王一靈
所謂數形結合,就是根據數學問題的條件和結論之間的內在聯系,既分析其代數意義,又揭示其幾何直觀,使數量關系與空間形式和諧地結合起來。數學家華羅庚說:“數缺形時少直觀,形少數時難入微,數形結合百般好,割裂分家萬事休?!睌敌谓Y合的思想方法把代數的精確刻畫與幾何的形象直觀相統(tǒng)一,將抽象思維與形象思維相結合。
初中數學中數形結合的綜合題是中學數學的重要題型,也是中考考查的重點。這種題型的特點是集知識點于一體,新穎且富于變化,學生往往會感到難度大,不易下手。
的確,作為一種大型綜合性的考查題型,不管是其考查的知識層面上講,或是考查要求的水平上說,對于學生們在解答與操作上而言,都是一種難度極高的挑戰(zhàn)。如何才能有效性做好這種題型的解題操作呢?其實,在解答此種題型時,若能時刻遵循與養(yǎng)成“三個定位”的解題操作:定位題意、定位圖形、定位方法,就會為解題帶來極大的幫助與提高。
一、定位題意
題意是整個綜合題的主航線,主導線。每一個問題都包含有已知條件與未知結論,而許多學生總是抓著某些條件,特別是已知條件不放,把這些條件通過正向、側向、逆向等挖掘得很豐富、很透徹,以為條件多,自然會為解答帶來諸多的方便或突破??蓻]想到,條件多了,反而有時會為解答帶來不必要的干擾,無形當中增加了自己的思維壓力,使解題的定性思路被復雜化,更不易于解題突破口的尋求。
如何定位題意呢?定位題意就是即要抓住提供的已知條件,審出延伸出來的結論,更要抓住本綜合題中最為要害的關鍵句來尋思,從中去索求題意著重研究的問題,及問題的出路與去向,再從中借助圖形來轉化與分析。
二、定位圖形
圖形是整個綜合題中主航線的方向標或者說航線地圖。都知道,船若離了地圖,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會迷失的。
定位圖形,就是根據上述定位出來的題意信息,通過圖形來再作反饋與深究,把綜合題提供過來的待定或不清題意與圖形,把定位分析反饋出來的信息更準確化地體現與刻畫出來,為解題尋求方法打開方便之門。簡明地說,就是對圖形要么適當通過輔助線的引入進行加工處理;要么是對圖形中的干擾因素去除,進行簡化的軟加工處理。
三、定位方法
方法是解決問題的主軸,方法準確到位,就會避免少走彎路,或走進“死路”。熟練的操作能力,則更是為方法的準確展現、解題的到位提供精簡完美的解答。事實上,初中數學數形結合思想的主要內容體現在以下幾個方面:1.建立適當的代數模型(主要是方程、不等式或函數模型)解決有關幾何問題;2.建立幾何模型(或函數圖像)解決有關方程和函數;3.與函數有關的代數、幾何綜合性問題;4.以圖像形式呈現信息的應用性問題。那這些都是為我們解答方法提供有力的思考依據。
下面就以兩道中考為例點撥一下:
例1:(2011泉州)如圖,在第一象限內,直線y=mx與過點B(0,1)且平行于x軸的直線l相交于點A,半徑為r的⊙Q與直線y=mx、x軸分別相切于點T、E,且與直線l分別交于不同的M、N兩點。
(1)當點A的坐標為( ,p)時,
①填空:p= ,m= ,∠AOE= ;
②如圖2,連結QT、QE,QE交MN于點F,當r=2時,試說明:以T、M、E、N為頂點的四邊形是等腰梯形。
(2)在圖1中,連接EQ并延長交⊙Q于點D,試探索:對m、r的不同取值,經過M、D、N三點的拋物線y=ax2+bx+c,a的值會變化嗎?若不變,求出a的值;若變化,請說明理由。
解題操作分析:問題(1)①、②略。
問題(2)①定位題意:關鍵問題的分析流程:
②定位圖形:通過上述的分析,就可以把圖形進行更深入精確化,放棄一些不必要的干擾因素,使圖形更有針對性輔助于方法的思考引入。
③定位方法:有了圖形的定位,加上題意定位主要關鍵是求點的坐標,通過圖形分析,就是想到利用三角形相似來解決問題。
