研学例题 变式思考 提高数学素养

发表时间:2020/6/23   来源:《教育学文摘》2020年第6期   作者:崔秀玲 左效平
[导读] 例题、习题是教材的重要组成部分
        例题、习题是教材的重要组成部分,是数学学习的重要知识载体,也是学习数学解题方法,解题技巧的知识源头,更是提升数学素养,形成数学智慧的根本途径.如何学习,掌握例题、习题呢?今天就谈谈这个话题.
        一、课本母题溯源
        例题再现:
        例3 如图12.2-9,点 D在AB 上,点E在AC上,AB=AC,∠B=∠C.求证:AD=AE.
        (人教版数学半年及上册P40页例3)
       
        题意剖析:证明线段相等,目前途径有两条,一条是线段的中点把线段分成相等的两条较短线段,特点:相等的线段必须在同一条直线上;一条是全等三角形的对应边相等,特点:所求相等线段,可以在同一条直线上,也可以不在同一直线上.回头看题目,所求相等线段不共线,且分布于两个不同三角形中,看来证明两个三角形全等是解决问题的根本途径,确定解决问题的办法后,接下来就是准备解决问题的所需知识,三角形全等的判定定理:ASA,SAS,AAS,SSS,适合所有的三角形;HL法值适合两个直角三角形.解题思路就可以确定了,思维导图具体如下:
   
        解后反思:题目特点有三:一是两个三角形有一组完全重合的公共角,公共角一定相等,为三角形全等间接提供了一个“角”元素即一个“A”,从而把知识的选择范围直接确定为三种ASA和AAS,SAS,极大提高了思维效率,知识的确定性高;二是三角形一组对应边的相交点恰好位于公共角的内部;三是交点处生成一对较小三角形,它们是否全等?还有其他的线段相等吗?为开启探索之路提供了广阔的思维空间.
        二、母题变式思索
        变式思考方向一:图形不变,变换已知与结论,深入思考
        变式1:如图1,点 D在AB 上,点E在AC上,AB=AC,AD=AE.求证:∠B=∠C.
       
        分析:已知与结论的适当调换,解题方法不变-----三角形全等法,但是解决问题所需要的知识却发生了改变,变ASA为SAS,从而实现深挖问题内涵,巩固不同知识的例题教学功效.
        证明:
      
        变式2:如图1,点 D在AB 上,点E在AC上,AD=AE,∠B=∠C.求证:AB=AC.
        分析:轮流调换已知与结论,解题方法不变----三角形全等法,但是解决问题所需要的知识却发生了改变,变ASA为AAS,从而实现深挖问题内涵,巩固不同知识的例题教学功效.
      
        变式思考方向二:图形不变,变换已知与结论叙述方式,深入思考
        变式3:如图2,从C地看A,B两地的视角∠C是锐角,从C地到A,B两地的距离相等.A地到路段BC的距离与B地到路段BC的距离相等吗?为什么?
       
        分析:变换问题叙述方式也是数学变式思维的一种变化方向,也是检验同学们对知识掌握准确度的有效方式,只有理解题意,把握内涵,才能确定方法,选择知识,规范推理,高效解决.变式后,出现了两个相近度极高的概念,一个是点对点的距离,意义为连接两点构成的线段长度;一个是点对线的距离,意义为点到直线的垂线段长度.理解准这两个距离,才能有效解题.
        解答时,分两步思维探解:
        1.变式问题叙述,叙述数学化,使得问题思考常态化
        如图2,从C地看A,B两地的视角∠C是锐角,CA=CB,AD⊥BC,BE⊥AC,垂足分别为D,E.
        求证:AD=BE.
        2.选用知识,规范推理
        证明:因为AD⊥BC,BE⊥AC,所以∠ADC=∠BEC.
      
        变式思考方向三:图形不变,引入新字母,深入思考新结论
        变式4:如图3,点 D在AB 上,点E在AC上,AB=AC,∠B=∠C,CD与BE交于点F.
        图中有多少对相等的线段?(已知除外)并选择其中你最喜欢的一对给出证明.
       
        分析:添加一个字母,赢得深度思考的机会,使得题目的性质发生了质的变化,由一般性常态问题变身提升为猜想型创新问题,变单一型问题解决为综合型问题解决,让创新这个抽象的概念变得与同学们零距离了,原来只要选择恰当的方法,抓住一个合适的思考方向,创新思维就成为你的“战利品”,成功的创新会不断激励你走上更高层次的创新方式,不断形成自我数学智慧,提高数学问题解决的质量.
        解:图中相等的线段有:①AD=AE;②BD=CE;③CD=BE;④DF=EF;⑤BF=CF.
        以BF=CF为例,给出证明.
       
        所以BF=CF.
        变式5:如图3,点 D在AB 上,点E在AC上,AB=AC,∠B=∠C,CD与BE交于点F.图中有多少对相等的角?(已知除外)并选择其中你最喜欢的一对给出证明.猜想与证明,请读者自己完成.
        变式思考方向四:图形不变,引入新线段,思考新结论
        变式6:如图6,点 D在AB 上,点E在AC上,AB=AC,∠B=∠C,CD与BE交于点F,连接AF.求证:AF平分∠BAC.你还有新发现吗?
       
