名师经验 | 利用“推磨原理”巧解几何最值问题

如题所述

第1个回答  2022-06-10
问题的提出 :

    在对2020-2021学年度第一学期初二数学期中考试的反思中,笔者对第18题进行了深度的思考。

如图,已知∠EOF=90°,ABC中,AC=BC=10,AB=12,点A、B分别在边OE、OF上运动,ABC的形状大小始终保持不变.在运动的过程中,点C到点O的最大距离为      .      本题为一道4分填空题,得分率极低。全校初二年级参考人数795人,18个教学班,平均得分为1.05分,平均每人在本题上失掉近3分。得分情况见下表:

    从各班得分来看:最低得分0.43分,最高得分2.77分,高低差为2.34分。为什么会出现如此不寻常的结果呢?经了解得知:考前15、16班老师应学生要求,简单的介绍了同类型题目的解决办法。题目及讲解如下:

如图,∠MON=90∘,已知ABC,AC=BC=5,AB=6,ABC的顶点A.B分别在边OM,ON上当B在边ON上运动时,A随之在边OM上运动,三角形ABC的形状保持不变,在运动过程中,点C到点O的最大距离为___.

[勾股定理; 等腰三角形的性质;直角三角形斜边上的中线;三角形三边关系]

取AB的中点D.连接CD.根据三角形的三边关系得到OC小于或等于OD+DC,只有当O、D及C共线时,OC取得最大值,最大值为OD+CD,根据D为AB中点,得到OD=3,根据三线合一得到CD垂直于AB,在RtBCD中,根据勾股定理求出CD的长为4,进而求出DC+OD,即为OC的最大值.

如图,取AB的中点D,连接CD.∵AC=BC=5,AB=6.∵点D是AB边中点,∴BD=3,由勾股定理,得CD = 4 ;连接OD,有OC⩽OD+DC,当O、D.C共线时,OC有最大值,最大值是OD+CD,又∵AOB为直角三角形,D为斜边AB的中点,∴OD=3,∴OD+CD=3+4=7,即OC=7.    故答案为:7.上述解法让笔者联想到人民生产、生活中的推磨情景。如下图:

推磨原理

从推磨的图片中可以看出:磨棍的长度不变,一端固定在磨盘的边缘D点处,另一端安插在磨杠(扶手)的中点C处,并利用两根绳子将磨杠水平悬在空中,不断调整绳子的长度,尽量使其(水平放置的磨杠)与点B所在的平面保持在同一个平面内。在推磨的过程中,推磨人的身体时而前倾、时而后仰,循环往复,乐此不疲。把推磨原理抽象出数学问题即为:     

如图,在O中,O代表磨盘,其圆心点O为定点(磨心),半径大小不变为定值,CD为磨棍,其长度大小也为定值,动点C的位置随O上的动点D的运动变化而发生改变,当点D运动到与点Q所处位置重合时,点O、D、C三点共线,此时ODC不存在,点C到圆心O的距离最大,最大值为CD + OD的值;当点D运动到与点P所处位置重合时,点D、O、C三点共线,此时ODC不存在,点C到圆心O的距离最小,最小值为CD - OD的值。利用这个原理,可以解决一类中考数学几何最值问题,我们不妨把此原理称之为“推磨原理”  。

在上题的解法中,教师首先指出:要取AB的中点D,连接OD、CD,然后分别求出OD、CD的长,最后计算出OD+CD的值,即得OC的最小值,问题得以解决。问题是本题为什么要取AB的中点D,关键是学生并不知道需要取AB的中点。因此本题得分率极低,平均每人在本题上失掉近3分也就不足为奇。如果我们能给学生强调,当看到:求有关OC的最小值的问题时,就联系“推磨原理”,学生就有了解决问题的方向:必须要找到这样一个D点!而这个点基本上都与直角三角形斜边的中点有关。

    数学来源于生活,反过来又服务于生活,“推磨原理”就是最好的例子。笔者从具体的例子中联系到生活中的“推磨”,总结出解决问题的一般方法“推磨原理”,然后再用其帮助我们解决实际问题。从而让生动形象的数学模型“推磨原理”与枯燥无味的数学题有机结合,使学生再解决此类问题时就有了目标方向,这样的数学教学才是真正的有血有肉的有价值的数学。                                       

张廷位,江苏省徐州市树人中学数学名师。他把传统教学和智慧教学结合,形成了”以学定教”模式,提炼出数学讲解“三原则”,在全国智慧教学研讨会上做过经验交流,深受与会代表及专家肯定。

(办公室 编辑)
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