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数学开放性问题按解题目标的操作模式分为:规律探索型,问题探究型,数学建模型,操作设计型,情景研究型.如果未知的是解题假设,那么就称为条件开放题;如果未知的是解题目标,那么就称为结论开放题;如果未知的是解题推理,那么就称为策略开放题.当然,作为高考题中的开放题其“开放度”是较弱的,如何解答这类问题,还是通过若干范例加以讲解.
一、条件开放问题
开放型探索问题:条件不完备、结论不确定(或不明确),解题依据和方法往往也不唯一,需要解题者积极探索方可解决,这样的习题称之为开放探索性问题(或称开放题).
例1 (2010江苏南京高三模拟)有一解三角形的题因纸张破损有一个条件不清,具体如下:
在△ABC中,已知a=3,B=45°, ,求角A.经推断破损处的条件为三角形一边的长度,且答案提示A=60°,请直接在题中横线上将条件补充完整.
分析:要把横线处补全,就要把A的度数作为已知条件求b和c的值,由a,A和B的度数,根据正弦定理求出b的长,再由三角形的内角和定理求出C的度数,由a,b及cosC,利用余弦定理即可求出c的长.但仍需检验所得结果是否符合题意.
解答:由正弦定理,得asinA=bsinB,即3sin60°=bsin45°,得b=2.
经检验,b=2时,sinA=32,A=60°或120°,不符合题意.
由此推知角C最大,所以横线上填写边c长度时,得到的角A便只有一解,由余弦定理得c=2+62.
故答案为c=2+62.
点评:此题考查对正弦、余弦定理的灵活运用,但是需要注意解题的过程就是转化的过程,如果不是等价转化,就容易产生错误.
二、策略开放问题
方案设计型题是通过设置一个实际问题情景,给出若干信息,提出解决问题的要求,要求同学们运用学过的技能和方法,进行设计和操作,寻求恰当的解决方案.有时也给出几个不同的解决方案,要求判断哪个方案较优.它包括测量方案设计、作图方案设计和经济类方案设计.
例2 (2009宁夏海南卷理)为了测量两山顶M,N间的距离,飞机沿水平方向在A,B两点进行测量,A,B,M,N在同一个铅垂平面内(如示意图),飞机能够测量的数据有俯角和A,B间的距离,请设计一个方案,包括:①指出需要测量的数据(用字母表示,并在图中标出);②用文字和公式写出计算M,N间的距离的步骤.
分析:方案一:选择在三角形AMN中,用正弦定理求得AM,AN,再用余弦定理求解.
方案二:选择在三角形BMN中,用正弦定理求得BM,BN,再用余弦定理求解.
解:方案一:①需要测量的数据有:A点到M,N点的俯角α1,β1;B点到M,N的俯角α2,β2;A,B的距离d(如图所示);
②第一步:计算AM,由正弦定理
AM=dsinα2sin(α1+α2);
第二步:计算AN.由正弦定理
AN=dsinβ2sin(β2-β1);
第三步:计算MN.由余弦定理
MN=AM2+AN2-2AM×ANcos(α1-β1).
方案二:①需要测量的数据有:
A点到M,N点的俯角α1,β1;B点到M,N点的俯角α2,β2;A,B的距离d(如图所示);
(下转第30页)
一、条件开放问题
开放型探索问题:条件不完备、结论不确定(或不明确),解题依据和方法往往也不唯一,需要解题者积极探索方可解决,这样的习题称之为开放探索性问题(或称开放题).
例1 (2010江苏南京高三模拟)有一解三角形的题因纸张破损有一个条件不清,具体如下:
在△ABC中,已知a=3,B=45°, ,求角A.经推断破损处的条件为三角形一边的长度,且答案提示A=60°,请直接在题中横线上将条件补充完整.
分析:要把横线处补全,就要把A的度数作为已知条件求b和c的值,由a,A和B的度数,根据正弦定理求出b的长,再由三角形的内角和定理求出C的度数,由a,b及cosC,利用余弦定理即可求出c的长.但仍需检验所得结果是否符合题意.
解答:由正弦定理,得asinA=bsinB,即3sin60°=bsin45°,得b=2.
经检验,b=2时,sinA=32,A=60°或120°,不符合题意.
由此推知角C最大,所以横线上填写边c长度时,得到的角A便只有一解,由余弦定理得c=2+62.
故答案为c=2+62.
点评:此题考查对正弦、余弦定理的灵活运用,但是需要注意解题的过程就是转化的过程,如果不是等价转化,就容易产生错误.
二、策略开放问题
方案设计型题是通过设置一个实际问题情景,给出若干信息,提出解决问题的要求,要求同学们运用学过的技能和方法,进行设计和操作,寻求恰当的解决方案.有时也给出几个不同的解决方案,要求判断哪个方案较优.它包括测量方案设计、作图方案设计和经济类方案设计.
例2 (2009宁夏海南卷理)为了测量两山顶M,N间的距离,飞机沿水平方向在A,B两点进行测量,A,B,M,N在同一个铅垂平面内(如示意图),飞机能够测量的数据有俯角和A,B间的距离,请设计一个方案,包括:①指出需要测量的数据(用字母表示,并在图中标出);②用文字和公式写出计算M,N间的距离的步骤.
分析:方案一:选择在三角形AMN中,用正弦定理求得AM,AN,再用余弦定理求解.
方案二:选择在三角形BMN中,用正弦定理求得BM,BN,再用余弦定理求解.
解:方案一:①需要测量的数据有:A点到M,N点的俯角α1,β1;B点到M,N的俯角α2,β2;A,B的距离d(如图所示);
②第一步:计算AM,由正弦定理
AM=dsinα2sin(α1+α2);
第二步:计算AN.由正弦定理
AN=dsinβ2sin(β2-β1);
第三步:计算MN.由余弦定理
MN=AM2+AN2-2AM×ANcos(α1-β1).
方案二:①需要测量的数据有:
A点到M,N点的俯角α1,β1;B点到M,N点的俯角α2,β2;A,B的距离d(如图所示);
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