周澤軍 周靜
摘 ?要:方程與不等式是“數(shù)與代數(shù)”的核心知識(shí),是刻畫現(xiàn)實(shí)世界數(shù)量關(guān)系的有效模型,在實(shí)際問(wèn)題的解決中起著極其重要的“工具”作用. 結(jié)合2021年全國(guó)部分地區(qū)中考試卷中“方程與不等式”專題的相關(guān)內(nèi)容,從試題分析、解法分析、解法賞析、思考啟示四個(gè)方面進(jìn)行解題分析.
關(guān)鍵詞:方程與不等式;解題分析;中考數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)素養(yǎng)
方程與不等式是“數(shù)與代數(shù)”的核心知識(shí),是刻畫現(xiàn)實(shí)世界數(shù)量關(guān)系的有效模型,在實(shí)際問(wèn)題的解決中起著極其重要的“工具”作用,一直是中考數(shù)學(xué)考查的重要內(nèi)容. 2021年全國(guó)各地中考數(shù)學(xué)關(guān)于方程與不等式的試題很好地體現(xiàn)了立足“四基”“四能”的考查,關(guān)注在新的問(wèn)題情境下,合理構(gòu)建方程或不等式模型解決實(shí)際問(wèn)題的能力和水平的考查. 符合《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)的基本理念與要求,指明了數(shù)學(xué)育人的發(fā)展方向. 現(xiàn)圍繞“方程與不等式”專題,從試題分析、解法分析、解法賞析、思考啟示四個(gè)方面進(jìn)行解題分析.
一、試題分析
綜觀2021年全國(guó)各地中考數(shù)學(xué)“方程與不等式”的試題命制,遵循《標(biāo)準(zhǔn)》的要求,以“解”和“列”為支點(diǎn),撬動(dòng)對(duì)“四基”的考查;以“實(shí)際問(wèn)題背景題”為支撐,促進(jìn)數(shù)學(xué)思想與數(shù)學(xué)素養(yǎng)的提升,突出了試題的基礎(chǔ)性、時(shí)代性和發(fā)展性.
1. 立足核心知識(shí),注重基礎(chǔ)考查
(1)考查基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能.
例1 (山東·聊城卷)關(guān)于x的方程x2 + 4kx + 2k2 = 4的一個(gè)解是-2,則k值為( ? ?).
(A)2或4 (B)0或4
(C)-2或0 (D)-2或2
解析:此題考查了方程解的概念,能使方程左右兩邊相等的未知數(shù)的值是方程的解.
把x = -2代入方程x2 + 4kx + 2k2 = 4,得
4 - 8k + 2k2 = 4.
解得k1 = 0,k2 = 4.
故選B.
例2 (湖南·常德卷)若a > b,下列不等式不一定成立的是( ?).
(A)a - 5 > b - 5 (B)-5a < -5b
(C)[ac]>[bc] (D)a + c > b + c
解析:此題考查了不等式的性質(zhì),熟記不等式的三條性質(zhì)是解題的關(guān)鍵.
選項(xiàng)A,由不等式的性質(zhì)1,可知a - 5 > b - 5. 故選項(xiàng)A不符合題意.
選項(xiàng)B,由不等式的性質(zhì)3,可知-5a < -5b. 故選項(xiàng)B不符合題意.
選項(xiàng)C,由不等式的性質(zhì)2、性質(zhì)3,可知當(dāng)c > 0時(shí),[ac>bc];當(dāng)c < 0時(shí),[ac<bc];當(dāng)c = 0時(shí),式子不成立. 故選項(xiàng)C符合題意.
選項(xiàng)D,由不等式的性質(zhì)1,可知a + c > b + c. 故選項(xiàng)D不符合題意.
故選C.
例3 (湖南·懷化卷)對(duì)于一元二次方程2x2 - 3x + 4 = 0,則它的根的情況為( ? ?).
(A)沒(méi)有實(shí)數(shù)根
(B)兩根之和是3
(C)兩根之積是-2
(D)有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根
解析:此題考查了一元二次方程根的判別式及根與系數(shù)的關(guān)系. 應(yīng)注意:只有在一元二次方程有實(shí)數(shù)根的前提條件下,才能研究方程的根與系數(shù)的關(guān)系.
因?yàn)棣?= b2 - 4ac = -23 < 0,
所以一元二次方程2x2 - 3x + 4 = 0沒(méi)有實(shí)數(shù)根.
故選A.
例4 (重慶B卷)不等式x > 5的解集在數(shù)軸上表示正確的是( ?).
解析:此題考查了不等式的解集在數(shù)軸上的表示.
不等式x > 5的解集在數(shù)軸上表示為5右邊的部分,不包括5.
故選A.
例5 (四川·瀘州卷)關(guān)于x的不等式組[2x-3>0,x-2a<3]恰好有2個(gè)整數(shù)解,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 ? ? ? ?.
解析:此題考查一元一次不等式組的整數(shù)解. 解題的關(guān)鍵是熟練掌握解不等式組,并根據(jù)不等式組的整數(shù)解個(gè)數(shù)得出關(guān)于a的不等式組.
解不等式組,得1.5 < x < 2a + 3.
根據(jù)“不等式組恰好有2個(gè)整數(shù)解”,可得
3 < 2a + 3 ≤ 4.
解得0 < a ≤ 0.5.
故填0 < a ≤ 0.5.
例6 (黑龍江·齊齊哈爾卷)若關(guān)于x的分式方程[3xx-1=m1-x+2]的解為正數(shù),則m的取值范圍是
.
解析:此題考查了解分式方程和解一元一次不等式. 需要注意的是,分式方程的解應(yīng)使得分母不為0.
將原分式方程去分母,得3x = -m + 2(x - 1).
去括號(hào)、移項(xiàng)、合并同類項(xiàng),得x = -m - 2.
根據(jù)方程的解為正數(shù),可得
-m - 2 > 0,且-m - 2 ≠ 1.
