我是靠谱客的博主 高兴果汁,最近开发中收集的这篇文章主要介绍任意线段集生成多边形_在深度学习研究下 探索解题思维的自然性和问题生成的合理性...,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

        核心素养是最新的关于学生成长目标的表述,深度学习是学生核心素养培育的重要思路与途径。在传统的数学教学中,教师侧重于在已知条件下,探索问题解决的方案、途径与策略。在深度学习中,问题的研究是一个动态的、递进的、进化的过程。从问题到解决方案可研究解题思维的自然性,从解题方案到问题条件产生需研究问题生成的合理性。这种互逆模式的建构是深度学习下提升学生学习能力的有效途径。

1  试题呈现

  (2019年宿迁市中考18题)如图1,正方形ABCD的边长为4,E是BC上一点,且BE=1,F是AB边上的一个动点,连接EF,以EF为边向右侧作等边△EFG,连接CG,则CG的最小值为                 。     

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试题策略分析

最值问题是近年来中考题中的热点问题,它集运动、路径、最值于一体,涵盖的知识面较广,往往作为填空题的压轴小题。本题通过设置动点,构造等边三角形,借助旋转,运用等边三角形和正方形的性质等核心知识,巧妙考查了学生的数学建模能力,是一道很有研究价值的好题。解答时可分别从主动点F运动路径和从动点G的运动路径等方面入手,构造全等三角形,然后利用等边三角形、勾股定理、矩形的性质等有关知识求出最小值。

若从主动点F入手,构成的△EFG是一个动态过程,而构成的△ECG中,点E和点C是两个定点,线段EC是一个定值。利用旋转,把△ECG绕点E逆时针旋600,点G与点F重合,点C对应点为点N,连接FN,构造全等三角形△EGC≌△EFN。根据全等三角形的性质CG=FN,求CG的最小值即求FN的最小值。由于点N是定点,当点F运动到FN⊥AB时,即点N到直线AB的距离最小。

若从从动点G入手,由于点F在线段AB上运动,则点G也在一条线段上运动,线段由点F在点B和点A位置时,对应点G的不同位置连成的线段即点G的运动路径,CG的最小值即点C到路径的垂线段最小。构造矩形,利用矩形及勾股定理,可求得CG的最小值。

解法展示分析

    “探索运动过程中动点的路径及最值问题”已经成为各市中考的热点问题之一,解决这类问题的关键是考查学生在“变化中”找到“不变的量”,以静制动,动中取静是解决这类问题的基本方法。

    解法1:(以静制动)如图2,把△ECG绕点E逆时针旋600,连接FN。由旋转的性质得:△EGC≌△EFN。连接CN,作NH⊥BC交BC于点H。因为EC=EN,∠NEC=600,所以△ENC是等边三角形。又因为NH⊥BC,所以CH=1.5,当FN⊥AB时,CG=FN=4-1.5=2.5。

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     解法分析:点F是AB边上的一个动点,取AB上任意一点,构造等边三角形EFG,连接CG得到原型图。由点E和点C是定点,通过旋转得定点N是解决本题方案的关键,求CG的最小值实际上就转化成求定点N到定直线AB的距离。

解法2:(动中取静)如图3,点F与点B重合时,点G在G1的位置,点F与点A重合时,点G在G2的位置,点F在线段AB上运动时,则点G在G1G2上运动。CG的最小值即点C到线段G1G2的垂线段最短。作CG⊥G1G2,EM⊥CG。在△ABE和△G2G1E中,EB=EG1,∠BEA=∠G1EG2,EA=EG2,得△ABE≌△G2G1E,所以∠EBA=∠E G1G2=900。又因为作CG⊥G1G2,EM⊥CG,所以四边形EG1GM是矩形,根据矩形的性质得GM=G1E=1,GM∥G1E,所以∠GCE=∠G1EB=600,在Rt△CME中,∠GCE=600,CE=3,可得CM=1.5,所以CG=CM+GM=1.5+1=2.5。

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解法分析:主动点F是AB边上的一个动点,由点F在A、B两端点位置时,即可确定点G运动路径的两个端点位置,又因为主动点F在线段AB上运动,可得从动点G在线段G1G2上运动。由条件可得△ABE≌△G2G1E,根据全等三角形的性质得∠EBA=∠E G1G2=900,这是本题解决方案的关键。求CG的最小值实际上就转化成求定点C到定线段G1G2的距离。然后构造矩形,利用勾股定理等知识,即可求出CG=2.5。

问题的合理性分析

问题1当点F从点B运动到点A时,G2是否落在CD上呢?

解法分析:由几何画板演示路径,如图4,点G2好像在线段CD上。连接AE、AG2,假设点G2在CD上,由AB=AD,AE=A G2,∠B=∠D=900,得△ABE≌△AD G2,由全等三角形的性质得BE=D G2=1,由勾股定理得A G2=AE=。在Rt△ECG2中,由勾股定理得EG2=,与△AEG2是等边三角形矛盾,所以点G2不在线段CD上。

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合理性分析:四边形ABCD是正方形,三角形AEG2是等边三角形,由于正方形和等边三角形都是轴对称图形,所以很容易直观认为点G2在线段CD上。另外,通过计算得A G2=AE=,EG2=,两数量差值较小,在图形显示中不明显,很容易误认为点G2在线段CD上。所以在解决几何问题时,直观思维和非正确的图形往往会把人的思维带入误区,导致解题的方案或解题思路错误,这种现象在解决实际问题中值得我们重视。

问题2根据以上两种解法可得CG=2.5,在图1中,连接ED,由勾股定理可得ED=5,即CG取最小值时,点G恰好运动到ED中点。思考这是偶然还是必然呢?

