4 与对称、旋转相结合,注重考察学生变换的数学思想.
例6 (重庆市)如图13,在正方形纸片ABCD中,对角线AC、BD交于点O,折叠正方形纸片ABCD,使AD落在BD上,点A恰好与BD上的点F重合.展开后,折痕DE分别交AB、AC于点E、G,.连接GF.下列结论:①∠AGD=112.5°;②tan∠AED=2;③S△AGD =S△OGD;④四边形AEFG是菱形;⑤BE=2OG.其中正确结论的序号是 .
解析 由题意可知△AED和△FED关于ED所在的直线对称,有AE=EF,AG=GF,∠ADE=∠FDE= k, OG= k.因此 EB=2OG.所以正确的结论是①、④、⑤,其余结论显然不成立。
例7 (黑龙江齐齐哈尔市) 已知:正方形ABCD中,∠MAN=45°,∠MAN绕点A顺时针旋转,它的两边分别交CB,DC(或它们的延长线)于点M,N.当∠MAN绕点A旋转到BM=DN时(如图14),易证BM+DN=MN.
(1)当∠MAN绕点A旋转到BM≠DN时(如图15),线段BM,ND和MN之间有怎样的数量关系?写出猜想,并加以证明.
(2)当∠MAN绕点A旋转到如图16的位置时,线段BM,ND和MN之间又有怎样的数量关系?请直接写出你的猜想.
解析 (1)如图17,把△AND绕点A顺时针90°,得到△ABE,则有DN=BE,∠EAM= ∠MAN=45°.进而可证得:△AEM≌△AMN.所以MN=ME=MB+EB=MB+DN.
(2) 线段BM,ND和MN之间存在MN = DN-MB.
点评 平移、翻折和旋转是初中几何重要的三种变换方式,变换之后的几何图形与原图形对应的边、角均相等.巧妙的运用变换的基本性质或构造变换图形,均可以使题目的解答简易而顺畅.
5 与函数图象相结合,注重考察学生的数形结合思想.
(秒)之间的函数图象,图20是P点的纵坐标y与P点运动的路程s之间的函数图象的一部分.(1)s与t之间的函数关系式是: ;
(2)与图20相对应的P点的运动路径是: ;P点出发 秒首次到达点B;
(3)写出当3≤s≤8时,y与s之间的函数关系式,并在图16中补全函数图象.
解析 (1)图19是正比例函数图象,易求得s与t之间的函数关系式为:S= (t≥0)
(2)从图20的函数图象可以看出,动点P的纵y在运动时随时间t的增大开始时逐渐增大,而后又不变,最后又减小至0,说明P点在正方形的运动路径是:M→D→A→N.由图18、19可知,P点从点M运动到点B的路程为5,速度为0.5,所以首次到达点B需要时间为10秒.
(3)结合图18和图20,分析可得,第1秒之前,动点P从点M向点D处运动;第1至3秒时,动点P从点D向点A处运动; 第3至5秒时,动点P从点A向点B处运动;第5至7秒时,动点P从点B向点C处运动;第7至8秒时,动点P从点C向点M处运动.时间段不同,函数关系不同,因此列分段函数为:当3≤s<5,y= 4-s;当5≤s<7,y=-1;当7≤s≤8,y= s-8.补全的函数图象如图21.
点评 函数图象问题是数形结合的数学思想的重要体现,在中考试卷中也往往作为具有一定区分度的题目出现。例8是一个分段函数问题,其关键是依据函数图象弄清楚点P在正方形ABCD上的哪一段运动,坐标与时间、路程如何变化.
6 与实际问题相结合,注重考察学生构建数学模型的能力.
例9 (湖北荆门市)某人定制了一批地砖,每块地砖(如图21所示)是边长为0.4米的正方形ABCD,点E、F分别在边BC和CD上,△CFE、△ABE和四边形AEFD均由单一材料制成,制成△CFE、△ABE和四边形AEFD的三种材料的每平方米价格依次为30元、20元、10元,若将此种地砖按图22所示的形式铺设,且能使中间的阴影部分组成四边形EFGH.
(1)判断图22中四边形EFGH是何形状,并说明理由;
(2)E、F在什么位置时,定制这批地砖所需的材料费用最省?
解析:(1) 四边形EFGH是正方形.图22可以看作是由四块图21所示地砖绕C点按顺时针方向旋转90°后得到的,故CE=CF =CG=CH.因此△CEF是等腰直角三角形.所以因此四边形EFGH是正方形.
(2)设CE=x米, 则BE=(0.4-x)米,每块地砖的费用为y,有:y= x ×0.4×(0.4-x)×20+[0.16- x ×0.4×(0.4-x)]×10= 10(x -0.2x+0.24) = 10[(x-0.1)2+0.23](0<x<0.4).所以当x=0.1米时,y有最小值,即费用为最省,此时CE=CF=0.1米.
点评 实际应用问题侧重考察学生的分析、理解问题的能力,它要求学生准确把握题目内容和要求的基础上,利用已有的数学知识,建立起方程、函数等数学模型,具有一定的难度.例9中的问题(2)就是建立二次函数关系式的数学模型,通过求函数最小值的方法求得答案.