整体思想之“瓜豆原理”(一)
引言:近几年,中考及中考模拟题出现新的考察方向—“瓜豆原理”,瓜豆原理的实质是数学的整体思想,我们姑且举几个例子:
例1:你同学跟你说:“我家住在南京路一号”;那么从这句话里面我们不能准确判断出这位同学家在哪,因为上海、天津以及很多城市都有南京路,所以我们判断这位同学家在哪里,少了一个整体框架“他所在的城市”,比方说上海的南京路一号。
例2:七年级我们会接触到这样题目:已知a+2b=5,求3a+6b-3值。很明显在此题里面a、b取值有无限可能性,从具体出发无法给出符合逻辑的计算,于是我们把a+2b看作一个整体,代入后面式子计算:3a+6b-3=3(a+2b)-3=12.
瓜豆原理
概念:若两动点到某定点的距离比是定值,夹角是定角,则两动点的运动路径相同。这个概念很抽象,我们从以下四种情况来理解瓜豆原理:
☆平移 ☆旋转 ☆拉伸 ☆旋转拉伸
一、瓜豆原理类型一:平移
1.引子
城市公园里的草皮很多都是从种植户那里移栽过去的,上图的点代表一块草皮上一颗草。很显然移栽过去草整体状况没有转变,只是位置发生了改变。此时我们问一个问题:如果要在公园里寻找原种植户草皮中一个A,如何比较快速找到?我们有两个思路:
方案一:把A点加标记,移栽到公园:颜色反差
方案二:先把这片草皮圈起来,然后把A加标记,整体移栽到公园
很明显,方案二比较可行,在这里种植户里面一个草A是主动点,而公园里面的A是从动点,主动点变化从动点也跟着变化,我们要找到从动点,只需要把主动点范围找到,然后把主动点A标记即可。
2. 数学中的平移 ①情境:
A是圆O上一个动点,把A向右平移3个单位,那么A'轨迹如何?
②分析:
A是圆O上一个动点,把A向右平移3个单位,相当于把圆O整体向右平移3个单位 ③问题解决:
④推广:如果A在直线或者三角形上呢?答案是一样的,整体平移。 3.应用
(2020年省锡中中考数学一模卷)如图,正方形 ABCD 中,AB=4,E,F 分别是边 AB,AD 上的动点,AE=DF,连接 DE,CF 交于点 P,过点 P 作 PK∥BC,且 PK=2,若∠CBK 的度数最大时,则 BK 长为
分析:要想∠CBK最大需要知道K的轨迹,而K的是P向右平移2个单位得到,因此只需找到P轨迹然后向右平移2个单位即可。
解答:第一步:求P的轨迹 易证△FCD≌△EDA
∴∠FCD=∠EDA
又∵∠FCD+∠CDE=∠EDA+∠CDE=90° ∴∠CPD=90°
故P点轨迹是以CD为直径的圆上,取CD中点M作圆
第二步: 将P轨迹(圆)向右平移2个单位即可得到K点轨迹
第三步分析:易得当BK与圆相切时,∠CBK的度数最大
二、瓜豆原理类型二:旋转
1.引子
如下图,点A是一个圆上动点,将A绕O点顺时针旋转90°得到A'点,那么如何画出A'点运动轨迹?
方案一:分别把圆上的每个点绕O点顺时针旋转90°,然后描点。
方案二:现将圆心绕O点顺时针旋转90°,然后在新圆的心上作半径和原来圆一样的圆。
很明显方案二更加合理,因为我们知道旋转一个图形,它的形状大小都不变,只是位置发生改变。把圆上所有点旋转90°,相当于把这个圆旋转90°,故方案二更合理。在这里A是主动点,A'是从动点,A的轨迹是圆M,那么从动点A'轨迹就是圆M'. 3. 应用
如图,在△ABC 中∠BAC=45°,AC=8,动点 E 从点 A 出发沿射线 AB 运动,连接 CE,将 CE 绕点 C 顺时 针旋转 45°得到 CF,连接 AF,则△AFC 的面积变化情况是( )
A. 先变大再变小 B. 先变小再变大 C. 逐渐变大 D.不变
分析:E是射线AB上动点,所以E的轨迹是射线AB,主动点E绕C顺时针旋转45°得到从动点F,所以F轨迹是射线AB绕C顺时针旋转45°得到的。
解:如图红线是F的运动轨迹,可以证明F 轨迹平行于AC边,所以△AFC面积不变,选 D