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【關(guān)鍵詞】動點最值問題;軸對稱;最小值;數(shù)形結(jié)合
一、問題原型:
(人教版八年級上冊第42頁探究)如圖1-1,要在燃氣管道l上修建一個泵站,分別向A、B兩鎮(zhèn)供氣,泵站修在管道的什么地方,可使所用的輸氣管線最短?
這個“確定最短路線”問題,是一個利用軸對稱解決極值的經(jīng)典問題。解這類問題
二、基本解法:
對稱共線法。利用軸對稱變換,將線路中各線段映射到同一直線上(線路長度不變),確定動點位置,計算線路最短長度。
三、例題解析與歸納經(jīng)驗
例1.要在河邊修一個小泵站,分別向張村和李莊送水,問水泵站應(yīng)建在河邊的什么地方,可便所用的水管最短?
分析:如何證明兩線段和最短?考慮到初一學(xué)的線段公理“兩點之間,線段最短”,那么,如何把這兩條線段轉(zhuǎn)化成一條線段呢?此時,軸對稱的性質(zhì),對稱軸是軸對稱連線的中垂線。作點A關(guān)于直線l的對稱點A',連結(jié)A'B直線l于P點,此時,兩線段的和PA+PB=PA'+PB=A'B最短。
例2.已知A(-1,1)B(2,3),在x軸上找一點P,使AP+BP最短。此時AP+BP的長為_______
分析:(與例1方法相同)過點P作水平線,過點P作垂直于x軸直線,兩直線交于點C,A'C=3,BC=4,利用勾股定理求出A'B=5,即AP+BP的長為5。
例3.在菱形ABCD中AB=2,∠BAD=60°,M是AB的中點,點P是對角線AC上的一個動點。求PM+PB的最小值是________________.
分析:根據(jù)菱形的軸對稱性可知,點B關(guān)于對角線AC的對稱點就是點D,連結(jié)PD. 則PB=PD。那么PM+PB=PM+PD。即PM+PB的最小值即就是PD+PM的最小值,也就是點DM的值。因為四邊形ABCD是菱形, ∠BAD=60°,ABD是等邊三角形。又M是AB的中點,所以DM是ABD中線,又因為等腰三角形三線合一的性質(zhì),所以DM是ABD高線。又因為AB=2,所以AM=,DM=3,故PA+PB的最小值是3。
例4.正方形ABCD的面積為12,ABE是等邊三角形 ,點E在正方形ABCD的內(nèi)部,在對角線AC上有一點P,求PD+PE的最小值____________.
分析:根據(jù)正方形的軸對稱性可知,點D關(guān)于對角線AC的對稱點就是點B,連結(jié)PB,則BP=DP。那么PD+PE=PB+PE。即PD+PE的最小值即就是PB+PE的最小值,PB+PE的最小值為BE。因為正方形ABCD的面積為12, 則AB=2,又因為ABE是等邊三角形。又M是AB的中點,所以DM是ABD中線,又因為等腰三角形三線合一的性質(zhì),所以BE=AB=2,又所以PD+PE的最小值是3。
歸納經(jīng)驗:此類問題的共同特點是將兩條線段的和轉(zhuǎn)化為一條線段,這條線段的長度就是最短距離,怎樣找到這條線段呢?步驟如下(以最后一題為例)
1.動點P在AC直線上運動,這條直線AC即為對稱軸。
2.找出(或作出)點D關(guān)于這條直線的對稱點B
3.連結(jié)BE,BE即就是這條線段。BE的長度即是最短距離,(當(dāng)PD+PE取最小值時,點P就是BE與對稱軸的交點.。
4.利用所學(xué)的知識,求BE的長度。
二次函數(shù)壓軸題能考查綜合運用知識的能力,具有知識點多、條件隱蔽、關(guān)系復(fù)雜、思路難覓、解法靈活等特點,因此是中考數(shù)學(xué)的難點.不過,如果我們能在做習(xí)題的基礎(chǔ)上多總結(jié)一些方法,發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律,有些難點就能較快突破.下面我們就一類二次函數(shù)與三角形面積的最值問題,來探求其中方法與規(guī)律.
