中考数学复习探索性问题专题.pdf
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1、中考百分百备战中考百分百备战 20082008 中考专题中考专题(探索性问题专题探索性问题专题)一、知识网络梳理探索是人类认识客观世界过程中最生动、最活跃的思维活动,探索性问题存在于一切学科领域之中,在数学中则更为普遍 初中数学中的“探索发现”型试题是指命题中缺少一定的题设或未给出明确的结论,需要经过推断、补充并加以证明的命题,它不像传统的解答题或证明题,在条件和结论给出的情景中只需进行由因导果或由果导因的工作,从而定格于“条件演绎结论”这样一个封闭的模式之中,而是必须利用题设大胆猜想、分析、比较、归纳、推理,或由条件去探索不明确的结论;或由结论去探索未给予的条件;或去探索存在的各种可能性以及
2、发现所形成的客观规律通常情景中的“探索发现”型问题可以分为如下类型:1 条件探索型结论明确,而需探索发现使结论成立的条件的题目2 结论探索型给定条件但无明确结论或结论不惟一,而需探索发现与之相应的结论的题目3 存在探索型在一定的条件下,需探索发现某种数学关系是否存在的题目4 规律探索型在一定的条件状态下,需探索发现有关数学对象所具有的规律性或不变性的题目由于题型新颖、综合性强、结构独特等,此类问题的一般解题思路并无固定模式或套路,但是可以从以下几个角度考虑:1.利用特殊值特殊点、特殊数量、特殊线段、特殊位置等进行归纳、概括,从特殊到一般,从而得出规律2.反演推理法(反证法),即假设结论成立,根
3、据假设进行推理,看是推导出矛盾还是能与已知条件一致3分类讨论法 当命题的题设和结论不惟一确定,难以统一解答时,则需要按可能出现的情况做到既不重复也不遗漏,分门别类加以讨论求解,将不同结论综合归纳得出正确结果4 类比猜想法 即由一个问题的结论或解决方法类比猜想出另一个类似问题的结论或解决方法,并加以严密的论证以上所述并不能全面概括此类命题的解题策略,因而具体操作时,应更注重数学思想方法的综合运用二、知识运用举例一、条件探索型例 12007 呼和浩特市在四边形ABCD中,顺次连接四边中点E,F,G,H,构成一个新的四边形,请你对四边形ABCD填加一个条件,使四边形EFGH成为一个菱形 这个条件是_
4、HADEGBFC解:AC BD或四边形ABCD是等腰梯形符合要求的其它答案也可以例 22007 荆门市将两块全等的含30角的三角尺如图 1 摆放在一起,设较短直角边为1ABC3030ABCDD1DB1图 1C1图 2ABCD图 3ABCD图 41 四边形 ABCD 是平行四边形吗?说出你的结论和理由:_2如图 2,将 Rt BCD 沿射线 BD 方向平移到 Rt B1C1D1的位置,四边形ABC1D1是平行四边形吗?说出你的结论和理由:_3在 Rt BCD 沿射线 BD 方向平移的过程中,当点 B 的移动距离为_时,四边形ABC1D1为矩形,其理由是_;当点 B 的移动距离为_时,四边形 AB
5、C1D1为菱形,其理由是_(图3、图 4 用于探究)解:1是,此时 ADBC,一组对边平行且相等的四边形是平行四边形2是,在平移过程中,始终保持 ABC1D1,一组对边平行且相等的四边形是平行四边形33,此时ABC190,有一个角是直角的平行四边形是矩形33,此时点 D 与点 B1重合,AC1BD1,对角线互相垂直的平行四边形是菱形例 320062006 广东广东如下图,在平面直角坐标中,四边形OABC 是等腰梯形,BCOA,OA7,AB4,COA60,点 P 为 x 轴上的个动点,点 P 不与点 0、点 A 重合连结 CP,过点 P 作 PD 交 AB 于点 D1求点 B 的坐标;2当点 P
6、 运动什么位置时,OCP 为等腰三角形,求这时点P 的坐标;3当点 P 运动什么位置时,使得CPDOAB,且BD5,求这时点 P 的坐标AB8 解析解析 1;过 C 作 CDOA 于 A,BEOA 于 E则OCDABE,四边形 CDEB 为矩形ODAE,CDBEOCAB4,COA60CD2 3,OD2CBDE3OEODDE5BECD2 3B5,2 32COA60,OCP 为等腰三角形OCP 是等边三角形OPOC4P4,0即 P 运动到4,0时,OCP 为等腰三角形3CPDOABCOP60OPCDPA120又PDADPA120OPCPDAOCPA60COPPADOPOCADAPBDAB58,AB