解得m < -2,且m ≠ -3.
故填m < -2,且m ≠ -3.
例7 (江蘇·揚(yáng)州卷)已知方程組[2x+y=7,x=y-1] 的解是關(guān)于x,y的方程ax + y = 4的一個(gè)解,求a的值.
解析:此題考查了二元一次方程組的解及二元一次方程的解的概念,方程組的解即為能使方程組中每個(gè)方程都成立的未知數(shù)的值.
解方程組,得[x=2,y=3.]
代入方程ax + y = 4,得2a + 3 = 4.
解得a =[12].
例8 (貴州·貴陽(yáng)卷)有三個(gè)不等式2x + 3 < -1,
-5x > 15,3(x - 1) > 6,試在其中任選兩個(gè)不等式,組成一個(gè)不等式組,并求出它的解集.
解析:此題考查了解一元一次不等式組,確定不等式組的解集可遵循的規(guī)律是:同大取大,同小取小,大小小大中間找,大大小小沒(méi)有解.
第一種組合[2x+3<-1,-5x>15,] 解得x < -3.
第二種組合[2x+3<-1,3x-1>6,] 不等式組無(wú)解.
第三種組合[-5x>15,3x-1>6,] 不等式組無(wú)解.
答案不唯一,任選其中一種組合即可.
【評(píng)析】對(duì)方程與不等式的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的考查,主要涉及方程與不等式的概念、性質(zhì)及解法,基本上是以直接考查為主要方式,各地中考試卷中以填空題或選擇題出現(xiàn)居多,這種考法體現(xiàn)了對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的關(guān)注. 大多數(shù)試卷對(duì)這些考點(diǎn)是單獨(dú)命題,如例2、例4、例5、例8,也有一些試卷將幾個(gè)考點(diǎn)綜合起來(lái)進(jìn)行命題,如例1、例3、例6、例7,既有對(duì)方程與不等式多個(gè)概念、性質(zhì)的考查,也有將概念、性質(zhì)與解法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行考查. 各地中考試卷中對(duì)方程與不等式解法的直接考查還體現(xiàn)在計(jì)算題中,這一考查形式與往年相同,為常規(guī)基礎(chǔ)題,難度與教材中的例題和習(xí)題相當(dāng). 由此可見(jiàn),立足《標(biāo)準(zhǔn)》和教材,關(guān)注核心概念仍是中考命題的重點(diǎn),對(duì)運(yùn)算技能的考查必然要以基本概念和性質(zhì)的理解為前提,在此基礎(chǔ)上還應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)運(yùn)算過(guò)程的規(guī)范性書寫,以及對(duì)運(yùn)算方法的比較和選擇.
(2)考查基本思想.
例9 (山東·菏澤卷)關(guān)于x的方程(k - 1)2x2 +(2k + 1)x + 1 = 0有實(shí)數(shù)根,則k的取值范圍是( ? ?).
(A)k >[14],且k ≠ 1 (B)k ≥[14],且k ≠ 1
(C)k >[14] (D)k ≥[14]
解析:此題的方程是一個(gè)含參數(shù)方程,二次項(xiàng)和一次項(xiàng)的系數(shù)都含有參數(shù),參數(shù)的取值決定方程的類型,故有必要對(duì)k進(jìn)行分類討論.
當(dāng)k - 1 ≠ 0,即k ≠ 1時(shí),此方程為一元二次方程.
根據(jù)Δ ≥ 0,解得k ≥[14];
當(dāng)k - 1 = 0,即k = 1時(shí),此方程為一元一次方程3x + 1 = 0,顯然有解.
綜上,k的取值范圍是k ≥[14].
故選D.
例10 (四川·宜賓卷)若m,n是一元二次方程x2 + 3x - 9 = 0的兩個(gè)根,則m2 + 4m + n的值是( ? ?).
(A)4 ? ? ? (B)5
(C)6 (D)12
解析:根據(jù)方程根的定義,得到m2 + 3m = 9.
再利用根與系數(shù)的關(guān)系,得到m + n = -3.
然后用整體代入的方法,可得m2 + 4m + n = 6.
解答此題的關(guān)鍵是將代數(shù)式m2 + 4m + n轉(zhuǎn)化為式子m2 + 3m與m + n的和,實(shí)現(xiàn)知識(shí)之間的轉(zhuǎn)化,考查了化歸思想,以及整體代換的思想.
例11 (湖北·鄂州卷)數(shù)形結(jié)合是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題常用的思想方法. 如圖1,直線y = 2x - 1與直線y =kx + b(k ≠ 0)相交于點(diǎn)P(2,3). 根據(jù)圖象可知,關(guān)于x的不等式2x - 1 > kx + b的解集是( ? ?).
[圖1][O][x][y][y = kx + b][y = 2x - 1][P(2,3)]
(A)x < 2 (B)x < 3
(C)x > 2 (D)x > 3
解析:此題主要考查數(shù)形結(jié)合思想.
以兩個(gè)函數(shù)圖象的交點(diǎn)分界,觀察圖象可知,當(dāng)直線y = kx + b(k ≠ 0)在直線y = 2x - 1下方時(shí),即2x - 1 > kx + b,x的取值范圍是x > 2.
故選C.
例12 (山東·臨沂卷)某工廠生產(chǎn)A,B兩種型號(hào)的掃地機(jī)器人. B型機(jī)器人比A型機(jī)器人每小時(shí)的清掃面積多50%;清掃100 m2所用的時(shí)間A型機(jī)器人比B型機(jī)器人多用40分鐘. 兩種型號(hào)的掃地機(jī)器人每小時(shí)分別清掃多少面積?若設(shè)A型掃地機(jī)器人每小時(shí)清掃面積為x m2,根據(jù)題意可列方程為( ? ?).
(A) [1000.5x=100x+23] (B) [1000.5x+23=100x]
(C) [100x+23=1001.5x] (D) [100x=1001.5x+23]
解析:若設(shè)A型掃地機(jī)器人每小時(shí)清掃面積為x m2,
則B型掃地機(jī)器人每小時(shí)清掃面積為(1 + 50%)x m2.