一、規(guī)律發(fā)現(xiàn)
引例 已知二次函數(shù)y=-x2+2x+3與x軸交于A、B兩點(A左B右),與y軸交于點C,連接BC,點P為直線BC上方拋物線上一動點,求PBC面積的最大值及此時點P的坐標(biāo).
【解析】本題為求三角形面積最值問題,可以采用平行線法或構(gòu)造二次函數(shù)模型求最值等兩種思路來解決問題.
解法1:如圖1,易求直線BC的解析式為:y=-x+3,所以可設(shè)直線l為y=-x+b.過點P作直線l∥BC,則多數(shù)情況下,直線l與拋物線有兩個交點,此時SPBC顯然不是最大;當(dāng)直線l與拋物線有唯一交點(即方程[y=-x+b,y=-x2+2x+3]有唯一解)時,點P到BC的距離最大,因此SPBC最大.①代入②化為一元二次方程可得x2-3x+b-3=0,當(dāng)Δ=0時,方程有兩個相等實數(shù)根,即b=[214].將b的值代回原方程組,可得此時點P的坐標(biāo)為[32,154],再由P、B、C點坐標(biāo)可求得PBC的面積最大值為:[278].
解法2:如圖2,同樣求得直線BC的解析式為:y=-x+3.過點P作直線垂直于x軸,交直線BC于點D.
因為點P在拋物線上,所以可設(shè)點P坐標(biāo)為(n,-n2+2n+3)(0≤n≤3),點D在BC上,因此坐標(biāo)為(n,-n+3);以PD為底邊,設(shè)PDC的高為h1,設(shè)PDB的高為h2,則h1+h2=3,PD=(-n2+2n+3)-(-n+3)=-n2+3n.
SPBC=SPDC+SPDB=[12]PD?h1+[12]PD?h2
=[12]PD?(h1+h2)=[12]PD×3=[32]PD
=[32](-n2+3n)=-[32]n2+[92]n.
這樣,SPBC就是關(guān)于n的二次函數(shù),根據(jù)二次函數(shù)性質(zhì)易得當(dāng)n=[32]時,SPBC的最大值為[278],此時點P坐標(biāo)為[32,154].
【發(fā)現(xiàn)1】在解法1中,當(dāng)三角形面積取得最大值時,只存在一個PBC,但當(dāng)面積縮小時,可能同時存在兩個不同的PBC;
【發(fā)現(xiàn)2】在解法2中,將PBC進行縱向切割,將其分割為兩個底邊都為PD的三角形,它們的高的和就是BC兩點的橫坐標(biāo)的差;
【發(fā)現(xiàn)3】注意觀察兩種解法中,當(dāng)三角形面積取得最大值時,點P的橫坐標(biāo)是[32],而點C的橫坐標(biāo)為0,點B的橫坐標(biāo)為3,可以理解為點P的橫坐標(biāo)恰好是線段BC中點的橫坐標(biāo).其實這種情況并不是巧合,是一種規(guī)律,是可以用數(shù)學(xué)方法證明的.(有興趣的同學(xué)可以拋物線y=ax2+bx+c和直線y=mx+n(am≠0)的交點是(x1,y1),(x2,y2)為一般情況進行證明,這里就不贅述.)
二、試刀中考
例1 (2016?江蘇蘇州)如圖3,直線l∶y=-3x+3與x軸、y軸分別相交于A、B兩點,拋物線y=ax2-2ax+a+4(a
(1)求該拋物線的函數(shù)表達式;
(2)已知點M是拋物線上的一個動點,并且點M在第一象限內(nèi),連接AM、BM,設(shè)點M的橫坐標(biāo)為m,ABM的面積為S,求S與m的函數(shù)表達式,并求出S的最大值;
(3)略.
【解析】(1)方法略,函數(shù)解析式為:y=-x2+2x+3;
(2)本題初看與上面的引例不同,但其拋物線上的動點,及計算三角形面積的最值都與引例類似,可用解法2的方法求解問題,不過考慮到縱向作垂線分割三角形計算有一定的困難,可以采用橫向作垂線分割三角形,縱向距離為高.