7、4BD52AD32即OP437OP27OPOP2 6得 OP1 或 6P 点坐标为1,0或6,0二、结论探索型例 42007 云南省已知:如图,四边形ABCD 是矩形ADAB,点 E 在 BC 上,且AE AD,DFAE,垂足为 F 请探求 DF 与 AB 有何数量关系?写出你所得到的结论并给予证明解:经探求,结论是:DF AB证明如下:四边形 ABCD 是矩形,B 90,ADBC,DAF AEB DFAE,AFD 90,AE AD,ABE DFA AB DFADBFEC例 52007 北京市我们知道:有两条边相等的三角形叫做等腰三角形类似地,我们定义:至少有一组对边相等的四边形叫做等对边四边
8、形1请写出一个你学过的特殊四边形中是等对边四边形的图形的名称;A2如图,在ABC中,点D,E分别在AB,AC上,设CD,BE相交于点O,假设A 60,DCB EBC 请你写出图中一个与A相等的角,并猜想图中哪个四边形是等对边四边形;1A2DOE3在ABC中,如果A是不等于60的锐角,点D,E分别在AB,AC上,且BC1DCB EBC A探究:满足上述条件的图形中是否存在等对边四边形,并证明2你的结论解:1答复正确的给 1 分如平行四边形、等腰梯形等2答:与A相等的角是BOD或COE四边形DBCE是等对边四边形3答:此时存在等对边四边形,是四边形DBCE证法一:如图 1,作CG BE于G点,作B
9、F CD交CD延长线于F点因为DCB EBC 1A,BC为公共边,2AFDB图 1所以BCF CBG所以BF CG因为BDF ABE EBC DCB,BEC ABE A,所以BDF BEC可证BDF CEGEOGC所以BD CE所以四边形DBCE是等边四边形证法二:如图 2,以C为顶点作FCB DBC,CF交BE于F点因为DCB EBC 1A,BC为公共边,2AE所以BDCCFBD所以BD CF,BDC CFBF所以ADC CFEO因为ADC DCBEBC ABE,BFEC AABE,图 2所以ADC FEC所以FEC CFE所以CF CE所以BD CE所以四边形DBCE是等边四边形说明:当A
10、B AC时,BD CE仍成立只有此证法,只给1 分C例 607 山东滨州如图1 所示,在ABC中,AB AC 2,A 90,O为BC的中点,动点E在BA边上自由移动,动点F在AC边上自由移动1点E,F的移动过程中,OEF是否能成为EOF 45的等腰三角形?假设能,请指出OEF为等腰三角形时动点E,F的位置假设不能,请说明理由2当EOF 45时,设BE x,CF y,求y与x之间的函数解析式,写出x的取值范围3在满足2中的条件时,假设以O为圆心的圆与AB相切如图 2,试探究直线EF与O的位置关系,并证明你的结论AAEFEFCBOCBO图 1图 2解:如图,1点E,F移动的过程中,OEF能成为EO
11、F 45的等腰三角形此时点E,F的位置分别是:E是BA的中点,F与A重合BE CF 2E与A重合,F是AC的中点2在OEB和FOC中,EOBFOC 135,EOBOEB 135,FOC OEB又B C,OEBFOCBEBOCOCF122 222,BE x,CF y,OB OC 22y(1x2)x3EF与O相切OEBFOC,BEOECOOFBEOEBOOFBEBO即OEOF又B EOF 45,BEOOEFBEO OEF点O到AB和EF的距离相等AB与O相切,点O到EF的距离等于O的半径EF与O相切三、存在探索型存在性探索问题是指在某种题设条件下,判断具有某种性质的数学对象是否存在的一类问题.解题
12、的策略与方法是:先假设数学对象存在,以此为条件进行运算或推理.假设无矛盾,说明假设正确,由此得出符合条件的数学对象存在;否则,说明不存在例 7(2006 山东省威海市)抛物线 y ax2bxc(a0)过点 A1,3,B3,3,C1,5,顶点为 M 点求该抛物线的解析式试判断抛物线上是否存在一点P,使POM90.假设不存在,说明理由;假设存在,求出 P 点的坐标解:y x24x 易求得顶点 M 的坐标为(2,4)设抛物线上存在一点 P,使 OPOM,其坐标为(a,a24a)图 2-2-33过 P 作 PEy 轴,垂足为 E;过 M 点作 MFy 轴,垂足为 F,则POEMOF90,POEEPO9
