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《广猛说——市统测》

 xyz3i 2017-12-11


一、选择题把关题

为书写方便,表达清楚,设CE=1,则BE=2,由题易得Rt△ADF≌Rt△CDE(ASA)故AF=CE=1,且DF=DE,从而△DEF为等腰直角三角形;

基本策略二:基于导角分析,采取相似法

除了可以解△BFG,若能敏锐地发现△BFG∽△BDE,便可以直接借助相似三角形的性质迅速解决问题.

下面提供几种相似方法:

后来发现解法3的导角都显繁琐了,只需要识别如下“8字形”结构,即可轻松导角.

二、填空题把关题

第17题:如图2,若△ABC内一点P满足:∠PAB=∠PBC=∠PCA,则点P称为△ABC的布洛卡点.三角形的布洛卡点是数学爱好者布洛卡在1875年发现,并用他的名字命名的.若在△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,点P为△ABC的布洛卡点,BP=4,则AP+PC=          .

布洛卡点是三角形中一个有趣的点,其尺规作图法就是一个极其有趣的话题,关于其性质等,可以网上查阅.

下面提供此题的若干有趣解法:

基本策略一:基于导角分析,采取相似法

画图细分析,导角出相似;巧借相似比,妙解边长题.

反思:此外,得到△BPC≌△BEA后,还可由∠AEB=∠CPB=135°,从而∠AEP=135°-45°=90°,来导出等腰Rt△PAE,这样看上去更简单一些;

值得一提的是,解法3中并没有提及旋转辅助线,而是通过作垂线延长相交的方式,证出等腰Rt△PBE,从而构造出“共直角顶点的双等腰直角三角形手拉手模型”;

若是将△BPC绕着点B逆时针旋转90°至△BEA位置,连接PE,则需要证明∠CPE=∠CPB+∠EPB=135°+45°=180°,即C、P、E三点共线;

两种辅助线的添法,最终殊途同归,达到了同样的效果.笔者建议:用旋转的眼光看问题,借第一种辅助线来书写过程,这样更简洁些,避免“三点共线”的证明,当然还是旋转本质.

既然可以绕点B逆时针旋转90°,当然可以绕点B顺时针旋转90°,如图2-4所示,请自行探究.

旋转第二层次:“见不等三爪图,造旋转相似(含全等)型”,其核心结构如图2-5所示,其中△ABC形状确定,要探究PA、PB、PC三条线段(所谓“三爪”)之间的关系,可以考虑作旋转变换,绕点A、B、C或顺转或或逆转,一般有六种转法,故称“旋转六法”.

前面的两种旋转全等法,都是绕着点B旋转90°,还可以绕着点A或C旋转45°.

反思:解法5相当于将△ABP绕点A逆时针作“旋转位似变换”,还可以顺转,如图2-9所示,不再赘述.

这里的“旋转位似变换”,将旋转作为“工具”使用,而非知识考查,这正是难点之所在.旋转就像一把扳手,将“不等三爪”转移到同一三角形中,使条件集中化.

反思:解法6与解法4殊途同归,只是出发点略有不同,辅助线大同小异,还有其他的平四构造法,不再赘述.


下面这图,更清楚些:

基本策略六:轨迹意识定位法

导角可得∠APC=∠BPC=135°,∠APB=90°,如图2-23,

由“定边对定角”模型,点P可以由A、B、C三点借助辅助圆唯一确定,如图2-24或图2-25所示.

从这个角度分析问题,确定的必可求,怎么确定怎么求. 这里的轨迹定位意识,也是此题画图的基本原理,给人很多丰富的联想,看似复杂,但本质而科学,值得琢磨反思,让人回味无穷. 

举个例子来说,比如由图2-24显知PD=AD=AB,结合解法10,又会有新的变化. 

结合图2-25,笔者又联想到构造正方形中“半角模型”,如图2-25所示,甚至还可以结合“12345模型”等比例口算,趣味无限.

当然,这里也仅仅是“瞎想”与“遐想”的一些结果,觉得头晕,无需深究.

基本策略七:建系解析法

此题依然可以建系解析搞,如图2-26或图2-27,求出直线AD与BP的解析式,联立求出交点P的坐标,利用BP=4,可求得t的值,进而求出PA与PC的长度.

解析法,思维单一,易于操作,但计算量颇大,轻易不得使用.此外,若借助于上面圆的轨迹意识,利用圆的性质,即圆上各点到圆心的距离处处相等,还会产生新的解析法,这样计算量更大,了解便可.

第18题:如图3,在等边△ABC中,AB=2,点D是以A为圆心,半径为1的圆上任一动点,连接CD,E为CD的中点,连接BE,则BE的最大值与最小值之和为         .

