只要功夫深,通法有奇效
2025年上海中考數學第25題
在金庸武俠小說《天龍八部》中,有這么一段描寫:“喬峰見旁人退開,驀地心念一動,呼的一拳打出,一招‘沖陣斬將’,也正是‘太祖長拳’中的招數。這一招姿勢既瀟灑大方已極,勁力更是剛中有柔,柔中有剛,武林高手畢生所盼望達到的拳術完美之境,便在這一招中表露無遺。來到這英雄宴中的人物,就算本身武功不是甚高,見識也必廣博,‘太祖拳法’的精要所在,可說無人不知。喬峰一招打出,人人都情不自禁地喝了一聲彩!”
太祖長拳是宋太祖所創,本是軍中所用的基本武術,在宋朝自然很多人知道,但很多人知道,并不代表很多人能用好它。喬峰之所以能將最普通的一抬使得如此精彩,招式本身并不是關鍵,自身的功夫才是精髓。
在初中數學學習中,我們會用到很多這種類似太祖長拳的基本方法,在教材的例題和習題中,到處是它的影子,我們稱之為通法,哪怕到了最燒腦的幾何壓軸題,通法依然是最有效的工具,下面以2025年上海中考數學第25題為例,這道題解法眾多,本文只選取其中一種來說明通法的重要性。
題目
如圖,在平行四邊形ABCD中,E、F分別是邊BC、CD上的點.
(1)當點E是BC中點時
①連接EF,若AE=EF,求證:∠BAE=∠EFC;
②若CF=DF,連接BF交AE于點G,求S△BGE:S△AEF的值;
(2)若AB=3,BC=5,CF=1,且∠AEB=∠EFA=∠EFC,求AF的長.
解析:
01
(1)當點E是中點時,屬于特殊位置.
①通常情況下,證明兩個角相等,我們希望這兩個角能產生關聯,全等三角形或特殊三角形都可以,因此延長AE,交DC延長線于點G,如下圖:
易證△ABE≌△GCE,于是AE=GE,∠BAE=∠G,再根據題目中的AE=EF得EG=EF,于是∠G=∠EFC,所以∠BAE=∠EFC;
②現在E和F點均為中點,我們仍然沿用前面的輔助線,如下圖:
先證明△ABG∽△HFG,并且可得它們的相似比為2:3,于是AG:HG=2:3,設AG=2k,HG=3k,前面又證明過AE=HE,于是AG+EG=HG-EG,所以2EG=HG-AG,可知EG=1/4AG,即EG=1/5AE;
接下來看面積間的關系,S△BGE=1/5S△ABE,而S△ABE=S△HCE,由CF:CH=1:2,可知S△HCE=2/3S△EFH,恰恰S△AEF=S△EFH,于是它們間的關聯建立起來了,S△BGE=1/5S△ABE=1/5S△HCE=1/5×2/3S△EFH=2/15S△EFH=2/15S△AEF,即S△BGE:S△AEF=2:15
02
(2)條件讀完,發現EF是∠AFC的角平分線,且又夾在一組平行線間,所以當我們延長FE之后,便可得到一個等腰三角形,如下圖:
容易得到圖中的△AFG為等腰三角形,不妨設AF=x,于是AG=x,BG=x-3;
我們同樣從題目條件可判斷三組相似三角形,分別是△AEF∽△ECF,△ABE∽△AEG,△EBG∽△ECF,其中第一對相似三角形包含了我們需要的AF,由△AEF∽△ECF得AE:EC=EF:CF和EF2=AF·CF,即EF2=x,EF=√x,再由△ABE∽△AEG得AE2=AB·AG,通過圖中的等腰△AFG得AG=AF=x,于是AE2=3x,則AE=√3x,將所得EF和AE代入到比例式AE:EC=EF:CF中,可求出EC=√3,于是BE=5-√3,再利用△EBG∽△ECF,得BG:CF=BE:CE,可求出x=2+5√3/3.
解題思考
本題解法眾多,所選取的解法從輔助線上來看,均可認為是“中線倍長”法的變式,事實上這個方法追根溯源,在八年級上冊的全等三角形章節,而在八年級下冊平行四邊形章節中,它也屬于常見方法,學生在平時練習中,也大量使用過。中線倍長的關鍵是構造全等三角形,特別是在本題中,還存在平行四邊形,角平分線等條件,因此延長之后可得到的全等、相似非常多,這些輔助線構造出來的新條件,就可用于圖形間的等量轉換.
我們在課堂教學中,通常經由例題和習題,傳授給學生基本的方法,這些方法可稱之為通法,但方法“通”與“不通”,取決于老師在課堂上是否分析透徹,從方法使用的必要性入手,即為什么要用這種方法,再從方法使用的多樣性出發,即在不同圖形情景中,尋找或創造使用方法的條件,最后是歸納方法使用的經驗,完成方法變通法的閉環。
在這個過程中,避免方法套路化,例如見中線就倍長,其實出現中點條件之后,也有可能是構造中位線、斜邊上的中線甚至圓,在教學中盡可能留給學生足夠的思考空間,讓學生自已完成解題經驗的積累,只有這一步進行到位,方法才會變通法。
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