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一道好題的多解多變歸一(續(xù))

 悟道談風(fēng)水 2019-12-07
一題可破萬題山-一道好題的多解歸納

題記:

研討會上,老師們熱烈討論的一道題目,題目不難,看似普通,卻妙處無窮?,F(xiàn)將各位老師提及的方法及自己的思考總結(jié)如下,以饗讀者。

先用一句話概括此題:此題只應(yīng)天上有,人間能有幾回聞!

試題呈現(xiàn)

如圖,正方形ABCD的邊長是6,其中,CE=2,CF⊥BE,求OF的長


已知這些結(jié)論又該如何求解OF的長,那么現(xiàn)在就讓我們從不同視角去尋找解法。

思考視角七
四點(diǎn)共圓

四邊形BOFC存在兩個(gè)直角,可以想想是否四點(diǎn)共圓。如圖,將四個(gè)點(diǎn)放到圓內(nèi),這樣就變成了圓相關(guān)問題了,利用圓相關(guān)定理就能解決OF的長。

利用圓周角定理和垂徑定理可以知道∠OBF=∠HGF,易知OG=FG=1/2BC,那么在Rt△HGF中,只要知道∠HGF的三角函數(shù)值,再列方程即可求解。

求解∠OBF的三角函數(shù)值有很多方法:

方法1:利用8字型BOHCF存在相似可以求解

方法2:利用12345模型可以秒出

四點(diǎn)共圓還可以幫助解決旋轉(zhuǎn)方法里所涉及的導(dǎo)角。

思考視角八
相似或三角比
此題里面有很多相等的角,可不可以從相似的角度去思考呢?如圖

圖中其實(shí)存在天然的相似,△BOF∽△BED,這個(gè)相似不容易看出來,它是一個(gè)反A字相似(看反A和母子型,需要用旋轉(zhuǎn)加位似的眼光來看)

只需要證明∠BFO=∠BDC=45°,證明方法:由四點(diǎn)共圓可知;或者由兩次8字導(dǎo)角可知;按照旋轉(zhuǎn)的方法也可知道。
除了這樣,題中其實(shí)還存在天然的相似:

從圖中容易得到△BOG∽△CFG, △BGC∽△OGF, 其中CF和OB的長度都是容易得到的,也就是相似比容易得到,這樣OF的長度就可輕松求解。

此題用相似來解,關(guān)鍵就是導(dǎo)角導(dǎo)邊,既然導(dǎo)角導(dǎo)邊,那可不可以用強(qiáng)大的導(dǎo)角導(dǎo)邊工具-三角函數(shù)來解決呢?如圖作輔助線

利用等腰直角三角形DIE,直角三角形BIE,直角三角形BHO,直角三角形OHG多次導(dǎo)角導(dǎo)比,即可求解。

在這里,有老師提到要有一種大平面觀的意識:整個(gè)平面內(nèi),只要角等就可以比等,比確定后,只要確定一邊,就可確定另一邊,這樣不僅邊與邊緊密相關(guān),而且邊與角也緊密相關(guān),從而整個(gè)平面就融為一體。

思考視角九
面積視角
如下圖,可以取BC中點(diǎn)G,然后得到斜邊中線,接著求證DF=OD,OG=FG

得到DG為中垂線,然后利用△OGC的面積等于△OGD的面積(等積轉(zhuǎn)換),而△OGD的面積可以用OJ*GD除以2表示(等面積法)即可算出OJ,進(jìn)而OF即可求。

這里的解法涉及到了面積,其實(shí)除了這樣還有一種鬼斧神工的面積法,王老師說一眼看出OG=CF,為什么呢?

因?yàn)椤鰾EC面積=△ODE面積=△BOE面積,這是由等高等底定理得到。

這樣推出OG=CF,后面利用導(dǎo)角即可求解。

不得不說,有人就是有火眼金睛,天生直覺能力強(qiáng)。

思考視角十
坐標(biāo)系

此類題目,當(dāng)然可以采取簡單直接的坐標(biāo)方法解決

如圖,利用垂直直線的比例系數(shù)互為負(fù)倒數(shù)的關(guān)系,可以求出CF解析式,然后聯(lián)立CF和BE解析式可以求出點(diǎn)F坐標(biāo),最后利用兩點(diǎn)距離公式可以求解出OF長度。

當(dāng)然其實(shí)在算CF解析式也可以避免使用比例系數(shù)互為負(fù)倒數(shù)關(guān)系,如圖:

利用十字架模型,可以比較快速地得到CF解析式。

這種建系法在解決中考幾何填空題往往能起到絕境逢生的作用,不需要太多的幾何構(gòu)造思維,不過解決的題型比較有限,另外部分知識可能已經(jīng)超綱,而且大量計(jì)算也是此法的一個(gè)弱點(diǎn)。

至此,此題解法對于一般初中生可以接受的思路方法就結(jié)束了。但是解題還沒有結(jié)束,如果我們站在更高角度,能不能總結(jié)出此題所涉及的更高階的通性通法?

思考視角十二
余弦定理

在△OFC中,易知OC和CF,其中∠COF的余弦值可以利用12345模型得到,假設(shè)OF=a,OC=b,CF=c,∠COF=α,則利用:

即可求解。
思考視角十三
托勒密定理

由相似可以證圓內(nèi)接四邊形對角線的乘積等于兩組對邊乘積之和。

也就是OF*BC+OB*FC=OC*BF

此題所用公式是如此簡潔漂亮,令人震驚!

成文曰:

學(xué)好初中數(shù)學(xué),

要學(xué)會發(fā)散思維!

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