分类讨论思想在三角形中的应用

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  所谓分类讨论,就是当问题所给的对象不能进行统一研究时,就需要对研究对象按某个标准分类,然后对每一类分别研究得出每一类的结论,最后综合各类结果得到整个问题的解答. 进入初中数学学习后,会出现越来越多的涉及分类讨论的题型,由于对知识的全面性,思维的逻辑性、条理性和缜密性要求较高,学生解题往往出现漏解、错解情况. 在笔者的教学实践中发现,导致这些问题的主要原因是学生知识掌握的不牢靠、不全面,没有抓住与题相关的知识要点解题. 下面我结合自己的教学实践,用具体的例子来谈谈分类讨论思想在三角形中的应用.
  一、当所示内容对象不明确时,须进行分类讨论
  例1 如图1,等腰三角形一腰上的中线把这个三角形的周长分为12厘米和21厘米两部分,求其底边长.
  对于题目中周长的两部分AB + AD和BC + CD不能确定其长是12还是21,故需要分类讨论:
  ①AB + AD = 12,BC + CD = 21或②BC + CD = 12,AB + AD = 21.
  二、等腰三角形由于其腰長与底边长、顶角与底角的区别,往往需分类讨论
  例2 等腰三角形的周长为12,一边长为5,求其另两边长.
  此题中一边长为5没有确定是等腰三角形的腰长还是底边长,需分类讨论:①当腰长为5时,则另两边长分别为5和2;②当底边长为5时,则另两边长分别为3.5和3.5.当然,此题最后还需注意检验三角形的三边是否满足两边之和大于第三边.
  例3 等腰三角形的一个角为40°,求其另外两个角的度数.
  此题中一个角没有确定是顶角还是底角,需分类讨论:①当顶角为40°时,则另两个角均为底角,都为70°;②当底角为40°时,则另两个角一个为顶角100°,一个为底角40°.
  三、三角形高的位置可能在三角形内、三角形上、三角形外,需进行分类讨论
  例4 在三角形ABC中,AB = 20,AC = 15,BC边上的高AD等于12,求边BC的长.
  在本题中三角形的形状不确定,除了直角三角形不符合题意外,此三角形可为锐角三角形或钝角三角形,由此BC边上的高可在三角形外或三角形内,应分两种情形解题,如图2和图3.
  四、有些题一次分类讨论不能解决问题,在分类的每一种情况中还可能再次出现分类讨论
  例5 在等腰三角形ABC中,∠A = 40°,求∠B的度数.
  此题∠A不能确定是等腰三角形的顶角还是底角,需进行分类讨论:当∠A是顶角,∠B必为底角,为70°;当∠A是底角时,∠B在等腰三角形中又有可能为顶角或底角,故又需进行分类讨论,得∠B为40°或100°,共三种结果.
  例6 已知AD为等腰三角形ABC的腰BC上的高,∠DAB = 60°,求这个三角形的各内角的度数.
  由题可分析,等腰三角形的形状不确定,故首先要讨论是锐角三角形、直角三角形还是钝角三角形,在这三种情况中直角三角形不符合题意,故在另两种情况下解题:(1)锐角三角形ABC中,由于AD为等腰三角形ABC的腰BC上的高,能确定A为底角顶点,但B,C哪个是底角顶点无法确定,又需再次进行分类讨论(如图4,B为底角顶点,图5中B为顶角顶点),在图4中,若∠DAB = 60°,则∠B = 30°,不符合锐角三角形的前提,应舍去;(2)钝角三角形,同于(1),也须再次讨论B,C哪个是底角顶点,两种情况均符合题意(如图6,7).
  分类讨论思想是解决数学问题常用的一种方法,对学生的能力要求较高,是一个难点. 教师教学中应有目的、有计划地对学生渗透和强调,加强这方面题型的训练,强化、巩固知识点,让学生逐渐产生分类讨论的意识,提高分析问题、解决问题的能力.
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