略解:在平移中,拋物線的形狀及特征均不變,故所求的拋物線可通過y=ax2+k的圖像平移得到可以將問題轉化為:點D在y軸上,點M、N在x軸上進行探索,而圖形的對稱性可得點D為拋物線的頂點,依題意,設D(0,k)(k=2r-1>0),M(x1,0),N(x2,0)(x1 且當y=0時,解得x1、2=± 。 ∴MF=NF= 又因易證得△MDF∽△EMF,可得MF2=FD·FE, 即( )2=k·1∴a=-1故a的值不變。 例2:(2013·威海)如圖,在平面直角坐標系中,直線y= x+ 與直線y=x交于點A,點B在直線y= x+ 上,∠BOA=90°。拋物線y=ax2+bx+c過點A,O,B,頂點為點E。 (1)求點A,B的坐標; (2)求拋物線的函數表達式及頂點E的坐標; (3)設直線y=x與拋物線的對稱軸交于點C,直線BC交拋物線于點D,過點E作FE∥x軸,交直線AB于點F,連接OD,CF,CF交x軸于點M。試判斷OD與CF是否平行,并說明理由。 解題操作分析:問題(1)(2)略。 分析: 問題(3)我們再次用“三個定位”來分析 ①定位題意:關鍵問題的分析流程 ②定位圖形:通過上述分析,排除一些不必要的干擾因素,使圖形更簡單,問題更清楚,如下圖: ③定位方法:有了圖形的定位,加上題意定位主要關鍵是求點的坐標,通過圖形分析,就可通過平行線的性質和平行線的判定來解決問題。 解答:
具體解答如下:
解:(1)由直線y= x+ 與直線y=x交于點A,得
y=xy= x+ ,
解得,x=3y=3,
∴點A的坐標是(3,3).
∵∠BOA=90°,
∴OB⊥OA,
∴直線OB的解析式為y=﹣x.
又∵點B在直線 x+ 上,
∴y=-xy= x+ ,
解得,x=-1y=1,
∴點B的坐標是(﹣1,1).
綜上所述,點A、B的坐標分別為(3,3),(﹣1,1).
(2)由(1)知,點A、B的坐標分別為(3,3),(﹣1,1).
∵拋物線y=ax2+bx+c過點A,O,B,
∴9a+3b+c=3c=0a-b+c=1,
解得,a= b=- c=0,
∴該拋物線的解析式為y= x2- x,或y= (x- )2- .
∴頂點E的坐標是( ,- );
(3)OD與CF平行.理由如下:
由(2)知,拋物線的對稱軸是x= .
∵直線y=x與拋物線的對稱軸交于點C,
∴C( , ).
設直線BC的表達式為y=kx+b(k≠0),把B(-1,1),C( , )代入,得-k+b=1 k+b= ,
解得k=- b= ,
∴直線BC的解析式為y=- x+ .
∵直線BC與拋物線交于點B、D,
∴- x+ = x2- x,
解得,x1= ,x2=-1.
把x1= 代入y=- x+ ,得y1= ,
∴點D的坐標是( , ).
如圖,作DN⊥x軸于點N.
則tan∠DON= = .
∵FE∥x軸,點E的坐標為( ,- ).
∴點F的縱坐標是- .
把y=- 代入y= x+ ,得x=- ,
∴點F的坐標是(- ,- ),
∴EF= + = .
∵CE= + = ,
∴tan∠CFE= = ,
∴∠CFE=∠DON.
又∵FE∥x軸,
∴∠CMN=∠CFE,
∴∠CMN=∠DON,
∴OD∥CF,即OD與CF平行.
本題考查了二次函數綜合題,其中涉及的知識點有:待定系數法求二次函數解析式,一次函數與二次函數交點問題,平行線的判定以及銳角三角函數的定義等知識點。此題難度較大。
(作者單位:福建泉州市泉港區(qū)第六中學)endprint
具體解答如下:
解:(1)由直線y= x+ 與直線y=x交于點A,得
y=xy= x+ ,
解得,x=3y=3,
∴點A的坐標是(3,3).
∵∠BOA=90°,
∴OB⊥OA,
∴直線OB的解析式為y=﹣x.
