摘要:近几年,各地市的中考数学试卷中的热点考题,从形式上看都是起点高而落差低.尽管同一知识点的试题每年都以崭新的面貌呈现,但基本的解题思路大致相同.本文中以2023年江苏省镇江市中招考试的第22题为例,并选取三道课堂跟进训练题进一步构建思维方法.
关键词:中考试题;构建方法;分析与思考
中考试卷中的每一道试题都凝聚着命题专家的心血与汗水,可谓经典中的经典.然而,已经出现过的试题不会直接重现,即使解题思路完全相同,也是彻底改头换面.平面几何是初中数学的基础组成部分,涵盖平面内的点、线和角的关系,用形象的图形和抽象的推理打造了丰富多彩的数学思维方法.因此,教师在备考过程中需要帮助学生提升应用数学原理进行推理的能力、分析问题与解决问题的能力,以此形成数学学科素养.
典例(2023年江苏省镇江市中考试题第22题)如图1,点B,E分别在AC,DF上,AF分别交BD,CE于点M,N,∠A=∠F,∠1=∠2.
(1)求证:四边形BCED是平行四边形;
(2)DE=2,连接BN,假设BN平分∠DBC,求CN的长.
试题分析:要解决的问题的特征有两点,一是证明几何形状,二是计算线段长度.这要求学生必备基本的几何定理、定律及逻辑推理的思维能力.
在问题(1)中,证明四边形BCED是平行四边形就必须根据平行四边形的判定(教材中给出五点,四边形必须具备:①两组对边分别平行;②两组对边分别相等;③对角线互相平分;④一组对边平行且相等;⑤两组对角分别相等.每一条平行四边形的判定都必须具备两个条件,缺少一条都不能确定四边形是平行四边形).由题干中给出角相等的信息可知,本题可以采用判定①或者⑤为证明的依据.根据∠A=∠F,得出DE∥AC.由∠1=∠2,∠1=∠DMF,得∠DMF=∠2(或
由∠1=∠2,∠2=∠ANC,得∠ANC=∠1),故BD∥CE.由此证明四边形BCED是平行四边形.
在问题(2)中给出了“假设BN平分∠DBC”的信息,由该信息可以提炼出“由角平分线得到一对角相等”,即由BN平分∠DBC,可推出∠DBN=∠CBN.由(1)可知四边形BCED是平行四边形,则EC∥DB,∠CNB=∠DBN(两直线平行,内错角相等).因此,∠CNB=∠CBN,则三角形CBN是等腰三角形,即CN=BC=DE=2.
解题建模:①判断图形中的局部几何形状(如直角三角形、平行四边形、菱形等),先将几何形状的判定罗列出来,通过题干中给出的边、角关系,选择可能得出结论的判定.②计算某角度时,可以选择三角形的内角和、外角与内角的关系,或圆周角、圆心角等关系,或相似三角形的对应角的关系进行处理;计算某线段长度时,可以选择全等三角形、相似三角形的对应边成比例或直角三角形,还可以应用勾股定理等进行推理计算.
跟进训练1如图2,菱形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,分别延长OA,OC到点E,F,使AE=CF,依次连接B,F,D,E各点.
(1)求证:△BAE≌△BCF;
(2)若∠ABC=50°,四边形BFDE是正方形,求∠EBA的度数.
本题第(1)问为几何证明;第(2)问是计算几何图形中两线的夹角.与典例的考查方向相同,但考查内容截然不同.
解析:(1)中给出了菱形ABCD,可以得出关于菱形的性质:①具有平行四边形的性质;②菱形的四条边相等;③菱形的对角线互相垂直,并且每一条对角线平分一组对角;④菱形是轴对称图形,它有两条对称轴.利用性质③可以得出∠BAC=∠BCA(当然也可以利用性质②得出BA=BC,再通过等腰三角形的性质判断两个角相等),则∠BAE=∠BCF.再结合题干中已知条件AE=CF,由三角形全等的判定定理就可以推断出△BAE和△BCF全等(两边和这两边的夹角相等).
