【解题研究】知其所以然——海淀区一模选择压轴题
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当学生在遇到题目中包含有平面直角坐标系、二次函数时,有一种思维惯势,将条件中的点、线解析化,利用解析几何的思想来求解,但限于初中数学范围,有些点、线并不容易利用解析式来表示,因此退而求其次,打算利用几何直观来“猜”,好在现在命题时给出的图形比较标准,只要有足够的作图基本功,这也并非不可取。
但我们在研究这一类压轴题的时候,课堂上不能仅仅靠演示来告知学生结果是什么,更要分析为什么会是这个结果,知其然更要知其所以然。
题目
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解析:
01
①圆心C到点A的距离即为半径,由两点间距离公式可以求出AC=√5,当MN⊥x轴时,如下图:
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当MN与y轴重合时取最大值,其中CN为半径,CM=1,所以MN=√5+1,①正确;
02
②由于AB∥x轴,所以△ABQ的面积始终等于△ABO的面积,如下图:
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由于点M在第一象限,所以观察出四边形ABMO的面积大于△ABO的面积,即四边形ABMO的面积大于△ABQ的面积,②错误;
03
③作为本题难点,理解等边△AMN的结构至关重要,顶点A是定点,而另两个顶点分别在弧AB和抛物线上,有学生尝试将点M表示成(t,1/2t²),再用含t的代数式表示点N坐标,企图用AM=AN来列方程,先不提如何将∠MAN=60°解析化,仅就这个方程,基本无解;哪怕反过来将点N用参数表示也一样。
不妨从等边三角形的概念入手,我们知道△AMN三边相等,三个角均为60°,这是表象,继续深入,可知等边三角形的任意两边都可以绕其中一个顶点旋转60°得到,例如AN绕点A顺时针旋转60°,可得边AM,我们在很多几何题中用到的旋转变换基本模型,就是这个原理。但在本题中,如何利用好这一理解呢?
请注意图中还有一个定点C,则AC也是定线段,当AN绕点A旋转之后,点C依照同样的旋转会在何处,如下图:
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将点C绕点A顺时针旋转60°得到点C',同样将点N绕点A顺时针旋转60°得到点N',于是△ACN≌△AC'N',我们并不需要去求点C‘坐标,只需要知道它是个定点,而C'N'=CN=√5+1,说明C'N'是定长,我们得到了到定点C'的距离始终等于定长的点N',由圆的定义可知,点N'一定在以C'为圆心,√5+1为半径 的圆上,只要这个圆与抛物线有交点,则这个交点即为点M,如下图:
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通过观察发现圆C'与抛物线一定存在交点M,即存在等边△AMN,③正确;
04
④以D(0,3/2)为中点的线段MN,我们需要换种理解方式,以点D为圆心的圆,任意一条直径中点均为点D,这就给我们寻找M、N位置提供了方便,如下图:
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分别以DO和DA为半径作圆,小圆与弧AB没有公共点,意味着找不到对应的N点;大圆与抛物线和弧AB均没有公共点,即找不到对应的M点和N点,
而半径位于这二者之间的圆,虽然它分别与弧AB有交点,与抛物线也有交点,但显然这些点并不是直径的两个端点,如下图:
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所以满足条件的线段MN不存在,④错误.
解题思考
在解题过程中,利用了几何直观,但前提是能够将图形准确地画出来,而且画出所需要的图形方便判断,这就极考验学生对几何概念的理解程度。例如等边三角形的概念,小学就已经学过,知道三条边相等,三个角均为60°,如果经过初中三年的学习,学生对这个概念的理解仍然停留在小学阶段,是失败的,当我们学习了更多几何概念之后,这些概念之间会存在新的关联,用旋转变换去理解等边三角形即为其中之一,当然还有更多的关联,需要在平时的教学中帮助学生融合。
又例如线段中点的概念,这也是自小学就知道的,当我们学习了直径之后,对于直径的中点是圆心往往一带而过,所以在给定中点寻找相应的线段时,不容易联想到圆,这是个称手的工具。
我们在复习阶段梳理知识的时候,有一项任务就是帮助学生建立知识网络,这个网络的核心就是我们平时经常接触到的“强关联”,而像本题这样的边缘网络属于“弱关联”,能否将这张网建构起来,需要平时就养成多思考的习惯,不能被定势思维约束,只有思维是开放的,这张网才足够广。
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