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我们知道,试卷的区分度往往体现在几道把关题,如何把“压轴”戏唱好,一直是学生、教师关注的焦点、研究的重点.今年,南通填空压轴题一改原有风貌,变从函数角度看问题为双曲线与方程及几何知识的融合.图形简单明了,有一定区分度,突破路径较多.下面从不同视角来解析该题,提供研讨.
1考题呈现
图1(2017年南通卷第18题)如图1,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AB=DB,求点D坐标.
2多解思考
视角1点的坐标转换为线段的长
图2求点D的坐标,常规思路转换为求线段的长即可.如图2.过点D作EF垂直x轴,交x轴、AB于点E、F.
直接未知数:假设D(m,60m),则F(m,12),所以AF=m-5,DF=12-60m,在Rt△BDF中,sin∠ABD=1213,所以DB=13-65m.在Rt△CDE中,tan∠DCE=125,
所以CE=25m.建立等式m-25m=13-65m,可求m=8,所以D(8,152).
间接未知数:设AB=DB=a,在Rt△DBF中,BF=513a,DF=1213a,所以D(5 813a,12-1213a).
(5 813a)(12-1213a)=60,可求a=398,所以D(8,152).
视角2点在双曲线与直线上
我们知道,点D是双曲线与直线AE的交点,求出直线AD解析式的“k”值即可.如图3.作BF⊥AD,垂足为F,所以∠ABF=∠FBD,因为sin∠ABD=1213,构造如图4的半角模型,所以tan∠ABF=tan∠FBD=23,则tan∠BAF=32,所以直线AE可设为y=-32x b,把点A(5,12)代入,可得直线AE的解析式:y=-32x 392,点D即为直线AE与双曲线的交点坐标.可求D(8,152).
图3图4视角3等线段的联想
通过视角2:直线AE解析式,可发现点E坐标为(13,0),联想到等腰三角形.
①如图5.连接AD并且延长交x轴于点E,由已知条件中AB=DB,结合四边形OABC为平行四边形,可以证明△AOE为等腰三角形,所以AO=OE,可求点E(13,0),进而求出直线AE的解析式:y=-32x 392,点D即为直线AE与双曲线的交点坐标,可求得D(8,152).
图5图6②由等线段联想菱形,过点D作DE∥AB(如图6),则四边形AEDB为菱形,假设D(m,n),则E(512n,n),所以AB=BD=AB=m-512n,S菱形AEDB=1213(m-512n)2=(12-n)(m-512n),化简可得12m-5n=13(12-n),又n=60m,化简得m2-13m 40=0,可求m1=5(舍);m2=8,所以D(8,152).
3解后回顾
3.1已知条件的运用,决定了解题的方向
上面的三个视角可以发现,对于条件AB=DB,视角1①作为建立方程的依据;②表示点D坐标的桥梁.视角2.由AB=DB联想等腰三角形,利用性质构造顶角的半角,求出三角函数值.视角3.通过等腰三角形及平行线,形成新的等腰三角形,找出关键点的坐标.对比三种视角,视角3的解答简洁明了,事半功倍.说明在平时的教学过程中,教会学生分析问题路径比解题过程更重要,需要鼓励学生在自我建构的过程中,善于联想,善于对比,善于挖掘.只有这样,我们的学生才会透过现象看本质,寻求出最佳的解题路径.
3.2基本图形的识别,发现了解题的灵魂
对于三种视角,也许命题人命题意图的落脚点是视角3.此法细细揣摩,实际上还是角平分线 平行线的基本图形.此发现也就决定了解题的效率.同时也给予教师启示,在平时教学中,应该善于引导学生进行相应基本图形积累.只有这样,我们的学生才能在一些图形中,敏感地识别出基本图形,进而顺利的解决问题.当然,也许也需注意基本图形的变式,真正让学生举一反三、触类旁空.
4变式改编
结合自己的解题,给出该问题的几个改编,以期我们的共同思考.
图7改编1:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AB=AD,求点D坐标.
改编2:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AD⊥BD,求点D坐标.
改编3:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且D是线段BC的三等分点,求点D坐标.
改编4:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AD是∠OAB平分线,求点D坐標.
5教学思考
5.1已知条件的畅想
(1)已知平行四边形的顶点A(5,12),可以获取哪些结论?