根據(jù)“清掃100 m2所用的時(shí)間A型機(jī)器人比B型機(jī)器人多用40分鐘”可列方程[100x=1001.5x+23].
故選D.
此題主要考查由實(shí)際問(wèn)題抽象出分式方程,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模思想.
例13 (山西卷)2021年7月1日是建黨100周年紀(jì)念日,在本月日歷表上可以用一個(gè)方框圈出4個(gè)數(shù)(如圖2),若圈出的四個(gè)數(shù)中,最小數(shù)與最大數(shù)的乘積為65,求這個(gè)最小數(shù)(試用方程知識(shí)解答).
解析:設(shè)這個(gè)最小數(shù)為x,
則最大數(shù)為(x + 8).
根據(jù)“最小數(shù)與最大數(shù)的乘積為65”,
可得方程x(x + 8) = 65.
解得x1 = 5,x2 = -13.
取兩個(gè)解中的正值,這個(gè)最小數(shù)為5.
此題考查了數(shù)學(xué)建模思想和方程思想.
【評(píng)析】方程與不等式涉及的數(shù)學(xué)思想主要有兩個(gè):一個(gè)是由實(shí)際問(wèn)題抽象為方程或不等式這一過(guò)程中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)建模思想;另一個(gè)是解方程或解不等式(組)的過(guò)程中蘊(yùn)含的化歸思想. 這兩大數(shù)學(xué)思想是中考命題的考查重點(diǎn),在各地中考試卷中所占比重較大.例如,例12、例13主要考查的就是數(shù)學(xué)建模的思想,在從實(shí)際問(wèn)題抽象出數(shù)學(xué)模型時(shí),應(yīng)從分析問(wèn)題中的數(shù)量關(guān)系入手,適當(dāng)設(shè)定未知數(shù),再利用數(shù)學(xué)語(yǔ)言將已知條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型——方程或不等式. 此外,中考試題對(duì)方程與不等式的考查還體現(xiàn)了一些其他數(shù)學(xué)思想. 例如,例9考查分類討論的思想,例10在求代數(shù)式的值時(shí)涉及整體代換和化歸的思想,例11考查數(shù)形結(jié)合的思想. 與上述例題類似的試題在各地中考試卷中出現(xiàn)頻次較高.
(3)考查基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn).
例14 (浙江·麗水卷)如圖3,數(shù)學(xué)活動(dòng)課上,小云和小王在討論張老師出示的一道代數(shù)式求值問(wèn)題:
[ ? ?已知實(shí)數(shù)a,b同時(shí)滿足a2 + 2a = b + 2,b2 + 2b = a + 2,求代數(shù)式[ba+ab]的值. ]
<C:\Users\Administrator\Desktop\中數(shù)1-x\Image\a8899ebc7630623efff0a546f8e7fc9.png>[圖3][ ? ?哈哈!a = b,結(jié)果為2][a,b不一定相等哦][小云][小王]
結(jié)合他們的對(duì)話,解答下列問(wèn)題:
(1)當(dāng)a = b時(shí),a的值是______.
(2)當(dāng)a ≠ b時(shí),代數(shù)式[ba+ab]的值是______.
解析:(1)當(dāng)a = b時(shí),a2 + 2a = a + 2.
解得a = -2或a = 1.
(2)聯(lián)立方程組[a2+2a=b+2,①b2+2b=a+2,②]
可得a + b = -3,a2 + b2 = 7,ab = 1.
故[ba+ab=b2+a2ab]= 7.
例15 (山西卷)(1)計(jì)算:[-14×-8+-23×][122].
(2)下面是小明同學(xué)解不等式的過(guò)程,認(rèn)真閱讀并完成相應(yīng)任務(wù).
[2x-13>3x-22-1].
解:2(2x - 1) > 3(3x - 2) - 6 ……第一步
4x - 2 > 9x - 6 - 6 ……第二步
4x - 9x > -6 - 6 + 2 ……第三步
-5x > -10 ……第四步
x > 2 ……第五步
任務(wù)1:填空:① 以上解題過(guò)程中,第二步是依據(jù) ? ? ? ? ? ? ?(運(yùn)算律)進(jìn)行變形的;
② 第 ? ? 步開(kāi)始出現(xiàn)錯(cuò)誤,這一步錯(cuò)誤的原因是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ;
任務(wù)2:直接寫出該不等式的正確解集.
解析:(1)略.
(2)此題主要考查解一元一次不等式.
第二步是依據(jù)乘法分配律(運(yùn)算律)進(jìn)行變形的.
第五步開(kāi)始出現(xiàn)錯(cuò)誤,這一步錯(cuò)誤的原因是不等式兩邊都除以-5,不等號(hào)的方向沒(méi)有改變.
該不等式的正確解集是x < 2.
例16 (浙江·嘉興卷)小敏與小霞兩位同學(xué)解方程3(x - 3) = (x - 3)2的過(guò)程如下框:
[小敏:
兩邊同除以[x-3],得
[3=x-3].
則[x=6]. 小霞:
移項(xiàng),得
[3x-3-x-32=0].
提取公因式,得
[x-33-x-3=0].
則[x-3=0]或[3-x-3=0].
解得[x1=3], [x2=0]. ]
你認(rèn)為他們的解法是否正確?若正確,在框內(nèi)打“√”;若錯(cuò)誤,在框內(nèi)打“×”,并寫出你的解答過(guò)程.
解析:小敏:×;小霞:×. 正確的解答過(guò)程如下:
移項(xiàng),得3(x - 3) - (x - 3)2 = 0.
提取公因式,得(x - 3)(3 - x + 3) = 0.
則x - 3 = 0或3 - x + 3 = 0.
解得x1 = 3,x2 = 6.
