倪建

[摘? 要] 解題能力是數(shù)學(xué)教師的一項(xiàng)必備的專業(yè)能力，但由于一些原因，很多教師卻忽略了. 通過(guò)對(duì)一些有難度的習(xí)題的練習(xí)及閱讀期刊，可以保持甚至提高教師的解題能力，有助于教師評(píng)定更高一級(jí)的職稱.

[關(guān)鍵詞] 幾何題;解題能力;閱讀

解題能力是數(shù)學(xué)教師的一項(xiàng)必備的專業(yè)能力. 對(duì)思維能力要求較高的問(wèn)題進(jìn)行探究思考，有助于教師解題能力和專業(yè)素養(yǎng)的提升. 教師的解題能力很重要，它直接影響了教師的解題教學(xué)，最終影響學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí). 最近同事參加高級(jí)職稱筆試后問(wèn)了筆者一道試題，有一定的難度，現(xiàn)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入思考.

問(wèn)題呈現(xiàn)

如圖1，已知菱形ABCD的邊長(zhǎng)為a，P為對(duì)角線AC上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)，∠BAD=30°，求PA+PB+PD的最小值.

問(wèn)題解法探究

解法1：數(shù)形結(jié)合，建立坐標(biāo)系，將幾何問(wèn)題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問(wèn)題. 如圖2，設(shè)OP=x，設(shè)f（x）=PA+PB+PD，則f（x）=acos15°-x+2，則f′（x）= -1+，令f′（x）=0，所以x=asin15°時(shí)，fmin（x）=acos15°+asin15°=2asin（15°+30°）=a.

分析：題目中的條件30°并不好用，所以想著簡(jiǎn)單一些，直接建立坐標(biāo)系，將PA，PB，PD用未知量表示出來(lái)，轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問(wèn)題. 此方法應(yīng)用了一些高中的數(shù)學(xué)知識(shí)（求導(dǎo)，三角函數(shù)），雖然解決了問(wèn)題，但總感覺“違規(guī)”，筆者想著肯定有更初等的方法.

解法2：利用菱形的軸對(duì)稱性，得PB=PD，進(jìn)而將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為PA+2PB，即PA+PB. 聯(lián)想將軍飲馬問(wèn)題，利用30°這個(gè)特殊角和之間的關(guān)系可以給出下列解法. 如圖3，作∠PAE=30°，PF⊥AE，則PF=PA，所以PA+PB=PF+PB. 當(dāng)B，P，F(xiàn)三點(diǎn)共線時(shí)，（PF+PB）min=BG，因?yàn)椤螧AE=45°，所以BG=AB=a. 所以PA+PB+PD=PA+2PB=2BG=a.

分析：利用菱形的軸對(duì)稱性，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為λPA+PB，巧妙地應(yīng)用了30°，解決了問(wèn)題，有“運(yùn)氣”的成分. 筆者查閱了相關(guān)文章[1]，知道了這是個(gè)經(jīng)典模型，關(guān)于直線的胡不歸問(wèn)題，關(guān)于圓的阿氏圓問(wèn)題，最終都是轉(zhuǎn)化為兩點(diǎn)之間線段最短的問(wèn)題. 文中還提到了費(fèi)馬點(diǎn)，三角形內(nèi)部一點(diǎn)到三個(gè)頂點(diǎn)距離之和最小問(wèn)題，可通過(guò)將某一個(gè)三角形旋轉(zhuǎn)60°，將三條線段和最小的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩點(diǎn)之間線段最短的問(wèn)題.

解法3：要想出現(xiàn)三角形，連接BD即可，隨著點(diǎn)P在線段AC上自上而下運(yùn)動(dòng)，PA一直在增大，PB，PD先減小后增大，所以滿足題意的點(diǎn)P在△ABD內(nèi)部，要求PA+PB+PD的最小值，其實(shí)就是△ABD的費(fèi)馬點(diǎn)問(wèn)題. 由費(fèi)馬點(diǎn)的結(jié)論可知，當(dāng)∠APB=∠APD=∠BPD=120°時(shí)，PA+PB+PD值最小. 如圖4，∠BPO=60°，所以PO=asin15°，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為解法1，（PA+PB+PD）min=a.

感悟

1. 數(shù)學(xué)教師通常都很忙碌，如日常教學(xué)、批改作業(yè)、找學(xué)生訂正作業(yè)，輔差. 同時(shí)還有很多數(shù)學(xué)教師當(dāng)班主任，那就更忙了. 他們往往忽視了自己專業(yè)上的發(fā)展，很少去解難題、寫文章、做課題. 他們是學(xué)校發(fā)展的主力軍，在專業(yè)上停滯不前著實(shí)可惜. 這位同事最終沒有評(píng)上高級(jí)職稱，挺令人惋惜的，所以教師們要關(guān)注自己的專業(yè)發(fā)展，多解難題，如中考?jí)狠S題，以提高解題能力. 除了解題，還要研究解題教學(xué)，研究怎樣講授習(xí)題，使學(xué)生更容易理解.

2. 讀專業(yè)的數(shù)學(xué)雜志有助于教師更快地提高專業(yè)素養(yǎng)，閉門造車斷不可取. 筆者給出解法2屬于靈光乍現(xiàn)，殊不知此類問(wèn)題已有前人總結(jié)，即胡不歸問(wèn)題. 雜志上的文章都是精品，有優(yōu)秀的數(shù)學(xué)同仁對(duì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，也有極好的數(shù)學(xué)解題思想方法. 筆者也是因?yàn)椴殚嗠s志才了解了胡不歸問(wèn)題、費(fèi)馬點(diǎn)問(wèn)題，開卷有益. “要給學(xué)生一滴水，老師就需要有一碗水.”教師要多閱讀、多反思，逐漸提升自身數(shù)學(xué)素養(yǎng)，并最終服務(wù)于日常教學(xué)，提升課堂教學(xué)的效果. 與此同時(shí)，教師也就減少了課下輔導(dǎo)學(xué)生的時(shí)間，用這些時(shí)間從事專業(yè)發(fā)展，形成良性循環(huán).

參考文獻(xiàn)：

[1] 周楊. 線段最值問(wèn)題的難點(diǎn)突破[J].初中數(shù)學(xué)教與學(xué)，2020（19）：22-25.