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1、
分類討論型問題的解題策略
數(shù)學思想和方法屬于基礎知識的范疇,分類討論是中學數(shù)學中常用的一種數(shù)學思想方法。近年各地中考試題都加強了數(shù)學思想方法的考查,其中分類討論思想的應用最為廣泛,成為檢測學生分析問題和解決問題能力的常見題型。
分類討論是在解題過程中,將某一數(shù)學對象根據(jù)它本身的本質屬性,按照一定的原則或標準分成若干類,然后逐類進行討論解決,再把這幾類的結論匯總,得出問題的答案的一種思想方法;其作用是克服思維的片面性,防止漏解。常見的分類討論題有:按數(shù)分類(絕對值概念,實數(shù)的分類等);按字母的取值范圍分類(二次根式的化簡,一元二次方程概念中二次項不為0等);按圖形的位置分類(如點與直線,
2、直線與圓的位置關系等)??疾榉绞接刑羁疹},選擇題,綜合題,特別是在中考壓軸題中,往往涉及分類討論思想。
【例題講解】
例1 、若是關于x的一元二次方程,求a、b的值
解答:當 或或
或或時,原方程為關于x的一元二次方程,因此,得
或或或或
解析: 結合方程特點,由于 x2a+b項的次數(shù)是2a+b , -2x a -b項的次數(shù)是a – b,因而考慮這兩個次數(shù)至少有一個為2即可,共有五種情況。按題目的要求解決問題時,考慮問題要全面周到,要把所有可能的情況進行窮舉,避免出現(xiàn)少解或漏解的情況。
例2、(04年貴陽市)如圖,AB是半圓O的直徑,BC是弦,點P從點A開始沿AB邊向點B以每
3、秒1㎝的速度移動,若AB長為10㎝,點O到BC的距離為4㎝。
(1) 求弦BC的長;
(2) 問經(jīng)過幾秒后,△BPC是等腰三角形。
點拔:第(2)問中P為動點,使得線段PB、PC的長是變化的,由于在“△BPC是等腰三角形”的條件中,沒有指明哪兩條邊為腰,所以要分三種不同情況進行討論才能將問題回答完整。
解答:(1)過O作OD⊥BC于D,則BD=CD,
在Rt△OBD中,用勾股定理求得BD=3 ∴BC=6
(2設經(jīng)過x秒,△BPC為等腰三角形,∵PA= x,
∴PB=10 – x
① 當PB=BC時,10 – x = 6,∴x = 4
② 當PB=PC時,則P與O點重合,PB=
4、5 ,10 – x=5 ∴x =5
③ 當PC=BC時,過C點作CE⊥AB于E點,連結AC,在Rt△ABC中,求得AC=8,
由AC2 – AE2 = BC2 – BE2,得x =2.8
綜上所述:經(jīng)過2.8秒、4秒、5秒時△BPC是等腰三角形。
解析:1、本題的第(1)問過O作OD⊥BC于D,OD是“弦心距”線段,見弦作出“弦心距”線段,使用勾股定理和垂徑定理解題是圓中常用的作輔助線方法。
2、本題的第(2)問是分別將△PBC固定,再求解,體現(xiàn)了由動到靜的轉化思想及分類討論思想。與等腰三角形、直角三角形、三角形全等或相似有關的分類討論的考題是近年中考的熱點題型。
例3、(04年
5、濟南市)
如圖,已知直線的圖象與、軸交于A、B兩點.直線經(jīng)過原點,與線段AB交于點C,把△AOB的面積分為2∶1的兩部分.求直線的解析式.
解答:先求得 A( -3, 0) , B(0 , 3) .
如圖(1),當直線 l 把△ABO的面積分為
S△AOC∶S△BOC =2∶1時,作CF⊥OA于F,CE⊥OB于E,
S△AOB= . 則S△AOC ,
∴AO·CF=3 . 即 ∴CF=2 .
同理,解得 CE = 1 .∴ C( -1 ,2)
6、 .
