歸納猜想型問題
一、中考專題詮釋
歸納猜想型問題在中考中越來越被命題者所注重。這類題要求根據題目中的圖形或者數字,分析歸納,直觀地發現共同特徵,或者發展變化的趨勢,據此去**估計它的規律或者其他相關結論,使帶有猜想性質的推斷盡可能與現實情況相吻合,必要時可以進行驗證或者證明,依此體現出猜想的實際意義。
二、解題策略和解法精講
歸納猜想型問題對考生的觀察分析能力要求較高,經常以填空等形式出現,解題時要善於從所提供的數字或圖形資訊中,尋找其共同之處,這個存在於個例中的共性,就是規律。其中蘊含著「特殊——一般——特殊」的常用模式,體現了總結歸納的數學思想,這也正是人類認識新生事物的一般過程。相對而言,猜想結論型問題的難度較大些,具體題目往往是直觀猜想與科學論證、具體應用的結合,解題的方法也更為靈活多樣:
計算、驗證、模擬、比較、測量、繪圖、移動等等,都能用到。
由於猜想本身就是一種重要的數學方法,也是人們探索發現新知的重要手段,非常有利於培養創造性思維能力,所以備受命題專家的青睞,逐步成為中考的持續熱點。
三、中考考點精講
考點一:猜想數式規律
通常給定一些數字、代數式、等式或者不等式,然後猜想其中蘊含的規律。一般解法是先寫出數式的基本結構,然後通過橫比(比較同一等式中不同部分的數量關係)或縱比(比較不同等式間相同位置的數量關係)找出各部分的特徵,改寫成要求的格式。
例1 (2013巴中)觀察下面的單項式:a,-2a2,4a3,-8a4,…根據你發現的規律,第8個式子是 -128a8
.思路分析:根據單項式可知n為雙數時a的前面要加上負號,而a的係數為2(n-1),a的指數為n.
解:第八項為-27a8=-128a8.
點評:本題是一道找規律的題目,這類題型在中考中經常出現.對於找規律的題目首先應找出哪些部分發生了變化,是按照什麼規律變化的.
對應訓練
1.(2013株洲)一組資料為:x,-2x2,4x3,-8x4,…觀察其規律,推斷第n個資料應為 (-2)n-1xn
.1.(-2)n-1xn
考點二:猜想圖形規律
根據一組相關圖形的變化規律,從中總結通過圖形的變化所反映的規律。其中,以圖形為載體的數字規律最為常見。猜想這種規律,需要把圖形中的有關數量關係列式表達出來,再對所列式進行對照,仿照猜想數式規律的方法得到最終結論。
例2 (2013牡丹江)用大小相同的小三角形擺成如圖所示的圖案,按照這樣的規律擺放,則第n個圖案中共有小三角形的個數是3n+4
.思路分析:觀察圖形可知,第1個圖形共有三角形5+2個;第2個圖形共有三角形5+3×2-1個;第3個圖形共有三角形5+3×3-1個;第4個圖形共有三角形5+3×4-1個;…;則第n個圖形共有三角形5+3n-1=3n+4個;
解答:解:觀察圖形可知,第1個圖形共有三角形5+2個;
第2個圖形共有三角形5+3×2-1個;
第3個圖形共有三角形5+3×3-1個;
第4個圖形共有三角形5+3×4-1個;
…;則第n個圖形共有三角形5+3n-1=3n+4個;故答案為:3n+4
點評:此題考查了規律型:圖形的變化類,解決這類問題首先要從簡單圖形入手,抓住隨著「編號」或「序號」增加時,後乙個圖形與前乙個圖形相比,在數量上增加(或倍數)情況的變化,找出數量上的變化規律,從而推出一般性的結論.
例3 (2013綏化)如圖所示,以o為端點畫六條射線後oa,ob,oc,od,oe,o後f,再從射線oa上某點開始按逆時針方向依次在射在線描點並連線,若將各條射線所描的點依次記為1,2,3,4,5,6,7,8…後,那麼所描的第2013個點在射線oc
上.思路分析:根據規律得出每6個數為一週期.用2013除以3,根據餘數來決定數2013在哪條射線上.
