本题导读

本题考查等差数列的定义与通项公式,以及直线斜率的几何意义。

📌【题干】

Question

(2022年新高考II卷) 图 1 是中国古代建筑中的举架结构, 是桁,相邻桁的水平距离称为“步”,垂直距离称为“举”。图 2 是某古代建筑屋顶截面的示意图,其中 是举, 是相等的步,相邻桁的举步之比分别为 ,,,。已知 成公差为 0.1 的等差数列,且直线 的斜率为 0.725,则 ()

A.       B.       C.       D.

🔍【思路分析】

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  1. 理解基本概念:题干中的“步”即为水平距离 ,“举”即为垂直距离 。“举步之比”在解析几何中正是该段折线的斜率 。
  2. 转化斜率关系:直线 的总斜率等于总“举”(垂直总高度)除以总“步”(水平总宽度)。因为各段的“步”相等,故总斜率等于各段“举步之比”的算术平均数。
  3. 利用数列列方程:已知 是公差为 0.1 的等差数列,可以将 都用 表示,代入平均斜率公式,解一元一次方程即可得出结论。

✅【答案】

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D

✍【详细解析】

Abstract

第一步:建立代数与几何模型 设每“步”的距离为单位长度 1,即 。 根据“举步之比”的定义,各段的“举”(高度)分别为:

第二步:利用等差数列性质转化变量 已知 成公差 的等差数列。 由等差数列的性质,可将 用 表示为:

第三步:利用总斜率定义列方程 直线 的斜率等于点 相对于原点 的总垂直位移与总水平位移之比。 总水平位移 。 总垂直位移 。 由题意,直线 的斜率为 0.725,故:

第四步:求解方程 将 代入上述方程中: 解得 。

故选:D。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心技巧(去背景化):处理实际背景应用题,首要任务是“翻译”。将“步”看作 轴的增量,将“举”看作 轴的增量,那么“举步之比”自然就过渡到了数学中的“斜率”概念。
  2. 规律总结(平均斜率):在等步长的条件下,起点到终点的总线段(如 )的斜率,等于各分段局部斜率的算术平均数。本题本质上即为 。
  3. 避坑指南:
  • 容易遗漏第一段已知的比值 0.5,只算了后三段。
  • 等差数列的增减性:看图可知建筑屋顶的斜率是越来越陡的,因此 必定是最大的一项,代换时应该是 ,切勿写成 。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 变式思考:如果各段的“步”不相等,分别为 ,对应的举步之比为 ,那么直线 的总斜率应该如何表达? (提示:此时总斜率变为各段斜率以步长为权重的加权平均数,即 )。
  • 数学文化:“举折”或“举架”是中国传统木构建筑确定屋顶曲面的一种核心方法。匠人们通过逐渐增大举步之比(斜率)来构造屋面曲线,这不仅符合雨水自由落体加速下落的物理规律,有利于快速排水,还在视觉上形成了中国古建筑特有的“飞檐翘角”的东方美学。

🔗【关联脉络】

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