可知,
PAR?, PBr对于(2),类比(1)的解决方法,自然也会想到去构造相似的直角三角形,如图(2`),则两圆内切时的解决方法也就找到了。 B
O1 N (1`) (2`) P M N M O2 O1 P O2
解:(1)有结论
B A
A
PAR?,证明如下: PBr设O1O2延长后分别与⊙O1、⊙O2相交于点M和点N,连结AM,BN,如图(1`)。
?PM,PN分别为⊙O1、⊙O2的直径,??A,?B均为直角,又?APM??BPN,
?Rt?APM∽Rt?BPN,? (2)
PAPM2RR???。 PBPN2rrPAR?的结论仍然成立。(理由请同学们自己说明)。 PBr【说明】就两圆相切来说,外切与内切是两种相对的情况,由外切情况下的某性质很自然地去联想内切情况下的相同性质,这就是典型的“类比”,当然,类比的结果可能成立,也可能不成立,但无论成立还是不成立,都会使认识得到拓展和深化,都是有意义的,当然,本题是两种情况 有相同的结论,即“变中的不变”,这也是知识发展的一种形式。
CG例11 如图,在?ABC中,AB?AC,D是BC上任意一点,过D分别向AB,AC引垂线,垂足分别为E,F,
是AB边上高。
(1)DE,DF,CG的长之间存在着怎样的等量关系?并加以证明。 (2)若D在底边的延长线上,(1)中的结论还成立吗?若不成立,
又存在怎样的关系?请说明理由。
【观察与思考】(1)是比较熟悉的问题,结论是:DE?DF?CG。 对于(2),通过画图观察,此时,DE?DF?CG的结论不再成立, 那新的结论该是怎样的呢?对比(1)的结果证明方法,也容易得到 (2)的结果和证明方法。
解:(1)有结论:DE?DF?CG,证明如下: 方法一:(面积法)
连结AD(如图(1`),则S?ABC?S?ABD?S?ACD,即因为AB?AC,所以CG?DE?DF。 G E B
D
C
A A A G E B
D
F (1)
C
111AB?CG?AB?DE?AC?DF。 222F G - 11 - M F C E B D
(1``)
(1`)
方法二,(构造全等三角形法或称“截长法”)
作DM//AB,交CG于点M,如图(1``)由四边形EDMG为矩形,得DE?MG。 又?MDC??B??FCD,且CD公用。 ?RtCMD?Rt?DFC,得DF?CM。 ?CG?MG?CM?EF?DF。
(2)当点D在BC延长线上时,(1)中的结论不成立,而有DE?DF?CG。理由如下:
说理一:连结AD,如图(2`)
A A E G (2`)
N D B E G F H (2``)
B C F
D C 则SABD?S?ABC?S?ACD,即有,
111?AB?DE?AB?CG?AC?DF 222?AB?AC,?DE?CG?DF,即DE?DF?CG。
当点D在CB的延长线上时,则有DF?DE?CG,理由如下:
作BH?AC于点H,则BH?CG,作BN//AC,交DF于点N,如图(2``)由四边形BHFN为矩形, 得FN?BH,又?DBN??ACB??ABC??DBE,DB公用。
?Rt?DBN?Rt?DBE,?DE?DN,?CG?BH?FN?DF?DN?DF?DE。
【说明】Ⅰ、在本题,点D在直线BC上,可分三种情况:(1)在线段BC上;(2)在线段BC的延长线上,(3)在线段CB的延长线上,由情况(1)的某种性质联想情况(2),(3)的对应性质,是典型的“类比”。本题的类比结果是原结论不成立,但得到了对应的结论,这就是“变中的变化规律”,同样扩展了知识和认识。
Ⅱ、本题类比得到的结论虽然不同,但证明方法具有统一性,或说运用着同样的原理和方法,这又体现着“变中的不变”。
以上三类“不变性”或“变化规律”问题,集中体现了探究能力就是在对“变中不变”和“变中变时变为什么”的辩析和掌握中得到提高的,希望同学们在上述解析的基础上,进一步总结,以形成自我变化的更多更有效的思考
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策略。
二、探究特定结论或特定条件 很多的探究性问题是这样的:或则是对背景图形加上特殊限定,在此基础上探究有无形成特定的性质(或结论);或则是对背景图形希望能具备某一特殊性质(即结论),为此去探究应当附加怎样的条件。我们把前一类称作为“探究特定结论”,后一类称为“探究特定条件”。在各地的中考试卷中,这两类题目呈增加的趋势。
1、“探究特定结论”问题的思考特征
这类问题从结构来看其特征是:在背景图形上附加较多或较强的“特殊条件”,而正是这些“特殊条件”才是“特定结论”得以出现的根据和保证。因此,总体上来说,解决这类问题的切入点正在于与“探究”方向结合的情况下对“特殊条件”的深入研究和恰当运用(当然也要同时兼顾其他条件)。
(1)从条件直接推演
例1 已知:如图(1),?ABC中,?ABC?45?,CD?AB于点D,BE平分?ABC,且BE?AC于E,与CD相交于点F,H是BC边的中点,连结DH与BE相交于点G。
(1)求证:BF?AC;
(2)CE和BF有怎样的数量关系,写出判断并给出证明; (3)CE与BG的大小关系如何?试证明你的结论。
D F G E
(1)
A
C B H
