1. 條件探索型--結(jié)論明確,而需探索發(fā)現(xiàn)使結(jié)論成立的條件的題目。
2. 開放型問題
1. 探索型問題
5. 探究存在性型
探究存在性型問題是指在一定的條件下,判斷某種數(shù)學(xué)對象是否存在的問題,它有結(jié)論存在和結(jié)論不存在兩種情形,解答這類問題,一般先對結(jié)論作肯定存在的假設(shè),然后由此肯定的假設(shè)出發(fā),結(jié)合已知條件進(jìn)行推理論證,若導(dǎo)出矛盾,則否定先前假設(shè);若推出合理的結(jié)論,則說明假設(shè)正確,由此得出問題的結(jié)論。
例16. 已知:點A()在拋物線上
(1)求拋物線的對稱軸;
(2)若點B與點A關(guān)于拋物線的對稱軸對稱,問是否存在與拋物線只交于一點B的直線。如果存在,求符合條件的直線;如果不存在,說明理由。
分析:要求過拋物線上點B且僅交拋物線于一點的直線,除了應(yīng)用判別式解出直線外,不要遺漏與對稱軸平行的這一條直線。
解:(1)
<1>假設(shè)存在直線只有一個交點
<2> 過B且與拋物線的對稱軸平行的直線是,也與拋物線只有一個交點
所以符合條件的直線為
例17. 已知拋物線,其頂點在x軸的上方,它與y軸交于點C(0,3)與x軸交于點A及點B(6,0),又知方程兩根的平方和等于40。
(1)求此拋物線的解析式;
(2)試問:在此拋物線上是否存在一點P,在x軸上方且使。如果存在,求出點P的坐標(biāo),如果不存在,說明理由。
解:(1)設(shè)是方程的兩根
拋物線頂點在x軸上方,且與y軸交于點C(0,3),與x軸交于點B(6,0)
(2)假設(shè)拋物線上有一點P(x,y)使
拋物線的頂點坐標(biāo)為(2,4),y的最大值是4
點P(x,6)不在拋物線上,即不存在點P在x軸上方且使
例18. 如圖,已知中,AB=4,點D在AB邊上移動(點D不與A、B重合),DE//BC交AC于E,連結(jié)CD。設(shè)。
(1)當(dāng)D為AB中點時,求的值;
(2)若,求y關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式及自變量x的取值范圍;
(3)是否存在點D,使得成立?若存在,求出D點位置;若不存在,請說明理由。
解:(1)
(3)不存在點D,使得成立。理由:假設(shè)存在點D,使得成立,那么
6. 實驗操作型
數(shù)學(xué)不僅是思維科學(xué),也是實驗科學(xué),通過實驗操作,觀察猜想,調(diào)整等合情推理,得到數(shù)學(xué)結(jié)論,近年來,各地中考試題常以此來考查學(xué)生的數(shù)學(xué)實踐能力和創(chuàng)新能力,這種實驗操作形式也是進(jìn)行科學(xué)研究的最基本形式。
例16(北京市西城區(qū)2002年中考題)也是實驗操作性試題,它先通過學(xué)生動手測量,然后自己再作圖測量,逐步領(lǐng)悟到一個猜想,最后對猜想加以論證。
例19. 取一張矩形的紙進(jìn)行折疊,具體操作過程如下:
第一步:先把矩形ABCD對折,折痕為MN,如圖1;
第二步:再把B點疊在折痕線MN上,折痕為AE,點B在MN上的對應(yīng)點為,得,如圖2;
第三步:沿線折疊得折痕EF,如圖3。
利用展開圖4探究:
(1)是什么三角形?證明你的結(jié)論;
(2)對于任一矩形,按照上述方法是否都能折出這種三角形?請說明理由。
(1)證明:是等邊三角形
證法一:由平行線分線段定理得PE=PA
斜邊上的中線
證法二:完全重合
(2)不一定
由以上推證可知當(dāng)矩形的長恰好等于等邊的邊AF時,即矩形的寬:長=AB:AF=時正好能折出。如果設(shè)矩形的長為a,寬為b,可知
當(dāng)時,按此法一定能折出等邊三角形;
當(dāng)時,按此法無法折出完整的等邊三角形。
由以上幾例看出,解探索性問題實際是經(jīng)歷一次探索、發(fā)現(xiàn)、猜想、證明的思維過程,有利于培養(yǎng)和發(fā)展創(chuàng)新意識和實踐能力。
4. 探究結(jié)論型