∴直線l的解析式為
如圖(2),當直線 l 把△ABO的面積分為
S△AOC∶S△BOC=1∶2時,
同理求得C( - 2 ,1) .
∴直線l的解析式為 y= - 0 .5x .
解析:本題是由語言的模糊性導致分類情況的產生,△AOB是定三角形, “直線OC把△AOB的面積分為2∶1的兩部分”時,C點的位置并不確定,出現(xiàn)兩種情況,畫出符合題意的兩種圖形分別進行求解即可。本題要求學生通過分析題意畫出符合要求的圖形,培養(yǎng)學生的分類意識。
例4、已知:在△ABC中,∠C=90,AC=BC=8,要在△ABC中剪出一個扇形,使扇形的半徑都
7、在△ABC的邊上,且扇形的弧與△ABC的其他邊相切。
(1) 請畫出符合題意的設計方案示意圖;
(2) 若用剪下的扇形作圓錐的側面,請計算出此圓錐的底面半徑。
解:(1)有四種設計方案,
(2)如圖(a),取AB中點M,以點C為圓心,CM長為半徑畫弧,分別交BC、AC于D、E兩點,連結CM。求得l =2π ∵l=2πr,∴2πr=2π,∴r=
如圖(b),作∠B的平分線交AC于點O,以O為圓心,OC長為半徑畫弧,交AC于點E,作OM⊥AB于M,則CO=OM,求得l = (8– 8) π,∵l=2πr,∴2πr = 2 (8– 8) π,解得r = 4 – 4
如圖(c),以A為圓
8、心,AC長為半徑畫弧交AB于D,求得l=2π ∴r=1
如圖(d),取AB中點O,作OD⊥AC于D,O為圓心,OD長為半徑畫弧,交AB于E、F兩點求得l = 4π,∴r= 2
綜上所述:r= 或r = 44或r=1或r= 2
解析:這是一道考查學生動手作圖能力的設計題。要使扇形的半徑都在△ABC的邊上,則有兩種情況:其一為扇形的頂點在Rt△ABC的一邊上,由于直角三角形有直角邊、斜邊之分;有銳角頂點、直角頂點之分,所以它們又各有兩種情況。求圓錐的底面半徑時只需注意扇形的弧長是圓錐底面的周長。
例5、如圖,等腰△ABC的兩直角邊AB=AC=6cm,⊙O的半徑為rcm,圓心O從點A出發(fā),沿
9、著線路AB—BC—CA運動,回到點A時,⊙O隨著點O所運動而移動。
(1)若r=cm,求⊙O第一次與BC邊相切時,AO的長;
(2)在⊙O移動過程中,自A點出發(fā)再移動到與A點重 合,與各邊共相切幾次?請寫出不同情況下r的取值范圍及相切的次數(shù);
(3)設⊙O在整個移動過程中,在△ABC內部,⊙O未經(jīng)過的部分的面積為S(cm2),在S>0時,求S關于r的函數(shù)解析式。
解答:(1)設⊙O首次與BC相切于點D,則有OD⊥BC,且OD= r =,
在R t△BDO中,∵∠OBD=45°∴
∴AO= AB - OB=(6–2)cm,
(2)由等腰直角三角形的直角邊AB=6cm,所
10、以作斜邊BC上的高AF,則AF=AB·Sin45°= 6×
①當r>6 cm時,⊙O與△ABC各邊不相切;
②當r = 6 cm時,⊙O與△ABC各邊共相切2次;
③當6<r<6 cm時,⊙O與△ABC各邊共相切4次;
④當r = 6 cm時,⊙O與△ABC各邊共相切5次;
⑤當0<r<6 cm時,⊙O與△ABC各邊共相切6次;
(3)如圖,已知在S>0時,⊙O在移動中,在Rt△ABC內部未經(jīng)過的部分為等腰直角三角形,這個Rt△A′B′C′的三邊分別與原Rt△ABC三邊平行,且平行線間距離等于r。
設B′C′與AF交于E點,則AE⊥B′C′,又過點A′作A′G⊥AB于點G,
