涉深水观鲛龙,探模型“放大”价值

来源 :中学数学杂志(初中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lingotest
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  波利亚曾说:“一道好题的价值之一在于它能产生其他一些好题。”并指出:“从好的东西中再提炼出更加纯净的精制品是不容易的。但却有价值。”面对数学史中经典名题,数学解题不能仅喜于解的研究,更为重要的是揭示经典中所包含的一般性模型,由一题通识一类。正所谓“涉浅水者得鱼虾,涉深水者观鲛龙。”关注问题的解只是捞鱼虾,关注问题的内在的模型,才是解题工作的远足。
  掌握一个模型,看清百题一辙:掌握系列模型,通识万千变化。解题不单是论解,还有放眼模型,“做大”解题,“串烧”一片,实现“简约学习”,滋养思维,“放大”解题价值。
  本文就从数学史上脍炙人口的海盗藏宝图说起,漫谈一类旋转模型的发现、变式、拓展串珠成链的过程及其应用,寄望能提高中考复习效率,并为中考命题创新提供模型支撑。不妥之处,希不吝指正。
  1 海盗藏宝
  话说一群海盗把一批宝藏埋在荒岛上,如图1所示。岛上只有三棵树,一棵山毛榉、两棵橡树。海盗从山毛榉B点到橡树A拉一根绳子。然后从橡树A出发,沿着垂直于绳子的方向,往岛里走一段路到达D点,使AD=AO。然后又从B点山毛榉出发,向橡树C拉一根绳子,沿着垂直于绳子的方向。往岛里走一段路到达E点,使CE=BC。最后在皿的中点F埋下宝藏。
  后来,挖宝时山毛榉B消失得无影无踪,没有了参照物。挖宝人细思后,在AC的垂直平分线上等于AC一半的位置找到宝藏。如图2所示。
  2 解题探索
  据挖宝人做法,可知藏宝点F与AC构成以AC为斜边的等腰直角三角形,如图3所示。
  3 基本模型——双等腰直角三角形
  数学家奥加涅说:“很多习题潜在着进一步扩展其数学功能和教育功能的可行性。”细嚼藏宝图的解答,可得下列基本模型:
  4 模型拓变与案例简析
  基本模型的发现,仅是解题工作的一个惊喜开端,是解题研究迈出的“一小步”。尚有“一大步”——模型的拓变工作,正静待着解题者“放大价值”。
  4.1 去特殊添约束。模型拓展
  鉴于“双等腰直角三角形旋转模型”中直角的特殊性,试将条件放宽到任意等腰三角形,并追加相关约束条件,于是又得到“底连双等腰三角形旋转模型”,如图5所示。其结论的“相似”性,是对基本模型结论的全等特点的进一步继承。
  模型1——底连双等腰三角形
  4.2 变底连为顶连,模型变式
  变模型1中“底角连接”方式为“顶角连接”,便得下列应用广泛的模型2.
  模型2——顶连双等腰三角形
  4.3 以相似审视之,终极拓展
  鉴于模型2中两个等腰三角形相似特点,可有如下“相似模型”。两个相似三角形在一对对应点处重合,那么这两个三角形存在两种位置关系:同向相似与相向相似。如果另两对对应点从一个三角形到另一个三角形的旋转方向相同,则称这两个三角形是“同向相似”,反之称之为“相向相似”。例如图11中,△AOP~△QOB,其中A与Q是对应点,P与B是对应点。在旋转角小于180°时,从A到O和P到B的旋轉方向都是顺时针的,故属“同向相似模型”。
  模型3——同向相似模型
  数学解题的基本任务是解题,但它并非仅限于解出、多解、优解、通解等探解工作,还有揭示试题内蕴藏的其它更有益的结论以及预知试题的可能变化——伪装与变式,而最具价值的工作,是于解题中发现潜在的模型以及对模型的拓展与变式,形成“模型链”,以“一链”挈领一片“生态种群”。
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