在學初中數學中,每個人對「萬變不離其宗」這句話都是耳熟能詳,關鍵是什麼是「宗」?有人為了尋找答案,遨遊在茫茫題海;有人為了尋找答案,不惜尋訪名師。其實就初中數學而言,所謂的「宗」就是知己知彼。
拿初中數學中動點的軌跡問題來說,它不能是拋物線型,也不可能是雙曲線型,更不可能是奇形怪狀;因為若是這些情形,我們初中生是無法求出其路徑長的。所以我們就可以明確初中數學中的軌跡問題只有兩種情況:線段和圓弧。下面就以原文中的兩道例題來闡明動點的軌跡問題的解題策略。
這題中主動點是P,動點Q是因點P的變化而變化,動點P適中保持的不變量是BP·BQ=AB,根據這個不變量不難想到▲BAP 與▲BAQ相似,由於∠BPA是直徑所對的角,所以不管點P如何運動,它都是90°。根據相似三角形的性質也就得到∠BAQ=90°,即AQ⊥BA;因此點B到AQ的距離始終保持不變,從而得證點Q的運動軌跡是一條線段;而此時就點Q的運動路徑長只要分別求出點P在C點和A點時AQ的長度即可。
解完題後,我們來對這道題進行反思和總結,我們發現這題有個關鍵特徵,就是點B到動點Q的運動軌跡的距離不變。那是否具備點到直線距離不變的軌跡問題都是線段呢?我們不妨再通過一道題來驗證下我們的猜想。
此題中主動點是P,動點G是因點P的變化而變化,動點P在運動過程中始終保持不變的量是AP+BP=6。另外,題中還有不變的量是△APE和△PBF始終為等邊三角形。我們也不難發現點G到直線AB的距離始終保持不變,從而得證點G的運動軌跡是一條線段。而此時就點G的運動路徑長,便可轉化為求點Q的運動路徑長,這時只要分別求出點P在C點和D點時AQ的長度即可。
此題中主動點是P,動點H是因點P的變化而變化;動點P在運動過程中始終保持不變的量是OH始終垂直ME。而求動點H的運動軌跡,發現點H是到某條直線的距離有變化。可以確定動點軌跡不是線段,從而可推定點H的運動軌跡是一段圓弧。所以就要圓的定義找圓心,由於OH⊥ME,連結OM後,△AMH始終為直角三角形,而斜邊OM不變,因此根據直角三角形的性質容易得到動點日到DM的中點的距離始終不變。
下面只需確定圓弧的度數即可,即要找到動點H的始點和終點,根據圖形的變化容易分析得動點H無限接近點C,因此可將點C定為動點H的終點.當點P在O點時,點H在始點,記為H1,由對稱性可知,此時點E的坐標為(3,0),作MN⊥OE,垂足為N,取DM的中點F,再連結FC、F H1。
以上兩個例題剛好反映了初中數學軌跡問題中的兩種典型情況;此類問題的解題策略便是確定動點到定直線的距離保持不變,還是到定點的距離保持不變。這個就是初中數學軌跡問題的「宗」,沿著這個思路走下去,便能找到變化過程中不變的量,從而找到解題的突破口。
如果用這樣的方式去分析問題,那麼最終學生頭腦中對整個變化過程會有一個全面而清晰的了解;此題的解題思路中還體現了轉化思想,對培養學生的數學思維是有積極作用的。