則
11、A′G= r ∴ AA′=r ,
A′E=AF –r r= 6(+1)r。
B′C′=2[6 –(+1)r]
∴S = B′C′·A′E=×2[6 (+1)r]·[6–(+1)r ]
=[6 –(+1)r]2=(3+2)r2 – 12(+1)r+36 [0<r<6( –1)]
解析:第(2)問是動圓與直線相切的問題,想象出動圓與三角形各邊相切的情況,針對每一種可能出現(xiàn)的情況來求解,方能保證解題的完整性,體現(xiàn)了分類討論思想的重要性。第(3)問關鍵是能畫出未經(jīng)過部分的圖形形狀。此題綜合性強,難度大,應加強這方面的訓練。
【鞏固練習】
1、如圖1,在△ABC 中,∠B
12、、∠C 均為銳角,其對邊分別為b、c,求證:=;
(2)在△ABC 中,AB=,AC=,∠B =450,問滿足這樣的△ABC 有幾個?在圖2中作出來(不寫作法,不述理由)并利用(1)的結論求出∠ACB的大小。
2、(04年廣東茂名市)已知:△ABC的兩邊AB、BC的長是關于的一元二次方程的兩個實數(shù)根,第三邊長為10。
問當為何值時,△ABC是等腰三角形。
3、閱讀下面的例題:
解方程
解:(1)當x≥0時,原方程化為x2 – x –2=0,解得:x1=2,x2= - 1(不合題意,舍去)
(2)當x<0時,原方程化為x2 + x
13、–2=0,解得:x1=1,(不合題意,舍去)x2= -2∴原方程的根是x1=2, x2= - 2
請參照例題解方程
4、(04年云南)如圖已知△ABC內接于⊙O,AE切⊙O于點A,BC∥AE。
(1)求證:△ABC是等腰三角形;
(2)設,,點P是射線AE上的點,若以A、P、C為頂點的三角形與△ABC相似,問這樣的點有幾個?并求AP的長;
5、(01咸寧市)如圖已點A的坐標為(2,0),動點P在直線y=x-3上,求使△PAO為直角三角形的點P的坐標。
B
D
C
A
6、(04浙江省衢州市)如圖,在矩形ABCD中,AB=10cm
14、,BC=20cm.P、Q兩點同時從A點出發(fā),分別以1cm/秒和2cm/秒的速度沿A—B—C—D—A運動,當Q點回到A點時,P、Q兩點即停止運動,設點P、Q運動時間為t秒。
(1) 當P、Q分別在AB邊和BC邊上運動時,設以P、B、Q為頂點的三角形面積為s,請寫出s關于t的函數(shù)解析式及自變量t的取值范圍。
(2) 在整個運動過程中,t取何值時,PQ與BD垂直。
【參考答案】
1、
15、
2、由已知方程得:
不妨設AB=,BC=,顯然AB≠BC。而△ABC的第三邊長AC為10。
(1)若AB=AC,則=10,得=8,即=8時,△ABC為等腰三角形;
(2)若BC=AC,則=10,即=10時?!鰽BC為等腰三角形;
3
16、、x1= 0 ,x2= -2
4、(1)∵BC∥AE,∴∠BCA=∠CAE,又∵AE切⊙O于點A,∴∠CAE=∠ABC,
∴∠BCA=∠ABC ,∴AB=AC ∴△ABC是等腰三角形。
(2)射線AE上滿足條件的點有兩個
① 過點C作CP1∥AB交AE于點P1,此時△A P1C∽△BCA,又AC=AB,
∴△AP1C≌△BCA,這時A P1=BC=8
② 過點C作⊙O的切線交AE于點P2,則A P2=C P2 ,∵∠AC P2=∠CA P2=∠BCA=∠CBA,∴△A P2C∽△BAC,可求得,∴AP的長為8㎝或㎝
5、(0,-3)或(2,-2)
6、(1)s=-t2+15t-50 (5