探求結(jié)論型問題是指由給定的已知條件探求相應(yīng)的結(jié)論的問題。解答這類問題的思路是:從所給條件(包括圖形特征)出發(fā),進(jìn)行探索、歸納,大膽猜想出結(jié)論,然后對猜想的結(jié)論進(jìn)行推理、證明。
例13. 如圖,公路上有A、B、C三站,一輛汽車在上午8時從離A站10千米的P地出發(fā)向C站勻速前進(jìn),15分鐘后離A站20千米。
(1)設(shè)出發(fā)x小時后,汽車離A站y千米,寫出y與x之間的函數(shù)關(guān)系式;
(2)當(dāng)汽車行駛到離A站150千米的B站時,接到通知要在中午12點前趕到離B站30千米的C站。汽車若按原速能否按時到達(dá)?若能,是在幾點幾分到達(dá);若不能,車速最少應(yīng)提高到多少?
分析:這是生活中的一個實際問題。解第(1)問的關(guān)鍵是讀懂題意,求出汽車從P地出發(fā)向C站勻速前進(jìn)的速度。
第(2)問,沒有給出明確的結(jié)論,需要根據(jù)所給的條件探求,汽車行駛到B站后,若按原速行駛,到達(dá)C站的時間。
解:(1)汽車從P地出發(fā)向C站勻速前進(jìn),速度為
(2)把代入上式,得
汽車要在中午12點前趕到離B站30千米的C站,車速最少應(yīng)提高到60千米/時。
例14. 如圖,AB為半圓的直徑,O為圓心,AB=6,延長BA到F,使FA=AB。若P為線段AF上一個動點(P點與A點不重合),過P作半圓的切線,切點為C,作,垂足為D。過B點作,交PC的延長線于點E,連結(jié)AC、DE。
(1)判斷線段AC、DE所在直線是否平行,并證明你的結(jié)論;
(2)設(shè)AC為x,AC+BE為y,求y與x的函數(shù)關(guān)系式,并寫出自變量x的取值范圍。
分析:本題是要根據(jù)圖形的條件探求AC、DE所在直線的位置關(guān)系。本題的難點在于P是一個動點,那么AC與DE也始終在隨P點的運(yùn)動而變化。在這種變化中,它們的相對位置是否有一種特定的聯(lián)系?這就要求我們透過現(xiàn)象,抓住問題的本質(zhì),考察其中的必然聯(lián)系?捎蓜拥届o,把動點P設(shè)在AF上的任意一個位置,根據(jù)題意畫出草圖,再觀察、猜想、推理、判斷AC與DE是否平行。
解:(1)依題意畫出圖形,如圖,判斷線段AC、DE所在直線互相平行,即AC//DE。
證明:
PC與⊙O相切于C點,PAB為⊙O的割線
(2)連結(jié)BC
例15. 已知:AB為⊙O的直徑,P為AB延長線上的一個動點,過點P作⊙O的切線,設(shè)切點為C。
(1)當(dāng)點P在AB延長線上的位置如圖1所示時,連結(jié)AC,作APC的平分線,交AC于點D,請你測量出CDP的度數(shù);
圖1
(2)當(dāng)點P在AB延長線上的位置如圖2和圖3所示時,連結(jié)AC,請你分別在這兩個圖中用尺規(guī)作APC的平分線(不寫作法,保留作圖痕跡),設(shè)此角平分線交AC于點D,然后在這兩個圖中分別測量出CDP的度數(shù);
猜想:CDP的度數(shù)是否隨點P在AB延長線上的位置的變化而變化?請對你的猜想加以證明。
解:(1)測量結(jié)果:CDP=45o (2)(作圖略)
圖2中的測量結(jié)果:CDP=45o 圖3中的測量結(jié)果:CDP=45o
猜想:CDP=45o為確定的值,CDP的度數(shù)不隨點P在AB延長線上的位置的變化而變化。
證法一:連結(jié)BC(如圖)
AB是⊙O的直徑
⊙O于點C
證法二:連結(jié)OC(如圖)
⊙O于點C
3. 探究條件型
探究條件型問題是指問題中結(jié)論明確,而需要完備使結(jié)論成立的條件的題目。解答探求條件型問題的思路是,從所給結(jié)論出發(fā),設(shè)想出合乎要求的一些條件,逐一列出,并進(jìn)行邏輯證明,從而尋找出滿足結(jié)論的條件。
例10. 已知:如圖,在中,,垂足為D,E、F分別是AB、AC的中點。
(1)EF和AD之間有什么特殊的位置關(guān)系?請證明你找到的結(jié)論。
(2)要使四邊形AEDF是菱形,需滿足什么條件?