如圖4,過點M作MEy軸于點E,交AB于點D,可設(shè)點M坐標(biāo)為(m,-m2+2m+3),D在AB上,因此D坐標(biāo)為:
[m2-2m3,-m2+2m+3], DM=[-m2+5m3],
S=[12]DM(BE+OE)=[12]DM?OB
=[12]×3×[-m2+5m3]=-[12]m2+[52]m.
然后可由二次函數(shù)性質(zhì)求出最大值為[258].
【評析】在平面直角坐標(biāo)系中研究一些圖形的面積時,可采用割補法將復(fù)雜、不規(guī)則的圖形分割成若干個三角形計算.分割時要注意以下幾點:①分割后的三角形面積應(yīng)該容易計算;②一般的分割方法為橫向或縱向;③如有必要,也可斜向分割.
如本題中也可連接OM,計算四邊形BOAM的面積減BOA的面積.有時可能要進行多次嘗試,才能找到更為簡單的計算三角形面積的方法.
例2 (2010?江蘇徐州)如圖5,已知二次函數(shù)y=-[14]x2+[32]x+4的圖像與y軸交于點A,與x軸交于B、C兩點,其對稱軸與x軸交于點D,連接AC.
(1)點A的坐標(biāo)為 ,點C的坐標(biāo)為 ;
(2)線段AC上是否存在點E,使得EDC為等腰三角形?若存在,求出所有符合條件的點E的坐標(biāo);若不存在,請說明理由;
(3)點P為x軸上方的拋物線上的一個動點,連接PA、PC,若所得PAC的面積為S,則S取何值時,相應(yīng)的點P有且只有2個?
【解析】(1)解答略,A(0,4),C(8,0).
(2)易得D(3,0),CD=5.直線AC對應(yīng)的解析式為y=[-12]x+4,分三種情況討論:①DE=DC,②ED=EC,③CD=CE,可求得三個點E的坐標(biāo)分別為:E1(0,4),E2[112,54],E3(8-[25],[5]).
(3)本題思路較為難覓,關(guān)鍵要理解“S取何值時,相應(yīng)的點P有且只有2個”這句話的意思:其實只要考慮S的取值范圍(即最大值與最小值),然后探討在S取不同數(shù)值時的點P的個數(shù)即可.在求S的取值范圍時,還要對點P所在的位置進行討論,當(dāng)點P的位置在AC上方時,就可以用引例中的兩種方法求S的最大值,我們以第二種方法來解.
過P作PHOC,垂足為H,交直線AC于點Q.設(shè)P(m,-[14]m2+[32]m+4),則Q(m,-[12]m+4).
① 當(dāng)點P在AC上方時,即0
此時當(dāng)且僅當(dāng)S=16時,相應(yīng)的點P只有1個,當(dāng)0
② 點P在AB之間時,即-2
故S=16時,相應(yīng)的點P有且只有兩個.
【評析】本題的第(3)題問法比較難理解,尤其是“相應(yīng)的點P有且只有2個”,這需要對此問題有一定的研究經(jīng)驗,知道引例中的平行線研究方法的原理(關(guān)鍵是不同面積數(shù)值與點P的個數(shù)的對應(yīng)關(guān)系),否則不容易聯(lián)想到要考慮PAC面積的取值范圍.當(dāng)然,在具體計算S的最大值時,還是用設(shè)坐標(biāo),用含m的代數(shù)式表示PAC的面積的方法更為簡潔一些.
