死磕套路屡碰壁,回溯通法方破局
当我们在八年级学习了全等三角形之后,基于全等判定的各类模型大行其道,也颇有奇效,毕竟教材上的例题也好,习题也罢,综合程度并不高,这些模型的简单应用足以解决问题,但若就此以为高枕无忧,确实打错了算盘。
走出模型应用的舒适区很难,特别对于尝到了甜头的八年级学生,甚至老师,数学作为一门理性学科,从来不需要给某种方法立个牌坊,而需要质疑一切的探究精神。
题目
如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=α(90° <α<120°),d为bc的中点,e是线段cd上的动点(不与点c、d重合),连接ae,将线段ae逆时针旋转α得到线段af,连接ef交ac于点g,过点b作ac的平行线交fe的延长线于点h.< pan>
(1)求证:∠ACF=∠CBH;
(2)若M为线段FH的中点,连接DM,用等式表示线段DM与FG之间的数量关系并证明.
解析:
01
(1)经典手拉手模型,观察此类模型,抓住等腰三角形这个核心条件即可,图中有两个等腰三角形,且顶角相同,分别是△ABC和△AEF,如下图:
这样我们可以得到AB=AC,AE=AF,∠BAC=∠EAF=α,所以∠BAE=∠CAF,从而证明了△ABE≌△ACF,所以∠ABE=∠ACF.
而∠ABC=∠ACB,于是∠ACB=∠ACF,再利用BH∥AC得到∠CBH=∠ACB,最后得到∠ACF=∠CBH.
02
(2)秉持观察-猜想-验证的基本方法,首先作图如下:
学生感到困难的地方在于线段DM和线段FG看上去没啥关联,因此建立它们之间的联系是当务之急,用简单的目测或估测,猜想FG=2DM,回顾我们曾学过的证明二倍线段的方法,最容易想到的是截长补短,以及由此衍生的倍长中线,这个思考问题的方式没有错,于是便有了如下尝试:
学生一:
学生二:
学生三:
以上尝试全部以失败告终,前面两位学生甚至没能构造出全等三角形,第三位学生添加了更多辅助线,仍然不能如愿,就此陷入困境.
无论哪一位学生,在探索证法的过程中,都有意无意忽略掉了BH∥AC和点D为BC中点这个条件,缺乏这两个关键条件的推导,自然难有结果.
所以我们需要回到题目原始条件,平行和中点这两个条件能给我们带来哪些突破?
连接GD并延长,交BH于点K,连接EK,如下图:
借助BH∥AC,点D是BC中点,我们易得△BDK≌△CDG,于是可证DK=DG,即点D也是KG中点,从作图结果来看,如果点M也是EG中点,则可利用中位线判定EK=2DM.
顺着这条思路走下去,我们补全“拼图”.
第一步,证明△BEK≌△CFG,如下图:
由△BDK≌△CDG得BK=CG,前面已证过∠ACF=∠CBH,BE=CF,因此△BEK≌△CFG,得EK=FG,完成了线段FG的转换任务.
第二步,证明点M是EG中点:
由△BEK≌△CFG,得∠BKE=∠CGF,于是∠EKH=∠CGE,利用平行得∠CGE=∠H,所以∠EKH=∠H,所以EK=EH,进一步转换得EK=FG=EH,即△EKH为等腰三角形,而点M是线段FH中点,于是FM=HM,两边分别减掉FG和EH,得GM=EM,故点M确实是EG中点.
第三步,利用中位线完成证明:
现在已经可以证明DM是△GEK中位线了,所以EK=2DM,最后转换得FG=2DM.
解题思考
曾经遇到过困难的这三位学生,最终都表明听懂了,但这仍然不是这节课的终点,进一步追问:你觉得你原先的思路哪有问题?均回答道:没想到中位线.
通常情况下中等生在解题时,往往会出现想得太简单的情况,倒不是题目真的简单,而是他们想不到更深层的关联,此时中线倍长法曾经的成功占了上风,难道倍长就只能延长?!
利用中点构造中位线也并非难以想到,但在解这道题的过程中,有学生确实没能联想起来,由此反思我们的课堂教学,是否在这节课教学或后续教学中,对于中位线的构建没有足够的重视?
点D是BC中点,则点D是否是另外一条线段的中点?若图中没有这样的线段,能否构造?
倍长DM不可行,因为延长后均为孤立的点,甚至由于作图不够准确,还有几个学生认为倍长DM后恰好落在CF上(作图必须准确呀!),便简单转为截长,取FG中点,但前面曾遇到过的问题一个也没解决,其实这个时候学生仍然没有意识到BH∥AC,点D是BC中点究竟怎么用?
所以回归到最初的方法,我们如何证明一条线段是另一条线段的两倍?
构造一条线段满足两倍关系,再证明这条线段与原线段相等,这便是通法,涉及到全等三角形判定,中点相关的定理等,这个突破口一旦打开,后面的思路就如同泉涌了。