此题短小精悍,方法多样,但万变不离其宗,主要依据条件“E为CD的中点”,既可采用中点常见的处理手段,也可利用传说中的“瓜豆原理”.

基本策略一:中点处理

要求两点之间距离的最值,可以再找一个“第三点”,使这两点到此“第三点”的距离均为定值,然后借助“两点之间线段最短”或“三角形的三边关系”快速锁定答案.

反思:中点的常见处理策略有:①等腰三角形“三线合一”定理;②垂直平分线的性质定理;③直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半;④中位线模型;⑤倍长中线法等.

最值问题基本处理策略:①两点之间,线段最短;②垂线段最短等.

策略一采用中点处理策略,将问题转化为了“两点之间,线段最短”,这是很多最值问题的解题出路,关键是如何转化,转化成什么等.

数学中无处不存在转化,没有转化,就没有数学.转化策略妙无穷,需要同学们在学习中认真去体会.

基本策略二:瓜豆原理

此题还可以如下分析:

问1:BE为什么有最值?

答1:从运动变化的角度分析,B为定点,E为动点,故BE是动线段,其值变化,因而可能有最值.

问2:既然BE的最值源于点E的运动,目光当然要锁定动点E,点E是如何运动的呢?

答2:从动静的角度分析,题目中共有五个点,“三定两动”,即A、B、C为定点,D、E为动点.D是“主动点”,E是“从动点”,即点E随着点D的运动而运动.

问3:点E与点D存在着必然的因果关系,E可以看作由D经过怎样的变换得到呢?

答3:从运动变换的角度分析,由E为CD的中点且C为定点,可以将“从动点”E看作由“主动点”D以定点C为位似中心,以1:2为位似比变换得到.

问4:“主动点”D在⊙A上运动,与之相关的“从动点”E的轨迹确定吗?是什么?

答4:从轨迹思想的角度分析,每一个点E都可以看成相应的点D经过上述的位似变换得到,既然点D的运动轨迹是圆,自然地,点E的运动轨迹必然也是圆,此谓“种瓜得瓜,种豆得豆”,简称“瓜豆原理”.

这里“瓜豆原理”的本质是位似性质,即位似前后的图形相似,且相似比等于位似比.

问5:“从动点E”的轨迹圆如何确定呢?

答5:要想确定一个圆,只需找其圆心,确定位置;算其半径,确定大小.

图形变换的本质是点变换;反过来,(动)点的变换其实也可以看成(动)点所在图形的变换.这是一种可逆思维,用“集体行动,步调一致”解释再形象不过,即所谓的“捆绑变换”,是一种整体思想在几何变换中的应用.

“从动点”E可看作由“主动点”D以定点C为位似中心,以1:2为位似比变换得到,由“捆绑思想”可知:“从动点”E的轨迹圆心F也是由“主动点”D的轨迹圆心A以定点C为位似中心,以1:2为位似比变换得到,即为AC的中点;其半径也是⊙A半径的1/2,即为1/2,如图3-3所示.

解法3(“瓜豆原理”法):

如图3-3,由前面的分析,易知BE的最值问题转化为定点B到定⊙F的“点圆距离”最值问题,其中圆心F是AC的中点,半径FE为1/2,下略.

反思:策略二“瓜豆法”与策略一“中点法”殊途同归,前者解释了为什么这么添加辅助线,后者更多的是“异想天开”式地奇思妙构.

“瓜豆法”更具备普适性,是此类问题的通解通法,而“中点法”看上去更简洁些,两者各有裨益,可相互结合使用.

反思:中点变成了三等分点,无论是瓜豆法还是几何法照用无误,瓜豆法依然用位似变换的眼光看,而几何法则由题中的三等分点,再取一个三等分点,构造出平行A字型相似,体现出“有什么,配什么;缺什么,补什么”的对称思想,充分表达了几何的和谐之美,需要大家用心类比、体悟!依次类推,问题可改编为任意n等分点,搞懂了原理,想咋玩就咋玩.

将问题升级,请看下面的二次“瓜豆题”:

 变式2(二次“瓜豆”):如图3-8,在等边△ABC中,AB=2,点D是以A为圆心,半径为1的圆上任一动点,连接CD,E为CD的中点,连接BE,取BE的中点M,连接AM、CM,分别求出AM、CM的最大值与最小值.

反思:瓜豆法直指本质,指引我们构造出解法2中的相关辅助线,即瓜豆法告诉我们为什么,解法2告诉我们是什么,孰优孰劣,不言而喻.而解法3中,转化味道,极其浓烈,让人回味无穷,实在有趣!

此外,照此思路编题,还可“三次瓜豆”,甚至“n次瓜豆”……,创造无极限!


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