(2)结合问题(1)得到的相关结论,对于条件AB=DB,你准备如何运用?
说明:通过问题(1)可以得到线段OA、BC的长;反比例函数的解析式;∠COA、∠ABD的三角函数值为条件AB=DB使用作了很好的铺垫.
5.2根据问题觅思路
(1)求点D的坐标,你有哪些思路?
说明:①可以先让学生利用常规的思路解决,这里涉及设直接未知数还是间接未知数问题,两个角度一起进行,比较一下哪种更便捷,强调AB=DB的作用.②在常规思路解决之后,教师可以引导,若连接AD,△ABD是哪种特殊三角形?点D可以也可看着直线AD与双曲线的交点坐标,关键求直线AD的解析式,由于已知点A坐标,只要求出∠BAD的正切值(已知∠ABD的三角函数值,构造直角三角形,可以求出∠ABD的半角三角函数值),即为视角2.③通过求出直线AD的解析式,让学生求出与x轴的交点坐标,又有什么发现,如此能否为我们提供新的思考方向,生成视角3解法.
5.3解法对比有感悟
解题教学,不能仅仅满足让学生掌握几种解题方法,更重要的是着眼于学生的进一步发展,通过各种方法对比,教会学生如何挖掘试题条件蕴含的内涵,学会看准目标,优化解题策略.当然,过程体会与循序而导对于学生的思维品质的提高、解法自然生成也有着决定性的作用.
5.4问题改编得强化
解题教学不是教学生简单的模仿,因此最后环节,通过对条件AB=DB的改变,真正让学生面对不同的条件,学会如何应对,丰富认知,形成技能.如改编1.认识到直线AD与x轴的交点在线段OA的垂直平分线上;改编2.通过已知的垂直关系,发现OA⊥AD;改编3.分类思想的渗透,构造相似的基本图形,也可以进一步推广到n等分点;改编4.与原题的实质是一致的.变与不变都是相对的,我们在关注解法的同时,更应让学生经历“如何想到这样解”的思路历程.这样的话,解题的思想方法才会得到较充分的落实.
作者简介张浩杰,中学高级教师,南通市数学骨干教师,南通市优课评比一等奖获得者,南通市优秀教育工作者.主持市课题1项,参与国家课题2项,发表论文15篇.
1考题呈现
图1(2017年南通卷第18题)如图1,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AB=DB,求点D坐标.
2多解思考
视角1点的坐标转换为线段的长
图2求点D的坐标,常规思路转换为求线段的长即可.如图2.过点D作EF垂直x轴,交x轴、AB于点E、F.
直接未知数:假设D(m,60m),则F(m,12),所以AF=m-5,DF=12-60m,在Rt△BDF中,sin∠ABD=1213,所以DB=13-65m.在Rt△CDE中,tan∠DCE=125,
所以CE=25m.建立等式m-25m=13-65m,可求m=8,所以D(8,152).
间接未知数:设AB=DB=a,在Rt△DBF中,BF=513a,DF=1213a,所以D(5 813a,12-1213a).
(5 813a)(12-1213a)=60,可求a=398,所以D(8,152).
视角2点在双曲线与直线上
我们知道,点D是双曲线与直线AE的交点,求出直线AD解析式的“k”值即可.如图3.作BF⊥AD,垂足为F,所以∠ABF=∠FBD,因为sin∠ABD=1213,构造如图4的半角模型,所以tan∠ABF=tan∠FBD=23,则tan∠BAF=32,所以直线AE可设为y=-32x b,把点A(5,12)代入,可得直线AE的解析式:y=-32x 392,点D即为直线AE与双曲线的交点坐标.可求D(8,152).
图3图4视角3等线段的联想
通过视角2:直线AE解析式,可发现点E坐标为(13,0),联想到等腰三角形.
①如图5.连接AD并且延长交x轴于点E,由已知条件中AB=DB,结合四边形OABC为平行四边形,可以证明△AOE为等腰三角形,所以AO=OE,可求点E(13,0),进而求出直线AE的解析式:y=-32x 392,点D即为直线AE与双曲线的交点坐标,可求得D(8,152).