解:∵1在射線oa上,
2在射線ob上,
3在射線oc上,
4在射線od上,
5在射線oe上,
6在射線of上,
7在射線oa上,
…每六個一迴圈,
2013÷6=335…3,
∴所描的第2013個點在射線和3所在射線一樣,
∴所描的第2013個點在射線oc上.
故答案為:oc.
點評:此題主要考查了數字變化規律,根據數的迴圈和餘數來決定數的位置是解題關鍵.
對應訓練
2.(2013婁底)如圖,是用火柴棒拼成的圖形,則第n個圖形需2n+1
根火柴棒.
2.2n+1
3.(2013江西)觀察下列圖形中點的個數,若按其規律再畫下去,可以得到第n個圖形中所有點的個數為n+1)2
(用含n的代數式表示).
3.(n+1)2
解:第1個圖形中點的個數為:1+3=4,
第2個圖形中點的個數為:1+3+5=9,
第3個圖形中點的個數為:1+3+5+7=16,
…,第n個圖形中點的個數為:1+3+5+…+(2n+1)==(n+1)2.
故答案為:(n+1)2.
考點三:猜想座標變化規律
例3 (2013威海)如圖,在平面直角座標系中,點a,b,c的座標分別為(1,0),(0,1),(-1,0).乙個電動玩具從座標原點0出發,第一次跳躍到點p1.使得點p1與點o關於點a成中心對稱;第二次跳躍到點p2,使得點p2與點p1關於點b成中心對稱;第三次跳躍到點p3,使得點p3與點p2關於點c成中心對稱;第四次跳躍到點p4,使得點p4與點p3關於點a成中心對稱;第五次跳躍到點p5,使得點p5與點p4關於點b成中心對稱;…照此規律重複下去,則點p2013的座標為 (0,-2)
.思路分析:計算出前幾次跳躍後,點p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7的座標,可得出規律,繼而可求出點p2013的座標.
解:點p1(2,0),p2(-2,2),p3(0,-2),p4(2,2),p5(-2,0),p6(0,0),p7(2,0),
從而可得出6次乙個迴圈,
∵=335…3,
∴點p2013的座標為(0,-2).
故答案為:(0,-2).
點評:本題考查了中心對稱及點的座標的規律變換,解答本題的關鍵是求出前幾次跳躍後點的座標,總結出一般規律.
對應訓練
3.(2013蘭州)如圖,在直角座標系中,已知點a(-3,0)、b(0,4),對△oab連續作旋轉變換,依次得到△1、△2、△3、△4…,則△2013的直角頂點的座標為8052,0)
.3.(8052,0)
考點四:猜想數量關係
數量關係的表現形式多種多樣,這些關係不一定就是我們目前所學習的函式關係式。在猜想這種問題時,通常也是根據題目給出的關係式進行模擬,仿照猜想數式規律的方法解答。
例4 (2013黑龍江)正方形abcd的頂點a在直線mn上,點o是對角線ac、bd的交點,過點o作oe⊥mn於點e,過點b作bf⊥mn於點f.
(1)如圖1,當o、b兩點均在直線mn上方時,易證:af+bf=2oe(不需證明)
(2)當正方形abcd繞點a順時針旋轉至圖2、圖3的位置時,線段af、bf、oe之間又有怎樣的關係?請直接寫出你的猜想,並選擇一種情況給予證明.
思路分析:(1)過點b作bg⊥oe於g,可得四邊形bgef是矩形,根據矩形的對邊相等可得ef=bg,bf=ge,根據正方形的對角線相等且互相垂直平分可得oa=ob,∠aob=90°,再根據同角的餘角相等求出∠aoe=∠obg,然後利用「角角邊」證明△aoe和△obg全等,根據全等三角形對應邊相等可得og=ae,oe=bg,再根據af-ef=ae,整理即可得證;
(2)選擇圖2,過點b作bg⊥oe交oe的延長線於g,可得四邊形bgef是矩形,根據矩形的對邊相等可得ef=bg,bf=ge,根據正方形的對角線相等且互相垂直平分可得oa=ob,∠aob=90°,再根據同角的餘角相等求出∠aoe=∠obg,然後利用「角角邊」證明△aoe和△obg全等,根據全等三角形對應邊相等可得og=ae,oe=bg,再根據af-ef=ae,整理即可得證;選擇圖3同理可證.
