揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校(225000) 華板玉
數(shù)學(xué)知識是明確的、可列舉的,但對應(yīng)的題又是大量的,是做不完的,這一點(diǎn)師生都深有感觸。有的學(xué)生雖然做了很多題目,可是題目稍微一變,就不知從何下手了,時(shí)常伴有迷茫、困惑、受挫的情緒,久而久之也就失去了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣。那么如何應(yīng)對這種現(xiàn)象,處理好量和質(zhì)的辯證關(guān)系呢?筆者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐,深感解題是鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識的重要途徑,做一定數(shù)量的題目是必要的,除此之外,還要做一個(gè)解題有心人,善于將做過的題進(jìn)行歸類,在歸類中梳理解題中所用到的知識點(diǎn),提煉其中蘊(yùn)含的思想方法。在歸類中梳理提煉,特別在中考階段性復(fù)習(xí)中,效果更為明顯?,F(xiàn)以人教版教材中的一個(gè)面積模型圖的應(yīng)用為例,就如何在歸類中梳理知識點(diǎn)、提煉思想方法進(jìn)行探討。
如圖1,直線l1∥l2,△ABC與△DBC的面積相等嗎?為什么?你還能畫出一些與△ABC面積相等的三角形嗎?
圖1
分析:此題是在學(xué)生學(xué)過平行四邊形的性質(zhì)和兩條平行線之間的距離定義等知識之后給出的,它是三角形面積性質(zhì)的延續(xù)。如圖2,根據(jù)“兩條平行線之間距離處處相等”的性質(zhì),可知△ABC的BC邊上的高AS與△DBC的BC邊上的高DT相等。根據(jù)“同底等高的三角形面積相等的性質(zhì),可得S△ABC=S△DBC。以此類推,可知當(dāng)點(diǎn)E在直線l1上時(shí),可得S△EBC=S△DBC=S△ABC。同理,可得△ADB與△ADC的面積相等(角度的切換)。
圖2
推論:如圖3,直線l1∥l2,點(diǎn)A,D在直線l1上,點(diǎn)B,C在直線l2上,AC,BD相交于點(diǎn)O,則△ABO與△CDO的面積相等。
圖3
證明:∵直線l1∥l2,點(diǎn)A,D在直線l1上,點(diǎn)B,C在直線l2上,∴S△ABC=S△DBC,∴S△ABC-S△BOC=S△DBC-S△BOC,∴S△ABO=S△CDO。
點(diǎn)評:△ABO與△CDO面積相等,是兩條平行線間三角形面積的相等性與等式性質(zhì)的“合力”。
從題設(shè)和證明中,我們可得到這樣的一個(gè)結(jié)論:兩條平行線間同底三角形的面積相等。它是兩條平行線性質(zhì)的應(yīng)用,是同底等高三角形面積相等性質(zhì)的“衍生”。
兩條平行線間同底三角形的面積相等的圖形,可作為一個(gè)面積的模型圖,這一模型圖是隱藏在圖形中的,需要師生觀察圖形,從中發(fā)現(xiàn)這一模型圖,它為解決面積問題提供了一個(gè)巧妙的思路。在中考面積問題中,涉及這一模型圖的題目比較多,現(xiàn)列舉幾例。
[例1]如圖4 所示的網(wǎng)格是正方形網(wǎng)格,A,B,C,D是網(wǎng)格線交點(diǎn),則△ABC的面積與△ABD的面積的大小關(guān)系為:S△ABC_____S△ABD(填“>”“=”或“<”)。
圖4
分析:網(wǎng)格邊長為1,網(wǎng)格中三角形的邊長都是可求的,同時(shí)網(wǎng)格線間還有垂直、平行的位置關(guān)系,充分利用網(wǎng)格的度量性和位置關(guān)系可求兩個(gè)三角形的面積。
解法1:根據(jù)網(wǎng)格邊長的度量性、垂直性可求得S△ABC;S△ABD雖不能直接求得,但可用兩邊分別為2、5 的矩形的面積減去3 個(gè)直角三角形的面積求得。綜上,可求得△ABC和△ABD兩個(gè)三角形的面積均為4,故填“=”。