        分析:三角形全等后对应边相等,对应角相等,这就为角的平分线证明提供解题思路,这是全等三角形解题应用的另一个应用层面,证明的方法也是多样的,为一题多解的解题思维训练提供锻炼平台.此题最大的特点是有一条完全重合的公共边AF.
        证明:易证AD=AE,BF=CF,AF=AF(公共边),所以△ABF≌△ACF(SSS),所以∠BAF=∠CAF,所以AF平分∠BAC.AF还平分∠DFE.变式思考方向五:图形改变,变公共角完全重合为部分重合,思考新结论
        变式7:如图5,AB=AC,∠B=∠C,∠BAD=∠CAE.求证:AD=AE.
       
        分析:将例题中的完全重合角改为部分角的重合,导致公共角相等这个隐含条件不能成立,从而为问题解决增加了难度,设置了障碍,为确保问题顺利求解,必须增加已知条件,于是就出现了∠BAD=∠CAE这个新增条件,从而确保了问题依然能顺利求解.
        解:因为∠BAD=∠CAE,所以∠BAD+∠BAC =∠CAE+∠BAC,所以∠DAC =∠EAB.
        在△ADC和△AEB中,,所以△ADC≌△AEB(ASA).所以AD=AE.
        此题可以从等角的角度继续探索新结论,感兴趣的读者可以尝试探究.
        三、母题、变式题走进中考舞台
        3.1变母题为填空题
        例1(2019年邵阳)如图6,已知AD=AE,请你添加一个条件,使得△ADC≌△AEB,你添加的条件是            .(不添加任何字母和辅助线)
       
        分析:因为∠A=∠A,AD=AE,所以可添加AB=AC,此时满足SAS;添加条件∠ADC=∠AEB,此时满足ASA;添加条件∠ABE=∠ACD,此时满足AAS.
        解:可以添加的条件:AB=AC或∠ADC=∠AEB或∠ABE=∠ACD.
        点评:这是一道条件添加开放题,是数学创新题型的代表之一,牢记全等三角形的判定方法是解题的关键.
        3.2变式题变形选择题
        例2(2019?滨州)如图7,在△OAB和△OCD中,OA=OB,OC=OD,OA>OC,∠AOB=∠COD=40°,
        连接AC,BD交于点M,连接OM.下列结论:①AC=BD;②∠AMB=40°;③OM平分∠BOC;④
        MO平分∠BMC.其中正确的个数为                                    (        )
        A.4    B.3    C.2    D.1
       
    所以MO平分∠BMC,所以④正确;正确的个数有3个.
        解B.
        点评:变式条件,探索结论将是数学学习与探究的重要内容,是数学创新精神的熠光体现.
        3.3变式题进中考
        例3(2019年淄博)已知,在如图8所示的“风筝”图案中,AB=AD,AC=AE,∠BAE=∠DAC.求证:∠E=∠C.
       
        分析:这是变式7的再次变式的一种,是展示数学创新和数学智慧的有效手段.
        证明:因为∠BAE=∠DAC,所以∠BAE+∠EAC =∠DAC+∠EAC,所以∠BAC =∠DAE.
        在△ABC和△ADE中,,所以△ABC≌△ADE(SAS).所以∠E=∠C.
        点评:探究线段之间的关系,角之间的关系是数学学习中两种重要组成部分,不仅要掌握探究的方法,探究的技巧,更要掌握探究的智慧和遵循的基本策略.
        3.4将角特殊化
        例4(2019?贵州省铜仁市)如图9,AB=AC,AB⊥AC,AD⊥AE,且∠ABD=∠ACE.
        求证:BD=CE.
       
        分析:将一般性条件特殊化也是数学创新的有效方式之一.
        证明:因为AB⊥AC,AD⊥AE,所以∠BAE+∠CAE=90°,∠BAE+∠BAD=90°,
        所以∠CAE=∠BAD.因为AB=AC,∠ABD=∠ACE,所以△ABD≌△ACE(ASA).所以BD=CE.
        点评:将一般角变式直角,利用互余关系提供三角形全等需要的角元素是解题的关键.这种一般与特殊的解题思想也是数学学习的重要思想之一.
        3.5变式图形,寻找新全等三角形
        例5(2019?江苏无锡)如图10,在△ABC中,AB=AC,点D、E分别在AB、AC上,BD=CE,
        BE、CD相交于点O.(1)求证:△DBC≌△ECB;(2)求证:OB=OC.
       
        分析:由AB=AC,BD=CE可得AD=AE,从而将问题化归为母题,变式4,问题自然得解.
        证明:(2)因为AB=AC,BD=CE,所以AB-AD=AC-CE即AD=AE,
     
        点评:正确寻找适当的全等三角形是解题的关键.
       
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