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一道高考填空题的多解及思考

  • 投稿沈星
  • 更新时间2015-08-30
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江西省万年中学(335500)李敏

今年全国高考数学新课标Ⅰ卷(理)填空压轴题是一道好题,尽管计算量有点大,很多学生不敢做导致得分率较低。笔者分析发现此题是解三角形的问题,只要明确思想,是很容易找到方法,快速解答的。

题目在平面四边形ABCD中,∠A=∠B=∠C=75°,BC=2,则AB的取值范围是(2015全国新课标Ⅰ理科16题)。

分析1:将线段AB用某一个变量表示,即AB=f(x),然后根据变量x范围和函数f(x)性质(单调性、奇偶性等)确定f(x)的值域,即线段AB长度的取值范围。对于变量的选取可以是角度θ,图1也可以是边长x,因此,就有以下两种解法。

解法1:如图1,连接AC,设∠ACD=θ,则∠DAC=45°-θ,∠BAC=30°+θ,∠ACB=75°-θ,θ∈(0°,45°),在ΔABC中,由正弦定理得

2sin(30°+θ)=ABsin(75°-θ),所以AB=2sin(75°-θ)sin(30°+θ)=2cos(15°+θ)sin(30°+θ),

记φ=15°+θ,则φ∈(15°,60°),

∴AB=2cosφsin(15°+φ)=

2cosφsin15°cosφ+cos15°sinφ=2sin15°+cos15°tanφ。

记f(φ)=2sin15°+cos15°tanφ,易知f(φ)在(15°,60°)上单调递减,

图2∴6-2=f(60°)<f(φ)<f(15°)=6+2,即6-2<|AB|<6+2。

解法2:如图2,延长BA、CD交于M,由于∠ABC=∠DCB=75°,则MB=MC,取BC中点O,连接MO,则MO⊥BC,且OB=1,MB=MC=1sin15°=6+2。设CD=x,x∈(0,6+2),

则MD=MC-CD=6+2-x,

在ΔMAD中,MDsin105°=MAsin45°,即6+2-xsin105°=MAsin45°,

解得MA=22-(3-1)x,∴BA=6-2+(3-1)x。

记f(x)=6-2+(3-1)x,易知f(x)在(0,6+2)上递增,

∴6-2=f(0)<f(x)<f(6+2)=6+2,即6-2<|AB|<6+2。

评注:以上两种解法利用了函数思想,在函数思想指导下,选取适当的变量进行表述。特别强调要注意变量的范围。

分析2:线段AB是几何图形,容易想到几何法求解,因此就有以下两种解法。

解法3:如图3,以BC中点为原点O,BC所在直线为x轴,BC中垂线为y轴建立直角坐标系。图3∵∠MBC=∠MCB=75°,∴kMB=tan75°=2+3,kMC=-(2+3),kAD=

-33。

∵B(-1,0),C(1,0),

∴LMB:y=(2+3)(x+1),LMC:y=-(2+3)(x+1),

D(a,-(2+3)(a-1)),a∈(0,1),则

LAD:y=-33(x-a)-(2+3)(a-1),

由y=(2+3)(x+1),

y=-33(x-a)-(2+3)(a-1)解得xA=(1-3)a。∴|AB|=1+k2MB|xA-xB|=8+43|(1-3)a+1|=(6+2)|(1-3)a+1|。

∵a∈(0,1),∴2-3<(1-3)a+1<1,2-3<|(1-3)a+1|<1,

∴6-2<(6+2)|(1-3)a+1|<6+2,即6-2<|AB|<6+2。

图4解法4:如图4,等腰ΔMBC,ΔNBC,∠MBC=∠MCB

=∠BNC=∠BAD=75°,所以,AD∥NC,由于BC=2,所以NB=2·BC·cos75°=6-2,MB=6+2。∵点A在线段MN(不含端点)上,∴6-2=|NB|<|AB|<|MB|=6+2。

评注:数形结合是重要思想方法,也是高考考查的重点。数形结合的思想就是将数与形相互转换,即以形助数、以数助形,将数学问题简单化、形象化,以便快速地把握到问题的本质,帮助学生在问题陷入僵境时寻找突破口,达到快速解题的目的,解法4特别巧妙,计算量小,容易理解。