某些条件(往往是已有确定的两个点),然后要找出符合某种条件的等腰三角形或直角三角形.据多年的实践和观察,绝大部分学生开始时都觉得非常迷茫,束手无策,有的是碰运气凑出那么一两个,总是没有一定的方法步骤,致使答案漏解现象严重,或者根本不知道自己到底是否做全.久而久之,学生对此类问题就产生了一种畏惧心理,从而影响后阶段(尤其是几何和函数)的学习.本人经过多年的实践与反思,总结出一种非常简单而又富有实效的方法,与各位同行分享交流.
  一、“两圆一线”的问题
  例1.如图1,线段OD的一个端点O在直线l上,以OD为一边画等腰三角形,并且使另一个顶点在直线l上,这样的等腰三角形能画多少个?
  学生畏难的主要原因一是分类思想掌握不够,还有一个重要原因是他们不能很好地利用圆规.其实,要解决这个问题,只需画“两圆一线”,即分别以点O、D为圆心OD长为半径画圆,再画线段OD的中垂线(见图2),就可很轻松地找到所求的四个点,也就是刚才所画的“两圆一线”与直线l的四个交点P1 ,P2,P3 ,P4,所以这样的等腰三角形共有四个.
  这种做法的道理其实也很简单(见下图3),只要运用分类的思想,即(1)当点O为等腰三角形的顶点时,因为OD=OP,所以点P在以点O为圆心,OD为半径的圆上;(2)当点D为等腰三角形的顶点时,因为DO=DP,所以点P在以点O为圆心,OD为半径的圆上;(3)当点P为等腰三角形的顶点时,因为PD=PO,所以点P在线段OD的垂直平分线上.
  “两圆一线”画好后,只要找出它们与直线l的交点即可,当然要注意此处中的点O要除外,因为此时不能构成三角形.
  有了以上的实例与经验,请读者自己解决下面两个典型的问题:
  练习1.如图4,在4×4的方格中作以AB为一腰的等腰ΔABC,要求点
  C也在格点上,这样的ΔABC能作出 ( )
  A、2个 B、3个 C、4个 D、5个
  练习2.在如图5的直角坐标系中,直线 与 轴、 轴分别交于点B,A两点,其坐标分别为A ,B .
  (1) 请求出直线 的函数解析式;
  (2) 点C坐标轴上且使△ABC为等腰三角形,请写出所有符合条件的点C的坐标(不需要具体过程).
  二、“两线一圆”的问题
  例2.在如图6中,直线l的同侧有两点A和B,请在直线l上找出点P,使得△ABP为直角三角形.这样的点P有几个?请在图中都表示出来.
  要解决这个问题,只需画“两线一圆”,即先连结AB,分别过点A、B画线段AB的垂线,再以AB为直径为画圆(见图7),就可很轻松地找到所求的四个点,也就是刚才所画的“两线一圆”与直线l的四个交点P1 、P2、P3 、P4,所以这样的直角三角形共有四个.当然这种点P的个数有时会因为图中点A、B和直线l之间的相对位置不同而发生变化.
  这种做法的依据还是运用分类的思想,即(1)当点A为直角顶点时,点P在过点A且垂直于AB的直线上(图8甲);(2)当点B 为直角顶点时,点P在过点B且垂直于AB的直线上(图8乙);(3)当点P为直角顶点时,点P在以线段AB为直径的圆上.
  练习3.如图9,在4×4方格中作以AB为
  一边的Rt△ABC要求点C也在格点上,这样的
  Rt△ABC能作出…………………( )
  A.6个B. 7个 C. 8个` D. 9个
  练习4.已知点A是抛物线 的顶点,点B也在此抛物线上,且横坐标为5,P是坐标轴上的点,且△ABP为直角三角形.
  (1)请求出满足条件的所有点P的坐标;
  (2)在以上这些三角形中,面积最大和最小的三角形的面积分别是多少?
  练习4是本人原创的综合性较强的一个题目,所涉及的知识点非常多,有二次函数、一次函数、圆的基本知识、三角形(直角三角形、三角形的面积和相似三角形等)、勾股定理、方程等等.同时也涉及了许多数学思想如函数思想、方程思想和分类思想等等.希望读者能结合上面所述的方法自行研究,并从中得到一些启发和感悟.
  对于初中生来说,虽然他们已经解过数不胜数的数学题,但他们的理解能力、抽象思维能力和概括归纳能力等还是比较弱的,所以对一些较难的问题,教师若能经常帮助其恰当而简洁地进行及时总结,定会收到事半功倍的效果.
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