關(guān)鍵詞:初中數(shù)學(xué); 二次函數(shù); 三角形面積問題
中圖分類號:G633.6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-3315(2012)10-035-001
一、拋磚引玉
建模:已知直角坐標(biāo)中點B(3,0),C(0,3)D(1,4),求出順次連結(jié)這三點的三角形的面積。
引導(dǎo)問題:在平面直角坐標(biāo)系中畫出BCD的圖形。探索根據(jù)已知三點的坐標(biāo)如何來求出BCD的面積。在求BCD時遇到困難時能否用數(shù)學(xué)的“割補法”幫助你解決這個問題。請你提出你的觀點并大膽地嘗試。
教學(xué)感悟:本次建模是為下面引出問題作下伏筆,我們盡可能讓學(xué)生提出不同的分割思想,讓學(xué)生提出不同的見解,說出不同的解決問題方法。
二、構(gòu)建例題
例題:如圖(7)已知拋物線圖象過A(-1,0),C(0,3)且對稱軸為直線x=1。
(1)求拋物線的解析式,圖象與x軸的另一個交點及頂點D的坐標(biāo);(2)求DCB的面積。
引導(dǎo)問題:求二次函數(shù)的解析式有哪三種方法?本題采用哪一種方法解題比較簡單?求DCB面積時我們需要做些什么準(zhǔn)備工作?B、C、D坐標(biāo)求出后三角形面積如何求?它與上述的模型有類同之處嗎?如有類同,哪些分割法比較適宜本題?請你試試并求出答案。
設(shè)計意圖:通過本題學(xué)習(xí)使學(xué)生進一步掌握二次函數(shù)解析式的三種不同的表達式,讓學(xué)生體會到不同的選擇帶來不同的簡便效果,進一步讓學(xué)生掌握平面直角坐標(biāo)中求斜三角形面積的不同分割方法。
變式題1:如圖(8),已知拋物線與坐標(biāo)軸交于C、B兩點,D是直線BC上方的二次函數(shù)的一點動點,(點D與B、C不重合),點D運動到什么位置時DBC的面積最大,求出此時點D坐標(biāo)和三角形面積的最大值。
引導(dǎo)問題:(1)從例題到變式題,兩題都是求三角形面積,兩者是否存在差別。(2)變式題中已知二次函數(shù)解析式能求出B、C的坐標(biāo)并能求出BC的長,當(dāng)點D與到直線BC距離最大時DBC面積最大?你會不會求出D與到BC最大距離,如不能,你用什么方法來解決你的問題?二次函數(shù)最值問題對你解決問題是否有幫助呢?如有幫助,那么如何建立DBC面積關(guān)于點D的坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系式?建模中的三角形分割思想對你解決本題有什么啟發(fā)?
變式題2:已知拋物線y=-x2+2x+3與直線y=-x+1交于C、B兩點,D是直線上方BC的二次函數(shù)的一點動點,(點D與B、C不重合),點D運動到什么位置時三角形DBC的面積最大,求出此時點D坐標(biāo)和三角形面積的最大值。
引導(dǎo)問題:變式題(2)與變式題(1)有什么區(qū)別與聯(lián)系?它們有類同點嗎?如有類同則上題幾種解題方法能適應(yīng)本題嗎?在這幾種方法中哪種方法比較簡便,能不能用上面感悟的方法來解決本題?請你試試。
略解:過D作DE//y軸交BC于點E,DE//y軸,xp=xE,點D的坐標(biāo)(x,-x2+2x+3),點E坐標(biāo)(x,-x+1),
變式題3:已知拋物線y=-x2+2x+3與y=-x+1直線交于點C,與x軸于點B,D是直線BC上方拋物線上一個動點,(點D與交點不重合)點D運動到什么位置時DBC的面積最大,求出此時點D坐標(biāo)和三角形面積的最大值。
引導(dǎo)問題:變式題(3)與變式題(2)有區(qū)別和聯(lián)系嗎?這兩題的主要不同之處在哪里?能不能用相同的方法求解。
透析:隨點D的運動位置不同,DBC將出現(xiàn)以下三種不同的圖形:
我們發(fā)現(xiàn)SDBC=■DFxB-xC,當(dāng)直線與二次函數(shù)的解析式確定,B、C的坐標(biāo)也就確定,SDBC面積與DF的長度有關(guān),當(dāng)DF有最大值時,SPBC的面積也存在最大值。
略解:過D作DF//y軸,交直線BC于點F,DF//y軸,xD=xF,點D的坐標(biāo)(x,-x+1),點F坐標(biāo)(x,-x+1),DF=yD-yE=(-x2+2x+3)-(-x+1)=-x2+3x+2。
【關(guān)鍵詞】 動 靜 參數(shù)
一 、 以"靜"克"動"
1.參數(shù)法
①直角坐標(biāo)參數(shù)法
例1(2013四川德陽,24,14分)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中有一矩形ABCO(0為原點),點A、C分別在x軸、y軸上,且C點坐標(biāo)為(0 , 6),將BCD沿BD拆疊(D點在OC邊上),使C點落在OA邊的E點上,并將BAE沿BE拆疊,恰好使點A落在BD邊的F點上.