13、0.EPOFOMOEPMFO90,RtOEPRtMFOOEMFEPOF.即(a24a)2a4.解得 a10(舍去),a2故抛物线上存在一点 P,使POM90,P 点的坐标为(例 8(2006 武汉市)已知:二次函数 yx2(m1)xm 的图象交 x 轴于 A(x1,0)、B(x2,0)两点,交 y 轴正半轴于点 C,且 x12x2210求此二次函数的解析式;是否存在过点 D(0,5)的直线与抛物线交于点 M、N,与x 轴交于点 E,使得点M、299,)2492N 关于点 E 对称?假设存在,求直线MN 的解析式;假设不存在,请说明理由分析与解答依题意,得 x1x2m,x12x2210,x1x2
14、 m 1,(x1x2)22x1x210,(m1)22m10,m3 或 m 3,又点 C 在 y 轴的正半轴上,m3所求抛物线的解析式为yx24x3假设存在过点 D(0,5)的直线与抛物线交于 M(xM,yM)、N(xN,yN)两点,与x 轴交2于点 E,使得 M、N 两点关于点 E 对称M、N 两点关于点 E 对称,yMyN0.设直线 MN 的解析式为:ykx52y x24x 3,11由得 x2(k4)x0,xMxN4k,yMyNk(xM52y kx-2.xN)50k(k4)50,k1 或 k 5当 k5 时,方程 x2(k4)x直线 MN 的解析式为 yx存在过点 D(0,两点关于点 E 对
15、称110 的判别式0,k1,2525)的直线与抛物线交于 M、N 两点,与 x 轴交于点 E,使得 M、N2例 92007 乐山如图13,在矩形ABCD中,AB 4,AD 10直角尺的直角顶点P在AD上滑动时点P与A,D不重合,一直角边经过点C,另一直角边AB交于点E我们知道,结论“RtAEPRtDPC”成立1当CPD 30时,求AE的长;2 是否存在这样的点P,使DPC的周长等于AEP周长的2倍?假设存在,求出DP的长;假设不存在,请说明理由PAD解1在RtPCD中,由tanCPD CD,PDEB图13CCD4得PD 4 3tanCPDtan30AP AD PD 104 3,由AEPDPC知
16、AEAPAP PD,AE 10 312PDCDCD2假设存在满足条件的点P,设DP x,则AP 10 xCD由AEPDPC知 2,AP4 2,解得x 8,10 x此时AP 2,AE 4符合题意四、规律探索型规律探索问题是根据已知条件或所提供的假设干个特例,通过观察、类比、归纳,提示和发现题目所蕴含的本质规律与特征的一类探索性问题例 10(2006 湖南衡阳)观察算式:112;13422;135932;13571642;135792552;用代数式表示这个规律(n 为正整数):13579(2n1)_分析与解答分析与解答由以上各等式知,等式左端是从 1 开始的连续假设干个奇数之和,右端是左端奇数个
17、数的平方,由此易得1357(2n1)n2.填 n2例例 1111 2006 吉林省如图221,用灰白两色正方形瓷砖铺设地面,第n 个图案中白色瓷砖数为_图 2-2-1分析与解答分析与解答根据图形提供的信息探索规律,是近几年较流行的一种探索规律型问题.解决这类问题,首先要从简单图形入手,抓住随着“编号”或“序号”增加时,后一个图形与前一个图形相比,在数量上增加(或倍数)情况的变化,找出数量上的变化规律,从而推出一般性的结论第 1 个图案有白色瓷砖 5(即 231)块;第 2 个图案有白色瓷砖 8(即 232)块;第 3个图案有白色瓷砖11(即 233)块.由此可得,第 n 个图案有白色瓷砖(23
18、n)块.填 3n2例 122007 资阳设a13212,a25232,an(2n1)2(2n1)2(n 为大于 0 的自然数)1 探究 an是否为 8 的倍数,并用文字语言表述你所获得的结论;2 假设一个数的算术平方根是一个自然数,则称这个数是“完全平方数”.试找出 a1,a2,an,这一列数中从小到大排列的前4 个完全平方数,并指出当 n 满足什么条件时,an为完全平方数(不必说明理由)解:1 an(2n1)2(2n1)24n24n14n24n18n,又 n 为非零的自然数,an是 8 的倍数这个结论用文字语言表述为:两个连续奇数的平方差是8 的倍数 说明:第一步用完全平方公式展开各1 分,
19、正确化简 1 分2 这一列数中从小到大排列的前4 个完全平方数为 16,64,144,256n 为一个完全平方数的 2 倍时,an为完全平方数 三、知识稳固训练题组训练1 2006 年山东省 如图,ABC 中,D、E 分别是 AC、AB 上的点,BD 与 CE 交于点 O 给出以下三个条件:EBODCO;BEOCDO;BECD1上述三个条件中,哪两个条件可判定ABC 是等腰三角形用序号写出所有情形;2选择第1小题中的一种情形,证明ABC 是等腰三角形22006 年随州市如图,矩形ABCD 中,M 是 AD 的中点1求证:ABMDCM;2请你探索,当矩形ABCD 中的一组邻边满足何种数量关系时,