例17 (湖南·永州卷)若x1,x2是關(guān)于x的一元二次方程ax2 + bx + c = 0的兩個(gè)根,則x1 + x2 =[-ba],x1·x2 =[ca]. 現(xiàn)已知一元二次方程px2 + 2x + q = 0的兩根分別為m,n.
(1)若m = 2,n = -4,求p,q的值;
(2)若p = 3,q = -1,求m + mn + n的值.
解析:(1)根據(jù)題意,得[2-4=-2p],[2×-4=qp].
所以p = 1,q = -8.
(2)因?yàn)閇m+n=-2p=-23],[mn=qp=-13],
所以[m+mn+n=m+n+mn=-23-13=-1].
【評(píng)析】上述例題通過(guò)數(shù)學(xué)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感悟數(shù)學(xué)思想,積累數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn). 例14模擬數(shù)學(xué)課堂場(chǎng)景,考查學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,通過(guò)小云、小王的對(duì)話提示學(xué)生分析問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意思維的嚴(yán)密性,并結(jié)合第(1)小題和第(2)小題幫助學(xué)生理清思路. 例15、例16通過(guò)對(duì)“解答過(guò)程的糾錯(cuò)”考查學(xué)生的思辨思維. 通過(guò)此類問(wèn)題的解答能反映出學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中是否具有良好的糾錯(cuò)習(xí)慣和反思意識(shí). 例17通過(guò)題干信息給出一元二次方程的根與系數(shù)的關(guān)系,再將這一知識(shí)應(yīng)用到不同的問(wèn)題解答中,考查學(xué)生對(duì)文字信息的閱讀理解能力,以及對(duì)知識(shí)的遷移能力. 這些試題的考查形式讓學(xué)生仿佛置身于真實(shí)的數(shù)學(xué)課堂,參與到真正的數(shù)學(xué)探究活動(dòng)之中,聯(lián)系到以往的活動(dòng)經(jīng)驗(yàn),既考查了學(xué)生的能力、態(tài)度和習(xí)慣,又減輕了考試的壓力.
2. 關(guān)注綜合應(yīng)用,聚焦關(guān)鍵能力
例18 (山東·日照卷)如圖4,在矩形ABCD中,AB = 8 cm,AD = 12 cm,點(diǎn)P從點(diǎn)B出發(fā),以2 cm / s的速度沿BC邊向點(diǎn)C運(yùn)動(dòng),到達(dá)點(diǎn)C停止. 同時(shí),點(diǎn)Q從點(diǎn)C出發(fā),以v cm / s的速度沿CD邊向點(diǎn)D運(yùn)動(dòng),到達(dá)點(diǎn)D停止,規(guī)定其中一個(gè)動(dòng)點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)時(shí),另一個(gè)動(dòng)點(diǎn)也隨之停止運(yùn)動(dòng). 當(dāng)v為 ? ? ? ? 時(shí),△ABP與△PCQ全等.
[圖4][B][A][C][D][Q][P]
解析:此題主要考查全等三角形的判定及方程思想.
設(shè)點(diǎn)P,Q的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t s,
△ABP與△PCQ全等可分為兩種情況.
① △ABP ≌ △PCQ.
則需BP = CQ,AB = PC,可得方程2t = 4.
解得t = 2.
進(jìn)而得到v = 2.
② △ABP ≌ △QCP.
則需BA = CQ,PB = PC,可得方程2t = 6.
解得t = 3.
進(jìn)而得到v =[83].
綜上,v = 2或v =[83].
故填2或[83].
例19 (江蘇·揚(yáng)州卷)如圖5,在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)y = x2 + bx + c的圖象與x軸交于點(diǎn)A(-1,0),B(3,0),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)b = ? ? ? ? ,c = ? ? ? ? ;
(2)若點(diǎn)D在該二次函數(shù)的圖象上,且S△ABD = 2S△ABC,求點(diǎn)D的坐標(biāo);
(3)若點(diǎn)P是該二次函數(shù)圖象上位于x軸上方的一點(diǎn),且S△APC = S△APB,直接寫出點(diǎn)P的坐標(biāo).
解析:此題為二次函數(shù)與幾何的綜合題,考查了二次函數(shù)的圖象及性質(zhì),以及圖形與幾何的相關(guān)知識(shí),在三個(gè)問(wèn)題的解答中都體現(xiàn)了方程思想.
第(1)小題是應(yīng)用方程思想求解函數(shù)解析式,可得b = -2,c = -3.
第(2)小題先求出△ABC的面積,設(shè)點(diǎn)D的坐標(biāo)為D(m,m2 - 2m - 3),再根據(jù)S△ABD = 2S△ABC列出方程,求得m = 1 +[10]或m = 1 -[10]. 進(jìn)而得到點(diǎn)D的坐標(biāo)為D(1 +[10],6)或D(1 -[10],6).
第(3)小題分兩種情況:點(diǎn)P在點(diǎn)A左側(cè),點(diǎn)P在點(diǎn)A右側(cè),再結(jié)合平行線之間的距離,可求得點(diǎn)P的坐標(biāo)為P(4,5).
【評(píng)析】數(shù)學(xué)學(xué)科的系統(tǒng)邏輯性決定了知識(shí)之間具有網(wǎng)狀聯(lián)系. 近年來(lái)各地中考常在知識(shí)的交會(huì)點(diǎn)處命題,考查學(xué)生理性思維的深度和廣度,以及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和思想方法解決問(wèn)題的素養(yǎng)與能力. 例如,例18是方程思想在幾何中的應(yīng)用,例19是方程思想在函數(shù)中的應(yīng)用. 類似地,還有方程思想在統(tǒng)計(jì)、概率中的應(yīng)用等在各地中考試題中也多次出現(xiàn). 由此可見(jiàn),在日常教學(xué)中尤其是中考的復(fù)習(xí)備考中要注重?cái)?shù)學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,多設(shè)計(jì)綜合性問(wèn)題,拓寬學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力,以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.
