中考数学压轴题解题策略( 4)
平行四边形的存在性问题解题策略
挑战压轴题·中考数学》的作者 上海 马学斌
专题攻略
解平行四边形的存在性问题一般分三步: 第一步寻找分类标准,第二步画图,第三步计算. 难点在于寻找分类标准, 分类标准寻找的恰当, 可以使解的个数不重复不遗漏, 也可以 使计算又好又快.
如果已知三个定点, 探寻平行四边形的第四个顶点, 符合条件的有 3 个点: 以已知三个 定点为三角形的顶点,过每个点画对边的平行线,三条直线两两相交,产生 3 个交点.
如果已知两个定点,一般是把确定的一条线段按照边或对角线分为两种情况. 根据平行四边形的对边平行且相等,灵活运用坐标平移,可以使得计算过程简便. 根据平行四边形的中心对称的性质,灵活运用坐标对称,可以使得解题简便.
例题解析
例 ? 如图 1-1,在平面直角坐标系中, 已知抛物线 x2-2x+3与 x轴交于 A、B两点(A 在 B的左侧),
图 1-1
【解析】 P、A、 C 三点是确定的,过△ PAC 的三个顶点分别画对边的平行线,三条直 线两两相交,产生 3 个符合条件的点 D(如图 1-2).
由 y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,得 A(-3,0),C(0, 3),P(-1, 4). 由于 A(-3,0) 右3,上3 C(0, 3),所以 P(-1, 4) 右3,上 3 D1(2, 7). 由于 C(0, 3) 下3,左3 A(-3,0),所以 P(-1, 4) 下3,左 3 D2(-4, 1). 由于 P(-1, 4) 右1,下1 C(0, 3),所以 A(-3,0) 右1,下1 D3(-2, -1). 我们看到,用坐标平移的方法,远比用解析式构造方程组求交点方便多了.
图 1-2
例? 如图 2-1,在平面直角坐标系中,已知抛物线 y=-x2+2x+3 与 x 轴交于 A、B两
点,点 M 在这条抛物线上,点 P在 y 轴上,如果以点 P、M、A、B为顶点的四边形是平行 四边形,求点 M 的坐标.
【解析】在 P、M、A、B 四个点中, A、B 是确定的,以 AB 为分类标准. 由 y= -x2 +2x+ 3=- ( x+1)( x- 3),得 A(-1,0),B(3,0). ①如图 2-2 ,当 AB 是平行四边形的对角线时, PM 与 AB 互相平分,因此点 M 与点 P 关于 AB 的中点( 1,0)对称,所以点 M 的横坐标为 2.此时 M(2, 3).
②如图 2-3,图 2-4,当 AB 是平行四边形的边时, PM//AB, PM= AB= 4. 所以点 M 的横坐标为 4或-4.所以 M (4,-5)或(-4,-21).
我们看到,因为点 P 的横坐标是确定的,在解图 2-2 时,根据对称性先确定了点 M 的 横坐标;在解图 2-3 和图 2-4 时,根据平移先确定了点 M 的横坐标.
图 2-4
例? 如图 3-1,在平面直角坐标系中, 直线 y=- x+4 与 x 轴交于点 A,与 y 轴交于点
B,点 C 在直线 AB 上,在平面直角坐标系中求一点 D ,使得以 O、A、C、D 为顶点的四边 形
是菱形.
【解析】由 y=-x+4,得 A(4, 0),直线 AB 与坐标轴的夹角为 45°. 在 O、A、C、D 四个点中, O、 A是确定的,以线段 OA 为分类标准.
如图 3-2 ,如果 OA 是菱形的对角线,那么点 C 在 OA 的垂直平分线上,点 C(2,2)关于
OA 的对称点 D 的坐标为 (2,- 2).
如果 OA 是菱形的边,那么又存在两种情况:
如图 3-3 ,以 O 为圆心, OA 为半径的圆与直线 AB 的交点恰好为点 B(0, 4),那么正方 形 AOCD 的顶点 D 的坐标为 (4, 4) .
如图 3-4,以 A 为圆心, AO 为半径的圆与直线 AB 有两个交点 C(4 2 2,2 2) 和 C′ (4 2 2, 2 2) ,点 C和 C′向左平移 4个单位得到点 D( 2 2,2 2) 和 D′(2 2, 2 2) .
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x 轴的负半轴
N 在抛物线的对称轴上,点 交于点 C,点 E 的坐标为 (0,- 3),点 M 在抛物线上,是否存在这样的点 M、 N,使得以 M、N、C、E
为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出点 M 的坐标;若 不存在,请说明理由.
图 4-1
【解析】 C(- 4,0)、E(0,- 3)两点是确定的,点 以 CE 为分类标准,分两种情况讨论
N 的横坐标- 2 也是确定
的.
C、E 两点间的水平距离为 4,所以 M 、
平行四边形: ①如图 4-2 ,当 CE 为平行四边
N 两点间的水平距离也为 4,因此点 M 的横坐标为- 6 或 2.
将 x=-6 和 x= 2分别代入抛物线的解析式,得
M(-6,16)或(2, 16).
②如图 4-3 ,当 CE 为平行四边形的对角线时, M 为抛物线的顶点,所以 M ( 2,
例 ? 如图 1,在平面直角坐标系中,抛物线
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B
)
. 3
两点(点 A 在点 B 的左侧),点 D 是第四象限内抛物线上的一点,直线 AD 与 y 轴负半轴交 于点 C,且 CD=4AC.设 P 是抛物线的对称轴上的一点, 点 Q在抛物线上, 以点 A、D、
P、 Q 为顶点的四边形能否成为矩形?若能,求出点 P 的坐标;若不能,请说明理由.