【数学思想系列】函数与方程思想一题多解
函数思想的实质是抛开所研究对象的非数学特征,用联系和变化的观点提出数学对象,抽象其数学特征,建立各变量之间固有的函数关系,通过函数形式,利用函数的有关性质,使问题得到解决.
方程思想是将所求的量设成未知数,用它表示问题中的其它各量,根据题中隐含的等量关系,列方程(组),通过解方程(组)或对方程(组)进行研究,以求得问题的解决.
函数与方程是整体与局部、一般与特殊、动态与静止等相互联系的,在一定条件下,它们可以相互转化.
【典型例题】
例1.如图,正方形ABCD中,E、F均为中点,则下列结论中:①AF⊥DE;②AD=BP;③PE+PF=
PC;④PE+PF=PC.其中正确的是( ).
A.①④ B.①②④ C.①③ D.①②③
【思路点拨】
①本题正方形ABCD的边长未知,可以设边长为x或者4x,也可以直接用特殊值法令边长为4,继而表示出所有的线段长度,得出相应的结论即可.
②通过建立平面直角坐标系,取正方形的边长为1个单位长度或a个单位长度,表示出各点的坐标,进而求出直线解析式,求出所有点的坐标,得到线段长度即可.
③本题的难点在于对第3、4两个结论的判断,正方形中存在中点,可以考虑构造与中点有关的辅助线.
【解题过程】
【方法一】
解:令正方形ABCD的边长为4,则AB=BC=CD=AD=4,BE=CE=CF=DF=2,
∵正方形ABCD,∴∠ADF=∠DCE=90°,∴△ADF≌△DCE(SAS),
∴∠AFD=∠DEC,∵∠DEC+∠CDE=90°,∴∠AFD+∠CDE=90°=∠DPF,
∴AF⊥DE,故①正确;
过点P作PG⊥BC于点G,则∠PGE=90°,
【方法二】
解:设正方形ABCD的边长为4x,则AB=BC=CD=AD=4x,BE=CE=CF=DF=2x,
∵正方形ABCD,∴∠ADF=∠DCE=90°,∴△ADF≌△DCE(SAS),
∴∠AFD=∠DEC,∵∠DEC+∠CDE=90°,∴∠AFD+∠CDE=90°=∠DPF,
∴AF⊥DE,故①正确;
过点P作PG⊥BC于点G,则∠PGE=90°,
【方法三】
解:如图,以点B为坐标原点,AB,BC所在直线分别为y轴,x轴建立平面直角坐标系,
设正方形ABCD的边长AB=BC=CD=AD=a,则点A(0,a),B(0,0),C(a,0),D(a,a),
【方法四】
解:(1)如图1,∵正方形ABCD,E,F均为中点,
∴AD=DC=BC,∠ADC=∠DCB,EC=DF=DC,
∵在△ADF和△DCE中,AD=DC,∠ADF=∠DCE,DF=CE,
∴△ADF≌△DCE(SAS),∴∠AFD=∠DEC,∵∠DEC+∠CDE=90°,
∴∠AFD+∠CDE=90°=∠DPF,∴AF⊥DE,∴①正确;
(2)【方法一】
如图,分别延长AB,DE交于点G,
∵正方形ABCD,
∴∠ABC=∠GBC=∠BDC=90°,AB=CD=AD,
∵E是BC中点,∴BE=CE,又∵∠BEG=∠CED,∴△BEG≌△CED,
∴BG=CD=AB,即点G是AG的中点,
由(1)得AF⊥DE,∴BP=AB=AD,∴②正确;
【方法二】
如图2,过B作BG∥DE交AD于G,交AP于M,
∵AF⊥DE,BG∥DE,E是BC中点,∴BG⊥AP,G是AD的中点,
∴BG是AP的垂直平分线,∴△ABP是等腰三角形,∴BP=AB=AD,∴②正确;
(3)如图3,延长DE至N,使得EN=PF,连接CN,
∵∠AFD=∠DEC ,∴∠CEN=∠CFP,∵E,F分别是BC,DC的中点,
∴CE=CF,∵在△CEN和△CFP中,CE=CF,∠CEN=∠CFP,EN=PF,
∴△CEN≌△CFP(SAS),∴CN=CP,∠ECN=∠PCF,
∵∠PCF+∠BCP=90°,∴∠ECN+∠BCP=∠NCP=90°,
∴△NCP是等腰直角三角形,∴PN=PE+NE=PE+PF=PC,
∴③正确,④错误;
∴综上所述,①②③正确.
故答案为:D.
【总结】通过使用函数或方程将复杂问题简单化.
【变式练习】
(14天津)如图,在Rt△ABC中,D,E为斜边AB上的两个点,且BD=BC,AE=AC,则∠DCE的大小为 °.
【解析】解:设∠DCE=x,∠ACD=y,则∠ACE=x+y,
∠BCE=90°-∠ACE=90°-x-y.
∵AE=AC,∴∠ACE=∠AEC=x+y,∵BD=BC,
∴∠BDC=∠BCD=∠BCE+∠DCE=90°-x-y+x=90°-y.
在△DCE中,∵∠DCE+∠CDE+∠DEC=180°,
∴x+(90°-y)+(x+y)=180°,解得x=45°,∴∠DCE=45°.
故答案为:45.