(1)求BC的長,并求拆痕BD所在直線的函數(shù)解析式;
(2)過點F作FGx軸,垂足為G,F(xiàn)G的中點為H,若拋物線 經(jīng)過B、H、D三點,求拋物線解析式;
(3)點P是矩形內(nèi)部的點,且點P在(2)中的拋物線上運動(不含B, D點),過P作PNBC,分別交BC和BD于點N、M,是否存在這樣的點P,使 ,如果存在,求出點P的坐標(biāo);如果不存在,請說明理由.
解:(1),(2)略
(3)P在拋物線上,P(x, ),M(x, ),N(x,6), ,PM=MN,即: . , ,
, .當(dāng) 時, ,
當(dāng) 時, ,P( ,2)或P( ,6),
P不與B重合,P( ,6)舍去,點P的坐標(biāo)是( ,2).
說明:坐標(biāo)參數(shù)法是把動點的坐標(biāo)用未知參數(shù)體現(xiàn)運動特點表示出來,這樣動點就可以象定點那樣參與運算,使"動"的對象過渡到"靜"的對象,然后利用用運動規(guī)律列出含有參數(shù)的關(guān)系式,最后解出所設(shè)的未知參數(shù).這類問題在這幾年的中考卷中出現(xiàn)比較多.
②一般參數(shù)法
例2如圖,P與x軸相切于坐標(biāo)原點O,點 A(0,2)是P與y軸的交點,點B(-2 ,0)在x軸上, 連結(jié)BP交P于點C,連接AC并延長交x軸于點D.
(1)求線段BC的長;
(2)求直線AC的函數(shù)解析式;
(3)當(dāng)點B在x軸上移動時,是否存在點B,使BOP∽AOD?若存在,求出符合條件的點的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
解:(1)BC=2;
(2)如圖,過點C作CEx軸于E,CFy軸 于F,在PBO中,CF∥BO, 即 .解得CF= 同理 ,可解得CE= 因此點C坐標(biāo)為(- , ).設(shè)直線AC的函數(shù)解析式為y=kx+b.由于直線AC過A(0,2),C(- , )兩點. 所以有 ,解得 所求函數(shù)解析式為y= x+2.
(3)略.
說明:參數(shù)法是數(shù)學(xué)中很重要的解題方法,在解決"動"的問題中,也往往利用參數(shù)這一"法寶",充分運用變"動"為"靜"的辨證關(guān)系,所有的與"動"有關(guān)的因素,即動因都可以用參變量來描述.這樣,就可以與“不動”因素一起參與運算了。
2.特殊位置法
例3 如圖,已知AB是O的直徑,直線MN與 O相交于點E,F(xiàn),ADMN,垂足為D.
(1)求證:∠BAE=∠DAF;
(2)若把直線MN向上平行移動,使之與AB相交,其它條件不變,請把變化后的圖形畫出來,并指出∠BAE與∠DAF是否仍然相等(直接回答,不必證明)?
解:(1)略;
(2)使MN過O點,(如右圖)在這種特殊位置時,就很 容易看出關(guān)系式∠BAE=∠DAF仍然成立.
說明:本題利用了MN在移動中的特殊位置,使問題變得既簡單又明了.這是與"動"有關(guān)的巧妙方法.