又∵點B在直線 x+ 上,
∴y=-xy= x+ ,
解得,x=-1y=1,
∴點B的坐標是(﹣1,1).
綜上所述,點A、B的坐標分別為(3,3),(﹣1,1).
(2)由(1)知,點A、B的坐標分別為(3,3),(﹣1,1).
∵拋物線y=ax2+bx+c過點A,O,B,
∴9a+3b+c=3c=0a-b+c=1,
解得,a= b=- c=0,
∴該拋物線的解析式為y= x2- x,或y= (x- )2- .
∴頂點E的坐標是( ,- );
(3)OD與CF平行.理由如下:
由(2)知,拋物線的對稱軸是x= .
∵直線y=x與拋物線的對稱軸交于點C,
∴C( , ).
設直線BC的表達式為y=kx+b(k≠0),把B(-1,1),C( , )代入,得-k+b=1 k+b= ,
解得k=- b= ,
∴直線BC的解析式為y=- x+ .
∵直線BC與拋物線交于點B、D,
∴- x+ = x2- x,
解得,x1= ,x2=-1.
把x1= 代入y=- x+ ,得y1= ,
∴點D的坐標是( , ).
如圖,作DN⊥x軸于點N.
則tan∠DON= = .
∵FE∥x軸,點E的坐標為( ,- ).
∴點F的縱坐標是- .
把y=- 代入y= x+ ,得x=- ,
∴點F的坐標是(- ,- ),
∴EF= + = .
∵CE= + = ,
∴tan∠CFE= = ,
∴∠CFE=∠DON.
又∵FE∥x軸,
∴∠CMN=∠CFE,
∴∠CMN=∠DON,
∴OD∥CF,即OD與CF平行.
本題考查了二次函數綜合題,其中涉及的知識點有:待定系數法求二次函數解析式,一次函數與二次函數交點問題,平行線的判定以及銳角三角函數的定義等知識點。此題難度較大。
(作者單位:福建泉州市泉港區(qū)第六中學)endprint
具體解答如下:
解:(1)由直線y= x+ 與直線y=x交于點A,得
y=xy= x+ ,
解得,x=3y=3,
∴點A的坐標是(3,3).
∵∠BOA=90°,
∴OB⊥OA,
∴直線OB的解析式為y=﹣x.
又∵點B在直線 x+ 上,
∴y=-xy= x+ ,
解得,x=-1y=1,
∴點B的坐標是(﹣1,1).
綜上所述,點A、B的坐標分別為(3,3),(﹣1,1).
(2)由(1)知,點A、B的坐標分別為(3,3),(﹣1,1).
∵拋物線y=ax2+bx+c過點A,O,B,
∴9a+3b+c=3c=0a-b+c=1,
解得,a= b=- c=0,
∴該拋物線的解析式為y= x2- x,或y= (x- )2- .
∴頂點E的坐標是( ,- );
(3)OD與CF平行.理由如下:
由(2)知,拋物線的對稱軸是x= .
∵直線y=x與拋物線的對稱軸交于點C,
∴C( , ).
設直線BC的表達式為y=kx+b(k≠0),把B(-1,1),C( , )代入,得-k+b=1 k+b= ,
解得k=- b= ,
∴直線BC的解析式為y=- x+ .
∵直線BC與拋物線交于點B、D,
∴- x+ = x2- x,
解得,x1= ,x2=-1.
把x1= 代入y=- x+ ,得y1= ,
∴點D的坐標是( , ).
如圖,作DN⊥x軸于點N.
則tan∠DON= = .
∵FE∥x軸,點E的坐標為( ,- ).
∴點F的縱坐標是- .
把y=- 代入y= x+ ,得x=- ,
∴點F的坐標是(- ,- ),
∴EF= + = .
∵CE= + = ,
∴tan∠CFE= = ,
∴∠CFE=∠DON.
又∵FE∥x軸,
∴∠CMN=∠CFE,
∴∠CMN=∠DON,
∴OD∥CF,即OD與CF平行.
本題考查了二次函數綜合題,其中涉及的知識點有:待定系數法求二次函數解析式,一次函數與二次函數交點問題,平行線的判定以及銳角三角函數的定義等知識點。此題難度較大。
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