解:(1)證明:如圖,過點b作bg⊥oe於g,
則四邊形bgef是矩形,
∴ef=bg,bf=ge,
在正方形abcd中,oa=ob,∠aob=90°,
∵bg⊥oe,
∴∠obg+∠boe=90°,
又∵∠aoe+∠boe=90°,
∴∠aoe=∠obg,
∵在△aoe和△obg中,,
∴△aoe≌△obg(aas),
∴og=ae,oe=bg,
∵af-ef=ae,ef=bg=oe,ae=og=oe-ge=oe-bf,
∴af-oe=oe-bf,
∴af+bf=2oe;
(2)圖2結論:af-bf=2oe,
圖3結論:af-bf=2oe.
對圖2證明:過點b作bg⊥oe交oe的延長線於g,
則四邊形bgef是矩形,
∴ef=bg,bf=ge,
在正方形abcd中,oa=ob,∠aob=90°,
∵bg⊥oe,
∴∠obg+∠boe=90°,
又∵∠aoe+∠boe=90°,
∴∠aoe=∠obg,
∵在△aoe和△obg中,,
∴△aoe≌△obg(aas),
∴og=ae,oe=bg,
∵af-ef=ae,ef=bg=oe,ae=og=oe+ge=oe+bf,
∴af-oe=oe+bf,
∴af-bf=2oe;
若選圖3,其證明方法同上.
點評:本題考查了正方形的性質,矩形的判定與性質,全等三角形的判定與性質,同角的餘角相等的性質,作輔助線構造出全等三角形與矩形是解題的關鍵,也是本題的難點.
對應訓練
4.(2013錦州)如圖1,等腰直角三角板的乙個銳角頂點與正方形abcd的頂點a重合,將此三角板繞點a旋轉,使三角板中該銳角的兩條邊分別交正方形的兩邊bc,dc於點e,f,連線ef.
(1)猜想be、ef、df三條線段之間的數量關係,並證明你的猜想;
(2)在圖1中,過點a作am⊥ef於點m,請直接寫出am和ab的數量關係;
(3)如圖2,將rt△abc沿斜邊ac翻摺得到rt△adc,e,f分別是bc,cd邊上的點,∠eaf=∠bad,連線ef,過點a作am⊥ef於點m,試猜想am與ab之間的數量關係.並證明你的猜想.
4.(1)ef=be+df,
證明:如答圖1,延長cb到q,使bq=df,連線aq,
∵四邊形abcd是正方形,
∴ad=ab,∠d=∠dab=∠abe=∠abq=90°,
在△adf和△abq中,
∴△adf≌△abq(sas),
∴aq=af,∠qab=∠daf,
∵∠dab=90°,∠fae=45°,
∴∠daf+∠bae=45°,
∴∠bae+∠baq=45°,
即∠eaq=∠fae,
在△eaq和△eaf中,
∴△eaq≌△eaf,
∴ef=bq=be+eq=be+df.
(2)解:am=ab,
理由是:∵△eaq≌△eaf,ef=bq,
∴×bq×ab=×fe×am,
∴am=ab.
(3)am=ab,
證明:如答圖2,延長cb到q,使bq=df,連線aq,
∵摺疊後b和d重合,
∴ad=ab,∠d=∠dab=∠abe=90°,∠bac=∠dac=∠bad,
在△adf和△abq中,
∴△adf≌△abq(sas),
∴aq=af,∠qab=∠daf,
∵∠fae=∠bad,
∴∠daf+∠bae=∠bae+∠baq=∠eaq=∠bad,
即∠eaq=∠fae,
在△eaq和△eaf中
∴△eaq≌△eaf,
∴ef=bq,
∵△eaq≌△eaf,ef=bq,
∴×bq×ab=×fe×am,
∴am=ab.
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