3.數(shù)學(xué)模型法
例4 如圖所示,RtABC≌RtDEF,∠C=∠F=30°,AB=DE=a,當(dāng)兩個三角形沿直線FC移動時,求圖中陰影部分的面積的最大值.
解:顯然有ABC≌DEF設(shè)MB=x,則由已知可得AB=a,AM=a-x, ∠A=∠AMK=60°.EC=BF= x,BC= a,AMK為等邊三角形 S陰影=SABC -SAMK -SNEC = BC×AB- AM× AM - × x 2 = × a2- (a-x)× (a-x) - × x 2= a2- (a-x)2- x2= (2ax-2x2)= - x2+ax。 當(dāng)x= a 時,陰影部分的最大值是 a 2, S陰影 = a2 .
說明:許多運動中的最值問題往往借助于函數(shù)知識,利用函數(shù)中的定義域和二次函數(shù)的最值求解.所以往往采用建立函數(shù)模型.使動的對象通過設(shè)的未知量,而和如"靜"的對象一樣參與運算,從而達到目的.當(dāng)然還有方程模型,不等式模型(此問題與2006年呼和浩特市的中考題相同,只不過呼市的問題中AB是一個常數(shù) . )
二、 以"動"克"靜"
1.位置無關(guān)法
例5 如圖1, 在矩形ABCD中, 橫向陰影部分是矩形,另一陰影部 分是平行四邊形.依照圖形標(biāo)注的數(shù)據(jù)計算圖形空白部分的面積,其面積是( )
A. bc-ab+ac+c B.ab-bc-ac+c
C. a +ab+bc-ac D.-bc+a -ab
說明:本題把陰影矩形動起來,平移到圖2的位置,問題就容易得多.因為本題中僅僅與圖形的面積有關(guān),與圖形的位置無關(guān).這類問題往往是采用使靜的圖形動起來,運動到與解題相當(dāng)有利的位置.本題的正確答案是B.
2.等價變換法
例6 已知如圖1,AB為過圓心 O的直線,弦CD∥AB . 弧DC的度數(shù) 為60°,如果O的半徑為r,求圖中 陰影部分的面積.
解:如圖2所示,把點B平移到O點,即連結(jié)OC和OD.則圖2中的陰影部分的面積就等于圖1中陰影部分的面積.而圖2中的陰影部分的面積就是扇形,就容易求了.為 πr .
說明:點B從原來的位置平移到圓心O得到扇形OCD,實際上是一種等積變形.即從"靜"到"動"實現(xiàn)等價變換.
3.定值問題
例7 已知,如圖,三角形ABC中,AB=AC,過BC上 一點D作垂線交兩腰所在的直線于E,F(xiàn).求證:DE+DF為定值.
分析:由等腰三角形ABC及DFBC于D,可以得到當(dāng)動點D到達BC中點時,可確定所求的定值為2AH.
證明:過A作AHBC于H,則BDE∽CDF∽BHA.
① , ②,又BH=CH. ①+② 得 = = = =2.DE+DF=2AH. 而AH為定值.DE+DF為定值.
說明:幾何中的定值問題,往往是尋找某些運動中幾何圖形的特殊位置.從這些特殊位置中再去尋求不變量即定值.從而使問題得以解決.
4.構(gòu)造法
例8 已知如圖,ABC中,AB=AC,∠APB>∠APC,求證:PC>PB.
證明:將ABP繞A點向逆時針方向旋轉(zhuǎn),使AB與AC 重合,得ACD,連結(jié)PD則ABP≌ACD.
AP=AD,BP=CD,∠APB=∠ADC.
AP=AD,∠APD=∠ADP.
∠APB>∠APC,∠ADC>∠APC,∠ADC-∠ADP>∠APC-∠APD.
∠PDC>∠DPC,PC>DC.
說明:本題就是把"靜"的ABP作適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)運動,得到ACD,使得問題得以解決.這是充分利用"動"與"靜"這對辨證的關(guān)系解決問題的最好例子.其實這也可以歸納到構(gòu)造法中去.
