初中几何常见的分类讨论

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  分类讨论是初中数学一种重要的数学思想方法和解题策略。在历届中考中,都不乏有几何分类讨论的题目出现。一进入几何图形解答,就可能受图形的局限而漏解。现就几何图形分类讨论的入手方法作一探讨:
  1.找出定点确定分类
  此类问题,一般由题可知动点是在直线或射线上运动的。此时分类可先在直线或射线上寻找定点,根据动点与定点的位置关系进行分类。
  例1.如图,直线AB经过⊙O的圆心,与⊙O相交于A、B两点,点C在⊙O上,且∠AOC=30°,点E是直线AB上的一个动点(与点O不重合),直线EC交⊙O于点D,则使DE=DO的点E共有几个?并求出相应的∠OED的度数。
  此题中动点E所在直线的定点有点A、O、B,由此可根据点E与点A、O、B之间的位置关系作出四种分类:点E在点A的右边;点E在点A、O之间;点E在点O、B之间;点E在点B的左边。
  2.找出线段等量关系确定分类
  此类问题,一般由题可知线段之间的等量关系,如等腰三角形两腰相等、直角三角形勾股定理(直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方)或是题目中直接给出等量关系。
  例2.如图,在直角坐标系中,⊙A的半径为6,点A的坐标为(-3,0),⊙A与x轴交于E、F两点,与y轴交于C、D两点,过点C作⊙A的切线BC交x轴于B。问:在x轴上是否存在点P,使△PBC为等腰三角形?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由。
  此题中,明确给出提示需要分类的条件是:“△PBC为等腰三角形”,同时题目中却未明确两腰。因此,可根据腰的不同得到三种分类:1.PB=PC;2.PB=BC;3.PC=BC。
  若要利用直角三角形勾股定理,题目一般会只交代直角三角形,而不明确直角。此时,可根据斜边的不同而分三种情况予以讨论。
  3.找出角的等量关系确定分类
  此类问题,最多见于有关三角形相似的题目中。其依据是三角形相似性质定理(两三角形相似,对应角相等。)。
  例3.如图,已知抛物线过点A(0,6),B(2,0),C(7, )。若D是抛物线的顶点,E是抛物线的对称轴与直线AC的交点,F与E关于D对称。在y轴上是否存在这样的点P,使△AEP与△FDC相似,若没有,请说明理由。
  此题中,给出需要分类讨论提示的语句是:“在y轴上是否存在这样的点P,使△AEP与△FDC相似”。这句话没有明确三角形相似的对应角。因此,依据不同的对应角予以分类。由条件可知∠CFD=∠AFP,因此,只需分两类讨论:1.∠FCD=∠FAP;2.∠FCD=∠FPA。
  当然,在这道题中,由于多了条件“∠CFD=∠AFP”,所以分类情况比较简单。若没有这一条件,一般可有六种分类。
  4.根据图形本身特点确定分类。
  此类题目经常出现的字眼是“……使A、B、C、D等4个点构成的四边形为……四边形”。由于题目中出现的4个点不是按顺序排列的,因此由这4个点构成的四边形可以是四边形ABCD、四边形ABDC、四边形ACBD、四边形ACDB、四边形ADBC、四边形ADCB。分类情况相当复杂。如果按照字母顺序逐一罗列,图形不易呈现。那么如何进行分类才能保证不漏解,同时图形又很容易得到?
  例4.在平面直角坐标系中,已知抛物线经过点A(-1,0)、B(3,0)、C(0,-1),点Q在y轴上,点P在抛物线上,要使以点Q、P、A、B为顶点的四边形是平行四边形,求所有满足条件的点P的坐标。
  此题中要求得到的四边形是平行四边形,已知的点有两个,我们将已知的线段AB按照边或对角线两种情况进行分类。当AB为边时,根据平行四边形对边平行且相等的性质,可以求得两解;当AB为对角线时,根据平行四边形对角线互相平分的性质,也可以求出一解。这种分类方式显然要比按照字母顺序进行分类要简洁很多。如果要求得到的四边形是其他特殊四边形时,也同样可以根据特殊四边形本身所具有的图形特征进行分类。
  5.找出图形间不同位置确定分类。
  这一类型的分类,较常见于圆的内容中。例如,圆与点的位置关系、圆与直线的位置关系以及圆与圆的位置关系以及“相交两圆连心线垂直平分公共弦”定理运用中相交两圆圆心位于公共弦的同侧与异侧。解题时,可依据不同的位置关系予以分类讨论。
  例5.已知在△ABC中,AB=13,BC=12,AC=5。如图,把BA、BC看作射线,如有半径为r的⊙Q保持与BA、BC相切,试讨论当⊙Q与AC处于不同的位置关系时r的取值范围分别是什么?
  根据题目中出现关键语“⊙Q与AC处于不同的位置关系”,可知依据直线与圆的位置关系进行解题。但又要考虑到圆心Q位置的不确定性,所以需要分四类讨论:⊙Q与AC相离(⊙Q在AC的左边);⊙Q与AC相切(⊙Q在AC的左边);⊙Q与AC相交;⊙Q与AC相离(⊙Q在AC的右边);⊙Q与AC相切(⊙Q在AC的右边)。
  综上可知,对于分类讨论题,首先应认真审查题目的特点,考虑分类的方向和分类的标准,做到既不重复又不遗漏,逐步熟练和掌握分类讨论。
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