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再谈初中数学经典题——动点最值问题
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2023.10.15 湖南

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作为家长,有没有遇到过这样的场景——小孩子数学基础看起来好像也不差,遇到稍微有点难度的数学题,怎么看就是没有思路,看了参考答案立马恍然大悟,顺利地把题解完,看似已经搞懂了。然而,过一段时间再看像是历史在重演,还是不会,看了答案立马又知道怎么做了。这种看似懂了,实则没懂的状态,是什么原因导致的呢?或者说,别人是怎么想到解题思路的呢?

原因在于没有形成思维模式。何意?我们通过一道初中数学经典题来看看,这是我第二次分析这类题目了,没有看过上一道题分析的可以看一下《初中数学经典题——动点最值问题探索》。按照我的惯例,我依然不讲技巧。传统的教学方法会把这类题型再进行分类归纳,总结出如胡不归模型、阿氏圆模型、将军饮马等题型的答题技巧,我不是反对技巧,如果技巧是建立在学生能有清晰的思维模式,并且能够自己根据题型特点进行总结,那没有什么问题。否则技巧的教学只会加重学生的心智负担,把依赖逻辑分析的数学变成了背诵。

批判不是目的,目的是为了带来希望。

如图,AC是圆O的直径,AC=4,弧AB=120°,点D是弦AB上的一个动点,那么OD+1/2BD的最小值为?

在《数学解题的策略》这篇文章中,我写过遇到问题如何去分析。大抵有几个步骤:(1)把可能会用到的相关的知识点先写在草稿纸上,这样有利于联想发散。(2)如果可以的话,尽量通过数形结合的思想画示意图。(3考虑该问题的一个特殊情形,比如极端情形或退化的情形。(4 求解简化了问题。(5)建立一个蕴含该问题的猜想,并尝试证明这个猜想。(6)尝试推广该问题。

对于这道题,我们看需要走哪些步就可以实现问题的求解。

(1)把可能会用到的相关知识点先写下来。圆直径所对的圆周角为直角,这个性质意味着ABC=90°。圆周角等于它所对的圆心角的一半,所以∠ACB=1/2∠AOB=60°。直角三角形中,中线等于斜边的一半,所以OB=1/2AC。要想学好数学,学过的知识点,即使不能推导出来,也要尝试着自己去推导一下。目前,似乎能想到的知识点都在这里了,到了这一步似乎没有办法继续前行了。

第二步,对于几何题大抵是不太需要考虑,我们直接进入第三步,考虑特殊情形,滑动D点,使之与A点重合,则,OD+1/2BD=AO+1/2AB。走到了这一步,困境似乎并没有解掉,那么,是否有其他的特殊情形可以考虑呢?再次尝试,滑动D点使得OD垂直于OB,则在三角形ODB中,∠OBD=30°所对的直角边等于斜边的一半,则OD+1/2BD=OD+OD。走到这步似乎还是不能解,不过,从这个特殊情形里,似乎可以看到一个关系,似乎可以把1/2BD里这个烦人的1/2给简化掉。

好了,顺着我们上面的直觉考虑,以OB为底作高,交OB于E点,那么OD+1/2DB最小值的问题,就可以转化为OD+DE的最小值。

到了这一步,似乎又有点行不通了,但是,现在似乎问题已经不是那么困难了。要求最小值,我们似乎应该立马想到两点之间直线最短,那么这个问题就进一步转化为是否能够让OD和DE在一条直线上。把DE作个镜像处理就好了,到了这里问题已经非常清晰了,过B点作AC的平行线BF,过D点作DM使DM垂直于BF,因为∠FBA=∠FBA=30°,所以,在直角三角形DMB中DM=1/2DB,那么,所以,滑动D点,当D在线段OM上,OD+1/2BD=OD+DM=OM最短,即在直角三角OMB中,∠OBF=60°,OB=1/2AC=2,所以,OM=  。

对于这道题比之前那道还要难的题,走了两步,思路也就慢慢的浮出水面了,不用那么痛苦地去记那么多技巧,技巧很多时候背上了,也不知道怎么应用。只有掌握了特定思维方式,才可以以不变应万变,实现融会贯通,而这种思路是探索数学的方式,这也正是数学的本质。

今天,就写到这里,觉得有帮助,可以给作者点个赞。

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