一道课本例题变式探究教学之刍议
一、原题再现
例题(人教版教材八年级上册P83第12题或九年级上册P63第10题)如图1,△ABD,△AEC都是等边三角形,求证:BE=CD.
分析:欲证BE=DE,可联想到△ADC与△ABE全等.对于△ADC≌△ABE的证明,可从两个角度分析:(1)从动态的角度来观察,把△ABE绕点A顺时针旋转60°,点B与点D,点E与点C重合,得到△ADC,所以△ADC≌△ABE.
(2)从静态的角度来分析,由题目“△ABD,△AEC都是等边三角形”的条件中可得到AD=AB,AC=∠BAE,且∠DAB=∠CAE=60°,再从∠DAB=∠CAE=60°这一条件进一步加工得出条件“∠DAC=∠BAE”,从而得到△ADC与△ABE全等(边角边).
点评:通过这样动与静两个角度的分析引导,培养学生分析问题的能力及几何直观能力,再把解题过程按条理顺序写出,提高了学生的逻辑思维推理能力,增强了学生的数学核心素养.
追问1:如图2,设CD与BE相交于点O,AB与CD相交于点M,AC与BE相交于点N.求∠BOD,∠DOE的度数.
分析:由原题的求证可得△ADC≌△ABE,则∠ADC=∠ABE,在线段AB与OD形成的“8”字型图形中,可得到∠DAB=∠BOD=60°,则∠DOE=120°;也可由∠DOE=∠BDO+∠DBO,从三角形全等得到角相等,即∠ADC=∠ABE,又∠BDO=60°-∠ADC,∠DBO=60°+∠ABE通过等量代换,进而得到∠DOE=120°.
点评:前者的解法建立在模型的基础上,后者的解法建立在等量代换基础上.
追问2:如图3,连接AO,其他条件不变.求证:AO平分∠DOE.
分析:要证明AO平分∠DOE,可联想到角平分线的逆定理——到角的两边距离相等的点在角平分线上,因此,过点A分别作AG⊥CD,AH⊥BE,垂足分别是点G和点H.可通过再证明△ADG≌△ABH(或△AGC≌△AHE),得到AG=AH,从而证明AO平分∠DOE.当然,还可以由△ADC≌ABE,得到S△ADC≌S△AHE,且CD=BE,则AG=AH.
点评:不仅能通过证明三角形全等来证明AG=AH,还能通过等面积法来证明,让学生感受到面积法的美妙,体会数学的简洁美.
追问3:如图3,其他条件不变,求∠AOD,∠AOE,∠AOB,∠AOC,∠BOC的度数.
分析:综合上述追问1和追问2的相关结论,很自然地求得∠AOD=∠AOE=60°,∠AOB=∠AOC=∠BOC=120°.
点评:通对课本教材原题不懈地追问思考,得到许多结论;同时,对于追问1、追问2的多解思考,能进一步培养学生的发散思维能力,增强数学核心素养.
二、变式探究
变式1已知△ABC中,每一个内角都小于120°,在△ABC内找一个点O,使∠AOB=∠AOC=∠BOC=120°.请画图找出点O,并证明.
分析:如图3,分别以AB,AC边为边向外作等边三角形△ABD,△AEC,连接CD,BE,则相交点即为要找的点O.此题的证明不难,实际上就是原题与追问3结论的应用.
点评:从逆向思考的角度,对原题的结论进行应用的变式.通对这样的变式,对原题与追问的结论进行进一步的理解并应用,培养学生的应用意识与创新意识.同时,该变式也可进一步拓展应用,点就是的费马点,这对学生后续进入高中学习平面向量知识奠定了基础,拓展了学生的数学视野.
变式2如图4,以△ABC的三边为边在BC边的同一侧分别作三个等边三角形,即△ABD,△AEC,△BCF.请回答下列问题:
(1)判断四邊形ADFE是什么四边形?
(2)当△ABC满足什么条件时,四边形ADFE是菱形、矩形、正方形?
(3)当满足什么条件时,以A,D,F,E为顶点的四边形不存在?
分析:(1)要证四边形ADFE是平行四边形,可通过两组对边分别相等来证明.
(2)当△ABC中的AB=AC时,则AD=AE,平行四边形ADFE是菱形.
当△ABC中的∠BAC=150°时,平行四边形ADFE是矩形.因为∠DAB=∠EAC=60°,∠BAC=150°,所以∠EAD=90°,所以平行四边形ADFE是矩形.由上述条件可得,当△ABC中的AB=AC,∠BAC=150°时,平行四边形ADFE是正方形;即同时满足是菱形与矩形的条件,则平行四边形ADFE是正方形.
(3)当△ABC中的∠BAC=60°时,以A,D,F,E为顶点的四边形不存在.因为∠CAB=∠BAD=∠EAC=60°,所以∠EAD=180°,此时A,D,E三点共线,四边形不存在.(也可用几何画板拖动点来验证.)
点评:从原题的角度进行拓展变式,即再以边向外作一个等边,从而产生出新的四边形,得出多个相关结论.通过这样的变式拓展,有利于提高学生的创新应用能力.
变式3(人教版教材九年级上册P76第5