解法2:網(wǎng)格中的網(wǎng)格線不僅平行或垂直,而且所構(gòu)成的矩形的對角線平行或垂直,所構(gòu)成的正方形的對角線平行或垂直,基于此,連接CD,會發(fā)現(xiàn)CD是邊長為3 的正方形的一條對角線,而AB又是邊長為2 的正方形的一條對角線,于是AB∥CD,而△ABC與△ABD恰是這兩條平行線之間底同為AB的三角形,所以這兩個(gè)三角形的面積相等。
點(diǎn)評:此題以網(wǎng)格為載體,比較兩個(gè)三角形面積的大小。對比兩種方法,前一種重計(jì)算,而后一種重觀察、重發(fā)現(xiàn),省去了計(jì)算環(huán)節(jié),顯然,后者更簡捷。而網(wǎng)格中兩條平行線之間的等積三角形的獲取不是顯現(xiàn)的,而是隱藏其間的,要連接CD這條輔助線才能顯現(xiàn),這需要學(xué)生留心觀察、聯(lián)想思考。細(xì)品解法2,從中可梳理出的知識點(diǎn)有:兩條平行線間同底三角形面積相等,可提煉的思想方法有轉(zhuǎn)化思想,而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的途徑就是留心觀察。
類比應(yīng)用:如圖5,在每個(gè)小正方形的邊長為1 的網(wǎng)格中,點(diǎn)A,B,C均在格點(diǎn)上,點(diǎn)D為小正方形一邊的中點(diǎn)。
圖5
(1)AD的長等于______;
(2)請?jiān)诰W(wǎng)格中,用無刻度的直尺畫出一個(gè)點(diǎn)P,使其滿足S△PAD=S四邊形ABCD,并簡要說明點(diǎn)的位置是如何找到的(不要求證明)________。
分析:求AD長,需將AD“圈”在一個(gè)直角三角形中,用勾股定理求解;AC是四邊形ABCD的一條對角線,且這條對角線是直角邊都為4 的等腰直角三角形的斜邊,根據(jù)這一條件信息,可考慮作AC的平行線,構(gòu)造平行線間的同底三角形。
解:如圖6,連接AC。取格點(diǎn)G,連接BG,交DC的延長線于點(diǎn)P,則點(diǎn)P為所求點(diǎn)。
圖6
點(diǎn)評:求四邊形的面積,常需借助對角線將四邊形的面積轉(zhuǎn)化為三角形的面積之和。觀察網(wǎng)格,可知對角線AC是直角邊都為4 的等腰直角三角形的斜邊,根據(jù)這一特性,過點(diǎn)B作AC的平行線,將△ABC的面積轉(zhuǎn)化為△PAC的面積,而這一過程體現(xiàn)了平行線間同底三角形面積相等的性質(zhì),其間彰顯轉(zhuǎn)化思想的魅力。
例1 及“類比應(yīng)用”的求解,都是依靠觀察,并尋找網(wǎng)格中的平行關(guān)系,從而提煉出等面積三角形。
[例2]如圖7,點(diǎn)O是半圓的圓心,BE是半圓的直徑,點(diǎn)A,D在半圓上,且AD∥BO,∠ABO=60°,AB=8,過 點(diǎn)D作DC⊥BE于點(diǎn)C,則陰影部分的面積是______。
圖7
分析:本題的各部分陰影圖形是分散的,如何將所求圖形和待求圖形的面積有機(jī)組合在一起,如何將不規(guī)則圖形的面積轉(zhuǎn)化為可求的規(guī)則圖形的面積,是兩個(gè)思考點(diǎn)。
思考:根據(jù)AD∥BO這一條件,△ABD的面積可用哪一個(gè)三角形的面積等量替換呢?它體現(xiàn)了什么思想?
解:如圖8,連接OA?!摺螦BO=60°,OA=OB,∴△AOB是等邊三角形,∴OA=AB=8,∠AOB=60°,∴∠AOE=120°。∵AD∥OB,∴∠OAD=∠AOB=60°?!逴A=OD,∴△AOD是等邊三角形,∴∠AOD=60°,∠COD=60°。∵DC⊥BE,∴∠OCD=90°,∴∠CDO=30°,∴OC=OD=4,CD=∵AD∥OB,∴S△ABD=S△AOD,∴S△ABD+S弓形AD=S△AOD+S弓形AD,∴S△ABD+S弓形AD=S扇形AOD?!郤陰影=S扇形AOD+S扇形DOE-S△COD=S扇形AOES△COD=
圖8
點(diǎn)評:此例以圓為背景,以平行為線索,根據(jù)“兩條平行線間的同底三角形面積相等”的性質(zhì),用△AOD的面積代替△ABD的面積,從而將不規(guī)則的△ABD與弓形AD的組合圖形面積轉(zhuǎn)換為可求的扇形AOD的面積,再進(jìn)一步將陰影部分和△COD聯(lián)系在一起,通過面積的和差化得到所求。
