【摘 要】 中考試題有它的評(píng)價(jià)價(jià)值和導(dǎo)向價(jià)值,更需要關(guān)注它的教學(xué)價(jià)值.我們不單單滿足于完成解答,而是基于條件聯(lián)想,發(fā)掘更多可用的基本圖形,尋找更多的關(guān)聯(lián),串聯(lián)起不同的知識(shí)應(yīng)用,讓中考試題成為我們教學(xué)的精品資源,達(dá)到中考試題的價(jià)值最大化.本文以2022年安徽省中考第14題填空壓軸題為例,來(lái)談?wù)勗囶}的價(jià)值挖掘.
【關(guān)鍵詞】 條件聯(lián)想;基本圖形;教學(xué)價(jià)值
1 題目呈現(xiàn)
(2022年安徽第14題)如圖1,四邊形ABCD是正方形,點(diǎn)E在邊AD上,△BEF是以E為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形,EF,BF分別交CD于點(diǎn)M,N,過(guò)點(diǎn)F作AD的垂線交AD的延長(zhǎng)線于點(diǎn)G.連接DF,請(qǐng)完成下列問(wèn)題:
(1)∠FDG=°;
(2)若DE=1,DF=22,則MN=.
2 價(jià)值挖掘
本題是正方形背景下,結(jié)合動(dòng)點(diǎn)作等腰直角三角形,經(jīng)歷從一般到特殊的探究過(guò)程,是較常規(guī)的命題考查方式.本題蘊(yùn)含豐富的幾何基本圖形,可作為教學(xué)資源使用,引導(dǎo)學(xué)生基于題中給出的條件進(jìn)行聯(lián)想[1],收獲不同的解題方法,串聯(lián)起不同模型,不同知識(shí)的應(yīng)用,從而將試題的價(jià)值最大化.
2.1 基于等腰直角三角形,考查一線三直角
第一問(wèn),由題中等腰直角△BEF聯(lián)想一線三直角,如圖1,可證△ABE≌△GEF,所以EG=AB,AE=GF,又四邊形ABCD是正方形,所以AD=AB,所以AD=EG,從而得到AE=DG,所以DG=GF,得△GDF為等腰Rt△,所以∠FDG=45°.
本題是點(diǎn)E在AD上任意一點(diǎn)時(shí)都成立的一般情況下的結(jié)論,在第二問(wèn)若DE=1,DF=22時(shí),可得DG=GF=AE=2,所以正方形邊長(zhǎng)為3.第一小題不需添加輔助線,基本圖形是現(xiàn)實(shí)存在,所以難度不大,但一線三直角的“K型圖”是中考考查的高頻考點(diǎn),可以作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的不錯(cuò)選擇.下面主要對(duì)第二小題展開(kāi)價(jià)值挖掘.
2.2 基于平行條件,考查“A型”“X型”相似
思路1 由四邊形ABCD是正方形及GF⊥AD,所以題中有現(xiàn)成的橫縱兩組平行線,可以構(gòu)造“A型”或“X型”相似.
簡(jiǎn)解1 如圖2,延長(zhǎng)BC,GF交于點(diǎn)H,則FH=1,CH=DG=2,由CD∥GH,所以△EDM∽△EGF,△BCN∽△BHF,所以MDFG=EDEG=13,所以MD=13FG=23,NCFH=BCBH=35,所以NC=35FH=35,所以MN=3-23-35=2615.
評(píng)析 方法1充分利用了DC∥GH的條件,利用兩組“A型”相似分別求出DM和CN,進(jìn)而求得MN.類似的可以利用圖3,過(guò)點(diǎn)F作FH∥BC,交CD于點(diǎn)H,構(gòu)造△BCN與△FHN的“X型”相似求解CN;亦可如圖4,延長(zhǎng)FE與BA的延長(zhǎng)線交于點(diǎn)H,構(gòu)造“X型”相似求解AH,再利用△FMN與△FHB的“A型”相似求解MN;或是如圖5進(jìn)行構(gòu)造求解,此處不再贅述.像這樣對(duì)平行條件充分的進(jìn)行挖掘,是很實(shí)用的教學(xué)素材.
2.3 基于45°角,考查正方形背景下的半角模型
思路2 由條件中△BEF是以E為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形,所以∠EBF=45°,聯(lián)想到正方形中的半角模型,故可連結(jié)EN,利用半角結(jié)論,結(jié)合Rt△EDN中勾股定理即可求解.
簡(jiǎn)解2 如圖6,連結(jié)EN,由正方形背景下的半角模型結(jié)論可知,EN=AE+CN,令CN=a,則EN=a+2,DN=3-a,在Rt△EDN中由勾股定理得EN2=ED2+ND2,所以(a+2)2=12+(3-a)2,解得a=35.DM的求解同方法1,所以MN=3-23-35=2615.
評(píng)析 此法是對(duì)正方形中45°半角模型的自然思考,對(duì)于填空題形式可以借助結(jié)論進(jìn)行應(yīng)用,是練習(xí)半角模型應(yīng)用意識(shí)和能力的不錯(cuò)素材.其中半角結(jié)論的證明,如圖7,將△BCN繞點(diǎn)B旋轉(zhuǎn)至△BAN′,構(gòu)造△N′EB≌△NEB即可,這里不再細(xì)述.
2.4 基于面積思考,考查“寬高模型”
思路3 題中當(dāng)DE=1,DF=22時(shí),圖形都是確定的,思路2連結(jié)EN后,MN恰為△ENF求解面積時(shí)“寬高模型”中的“高”,從而得到面積視角下的求解方法.