【观察与思考】在三角形ABC中添加了诸多限制条件,从而使?ABC和?DBC极为特殊了,即: ⅰ、由BE平分?ABC,和BE?AC,得?ABC为等腰三角形,顶角?ABC?45?,底角?67.5?。 ⅱ、由?ABC?45?,CD?AB,得?DBC为等腰三角形,而DH为其底边上的中线; ⅲ、由BD?CD,?DBF??DCA?22.5?,得Rt?DBF?Rt?DCA。 有了这些研究,结论的探究和推证就很多容易了。
简解:(1)由ⅰ、ⅱ、ⅲ、得Rt?DBF?Rt?DCA,?BF?AC。 (2)由(1)知BF?AC,而由ⅰ知AC?2CE,?BF?2CE
(3)若连结CG,由DH为BC的对称轴知CG?BG,而Rt?CGE中,CG为斜面边。 ?CE?CG?BG。
【说明】在本题,?ABC为为顶角是45°的等腰三角形和?DBC为等腰直角三角形是各结论成立的决定因素,所
以,由本题的原始条件
例2 如图(1),在Rt?ABC中,?BAC?90?,AB?AC?23,D,E两点分别在AB,AC上,
如上的ⅰ、ⅱ、ⅲ、是思考的关键步骤,是“条件研究和运用”的主要体现。
DE//AB,CD?22,将?CDE绕点C顺时针旋转,得到?CD'E'(如图(2),点D',E'分别与D,E对应,
点E'在AB上,D'E'与AC相交于点M。 (1)求?ACE'的度数;
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(2)判断ABCD'是怎样的四边形,并说明理由。
A D (1)
A M D' (2)
E'
B C B E
【观察与思考】结合要求的“结论”,研究本题的条件,可知:
ⅰ、?ABC和?DEC进而(?D'E'C)都是等腰直角三角形,且腰长分别为23和22; 在此基础上进一步有:
ⅱ、在Rt?CE'A中,CE'?CE?4,AC?23,可知?ACE'?30? ⅲ、在?E'CB和?D'CA中,?E'CB??D'CA?15?,
C
BC23?2CA23。 ???E'C4D'C22即?E'CB∽?D'CA
对旋转后的图形(2)中出现的新图形有了如上的认识,相应的结论就容易求得和探究了。
简解:(1)由以上的ⅰ、ⅱ、可得?ACE'?30?;
(2)由ⅲ、得?E'CB∽?D'CA??CAD'??CBE'?45???ACB,可知AD'//BC,而
?ABC?45?,?BCD'?60?,可知AB与D'C不平行,所以ABCD'是梯形。
【说明】在本题,条件的研究侧重在两点:第一,把基本背景(1)对应的情况和旋转结合起来;第二,重在围绕要解决的问题(1)和(2)把相应的新图形(如图(2)中的?ACE',?BCE',?ACD'等)。的有关数量搞清楚。
例3 我们知道:有两条边相等的三角形叫等腰三角形。类似地,我们定义:至少有一组对边相等的四边形叫做等对边四边形。
(1)请写出一个你学过的特殊四边形中是等对边四边形的图形的名称;
(2)如图(1),在?ABC中,点D,E分别在AB,AC上,设CD,BE相交于点O,若
?A?60?,?DCB??EBC?1?A。 21?A,探2 请你写出图中一个与?A相等的角,并猜想图中哪个四边形是等对边四边形;
(3)在?ABC中,如果?A是不等于60?的锐角,点D,E分别在AB,AC上,且?DCB??EBC?究:满足上述条件的图形中是否存在等对边四边形,并证明你的结论。
【观察与思考】在全面审题的基础上很容易解决问题中的(1),而由
A 11?BOC?180???DCB??EBC?180???A??A?180???A
22- 14 -
D E
(1)
O
C
B
则在?A?60?时,易知?BOD??COE?60?,并容易看到四边形
DBCE可能是等对边四边形,因此,问题(2)获解。剩下的核心问题是(3),即如何在“?DCB??EBC?这个条件下,去推得“BD?CE。”
1?A”2
ⅰ、观察原图形,容易由“?DCB??EBC”这个条件结合BC公用,想到去作辅助线:“BF?CD,交CD延长线于F,作CG?BE于G。”以构造出Rt?CBF?Rt?BCG,得到BF?CG。 ⅱ、在ⅰ和基础上,进一步想到应由“?DCB??EBC?1?A”,去导出?BDF??CEB,也即导出211?CDB??CEB?180?,事实上,?CDB??A?(?C??A),?CEB??A?(?B?A) ,当然有
22?CD??BCE??BA??B??C?1?8,由此可推得0Rt?BDF?Rt?CEG,得到BD?CE。
A
解:(1)等腰梯形,矩形等;
(2) ?EOC??A,四边形DBCE是等对边四边形;
(3)四边形DBCE是等对边四边形,证明已在“观察与思考”中。
F D E G (1`)
O
B C
【说明】我们看,本题的(3)关键步骤是通过作BF?CD,CG?BE构造全等三角形,但这种作法的诱发,却是条件“?DCB??EBC”。的提示和引导。
结合背景和探究结论的基本方向研究条件,充分发挥特殊条件的特殊作用,是获得特定结论和给出特定结论证明的基础及保证。
(2)更灵活的利用条件
例4 我们给出如下定义:若一个四边形的两条对角线相等,则称这个四边形为等对对角线四边形。请解答下列问题:
(1)写出你所学过的特殊四边形中是等对角线四边形的两种图形的名称;
(2)探究:当等对角线四边形中两条对角线所夹锐角为60°时,这对60°角所对的两边之和其中一条对角线的大小关系,并证明你的结论。 D A
B
60? O A D
60? O (1)
C
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(1`)
B
C E