回顧解題過程,用△AOD的面積替換△ABD的面積是開啟解題思路的一把鑰匙,也是平行線間同底三角形面積性質(zhì)的靈活應(yīng)用,體現(xiàn)了將不規(guī)則的圖形面積化為規(guī)則可求的圖形的面積的思想。此題涉及的知識點(diǎn)有:平行線間的等積三角形、等邊三角形的判定和性質(zhì)、勾股定理、扇形面積公式,所涉及的思想方法有:等積轉(zhuǎn)換思想、整體思想、和差法等,實(shí)現(xiàn)這些思想方法的途徑為:觀察、聯(lián)想和整體性思維。
類比應(yīng)用:如圖9,半圓的直徑AB=10,P為AB上一點(diǎn),點(diǎn)C,D為半圓的三等分點(diǎn),則陰影部分的面積等于____________。
圖9
解:如圖10,連接CD,OC,OD,
圖10
∵點(diǎn)C,D為半圓的三等分點(diǎn),∴∠AOC=∠COD=∠BOD=60°,∴△COD為等邊三角形,∴∠OCD=60°,∴∠OCD=∠AOC,∴CD∥AB,∴S△PCD=S△COD,∴S陰影=S扇形OCD=
點(diǎn)評:證CD∥AB,進(jìn)而得到S△PCD=S△COD是問題解答的關(guān)鍵所在,這又歸結(jié)到兩平行線之間同底三角形面積相等的性質(zhì)。
[例3]如圖11,正方形ABCD的邊長為2,點(diǎn)E在AB邊上。四邊形EFGB也為正方形,設(shè)△AFC的面積為S,則S=_____。
圖11
分析:所求三角形的面積只能計(jì)算出AC長,無法用三角形面積公式直接求得,能否用與其面積相等的三角形來直接替換呢?若不能直接替換,圖中的哪條線與AC平行呢?
解:如圖12,連接BF?!咚倪呅蜛BCD為正方形,∴∠ACB=45°。∵四邊形BGFE為正方形,∴∠FBG=45°,∴∠FBG=∠ACB,∴BF∥AC。根據(jù)“兩平行線間同底三角形面積相等”的性質(zhì),得S△AFC=S△ABC=2。
圖12
點(diǎn)評:此例以正方形為背景,連接正方形BGFE的對角線BF,會發(fā)現(xiàn)BF∥AC,根據(jù)“兩平行線間同底三角形面積相等”的性質(zhì),將△AFC的面積用△ABC的面積替換,從而將看似不可求的△AFC的面積求得。此題中的知識點(diǎn)有:正方形對角線的性質(zhì),兩平行線間同底三角形面積相等的性質(zhì),所蘊(yùn)含的思想有轉(zhuǎn)化思想。
類比應(yīng)用:正方形ABCD,正方形BEFG和正方形RKPF的位置如圖13 所示,點(diǎn)G在線段DK上,正方形BEFG的邊長為4,求△DEK的面積。
圖13
分析:三角形的面積不能直接求得,需要轉(zhuǎn)化。如何轉(zhuǎn)化呢?圖13 與圖11 都是“連體”正方形(有公共頂點(diǎn),有公共邊),但圖13 中多出了一個(gè)小正方形。能否類比例3的思路呢?
解:如圖14,連接BD,EG,F(xiàn)K,易證BD∥EG∥FK,
圖14
由BD∥EG,得S△DEG=S△BEG,
由EG∥FK,得S△KEG=S△FEG,
∴S△DEG+S△KEG=S△BEG+S△FEG,即S△DEK=S正方形BEFG=42=16。
點(diǎn)評:結(jié)果很“驚奇”(所求三角形的面積正好是圖13 中間正方形的面積),此例的解答類比了例3 的解題思路,注重正方形對角線的平行位置關(guān)系的提取和應(yīng)用,以及兩條平行線之間同底三角形面積相等的性質(zhì)的應(yīng)用。注重與基礎(chǔ)題(例3)的類比,有助于開啟學(xué)生的解題思路。
三道例題及其變式應(yīng)用題都分別從不同“背景”展示了兩條平行線之間同底三角形面積相等的性質(zhì),也就是說,拋開背景的因素,可歸為一類題。通過對三道題中知識點(diǎn)的梳理,得到了它們中所含有的相同知識點(diǎn):兩條平行線之間同底三角形面積相等。解完題后若草草了事,則這個(gè)知識點(diǎn)的價(jià)值就得不到充分體現(xiàn),更談不上解題中蘊(yùn)含的思想方法(側(cè)重轉(zhuǎn)化思想)的挖掘,以及思想方法實(shí)現(xiàn)的途徑(觀察與聯(lián)想)的體驗(yàn)。
題是解不完的,解題之后不僅要梳理出相關(guān)知識點(diǎn),還要去體驗(yàn)題目背后蘊(yùn)含的思想方法,并進(jìn)行挖掘、提煉與遷移,這樣才能提升解題質(zhì)量,取得事半功倍的效果。