图5图6②由等线段联想菱形,过点D作DE∥AB(如图6),则四边形AEDB为菱形,假设D(m,n),则E(512n,n),所以AB=BD=AB=m-512n,S菱形AEDB=1213(m-512n)2=(12-n)(m-512n),化简可得12m-5n=13(12-n),又n=60m,化简得m2-13m 40=0,可求m1=5(舍);m2=8,所以D(8,152).
3解后回顾
3.1已知条件的运用,决定了解题的方向
上面的三个视角可以发现,对于条件AB=DB,视角1①作为建立方程的依据;②表示点D坐标的桥梁.视角2.由AB=DB联想等腰三角形,利用性质构造顶角的半角,求出三角函数值.视角3.通过等腰三角形及平行线,形成新的等腰三角形,找出关键点的坐标.对比三种视角,视角3的解答简洁明了,事半功倍.说明在平时的教学过程中,教会学生分析问题路径比解题过程更重要,需要鼓励学生在自我建构的过程中,善于联想,善于对比,善于挖掘.只有这样,我们的学生才会透过现象看本质,寻求出最佳的解题路径.
3.2基本图形的识别,发现了解题的灵魂
对于三种视角,也许命题人命题意图的落脚点是视角3.此法细细揣摩,实际上还是角平分线 平行线的基本图形.此发现也就决定了解题的效率.同时也给予教师启示,在平时教学中,应该善于引导学生进行相应基本图形积累.只有这样,我们的学生才能在一些图形中,敏感地识别出基本图形,进而顺利的解决问题.当然,也许也需注意基本图形的变式,真正让学生举一反三、触类旁空.
4变式改编
结合自己的解题,给出该问题的几个改编,以期我们的共同思考.
图7改编1:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AB=AD,求点D坐标.
改编2:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AD⊥BD,求点D坐标.
改编3:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且D是线段BC的三等分点,求点D坐标.
改编4:如图7,平面直角坐标系xOy中,函数y=kx(k>0,x>0)的图象经过平行四边形OABC的顶点A(5,12),交边BC于点D,且AD是∠OAB平分线,求点D坐標.
5教学思考
5.1已知条件的畅想
(1)已知平行四边形的顶点A(5,12),可以获取哪些结论?
(2)结合问题(1)得到的相关结论,对于条件AB=DB,你准备如何运用?
说明:通过问题(1)可以得到线段OA、BC的长;反比例函数的解析式;∠COA、∠ABD的三角函数值为条件AB=DB使用作了很好的铺垫.
5.2根据问题觅思路
(1)求点D的坐标,你有哪些思路?
说明:①可以先让学生利用常规的思路解决,这里涉及设直接未知数还是间接未知数问题,两个角度一起进行,比较一下哪种更便捷,强调AB=DB的作用.②在常规思路解决之后,教师可以引导,若连接AD,△ABD是哪种特殊三角形?点D可以也可看着直线AD与双曲线的交点坐标,关键求直线AD的解析式,由于已知点A坐标,只要求出∠BAD的正切值(已知∠ABD的三角函数值,构造直角三角形,可以求出∠ABD的半角三角函数值),即为视角2.③通过求出直线AD的解析式,让学生求出与x轴的交点坐标,又有什么发现,如此能否为我们提供新的思考方向,生成视角3解法.
5.3解法对比有感悟
解题教学,不能仅仅满足让学生掌握几种解题方法,更重要的是着眼于学生的进一步发展,通过各种方法对比,教会学生如何挖掘试题条件蕴含的内涵,学会看准目标,优化解题策略.当然,过程体会与循序而导对于学生的思维品质的提高、解法自然生成也有着决定性的作用.
5.4问题改编得强化
解题教学不是教学生简单的模仿,因此最后环节,通过对条件AB=DB的改变,真正让学生面对不同的条件,学会如何应对,丰富认知,形成技能.如改编1.认识到直线AD与x轴的交点在线段OA的垂直平分线上;改编2.通过已知的垂直关系,发现OA⊥AD;改编3.分类思想的渗透,构造相似的基本图形,也可以进一步推广到n等分点;改编4.与原题的实质是一致的.变与不变都是相对的,我们在关注解法的同时,更应让学生经历“如何想到这样解”的思路历程.这样的话,解题的思想方法才会得到较充分的落实.
作者简介张浩杰,中学高级教师,南通市数学骨干教师,南通市优课评比一等奖获得者,南通市优秀教育工作者.主持市课题1项,参与国家课题2项,发表论文15篇.