3. 創(chuàng)新問(wèn)題形式,發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)
例20 (陜西卷)幻方,最早源于我國(guó),古人稱之為縱橫圖. 如圖6所示的幻方中,各行、各列及各條對(duì)角線上的三個(gè)數(shù)字之和均相等,則圖中a的值為 ? ? ?.
解析:此題以幻方為問(wèn)題情境,考查一元一次方程的應(yīng)用及求解.
根據(jù)“各行、各列及各條對(duì)角線上的三個(gè)數(shù)字之和均相等”,
可列方程-1 - 6 + 1 = 0 + a - 4,
解得a = -2.
故填-2.
例21 (湖北·十堰卷)對(duì)于任意實(shí)數(shù)a,b,定義一種運(yùn)算:[a?b=a2+b2-ab],若[x?x-1=3],則x的值為_(kāi)_______.
解析:此題為新定義題.
根據(jù)新定義的運(yùn)算規(guī)則,將方程轉(zhuǎn)化為常規(guī)方程x2 + (x - 1)2 - x(x - 1) = 3,
整理,得x2 - x - 2 = 0.
解得x1 = -1,x2 = 2.
故答案為-1或2.
例22 (四川·南充卷)已知關(guān)于x的一元二次方程x2 - (2k + 1)x + k2 + k = 0.
(1)求證:無(wú)論k取何值,方程都有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.
(2)如果方程的兩個(gè)實(shí)數(shù)根為x1,x2,且k與[x1x2]都為整數(shù),求k所有可能的值.
解析:此題考查一元二次方程根的判別式、解一元二次方程.
第(1)小題為常規(guī)題,可得Δ = 1 > 0.
進(jìn)而可證出方程有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.
第(2)小題是一道探究題,需求出k的所有可能的整數(shù)值.
解答此題的關(guān)鍵是將[x1x2]轉(zhuǎn)化為用k表示,轉(zhuǎn)化的方法是求解方程,得兩根分別為k和k + 1.
則[x1x2=1+1k]或[x1x2=1-1k+1].
根據(jù)“k與[x1x2]都為整數(shù)”,
可得整數(shù)k的所有可能值為±1,0,-2.
例23 (臺(tái)灣卷)碳足跡標(biāo)簽是一種碳排放量的標(biāo)示方式,讓大眾了解某一產(chǎn)品或服務(wù)所產(chǎn)生的碳排放量多寡,如圖7所示.碳足跡標(biāo)簽的數(shù)據(jù)標(biāo)示有其
規(guī)定,以碳排放量大于20公克,且不超過(guò)40公克為例,此范圍內(nèi)的碳足跡數(shù)據(jù)標(biāo)示只有20,22,24,…,38,40公克等11個(gè)偶數(shù);碳足跡數(shù)據(jù)標(biāo)示決定于碳排放量與這11個(gè)偶數(shù)之中的哪一個(gè)差距最小,兩者對(duì)應(yīng)標(biāo)示的范例如表1所示.
根據(jù)上述資訊,回答下列問(wèn)題,并詳細(xì)解釋或完整寫出你的解題過(guò)程.
(1)若有一個(gè)產(chǎn)品的碳足跡數(shù)據(jù)標(biāo)示為38公克,則它可能的碳排放量之最小值與最大值分別為多少?
(2)承(1),當(dāng)此產(chǎn)品的碳排放量減少為原本的90%時(shí),試求出此產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)標(biāo)示的所有可能情形.
解析:此題是一道開(kāi)放性試題,考查了不等式的相關(guān)知識(shí),將現(xiàn)實(shí)生活中的情境與數(shù)學(xué)思想聯(lián)系起來(lái),需要理解題目所給的信息,并分析出各個(gè)數(shù)量之間的關(guān)系.
第(1)小題根據(jù)題干中關(guān)鍵語(yǔ)句“碳足跡數(shù)據(jù)標(biāo)示決定于碳排放量與這11個(gè)偶數(shù)之中的哪一個(gè)差距最小”,可得碳排放量之最小值與最大值分別為37.0公克和39.0公克.
第(2)小題由第(1)小題的最大值和最小值乘以90%,分別得到33.3公克和35.1公克. 進(jìn)而求出此產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)標(biāo)示的所有可能情形為34公克,36公克.
【評(píng)析】上述試題的設(shè)計(jì)不同于常規(guī)試題,它們大多創(chuàng)設(shè)一定情境,主要考查學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,問(wèn)題的情境可能是數(shù)學(xué)內(nèi)部情境,如例20、例21、例22;也可能是實(shí)際生活情境,如例23. 此外,例22、例23開(kāi)放式的問(wèn)題設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)命題思維的束縛,需要學(xué)生自己探索解決問(wèn)題的方法,相比封閉式問(wèn)題而言,對(duì)學(xué)生的思維品質(zhì)和學(xué)科能力有更高的要求.解答此類題的關(guān)鍵是仔細(xì)分析題目的文字信息,從問(wèn)題情境中抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題,根據(jù)關(guān)鍵語(yǔ)句建立數(shù)學(xué)模型,然后再求解即可.
二、解法分析
中考命題一般注重考查初中數(shù)學(xué)主干知識(shí)、核心內(nèi)容. 在考查學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能的同時(shí),注重對(duì)數(shù)學(xué)思想方法和學(xué)科素養(yǎng)的滲透與提升. 2021年中考數(shù)學(xué)方程與不等式的命題很好地遵循了這一原則,這就要求教師在中考復(fù)習(xí)中要注重基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固,幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò);立足基本技能的訓(xùn)練,凸顯解題技能的培養(yǎng);著眼數(shù)學(xué)素養(yǎng)的提升,強(qiáng)化綜合運(yùn)用的能力.
1. 夯實(shí)基礎(chǔ),強(qiáng)化技能
例24 (廣東卷)二元一次方程組[x+2y=-2,2x+y=2] 的解為 ? ? ? .
