陳國華
【摘要】設(shè)想,是對同一問題從各個不同的角度去觀察、思考、分析其特征,推測其解題的大致方向,構(gòu)思各種不同的處理方案,這是在解題過程中探究解題途徑的基本方法.近幾年的中考的熱點問題——利用動點求最值問題及長期以來競賽中的四點共圓,一直是很多考生難以逾越的一道屏障,普遍得分率偏低,究其原因是此類題用常規(guī)方法很難解決問題,而且不容易找到思路,大部分考生都只能選擇放棄.然而靜下心來細(xì)細(xì)品味,不難發(fā)現(xiàn)這類題目的解題思路有共同的地方.如果能利用設(shè)想構(gòu)造適當(dāng)?shù)膱D形來給予輔助,往往能促使問題轉(zhuǎn)化,使問題中原來隱晦不清的關(guān)系和性質(zhì)在新構(gòu)造的環(huán)境中清晰地展現(xiàn)出來,從而簡捷地解決問題,這種解題方法稱為構(gòu)造法.這種方法充分利用了數(shù)形結(jié)合的思想,使代數(shù)與幾何等知識相互滲透,綜合應(yīng)用,它不但能較好地達(dá)到解題的目的,還有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力.
【關(guān)鍵詞】構(gòu)造法;輔助圓;解法自然生成
在針對這類題型解決問題時,常需要借助于圓的性質(zhì),問題才得以解決.可是大多數(shù)時候我們需要的圓并不存在(有時題設(shè)中沒有涉及圓;有時雖然題設(shè)涉及圓,但是此圓并不是我們需要用的圓),這就需要我們利用已知條件,借助圖形把需要的實際存在的隱形圓找出來.
1.利用圓的定義構(gòu)造輔助圓
案例1 (2014成都中考)如圖1,在邊長為2的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD邊的中點,N是AB邊上一動點,將△AMN沿MN所在的直線翻折得到△A′MN,連接A′C,則A′C長度的最小值是.
分析 關(guān)鍵是根據(jù)題意得出A′的位置,可難點在于N點是動點,導(dǎo)致A′的位置隨N的移動而移動,初看似乎沒有思路,但是注意到運動過程中有兩個不變量,一是M的位置不變;二是AM的長度不變,并且AM′=AM,由此我們可以聯(lián)想到圓的定義:平面內(nèi),動點到定點的距離等于定長的點的軌跡叫作圓.那我們就以M點為圓心,AM為半徑作圓,A′的軌跡就是圓M.這樣,題目難度就大打折扣,現(xiàn)在問題就轉(zhuǎn)化為在圓上找一點A′使得圓外一點C到A′的距離最小.這個問題就轉(zhuǎn)化成我們所熟悉的了,連接CM與圓的交點即為所求的點(如圖2),進而利用銳角三角函數(shù)關(guān)系求出A′C的長即可.
2.利用三角形的外接圓構(gòu)造
案例2 (2013武漢中考)如圖3,E,F(xiàn)是正方形ABCD的邊AB上兩個動點,滿足AE=BF.連接CF交BD于點G,連接DE交AG于點H.若正方形的邊長為2,則線段BH長度的最小值是.
分析 此題的難點在于動點太多,E,F(xiàn)兩點的移動,導(dǎo)致G,H兩點隨之移動,同時還有條件AE=BF做限制,看起來問題已經(jīng)陷入僵局,有一種“山窮水盡”的味道.與其就此放棄,不妨做一些大膽的嘗試.既然E,F(xiàn)兩點在移動過程中始終保證AE=BF,那就讓這兩個點取特殊位置.先考慮E,B兩點重合,F(xiàn),A兩點重合,此時H,G和AC與BD的交點O三點重合,接著不斷改變E,F(xiàn)兩點的位置,做出H的運動軌跡.
到此時我們再根據(jù)正方形的特殊性,容易得出H點的軌跡在以AD的中點O′為圓心,AD的一半為半徑的四分之一圓周上.現(xiàn)在問題就轉(zhuǎn)化為在圓O′上找一點H使得圓外一點B到H的距離最小.這樣原本很復(fù)雜的問題就得到自然轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化到熟悉的知識框架中,圓外一點和圓上各點的連線段中最短線段必過圓心,于是連接BO′與圓的交點即為所求的點H(如圖4),進而利用勾股定理求出BH的長即可.
3.利用四點共圓構(gòu)造輔助圓
案例3 如圖5,在ABCD內(nèi)取一點P,使∠1=∠2,求證∠3=∠4.
分析 本題和前面的題目有比較大的區(qū)別,在于之前的題目有動點,本題沒有.下面我們來考察求證相等的∠3同∠4是平行四邊形對角的部分,似乎只需∠PBC=∠PDC,但是這同原題沒什么分別,所以應(yīng)該另想其他辦法.由于題設(shè)ABCD為平行四邊形,可設(shè)法做輔助線,構(gòu)造出新的等角.因此,不妨過P點做AD的平行線,構(gòu)造新的平行四邊形,完成角的轉(zhuǎn)化,尋找突破口,為此我們不妨一試.
如圖5作平行四邊形APQD,則∠1=∠5,∠4=∠6,又PQ∥AD∥BC,PQ=AD=BC,得另一個平行四邊形BCQP,則∠3=∠8,由此,∠1=∠2=∠5=∠7,故P,C,Q,D四點共圓(如圖6),所以,∠6=∠8,從而∠3=∠4.