师:同学们好,今天我们一起来学习人教版八年级下册第17章勾股定理的数学活动。我们的学习目标有两个:一是能用勾股定理解决一些简单的实际问题;二是通过构造直角三角形,运用勾股定理求出边长。
在生活中,比如坐地铁从公园前站到杨箕站,有两条路线选择。路线一是乘坐地铁1号线直接到达;路线二是先坐地铁2号线到广州火车站,再换乘5号线。路线一是直接解决问题,路线二是间接解决问题,这是人们解决问题常用的两种思维方式。一般优先选择直接解决,直接解决受阻时才考虑间接解决。今天这节课,我们就尝试用这两种思维方式解决实际问题。
来看这样一个问题,学校要测量旗杆高度,同学们发现系在旗杆顶端的绳子垂到地面并多出一段,但绳子长度未知。大家想想,有什么解决办法,和同学交流一下。
想要解决这个问题,先尝试直接测量旗杆高度,可根据题目条件显然做不到,那就考虑间接方法。题目提到绳子,我们就找绳子长与旗杆长的联系。发现绳子比旗杆长一部分,这部分能测量,假设测量多出的一段绳子长度为4米。若旗杆长度为x,那么绳子长度就是x + 4。如果能建立一个关于x的方程,求出x就能解决问题了。
怎么建立方程呢?从题目信息里找。我们发现旗杆与地面垂直,把旗杆设为线段AB,将绳子拉直当作斜边,设绳子末端与地面接触点为C,这样就构造出直角三角形了。同时可以测量出这个点到旗杆底部的距离,长度为9米,根据勾股定理就能建立方程解决问题。
根据分析,我们画出示意图,用符号语言表达问题:在直角三角形ABC中,∠B = 90°,BC = 9,且AC比AB长4米,求AB的长度。下面大家跟着我一起用符号语言写解答过程。设AB为x米,根据题意,AC = AB + 4 = x + 4。在直角三角形ABC中,根据勾股定理,AB2 + BC2 = AC2,所以x2 + 92 = (x + 4)2 。将等式右边展开,得到x2 + 81 = x2 + 8x + 16 ,合并同类项得65 = 8x ,解得x = 65 / 8 。不要忘记作答,答:旗杆的长度为65 / 8米。
在解决实际问题时,我们通常要把实际问题转化为数学问题,再选取恰当数学模型。刚才这个问题,我们是通过构造直角三角形,利用勾股定理列方程求解的。那还有其他构造直角三角形的方法吗?
我们发现取与旗杆一样长的绳子部分,将这部分绳子拉直绕旗杆顶点A旋转,转至绳子剩下部分刚好垂直接触地面时,设接触点为C,可量得BC长度为7米,过绳子折点E向旗杆作垂线段DE,这样就得到一个直角三角形和一个长方形。根据分析画出示意图。由长方形对边相等得出DE = 7,DB = 4,求旗杆AB的长度就转化为求斜边AE的长度。在直角三角形ADE中,已知一边DE,无法直接求出AE的长,所以设AB为x米,则AE = AB = x米,AD = x - 4米。在直角三角形ADE中,根据勾股定理,AD2 + DE2 = AE2 。代入数据得(x - 4)2 + 72 = x2 ,解这个方程同样可得x = 65 / 8 。
如果我们测量的是绳子折点E到旗杆底端的距离,也就是线段BE的长度,是否也能求解呢?这两个解决方案有什么异曲同工之处?大家再深入思考一下,还有没有别的方法解决这个实际问题?
在方案一中,我们把旗杆AB作为直角三角形的直角边,绳子作为斜边构造直角三角形。现在调整一下方案,将绳子绕着旗杆顶点A旋转,当转至绳子末端与地面接触点距离为1米时停止,设接触点为C,可以解决吗?假设旗杆长度为x,此时AC的长度为x + 3 。同时测量线段BC的长度,就能利用勾股定理建立方程解决问题。