解:[x+2y=-2 ,①2x+y=2 ? . ? ? ?②]
(方法1)由①,得[x=-2-2y]. ③
將③代入②,解得[y=-2].
把[y=-2]代入③,解得[x=2].
則方程組的解為[x=2 ,y=-2. ]
(方法2)由②,得[y=2-2x]. ③
將③代入①,解得[x=2].
把[x=2]代入③,解得[y=-2].
則方程組的解為[x=2, y=-2 .]
(方法3)① × 2,得[2x+4y=-4]. ③
③ - ②,解得[y=-2].
把[y=-2]代入①,解得[x=2].
則方程組的解為[x=2, y=-2. ]
(方法4)② × 2,得[4x+2y=4]. ③
③ - ①,解得[x=2].
把[x=2]代入②,解得[y=-2].
則方程組的解為[x=2, y=-2. ]
【評(píng)析】此題是中考試題中較為常見(jiàn)的基礎(chǔ)計(jì)算題,解二元一次方程組的關(guān)鍵是靈活運(yùn)用“代入消元”或“加減消元”的方法將二元一次方程組轉(zhuǎn)化為一元一次方程求解. 數(shù)學(xué)運(yùn)算能力是中考重點(diǎn)考查的能力之一,在日常教學(xué)中,教師可以通過(guò)“一題多法”的訓(xùn)練,幫助學(xué)生在理解算理的基礎(chǔ)上提高運(yùn)算能力.
例25 (重慶A卷)某工廠有甲、乙兩個(gè)車間,甲車間生產(chǎn)A產(chǎn)品,乙車間生產(chǎn)B產(chǎn)品,去年兩個(gè)車間生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量相同,且全部售出. 已知A產(chǎn)品的銷售單價(jià)比B產(chǎn)品的銷售單價(jià)高100元,1件A產(chǎn)品與1件B產(chǎn)品售價(jià)和為500元.
(1)A,B兩種產(chǎn)品的銷售單價(jià)分別是多少?
(2)隨著5G時(shí)代的到來(lái),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期. 今年,該工廠計(jì)劃依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將乙車間改造為專供用戶定制B產(chǎn)品的生產(chǎn)車間. 預(yù)計(jì)A產(chǎn)品在售價(jià)不變的情況下產(chǎn)量將在去年的基礎(chǔ)上增加a%;B產(chǎn)品產(chǎn)量將在去年的基礎(chǔ)上減少a%,但B產(chǎn)品的銷售單價(jià)將提高3a%. 則今年A,B兩種產(chǎn)品全部售出后總銷售額將在去年的基礎(chǔ)上增加[2925a%.] 求a的值.
解析:(1)設(shè)B產(chǎn)品的銷售單價(jià)為x元,則A產(chǎn)品的銷售單價(jià)為(x + 100)元.
依題意,得x + 100 + x = 500.
解得x = 200.
所以x + 100 = 300.
答:A產(chǎn)品的銷售單價(jià)為300元,B產(chǎn)品的銷售單價(jià)為200元.
(2)設(shè)去年每個(gè)車間生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量為t件,
依題意,得300(1 + a%)t + 200(1 + 3a%)(1 - a%)t = 500t[1+2925a%].
設(shè)a% = m,則原方程可化簡(jiǎn)為5m2 - m = 0.
解得m1 =[15],m2 = 0(不合題意,舍去).
所以a = 20.
答:a的值為20.
【評(píng)析】此題考查一元一次方程和一元二次方程的實(shí)際應(yīng)用,其中第(2)小題涉及增長(zhǎng)率的計(jì)算,所列方程形式復(fù)雜,計(jì)算難度較大.近年來(lái),各地中考試題都出現(xiàn)了類似的應(yīng)用題,由于未知數(shù)帶有百分號(hào),化簡(jiǎn)時(shí)有一定的難度,因此求解比較困難.解此類方程的關(guān)鍵是先將“a%”進(jìn)行換元,再將方程化簡(jiǎn),求解換元之后的方程,進(jìn)而求出a的值.在中考復(fù)習(xí)時(shí),可以讓學(xué)生進(jìn)行一些相應(yīng)的訓(xùn)練,掌握化簡(jiǎn)方程的方法,提高運(yùn)算能力.
2. 著眼本質(zhì),理解概念
例26 (四川·雅安卷)若關(guān)于x的分式方程[2-1-kx-2=12-x]的解是正數(shù),則k的取值范圍是 ? .
解析:原方程去分母,得[2x-2-1-k=-1].
解得[x=4-k2].
因?yàn)榉质椒匠痰慕鉃檎龜?shù),且x ≠ 2,
所以[4-k2>0],且[4-k2≠2].
解得k < 4,且k ≠ 0.
故答案為k < 4,且k ≠ 0.
【評(píng)析】此題主要考查解分式方程,以及分式方程的解的概念,解題時(shí)需要注意兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):一是解分式方程就是運(yùn)用化歸思想,通過(guò)去分母,將分式方程轉(zhuǎn)化為整式方程來(lái)求解;二是求出整式方程的解后,一定要檢驗(yàn)最簡(jiǎn)公分母是否為0.在實(shí)際解題時(shí),學(xué)生往往會(huì)忘記驗(yàn)根,導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤.
例27 (湖北·荊門卷)已知關(guān)于x的一元二次方程x2 - 6x + 2m - 1 = 0有x1,x2兩實(shí)數(shù)根.
(1)若x1 = 1,求x2及m的值;
(2)是否存在實(shí)數(shù)m,滿足(x1 - 1)(x2 - 1) =[6m-5]?若存在,求出實(shí)數(shù)m的值;若不存在,說(shuō)明理由.
解析:(1)根據(jù)題意,得Δ = (-6)2 - 4(2m - 1) ≥ 0.
解得m ≤ 5.
由根與系數(shù)關(guān)系,可得x1 + x2 = 6,x1x2 = 2m - 1.
因?yàn)閤1 = 1,所以1 + x2 = 6,x2 = 2m - 1.
解得x2 = 5,m = 3.