解:(1)EF垂直平分AD
(2)由(1)知
要使四邊形AEDF是菱形,只需要
顯然需要滿足,即滿足是等腰三角形這個條件。
例11. 如圖,已知點A(0,6)、B(3,0)、C(2,0)、M(0,m),其中m<6,以M為圓心,MC為半徑作圓,則
(1)當(dāng)m為何值時,⊙M與直線AB相切?
(2)當(dāng)m=0時,⊙M與直線AB有怎樣的位置關(guān)系?當(dāng)m=3時,⊙M與直線AB有怎樣的位置關(guān)系?
(3)由(2)驗證的結(jié)果,你是否得到啟發(fā),從而說出m在什么范圍內(nèi)取值時,⊙M與直線AB相離?相交?
((2)、(3)只寫結(jié)果,不必寫過程)
分析:(1)屬探求條件型問題,是由給定的結(jié)論--以M為圓心,MC長為半徑的⊙M與直線AB相切,反溯探究M點的縱坐標(biāo)應(yīng)具備的條件。過點M作,垂足為H,若MH等于半徑MC,根據(jù)直線與圓相切的判定定理,則⊙M與直線AB相切,再進(jìn)一步追溯使MH=MC時,M點縱坐標(biāo)m的值。
解:(1)過點M作,垂足為H,若MH=MC,則以M為圓心、MC長為半徑的⊙M與AB相切。
⊙M與直線AB相切
(2)當(dāng)m=0時,⊙M與直線AB相離;當(dāng)m=3時,⊙M與直線AB相交
(3)當(dāng)時,⊙M與直線AB相離;當(dāng)或時,⊙M與直線AB相交。
例12. 當(dāng)a取什么數(shù)值時,關(guān)于未知數(shù)x的方程只有正實數(shù)根?
分析:本題是探究條件的題目,需要從關(guān)于x的方程只有正實數(shù)根出發(fā),考慮a可取的所有值。首先要驗證a=0時,方程為一元一次方程,方程是否有正實根;然后再考慮,方程為一元二次方程的情況。
解:(1)當(dāng)a=0時,方程為
(2)當(dāng)
設(shè)方程的兩個實數(shù)根為
要使方程只有正實數(shù)根,由根與系數(shù)的關(guān)系,需
解之,得a<0 <2>
由<1>、<2>可得,當(dāng)時,原方程有兩個正實根
綜上討論可知:當(dāng)時,方程只有正實數(shù)根
8. 如圖,△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,點E在BC上,過點C作CF⊥AE,垂足為點F,過點B作BD⊥BC交CF的延長線于點D,請你仔細(xì)觀察后,在這個圖形中除了AC=BC外,再找出一組相等的線段,并說明你的理由。
7. 已知:如圖,在中,AB=AC,∠A=90°,點D為BC上任一點,DF⊥AB于F,DE⊥AC于E,M為BC的中點。試判斷△MEF是什么形狀三角形,并證明你的猜想。
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