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几何知识的应用在现实的生产实践和生活中极其普遍,对几何知识的考查也从单纯的几何证明、计算向几何应用方面转变,且题型多种多样. 它利用直线型和圆中的一些基本性质,借助于图形变换(平移变换、旋转变换、轴对称变换、相似变换)进行距离的测量与计算、面积的确定、线路的确定、方案的设计等等,主要考查同学们的观察能力、空间想象能力、动手操作能力以及对所学几何基础知识的灵活运用能力. 解题时一般先从实际的问题中抽象出几何图形的模型,将实际问题转化为数学问题,然后把已知量和所求的量转化在几何图形中,再根据几何图形的性质,用代数的方法进行求解,最后检验作答.
本文试以一类测量问题的解题思路为例,探究几何应用问题的解题思路.
例1 (2013・济南)如图1,小亮将升旗的绳子拉到旗杆底端,绳子末端刚好接触到地面,然后将绳子末端拉到距离旗杆8 m处,发现此时绳子末端距离地面2 m. 则旗杆的高度(滑轮上方的部分忽略不计)为( ).
A. 12 m B. 13 m
C. 16 m D. 17 m
【切入点】作BCAE,构造RtABC和矩形CEDB,将求旗杆高度转化为求AC、CE的长.
【解题思路】如图2,作BCAE于点C,则BC=DE=8,设AE=x,则AB=x,AC=x-2,在RtABC中,AC2+BC2=AB2,即(x-2)2+82=x2,解得x=17.
【答案】D.
【技巧点拨】构造直角三角形,借助勾股定理列方程是解决简单测量问题的基本手段.
例2 (2013・遂宁)如图3,在我国附近海域有两艘自西向东航行的海监船A、B,B船在A船的正东方向,且两船保持20海里的距离,某一时刻两海监船同时测得在A的东北方向,B的北偏东15°方向有一我国渔政执法船C,求此时船C与船B的距离是多少. (结果保留根号)
【切入点】通过作高,将斜三角形转化成两个直角三角形.
【解题思路】ABD是等腰直角三角形,在RtABD中,求出BD的长;RtBCD是一个含30°角的直角三角形,可用“30°角所对的直角边等于斜边的一半”求出BC的长.
【解答过程】作BDAC于D.
由题意可知,∠BAC=45°,∠ABC=105°,
∠ACB=180°-∠BAC-∠ABC=30°.
在RtABD中,BD=AB・sin∠BAD=20×=10(海里).
在RtBCD中,BC===20(海里).
答:此时船C与船B的距离是20海里.
【技巧点拨】(1) 当一个三角形中出现30°、45°、60°角的时候,要求一些线段的长,我们通常是通过作高构造直角三角形,将这些特殊角放入直角三角形中,利用直角三角形边角关系求出线段的长.
(2) 本题中,由于BD是两个直角三角形的公共边,两个三角形是通过BD这样一个纽带紧密地联系在一起,解此类问题的时候,一定要发挥这条公共直角边的作用.
例3 如图4,某数学兴趣小组在活动课上测量学校旗杆高度. 已知小明的眼睛与地面的距离(AB)是1.7 m,看旗杆顶部M的仰角为45°;小红的眼睛与地面的距离(CD)是1.5 m,看旗杆顶部M的仰角为30°. 两人相距28米且位于旗杆两侧(点B,N,D在同一条直线上). 请你求出旗杆MN的高度. (参考数据:≈1.4,≈1.7,结果保留整数)
【切入点】构造直角三角形,将45°和30°置于直角三角形中,通过ME和MF建立两个直角三角形的联系.
【解题思路】根据上例提供的思路,题目中出现了两个特殊角45°和30°,因此我们应该想方设法构造垂线,将这两个特殊角放在直角三角形中处理,不难想到应该过点A作AEMN于E,过点C作CFMN于F,虽然本题没有像上例那样出现一条公共的直角边,但直角边ME和MF之间相差0.2米,AE和FC的和为28米,可以转化为两个未知数、两个相等关系的问题,我们可以根据一个相等关系设未知数,根据另一个相等关系列方程,因此本题有两种方法求出ME和MF的长,继而求出旗杆MN的高度.
过点A作AEMN于E,过点C作CFMN于F.
则EF=AB-CD=1.7-1.5=0.2.
在RtAEM中,∠AEM=90°,∠MAE=45°,AE=ME.
设AE=ME=x(不设参数也可).
MF=x+0.2,FC=28-x.
在RtMFC中,∠MFC=90°,∠MCF=30°.
MF=CF・tan∠MCF.
x+0.2=(28-x),
x≈10,MN≈12.
答:旗杆高约为12米.
【技巧点拨】本题虽然没有公共边,但是ME和MF在同一直线上,相当于公共边,尽管没有给出ME和MF的长,但这两条线段之间的数量关系是联系这两个直角三角形的桥梁.
(作者单位:江苏省海安县吉庆初级中学)