(2)存在.
因?yàn)椋▁1 - 1)(x2 - 1) =[6m-5],
所以x1x2 - (x1 + x2) + 1 =[6m-5],
即2m - 1 - 6 + 1 =[6m-5].
整理,得m2 - 8m + 12 = 0.
解得m1 = 2,m2 = 6.
經(jīng)檢驗(yàn),m1 = 2,m2 = 6是原方程的解.
又因?yàn)閙 ≤ 5,且m ≠ 5,所以m = 2.
【評(píng)析】此題主要考查根與系數(shù)的關(guān)系,還綜合一元二次方程有實(shí)數(shù)根的概念,以及分式方程的解的概念,是多個(gè)概念的綜合應(yīng)用,在解題時(shí)應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)各個(gè)概念的內(nèi)涵,尤其是概念適用的條件. 例如,在應(yīng)用一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系時(shí),必須基于方程有實(shí)數(shù)根的前提條件,在求出參數(shù)m的值后,應(yīng)綜合考慮m需滿足的所有限定條件,既要滿足第(1)小題中所求出的m的范圍,還應(yīng)滿足第(2)小題中的分式方程的分母不能為0,學(xué)生只有在領(lǐng)悟概念本質(zhì)的基礎(chǔ)上才能正確解答.
例28 (北京卷)已知關(guān)于x的一元二次方程x2 - 4mx + 3m2 = 0.
(1)求證:該方程總有兩個(gè)實(shí)數(shù)根;
(2)若m > 0,且該方程的兩個(gè)實(shí)數(shù)根的差為2,求m的值.
解析:(1)因?yàn)棣?= (-4m)2 - 4 × 1 × 3m2 =4m2 ≥ 0,
所以該方程總有兩個(gè)實(shí)數(shù)根.
(2)(方法1)因?yàn)閤2 - 4mx + 3m2 = 0,
即(x - m)(x - 3m) = 0,
所以x1 = m,x2 = 3m.
因?yàn)閙 > 0,且該方程的兩個(gè)實(shí)數(shù)根的差為2,
所以3m - m = 2.
解得m = 1.
(方法2)因?yàn)樵摲匠痰膬蓚€(gè)實(shí)數(shù)根的差為2,
不妨設(shè)方程的兩根分別為x1,x2,且x1 > x2,
所以x1 - x2 = 2.
所以(x1 - x2)2 = 4.
所以(x1 + x2)2 - 4x1x2 = 4.
因?yàn)閤1 + x2 = 4m,x1x2 = 3m2,
所以16m2 - 12m2 = 4.
解得m = 1或m = -1.
因?yàn)閙 > 0,所以m = 1.
【評(píng)析】此題第(2)小題考查的是根據(jù)方程兩根的數(shù)量關(guān)系求參數(shù)m的值,方法2是大多數(shù)學(xué)生容易想到的方法,運(yùn)用等式(x1 - x2)2 = (x1 + x2)2 - 4x1x2將方程兩根的差轉(zhuǎn)化為兩根之和及兩根之積,再運(yùn)用根與系數(shù)的關(guān)系即可求解. 實(shí)際上,此題用因式分解的方法求出方程的根,直接代入條件之中,同樣是用化歸的方法,但計(jì)算更為簡(jiǎn)便. 可見(jiàn),在解題時(shí)應(yīng)避免形成固定的思維模式,鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用多種方法解題,通過(guò)對(duì)比感受不同解法的特點(diǎn),在反思提煉中對(duì)數(shù)學(xué)思想方法產(chǎn)生更深的理解.
三、解法賞析
中考試題除了具備考查、選拔的功能外,還為學(xué)生提供了展示思維與能力的平臺(tái). 2021年全國(guó)各地中考試題在重視數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的同時(shí),關(guān)注學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力,在試題命制上不斷推陳出新,很好地體現(xiàn)了能力立意、素養(yǎng)導(dǎo)向的科學(xué)評(píng)價(jià)觀.
例29 (重慶A卷)某銷售商五月份銷售A,B,C三種飲料的數(shù)量之比為3∶2∶4,A,B,C三種飲料的單價(jià)之比為1∶2∶1. 六月份該銷售商加大了宣傳力度,并根據(jù)季節(jié)對(duì)三種飲料的價(jià)格做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,預(yù)計(jì)六月份三種飲料的銷售總額將比五月份有所增加,A飲料增加的銷售額占六月份銷售總額的[115],B,C飲料增加的銷售額之比為2∶1. 六月份A飲料單價(jià)上調(diào)20%,且A飲料的銷售額與B飲料的銷售額之比為2∶3,則A飲料五月份的銷售數(shù)量與六月份預(yù)計(jì)的銷售數(shù)量之比為_(kāi)_____.
解析:由題意,可設(shè)五月份A,B,C三種飲料的銷售量為3a,2a,4a,單價(jià)為b,2b,b,六月份A的銷售量為x,
所以A飲料六月份銷售額為b(1 + 20%)x = 1.2bx,
B飲料六月份銷售額為1.2bx ÷ 2 × 3 = 1.8bx.
所以A,B飲料增加的銷售額分別為1.2bx - 3ab,1.8bx - 4ab.
又因?yàn)锽,C飲料增加的銷售額之比為2∶1,
所以C飲料增加的銷售額為(1.8bx - 4ab) ÷ 2 = 0.9bx - 2ab.
所以C飲料六月份銷售額為0.9bx - 2ab + 4ab =0.9bx + 2ab.
因?yàn)锳飲料增加的銷售額占六月份銷售總額的[115],
所以(1.2bx - 3ab) ÷[115]= 1.2bx + 1.8bx + 0.9bx + 2ab.
所以18bx - 45ab = 3.9bx + 2ab.
因?yàn)閎 ≠ 0,所以18x - 45a = 3.9x + 2a.
化簡(jiǎn),得14.1x = 47a.
所以[ax=310].