4."確定"與"不確定' "動點"與"定點"的相對性
例9如圖,在矩形ABCD中 ,AB=3,AD=4,P是AD 上的動點.PEAC于E,PFBD于F,則PE+PF的值為( )
A. B.2 C. D.
解:把A看成是P點運動過程中的一個動點, 則此時PE=0, PF為RtBAD斜邊上的高線,
AB=3,AD=4,BD= =5.斜邊上的高線AH為 = .應(yīng)選A .
【關(guān)鍵詞】課題學(xué)習(xí);最短路徑問題;實施;交流
序言
最短路徑問題的教學(xué)在初中教學(xué)中出現(xiàn)有幾種類型,頻繁出現(xiàn)的主要在幾何與函數(shù)知識點教學(xué)方面,以學(xué)生能力提升為主,教師應(yīng)當(dāng)在選擇課題時注意此點,采用便捷、靈活的計算方法和技巧,優(yōu)化教學(xué)方法,提高學(xué)生解題的效率,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)邏輯思維能力。
1.課題學(xué)習(xí)原則
課題學(xué)習(xí)屬于新穎的學(xué)習(xí)方式,課題學(xué)習(xí)課堂上教師需要對教科書或者是相同類型的課題、題型進行有效整合,通過教師的教學(xué)引導(dǎo),綜合運用各種解題方法對課題進行解決,積累更多課題知識,提高自主探究能力,拓展學(xué)生學(xué)習(xí)交流,引發(fā)更多學(xué)習(xí)創(chuàng)新方法,課題學(xué)習(xí)有關(guān)特征主要有四種:主體性,課題學(xué)習(xí)可以充分體現(xiàn)出學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中是要通過合作討論、自主探索的學(xué)習(xí)方式,才可以在解決數(shù)學(xué)問題有清晰的解題步驟和思考思維,以問題作為出發(fā)點,然后主動思考問題,體現(xiàn)了學(xué)生主體地位突出;探究性,課題學(xué)習(xí)教學(xué)需要教師引導(dǎo)學(xué)生對問題進行探究,絕不可直接解答題目反而遏制了學(xué)生探究思維的開發(fā),必須要體現(xiàn)課題學(xué)習(xí)的探究性;綜合性,課題學(xué)習(xí)所涉及的內(nèi)容比較廣泛,如果是在初中三年級的話,學(xué)習(xí)最短路徑問題就會涉及到整個初中數(shù)學(xué)知識體系,包括的范圍廣,或者還接觸到其他學(xué)科中去,體現(xiàn)課題學(xué)習(xí)的綜合性強的特點;開放性,課題學(xué)習(xí)不局限與教材的內(nèi)容,學(xué)習(xí)本來就具有融會貫通的思維能力,沒有持久不變的題目,只有永恒的邏輯思維,當(dāng)遇到相類似的題型,就需要學(xué)生使用解題技巧和數(shù)學(xué)理論知識結(jié)合起來,教師亦當(dāng)如此。
2.強化對“課題學(xué)習(xí)”理論的認識的理解
教師在進行“課題學(xué)習(xí)”的課堂之前,幫助學(xué)生對各個類型的知識點進行回顧,把相關(guān)的數(shù)學(xué)概念和定理整理歸納好,思考各個類型知識點和問題的解決途徑和技巧。同時,教師也需要加固課題學(xué)習(xí)所涉及的數(shù)學(xué)知識點和教學(xué)的相應(yīng)技巧與教學(xué)方法,充分做好備課工作,深刻認識到“課堂學(xué)習(xí)”的重要教學(xué)理念和實際的教學(xué)目標(biāo),做好課堂的教學(xué)規(guī)劃和改善課堂教學(xué)流程。
3.規(guī)劃“課題學(xué)習(xí)”教學(xué)方案
