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初中数形结合综合题型的“三部曲”

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所谓数形结合,就是根据数学问题的条件和结论之间的内在联系,既分析其代数意义,又揭示其几何直观,使数量关系与空间形式和谐地结合起来。数学家华罗庚说:“数缺形时少直观,形少数时难入微,数形结合百般好,割裂分家万事休。”数形结合的思想方法把代数的精确刻画与几何的形象直观相统一,将抽象思维与形象思维相结合。

初中数学中数形结合综合题是中学数学的重要题型,也是中考考查的重点。这种题型的特点是集知识点于一体,新颖且富于变化,学生往往会感到难度大,不易下手。

的确,作为一种大型综合性的考查题型,不管是其考查的知识层面上讲,或是考查要求的水平上说,对于学生们在解答与操作上而言,都是一种难度极高的挑战。如何才能有效性做好这种题型的解题操作呢?其实,在解答此种题型时,若能时刻遵循与养成“三个定位”的解题操作:定位题意、定位图形、定位方法,就会为解题带来极大的帮助与提高。

一、定位题意

题意是整个综合题的主航线,主导线。每一个问题都包含有已知条件与未知结论,而许多学生总是抓着某些条件,特别是已知条件不放,把这些条件通过正向、侧向、逆向等挖掘得很丰富、很透彻,以为条件多,自然会为解答带来诸多的方便或突破。可没想到,条件多了,反而有时会为解答带来不必要的干扰,无形当中增加了自己的思维压力,使解题的定性思路被复杂化,更不易于解题突破口的寻求。

如何定位题意呢?定位题意就是即要抓住提供的已知条件,审出延伸出来的结论,更要抓住本综合题中最为要害的关键句来寻思,从中去索求题意着重研究的问题,及问题的出路与去向,再从中借助图形来转化与分析。

二、定位图形

图形是整个综合题中主航线的方向标或者说航线地图。都知道,船若离了地图,哪怕你是再高超的舵手,在茫茫的大海中,即使主航向再清晰也都会迷失的。

定位图形,就是根据上述定位出来的题意信息,通过图形来再作反馈与深究,把综合题提供过来的待定或不清题意与图形,把定位分析反馈出来的信息更准确化地体现与刻画出来,为解题寻求方法打开方便之门。简明地说,就是对图形要么适当通过辅助线的引入进行加工处理;要么是对图形中的干扰因素去除,进行简化的软加工处理。

三、定位方法

方法是解决问题的主轴,方法准确到位,就会避免少走弯路,或走进“死路”。熟练的操作能力,则更是为方法的准确展现、解题的到位提供精简完美的解答。事实上,初中数学数形结合思想的主要内容体现在以下几个方面:1.建立适当的代数模型(主要是方程、不等式或函数模型)解决有关几何问题;2.建立几何模型(或函数图像)解决有关方程和函数;3.与函数有关的代数、几何综合性问题;4.以图像形式呈现信息的应用性问题。那这些都是为我们解答方法提供有力的思考依据。

下面就以两道中考为例点拨一下:

例1:(2011泉州)如图,在第一象限内,直线y=mx与过点B(0,1)且平行于x轴的直线l相交于点A,半径为r的Q与直线y=mx、x轴分别相切于点T、E,且与直线l分别交于不同的M、N两点。

(1)当点A的坐标为( ,p)时,

①填空:p= ,m= ,∠AOE= ;

②如图2,连结QT、QE,QE交MN于点F,当r=2时,试说明:以T、M、E、N为顶点的四边形是等腰梯形。

(2)在图1中,连接EQ并延长交Q于点D,试探索:对m、r的不同取值,经过M、D、N三点的抛物线y=ax2+bx+c,a的值会变化吗?若不变,求出a的值;若变化,请说明理由。

解题操作分析:问题(1)①、②略。

问题(2)①定位题意:关键问题的分析流程:

②定位图形:通过上述的分析,就可以把图形进行更深入精确化,放弃一些不必要的干扰因素,使图形更有针对性辅助于方法的思考引入。

③定位方法:有了图形的定位,加上题意定位主要关键是求点的坐标,通过图形分析,就是想到利用三角形相似来解决问题。

略解:在平移中,抛物线的形状及特征均不变,故所求的抛物线可通过y=ax2+k的图像平移得到可以将问题转化为:点D在y轴上,点M、N在x轴上进行探索,而图形的对称性可得点D为抛物线的顶点,依题意,设D(0,k)(k=2r-1>0),M(x1,0),N(x2,0)(x1

且当y=0时,解得x1、2=± 。

MF=NF=

又因易证得MDF∽EMF,可得MF2=FD・FE,

即( )2=k・1a=-1故a的值不变。

例2:(2013・威海)如图,在平面直角坐标系中,直线y= x+ 与直线y=x交于点A,点B在直线y= x+ 上,∠BOA=90°。抛物线y=ax2+bx+c过点A,O,B,顶点为点E。

(1)求点A,B的坐标;

(2)求抛物线的函数表达式及顶点E的坐标;

(3)设直线y=x与抛物线的对称轴交于点C,直线BC交抛物线于点D,过点E作FE∥x轴,交直线AB于点F,连接OD,CF,CF交x轴于点M。试判断OD与CF是否平行,并说明理由。

解题操作分析:问题(1)(2)略。

分析:

问题(3)我们再次用“三个定位”来分析

①定位题意:关键问题的分析流程

②定位图形:通过上述分析,排除一些不必要的干扰因素,使图形更简单,问题更清楚,如下图:

③定位方法:有了图形的定位,加上题意定位主要关键是求点的坐标,通过图形分析,就可通过平行线的性质和平行线的判定来解决问题。

解答:

具体解答如下:

解:(1)由直线y= x+ 与直线y=x交于点A,得

y=xy= x+ ,

解得,x=3y=3,

点A的坐标是(3,3).

∠BOA=90°,

OBOA,

直线OB的解析式为y=x.

又点B在直线 x+ 上,

y=-xy= x+ ,

解得,x=-1y=1,

点B的坐标是(1,1).

综上所述,点A、B的坐标分别为(3,3),(1,1).

(2)由(1)知,点A、B的坐标分别为(3,3),(1,1).

抛物线y=ax2+bx+c过点A,O,B,

9a+3b+c=3c=0a-b+c=1,

解得,a= b=- c=0,

该抛物线的解析式为y= x2- x,或y= (x- )2- .

顶点E的坐标是( ,- );

(3)OD与CF平行.理由如下:

由(2)知,抛物线的对称轴是x= .

直线y=x与抛物线的对称轴交于点C,

C( , ).

设直线BC的表达式为y=kx+b(k≠0),把B(-1,1),C( , )代入,得-k+b=1 k+b= ,

解得k=- b= ,

直线BC的解析式为y=- x+ .

直线BC与抛物线交于点B、D,

- x+ = x2- x,

解得,x1= ,x2=-1.

把x1= 代入y=- x+ ,得y1= ,

点D的坐标是( , ).

如图,作DNx轴于点N.

则tan∠DON= = .

FE∥x轴,点E的坐标为( ,- ).

点F的纵坐标是- .

把y=- 代入y= x+ ,得x=- ,

点F的坐标是(- ,- ),

EF= + = .

CE= + = ,

tan∠CFE= = ,

∠CFE=∠DON.

又FE∥x轴,

∠CMN=∠CFE,

∠CMN=∠DON,

OD∥CF,即OD与CF平行.

本题考查了二次函数综合题,其中涉及的知识点有:待定系数法求二次函数解析式,一次函数与二次函数交点问题,平行线的判定以及锐角三角函数的定义等知识点。此题难度较大。

(作者单位:福建泉州市泉港区第六中学)