簡(jiǎn)解3 如圖6,連結(jié)EN,由AB=3,AE=2,所以BE2=13,所以得S△BEF=12BE2=132.又由平行線分對(duì)應(yīng)線段成比例可知,NFBF=DGAG=25,所以S△ENF=25S△BEF=135,所以S△ENF=12MN·EG=135,所以MN=2615.
評(píng)析 由簡(jiǎn)解2連結(jié)EN得到啟發(fā),只需求得△ENF的面積,即可利用“寬高模型”求解MN.“寬高模型”簡(jiǎn)介,△ENF的面積可以用“12鉛錘線段MN×水平距離EG”,鉛錘線段即為“高”,水平距離即為“寬”,本質(zhì)就是看成以MN為公共底邊的△ENM和△FNM的面積之和,這在許多背景下的面積問(wèn)題中都有廣泛應(yīng)用.
簡(jiǎn)解4 如圖8,過(guò)點(diǎn)E作EH∥CD交BF于點(diǎn)H,同簡(jiǎn)解3知S△BEF=12BE2=132.在△BEF中由“寬高模型”得S△BEF=12EH·AG=132,所以EH=135,
圖8再由△MNF∽△EHF,對(duì)應(yīng)底的比等于對(duì)應(yīng)高的比,所以MNEH=GDGE,所以MN=23×135=2615.
評(píng)析 此法也是基于△BEF的面積確定,利用“寬高模型”確定公共底EH,同時(shí)又有“A型”相似的出現(xiàn),這里的線段EH串聯(lián)起了三角形面積與平行得相似的不同知識(shí),起到橋梁紐帶的作用,關(guān)聯(lián)起不同條件和知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生不同方法的發(fā)現(xiàn)也體現(xiàn)了知識(shí)的生長(zhǎng)過(guò)程.
2.5 基于公共邊角,考查相似基本圖形
思考4 能否不添加輔助線直接求解?分析題中條件,圖中有現(xiàn)成的公共邊角相似的基本圖形,又線段DF,MF,DM的長(zhǎng)可求,所以嘗試直接利用相似求解.
簡(jiǎn)解5 如圖1,DF=22,EF=13,所以由DM∥GF得MF=23EF=2313,又由(1)知∠NDF=∠NFM=45°,又∠DNF=∠FNM為公共角,所以△NDF∽△NFM,所以MNFN=FNDN=FMDF,所以MN·FNFN·DN=FM2DF2,即MNDN=FM2DF2=1318,所以MNDM=135,所以MN=135DM=2615.
評(píng)析 此法不需添加輔助線,△NDF與△NFM公共邊角相似也是相似的常見(jiàn)基本圖形,但直接求解MN還是有一定難度的,這里有公共邊角相似常用的“MN·DN=FN2”外,還有“MNDN=FM2DF2”這個(gè)結(jié)論相對(duì)比較少用,其實(shí)由面積還可推導(dǎo)得到“DF·NF=DN·FM”等結(jié)論,可以作為探究的素材,也可以成為解題的新突破口.
2.6 基于函數(shù)解析,考查形數(shù)轉(zhuǎn)化
思考5 基于題中的正方形背景和等腰直角三角形的條件,聯(lián)想規(guī)則圖形下,建立平面直角坐標(biāo)系,借助函數(shù)解析式,通過(guò)解析法求解也是一條有效途徑.
簡(jiǎn)解6 如圖9,以點(diǎn)B為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系,則E(2,3),F(xiàn)(5,1),所以可得EF的解析式為:y=-23x+133,OF的解析式為:y=15x,所以M(3,73),
評(píng)析 笛卡爾在《指導(dǎo)思維的法則》中提出了“通用數(shù)學(xué)”的思路,運(yùn)用“幾何問(wèn)題代數(shù)化,代數(shù)問(wèn)題坐標(biāo)化”的思想解題,實(shí)現(xiàn)形數(shù)轉(zhuǎn)化.初中幾何中遇正方形、矩形、菱形和特殊三角形如等腰直角三角形等圖形時(shí),建立坐標(biāo)系,應(yīng)用解析法也是破解幾何問(wèn)題的一種有效路徑.本題是應(yīng)用函數(shù)解析的思考方向,實(shí)現(xiàn)形數(shù)轉(zhuǎn)化的好題.
3 一點(diǎn)思考
一道中考試題,尤其是試卷中的關(guān)鍵題、壓軸題,往往都凝聚著命題人的心血,是考查知識(shí)應(yīng)用、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果、反映素養(yǎng)發(fā)展的好題.讓中考試題在教學(xué)中充分發(fā)揮它的價(jià)值是很有價(jià)值的研究方向.本文以一道中考填空的壓軸題為例,基于不同條件的聯(lián)想,串聯(lián)起了“一線三等角”全等、平行線、相似的幾種基本圖形“A型”“X型”和“公共邊角型”相似、“半角模型”“寬高模型”以及“函數(shù)解析化”等不同的知識(shí)與方法.整個(gè)方法的探究過(guò)程也就是知識(shí)的生長(zhǎng)和應(yīng)用過(guò)程,是充分挖掘試題教學(xué)應(yīng)用價(jià)值的過(guò)程,當(dāng)然試題的變式拓展延伸還有待后續(xù)進(jìn)一步研究.
參考文獻(xiàn)
[1]姜黃飛.挖掘試題中各條件的關(guān)聯(lián)變式話命題[J].數(shù)學(xué)通訊(上半月),2020(01):52-55.
作者簡(jiǎn)介
姜黃飛(1975—),男,浙江海鹽人,中學(xué)高級(jí)教師;嘉興市名師,浙江省張宗余名師工作室學(xué)科帶頭人,參加市中考命題和承擔(dān)期末統(tǒng)考命題;主要從事數(shù)學(xué)教育和試題研究;發(fā)表論文多篇.