20、有BMCM 成立,说明你的理由3如图,在ABC 中,D 为 BC 上一个动点D 点与 B、C 不重合,且 DEAC 交 AB于点 E,DFAB 交 AC 于点 F1试探究,当 AD 满足什么条件时,四边形AEDF 是菱形?并说明理由2在1的条件下,ABC 满足什么条件时,四边形 AEDF 是正方形?请说明理由4如图,AB 是O 的直径,EF 是O 的切线,切点是C点D 是 EF 上一个动点,连接AD试探索点 D 运动到什么位置时,AC 是BAD 的平分线,请说明理由52006 年成都市已知:如图,在ABC 中,D 是 AC 的中点,E 是线段 BC延长线上一点,过点 A 作 BE 的平行线与线
21、段 ED 的延长线交于点 F,连结 AE、CF1求证:AFCE;2假设 ACEF,试判断四边形 AFCE 是什么样的四边形,并证明你的结论62006 年常德市如图,P 是等边三角形 ABC 内的一点,连结 PA、PB、PC,以 BP为边作PBQ60,且 BQBP,连结 CQ1观察并猜想 AP 与 CQ 之间的大小关系,并证明你的结论2假设 PA:PB:PC3:4:5,连结 PQ,试判断PQC 的形状,并说明理由7如图,AB 是O 的直径,AD、BC、DC 都是O 的切点,A、B、E 分别是切点1判定COD 的形状,并说明理由2设 ADa,BCb,O 的半径为 r,试探究 r 与 a,b 之间满
22、足的关系式,并说明理由82006 年绵阳市在正方形ABCD 中,点P 是 CD 上一动点,连结PA,分别过点B、D作 BEPA、DFPA,垂足分别为 E、F,如图1请探索BE、DF、EF 这三条线段长度具有怎样的数量关系 假设点 P 在 DC的延长线上 如图,那么这三条线段的长度之间又具有怎样的数量关系?假设点P 在 CD的延长线上呢如图?请分别直接写出结论;2请在1中的三个结论中选择一个加以证明92007 云南省已知:如图,抛物线y ax2bx c经过A(1,0)、B(5,0)、C(0,5)三点1求抛物线的函数关系式;2假设过点C 的直线y kxb与抛物线相交于点 E 4,m,请求出 CBE
23、的面积S 的值;3在抛物线上求一点P0使得ABP0为等腰三角形并写出P0点的坐标;4除3中所求的P0点外,在抛物线上是否还存在其它的点P 使得ABP 为等腰三角形?假设存在,请求出一共有几个满足条件的点P要求简要说明理由,但不证明;假设不存在这样的点P,请说明理由C1A 1 OyBEx102007 呼和浩特市如图,在矩形ABCD中,AB 2 2,AD 1点P在AC上,PQ BP,交CD于Q,PE CD,交于CD于E点P从A点不含A沿AC方向移动,直到使点Q与点C重合为止1设AP x,PQE的面积为S请写出S关于x的函数解析式,并确定x的取值范围2点P在运动过程中,PQE的面积是否有最大值,假设
24、有,请求出最大值及此时AP的取值;假设无,请说明理由ADPEQ11 2007 成都市在平面直角坐标系xOy中,已知二次函数y ax bxc(a 0)的图C象与x轴交于A,B两点点A在点B的左边,与y轴交于点C,其顶点的横坐标为 1,B且过点(2,3)和(3,12)1求此二次函数的表达式;2假设直线l:y kx(k 0)与线段BC交于点D不与点B,C重合,则是否存在这样的直线l,使得以B,O,D为顶点的三角形与BAC相似?假设存在,求出该直线的函数表达式及点D的坐标;假设不存在,请说明理由;3假设点P是位于该二次函数对称轴右边图象上不与顶点重合的任意一点,试比较锐角2PCO与ACO的大小不必证明
25、,并写出此时点P的横坐标xp的取值范围1O1yx122007 绵阳市如图,已知抛物线 y ax2 bx3 与 x 轴交于 A、B 两点,与 y 轴交于 C 点,经过A、B、C 三点的圆的圆心 M1,m恰好在此抛物线的对称轴上,M 的半径为5设M 与 y 轴交于 D,抛物线的顶点为 E1求 m 的值及抛物线的解析式;2设DBC,CBE,求 sin的值;3探究坐标轴上是否存在点P,使得以P、A、C 为顶点的三角形与BCE 相似?假设存在,请指出点 P 的位置,并直接写出点P 的坐标;假设不存在,请说明理由1307 日照如图,直线 EF 将矩形纸片 ABCD 分成面积相等的两部分,E、F 分别与 B
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