解法分析:要判断偶然性还是必然性,只需要改变题目的条件即可判断。若四边形ABCD中,AB=4,BC=5,其他条件均不变,求CG的最小值。

如图5,由解法2同理可得CG=CM+MG=2+1=3。在Rt△ECD中,ED==,ED=,所以结论不成立。

合理性分析:正方形是特殊的图形,点E的位置又较为特殊,因此就产生了这种特殊的结论,而这一结论并非存在于其他图形或其他位置处。在数学应用与生活实践中,一个结论是否成立,一定要具有一般性,才能判断结论是否成立。我们在研究数学问题时,从特殊到一般是一种常见的探究问题的方法,即从个别现象出发,抽象其共性,总结出一般的结论。这种实践探究活动是学生获得数学知识和数学方法的重要途径。

问题的合理性拓展

在图5的探究过程中发现,当边长BC的长度增加时,点G越来越接近端点G2

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问题3在矩形ABCD中,若AB的长度等于4,其他条件不变,探究CG的最小值与边长BC之间的关系?

解法分析:设BC的长为x。

(1)如图6,当CG⊥G1G2时,因为△ABE≌△G2G1E,所以AB= G2G1=4,G2M=G1E=1,又因为CG⊥G1G2,∠CG2G1=∠EG1G2=∠ABE=900,所以CG2∥EG1,∠MCE=∠G1EB=600。在Rt△EMC中,因为EM=4,所以MC=,EC=。当1≤x≤+1时,CG的最小值为x+1。

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(2)如图7,当≤x<1时,在Rt△CHG1中,因为EG1=1 ,所以G1H=,HC= x -  。CG的最小值为:CG=CG1=。

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当0<x<时,同理可得:CG的最小值为CG=CG1=。

(3)如图8,当x>+1时,在图6基础上得到,G1G2=4,G1E=1,EG2=AE=,G2K=,EK==,根据已知条件,本题有两种解题思路:一是过点G2作G2H⊥EC,先运用勾股定理,求出G2H,再利用勾股定理求出CG的长。二是先利用面积法,梯形EKG2G1的面积等于△G1G2E与△G2EK面积和,求出G2H,再利用勾股定理求出CG的长。

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解法1作G2H⊥EC,设EH=a,利用勾股定理得:EG22—EH2=G2K2—HK2,- a2 =– ,得a=-。在Rt△G2HC中,因为CG2=CG22=G2H2+HC2,所以CG2=CG22= –  + ,CG=CG2=。

解法2作G2H⊥EC,设G2H=h,由以上结论得四边形EKG2G1是直角梯形,运用面积法梯形EKG2G1的面积等于△G1G2E与△G2EK面积和, ×(1+ )×4 =  ×1×4 +  × ×h,h = 2+。在Rt△G2EH中,EH2=G2E2-h2,EH2=-。EH==-。同理可得:CG=CG2=。

解题反思

反思1:解题思维是否自然。作为一道压轴小题一有定难度是肯定的,其难点在于通过数学建模、添加辅助线来整合条件资源。本题的突破口是运用逆向思维构造全等三角形,利用全等三角形的性质,进行线段等量关系的转换等。本题可以从两个不同的角度来思考问题:一是在一般性情况下,主动点F在AB上任意一点的位置时,构造全等模型。然后利用点N到线段AB的距离,垂线段最短,找到解决问题的突破口;或者在构造全等模型后,利用三角形两边之和大于第三边(过N点作NQ⊥CD,连接FQ,得三角形FNQ),同样能求出线段的最小值。二是在特殊位置时,从动点G分别位于起始位置与终点位置,得到运动路径G1G2,点C到线段G1G2的距离,垂线段最短,得到解决问题的方案。这两种解题方法,分别从题目的不同角度、不同的条件特征入手,思维自然、方案明确。在实际问题中,从多角度思考问题的解决方案,不仅能提高学生的解题能力,而且能提高学生在现实生活中的思维能力。

反思2:问题生成是否合理。在本题的探究活动中,解决了一个问题,提出了两种假设,拓展出三种可能性。提出的两种假设,是问题解决过程中形成的主观臆想,结论是否成立,存在着辩证的思想。这对培养学生发现问题、解决问题能力有很重要的引导价值。在平时的教学中,往往重视的是解决问题的能力,而容易忽略的是发现问题的能力。爱因斯坦说过:“提出一个问题往往比解决解决一个问题更重要”。问题的解决只是技能或技巧问题,而提出新的问题的可能性,需要有创造性的想像力,这对培养学生的创新思想和创新能力有重要的借鉴作用。最后问题的合理性拓展,使得整个问题更具系统性、严密性、全面性。在拓展问题的解决过程中,融合了更多的初中数学思想和方法,有存在性问题讨论、有分类讨论、有面积法等,同时还包含了因式分解、勾股定理及勾股定理的运用等内容。拓展性问题的提出使得问题更加深入,内容更加丰富,能力要求更加全面,问题的生成也更加合理。

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最后

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