(2)给出了两个信息:∠ABC=50°,四边形BFDE是正方形.由于正方形是特殊的菱形,因此其四个角均是90°,故∠EBD=12∠EBF=45°,而∠ABD=12∠ABC=25°,从而得出∠EBA=∠EBD-∠ABD=45°-25°=20°.
创设意图:类比典例的解题思维进行跟进训练,使学生在同类型命题的训练中获取分析和解决问题的能力.这种类比训练,是将试题中的几何图形经过修改和变化,采用相同的分析方法与推理过程再次感悟中考试题的真谛,是一种学生运用数学思维方法的建构过程.但是这样的训练往往会导致题海战术式的刷题,使学生的内在潜力不能得到最大化挖掘.
跟进训练2如图3所示,在四边形ABCD中,BC=CD,∠C=2∠BAD.O是四边形ABCD内一点,且OA=OB=OD.
(1)求证:四边形OBCD是菱形;
(2)若∠BAD=58°,求∠CDO的度数.
本题与典例有着相同的需要解决的问题方向,但解决问题的思维方式产生了更宽泛的递进,需要通过作辅助线来完成推理.
解析:(1)要证明四边形OBCD是菱形,已经有“BC=CD,OB=OD”,只要能够证明其为平行四边形即可.利用三角形中等边对等角,可以推断出∠ABO=∠BAO,∠ADO=∠DAO.由三角形的外角与内角之间关系(如图4,作AO的延长线)得出∠1=2∠BAO,∠2=2∠DAO,即∠BOD=2∠BAD;也可以利用OA=OB=OD,点O是A,B,C三点所共圆的圆心(如图4,A,B,D三点共圆),利用圆心角和圆周角的关系推断∠BOD=2∠BAD.然后推断出∠BOD=∠C.连接BD(如图5),得出两个等腰三角形BOD和BCD全等,从而可以判断四边形OBCD是菱形.
(2)根据(1)的推断四边形OBCD是菱形可知,∠CDO=180°-∠C=180°-2∠BAD=180°-2×58°=64°.
创设意图:跟进训练能促进学生在变化的训练中深化分析和解决问题的能力.这种跟进训练,已经扬弃了例题在已有图形中的分析和推理模式,需要从作辅助线的角度出发,使得思维层面更高,培养学生更强的学习能力,有利于学生备考复习.
跟进训练3如图6所示,Rt△ABC的一条直角边BC在直线l上,且AC=BC.
(1)在图6中,作Rt△EFP,边FP也在直线l上,边EF与边AC重合,且EF=FP(留下作图痕迹).经测量,得出AB与AP所满足的数量关系和位置关系;
(2)将△EFP沿直线l向左平移到图7的位置时,EP的延长线交AC的延长线于点Q,连接AP,BQ.猜测BQ与AP的数量关系和位置关系,并加以证明.
本题以作图来培养学生的动手能力,以测量来完成两条线段满足的数量关系和位置关系.在此基础上变换图形,然后猜测新的图形中两条线段满足的数量关系和位置关系,并给出相应的证明.与典例相比,本题得出的数据是直接测量出来的(作为新图形中的判断依据),这点与典例不同;而两条线段满足的数量关系和位置关系需要证明,与典例形式上相同.
解析:(1)在图6中,从点F(C)出发在l上向右截取FP=EF;连接点A(E),P即可得出满足条件的Rt△EFP(如图8).用圆规量出AB=EP,用量角器量出∠BAP=90°,说明AB⊥EP.
(2)基于(1)所测量得出的结论判断图7中BQ与AP满足长度相等且互为垂直关系.而图7中的BQ与AP没有联系,因此需要延长QB交AP于点H,如图9.根据∠EPF=45°=∠CPQ,推断△CPQ为等腰直角三角形,得出QC=PC;在△APC和△BQC中,AC=BC,∠ACP=∠BCQ=90°,推断出△APC≌△BQC(SAS),则对应边BQ=AP.又根据∠APC=∠CQB,∠PBH=∠CBQ,故∠PHB=∠BCQ=90°,推断BQ⊥AP.
创设意图:跟进训练3与典例表面上没有明显的联系,但实质是相同的,只不过需要学生动手实践,在实验中形成使用几何工具的能力,同时帮助学生构建“猜想—求证—结论”的创新思维模式.