2.4数形结合思想(用好几何性质)
代表性题型:函数与几何综合题。
例4.在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=a(x+1)+c(a>0)与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,其顶点为M,若直线MC的函数表达式为,与x轴的交点为N,且COS∠BCO=。
⑴求次抛物线的函数表达式。
(2)在此抛物线上是否存在异于点C的点P,使以N、P、C为顶点的三角形是以NC为一条直角边的直角三角形?若存在,求出点P的坐标:若不存在,请说明理由;
(3)过点A作x轴的垂线,交直线MC于点Q.若将抛物线沿其对称轴上下平移,使抛物线与线段NQ总有公共点,则抛物线向上最多可平移多少个单位长度?向下最多可平移多少个单位长度?
解析:⑴由直线y=kx-3与y轴交点坐标为C(0,-3)
抛物线y=a(x+1)+c(a>0)开口向上,过C(0,-3)
∴A、B在y轴两侧,B在y轴右侧。如图。
Rt△AOC中,OC=3,cos∠BCO= ∴BC=,OB=1
∴B(1,0) 又B(1,0),C(0,-3)在y=a(x+1)+c上
∴抛物线解析式y=x+2x-3
⑵由⑴抛物线顶点M(-1,-4),直线y=kx-3过M,∴直线解析式y=x-3
∴N(3,0) ∴△NOC为等腰直角三角形
假设抛物线上存在点P使△NPC为以NC为一条直角边的直角三角形。
①PC为另一条直角边。PC⊥CN,而A与N关于y轴对称在抛物线上。
∴存在P1(-3,0)使△NPC为以NC为一条直角边的直角三角形
②PN为另一条直角边。PN⊥CN,则∠PNO=45°设PN交y轴于点D,则D(0,3)
PN所在直线y=-x+3
由 解得
∴存在P2(,),P3(,)使△NPC为以NC为一条直角边的直角三角形。
满足条件的点有P1(-3,0),P2(,),P3(,)
⑶①若抛物线沿对称轴向上平移。设向上平移b个单位(b>0)。
此时抛物线的解析式为:y=x+2x-3+b
抛物线与线段NQ总有交点,即由抛物线解析式、直线MC所在直线解析式组成的方程组有解。由 消除y得x+x+b=0,
Δ=1-4b≥0, ∴0<b≤ ∴向上最多可平移个单位
②若向下平移b个单位(b>0),设y=x+2x-3-b
由y=-x+3,可求得Q(-3,-6),N(3,0)
对于抛物线y=x+2x-3-b
当x=-3,y=-b,抛物线与直线y=-x+3有交点,则需-b≥-6,b≤6
当x=3时,y=12-b,抛物线与直线y=-x+3有交点,则12-b≥0,b≤12。
∴向下最多可平移12个单位。
思想方法解读:本题还是一道二次函数与平面几何综合的压轴题。
第⑴问中,由直线解析式求出C点坐标,由C点坐标结合a>0,判定抛物线与x轴交点的大致位置。并结合cos∠BCO=,求出B点坐标,在根据待定系数法求出抛物线的解析式。
第⑵问,以NC为直角边的直角三角形,应分C、N分别为直角顶点分类讨论。结合相应点的坐标及垂直条件,利用45°角的几何性质,分析得到A点满足条件,并求出PN⊥NC时,PN所在直线的解析式,是解题的关键。
第⑶问是本题的难点。分抛物线向上、向下平移两种讨论。向上平移时,需抛物线与直线NQ有交点,由判别式可确定平移b的范围;向下平移时,线段NQ是否与抛物线相交,关键是两个端点N、Q是否在抛物线外侧。只要取两个端点刚好在抛物线上的特殊情况,进行分别判断,求出满足条件的b的范围即可,体现出用极端值解题的思想。
由以上的试题可看出,在中考压轴题中所体现出的数学思想方法并不是单一的,一般每道中考压轴题均综合体现了两到三种不同的数学思想方法。我们在求解压轴题时,一定要结合题型特征,注意一些常见的数学思想方法的灵活运用。
作者简介:宋毓彬,男,43岁,中学数学高级教师。在《中学数学教学参考》、《数理天地》、《中学生数学》、《数理化学习》、《数理化解题研究》、《中学课程辅导》、《数学周报》、《数学辅导报》、《数理报》、《少年智力开发报》、《学习报》、《小博士报》等报刊发表教学辅导类文章60多篇。主要致力于初中数学中考及解题方法、技巧等教学方面的研究。
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