則[3ax=910],
即A飲料五月份的銷售數(shù)量與六月份預(yù)計(jì)的銷售數(shù)量之比為9∶10.
【評(píng)析】此題考查的是二元一次方程的應(yīng)用,條件中沒(méi)有給出具體的數(shù)量,而是給出若干個(gè)數(shù)量關(guān)系. 解題的關(guān)鍵就在于選取合適的量設(shè)未知數(shù),然后用代數(shù)式表示出所有的量,再列出方程進(jìn)行計(jì)算. 此題解答的亮點(diǎn)在于根據(jù)三種飲料的數(shù)量比、單價(jià)比,將五月份A,B,C三種飲料的銷售數(shù)量和單價(jià)分別表示為3a,2a,4a;b,2b,b. 再設(shè)六月份A的銷售量為x,對(duì)這些量設(shè)而不求,而是運(yùn)用化歸的思想消去參數(shù)b,再運(yùn)用整體思想求出[ax]的值. 此題很好地考查了學(xué)生在建立方程模型時(shí)是否具有必備的符號(hào)意識(shí),以及能否熟練進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算.
例30 (湖南·衡陽(yáng)卷)在平面直角坐標(biāo)系中,如果一個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)相等,則稱該點(diǎn)為“雁點(diǎn)”. 例如,(1,1),(2 021,2 021),…都是“雁點(diǎn)”.
(1)求函數(shù)y =[4x]圖象上的“雁點(diǎn)”坐標(biāo).
(2)若拋物線y = ax2 + 5x + c上有且只有一個(gè)“雁點(diǎn)”E,該拋物線與x軸交于M,N兩點(diǎn)(點(diǎn)M在點(diǎn)N的左側(cè)). 當(dāng)a > 1時(shí),① 求c的取值范圍;② 求∠EMN的度數(shù).
(3)略.
解析:(1)由題意,得x =[4x]. 解得x = ±2.
所以y = ±2.
故“雁點(diǎn)”坐標(biāo)為(2,2)或(-2,-2).
(2)① 因?yàn)閽佄锞€y = ax2 + 5x + c上有且只有一個(gè)“雁點(diǎn)”E,
所以ax2 + 5x + c = x.
所以Δ = 16 - 4ac = 0,即ac = 4.
因?yàn)閍 > 1,故0 < c < 4.
② 由ac = 4,得c =[4a].
代入方程ax2 + 5x + c = 0中,解得x =[-4a]或x =[-1a].
則點(diǎn)M的坐標(biāo)為[-4a,0].
再將c =[4a]代入方程ax2 + 5x + c = x中,
解得x =[-2a].
則點(diǎn)E的坐標(biāo)為[-2a,-2a].
過(guò)點(diǎn)E作EH⊥Ox于點(diǎn)H(如圖8),
則HE =[2a],MH =[2a]= HE.
故∠EMN的度數(shù)為45°.
[圖8][E][M][H][O][N][x][y]
【評(píng)析】此題是一道二次函數(shù)壓軸題,解答此題的關(guān)鍵是根據(jù)題目所給的條件建立方程模型求解,充分體現(xiàn)了方程思想在解答函數(shù)問(wèn)題時(shí)的重要性. 此題的亮點(diǎn)在于構(gòu)造了一個(gè)與“雁點(diǎn)”有關(guān)的問(wèn)題情境,解答時(shí)先將“雁點(diǎn)”的坐標(biāo)所具有的特殊關(guān)系代入到函數(shù)關(guān)系式中,即可得到一元二次方程,再根據(jù)“拋物線y = ax2 + 5x + c上有且只有一個(gè)‘雁點(diǎn)’E”,得到一元二次方程有兩個(gè)相同的實(shí)數(shù)根,從而得到a,c的關(guān)系式. 通過(guò)此題的解答,能很好地考查出學(xué)生在方程的學(xué)習(xí)中是否真正掌握了建模的思想,能否靈活運(yùn)用方程思想解答一些數(shù)學(xué)綜合題.
四、思考啟示
方程與不等式在初中代數(shù)中具有承上啟下的作用,既是數(shù)與式的延續(xù),又是后續(xù)學(xué)習(xí)函數(shù)知識(shí)與方法的基礎(chǔ),也是中考的重要考查內(nèi)容,所以在平時(shí)的教學(xué)與復(fù)習(xí)中,應(yīng)該理解教材、《標(biāo)準(zhǔn)》,夯基礎(chǔ)構(gòu)網(wǎng)絡(luò);關(guān)注應(yīng)用創(chuàng)新,重思想提素養(yǎng),讓方程與不等式的“橋梁”作用得到真正體現(xiàn).
1. 理解教材、《標(biāo)準(zhǔn)》,夯基礎(chǔ)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
《標(biāo)準(zhǔn)》是中考命題的依據(jù)與“航向標(biāo)”,教材是學(xué)生獲取知識(shí)的“根”,也是最好的題“源”. 教師只有認(rèn)真研讀教材與《標(biāo)準(zhǔn)》,重視教材上例題、習(xí)題的挖掘與變式,才能明確目標(biāo),把握方向,掌控深度與難度. 更有利于學(xué)生夯實(shí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),熟悉基本方法,以不變應(yīng)萬(wàn)變的能力迎接學(xué)習(xí)與挑戰(zhàn).
2. 關(guān)注應(yīng)用創(chuàng)新,重思想提素養(yǎng)
數(shù)學(xué)源于生活,又服務(wù)于生活.《標(biāo)準(zhǔn)》中指出,有意識(shí)地利用方程與不等式模型解釋現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題;認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)生活中蘊(yùn)含著大量與數(shù)量相關(guān)的問(wèn)題,可以抽象成方程與不等式問(wèn)題,在用方程與不等式的思想方法解決問(wèn)題的過(guò)程中積累發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn),體會(huì)方程與不等式的工具性作用,發(fā)展學(xué)生的思維能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,達(dá)成學(xué)以致用、提升素養(yǎng)的目的.
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