此次“課堂學(xué)習(xí)”的教學(xué)內(nèi)容是關(guān)于初中數(shù)學(xué)最短路徑的問題,教師需要根據(jù)學(xué)生所學(xué)過的知識內(nèi)容進行規(guī)劃后課堂教學(xué)的方案,分配好各個知識點的最短路徑問題在課堂上利用的時間,知識點的難易程度、解題方法和教學(xué)方式會決定所耗費的時間長短。關(guān)于最短路徑的問題教師首先收集好典型且具有意義性的題目,并且了解如何進行解答。例如教師可以從螞蟻沿正方體、長方體、圓柱、圓錐外側(cè)面吃食,其原理是線段之和最短的問題或者是數(shù)模、函數(shù)等方面進行收集相關(guān)的數(shù)學(xué)題目,此外,在題目中還需要對該知識進行拓展,或者構(gòu)思不同方式的題目,拓展學(xué)生思維的界限,教師還應(yīng)強調(diào)由易到難的教學(xué)觀念。
例如:
問題一、如圖1,要在河邊修建一個水泵站,分別向張村、李莊送水,水泵站修在河邊什么地方可使所用的水管最短。
圖1
此問題的要求就是要在直線上找到一個點,這一點要使得直線同側(cè)的兩個定點到這點的距離之和要達到最短,此題利用到“兩點間的所有連線中,線段最短”的理論來進行論證求解。除了這一題外還有其他相同類型的題目比如:螞蟻的爬行問題,如圖2是一個長方體木塊,已知AB=5,BC=3,CD=4,假設(shè)一只螞蟻在點A處,它要沿著木塊側(cè)面爬到點D處,則螞蟻爬行的最短路徑是多少?
圖2
這都屬于最短路徑的數(shù)學(xué)題目,涉及到幾何體的內(nèi)容,需要拆開的方式來求證。
問題二、數(shù)學(xué)知識點不僅僅只有這點,還有關(guān)于幾何方面的知識都有最短路徑的探究:
如圖3,AB是O的直徑,AB=2,OC是O的半徑,OCAB,點D在弧線AC上,弧AD等于2倍的弧CD,點P是半徑OC上的一個動點,求AP+PD的最小值是多少?
圖3
這類型的題目需要結(jié)合到幾何定理知識來求解。
教師在進行“課題學(xué)習(xí)”之前就需要對這些類型的題型完全把握好,分析幾何型和數(shù)形結(jié)合的問題,理清解題的過程,貫穿到哪些方面的數(shù)學(xué)定理、概論。結(jié)合到題目的難易程度或者知識點范圍,可以規(guī)劃幾個課時才可以解決,制定明確的課堂流程。
4.利用教學(xué)方法促成“課題學(xué)習(xí)”教學(xué)
教師進行改善教學(xué)方法,需要考慮到“課題學(xué)習(xí)”的主要特點來制定相應(yīng)的教學(xué)方法,就從它有主體性的特點來思考。教師可以展開小組合作討論活動,對最短途徑問題進行探索,為學(xué)生提高情境教學(xué)的環(huán)境,提高學(xué)生課題學(xué)習(xí)課程的興趣,培養(yǎng)學(xué)生探索思維,創(chuàng)新思維。例如在“問題一”中的第二類型的題目上展開小組討論活動,由于問題難度不算高,教師可以一兩人為一小組,提倡學(xué)生利用上現(xiàn)有制作的數(shù)學(xué)模型展開討論,可以把制作好的長方體標(biāo)記好有字母的標(biāo)記,讓學(xué)生進行思考探索,學(xué)生在探索思考過程中,加上動手的操作,就可以理解到如何進行解決問題。從小組討論的教學(xué)方式來說,極好地體現(xiàn)了“課題學(xué)習(xí)”教學(xué)的有效性。此外,教師還應(yīng)該采用數(shù)形結(jié)合法來教學(xué),圖像的表達可以把抽象的數(shù)學(xué)條件,誘導(dǎo)出形象的圖像,加快學(xué)生解題速度。
結(jié)語:綜上所述,數(shù)學(xué)問題萬變不離其宗,所有題目或者題型的變化,都可以找到問題的突破口,結(jié)合數(shù)學(xué)理論知識就可以把問題解答,課題學(xué)習(xí)的關(guān)鍵作用使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對知識點的回顧,加深對知識的理解,同時可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神。
【參考文獻】
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