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思想方法解读:这道压轴题是将二次函数与平面几何相结合的函数综合题。
第⑴问结合“形”的特征,求出点D、E、C的坐标,再设二次函数一般式,用待定系数法可求得二次函数解析式。体现了解函数问题时常用到的“数形结合”思想。
第⑵由D、M所在直线与y轴相交哦于F,可求得F点坐标,并求出EF的长度,并由旋转过程中的角度相等关系,设法构造全等求出OG。得证结论。解决第⑵问的关系是将EF、OG转化为可求的已知量,得到其长度关系。体现出数学解题中的“转化思想”。
本题的第⑶问讨论存在性问题。要使△PCG是等腰三角形,其中G、C为定点,P为不确定的点,因此应考虑GC为腰、GC为底,并考虑G、C、P分别为顶点等多种情况进行分类讨论。假设存在P点,结合P点的位置,通过设置P点坐标参数,用所设参数表示出相应三角形边长,由等腰三角形的性质,构造相应方程,可求出P点坐标。第⑶问不仅体现了分类讨论思想,还考察了用方程建模的能力。
2.2转化思想
代表性题型:面积问题,二函数图象与坐标轴的交点距离、二次函数与一次函数交点距离、反比例函数与一次函数交点距离问题(与一元二次方程根的系数关系转化)。
例2.已知:Rt△ABC的斜边长为5,斜边上的高为2,将这个直角三角形放置在平面直角坐标系中,使其斜边AB与x轴重合(其中OA (1)求线段OA、OB的长和经过点A、B、C的抛物线的关系式。(4分) (2)如图2,点D的坐标为(2,0),点P(m,n)是该抛物线上的一个动点(其中m>0,n>0),连接DP交BC于点E。 ①当△BDE是等腰三角形时,直接写出此时点E的坐标。(3分) ②又连接CD、CP(如图3),△CDP是否有最大面积?若有,求出△CDP的最大面积和此时点P的坐标;若没有,请说明理由。(3分) 解析:⑴由Rt△AOC∽Rt△COB易知,CO=OA.OB=OA(AB-OA),可求OA=1,OB=4 2 ∴A(-1,0) B(4,0) C(0,2) 可设解析式为y=a(x+1)(x-4), 将点C(0,2)代入,可求a= ∴为所求 ⑵; 提示:①ED=EB时,过E作BD垂线,可得 *- ②直线BC的解析式为,设,利用勾股定理和点在直线 BC上,可得两个方程组 ⑶方法1:连OP。如图4。 分别可求和。 P(m,n)在抛物线上 ∴P(m, ) S△CPO=S四边形ODPC-S△OCD =S△POC+ S△PDO-S△OCD= OC·|xp|+OD·|yp|—OC·OD =×2m+×2()-×2×2 =-m+m=-(m-)+ 当m= 时,S△CPO面积最大,此时P( ,) 方法2:过D作X轴的垂线,交PC于M,如图5。 易求PC的解析式为,且,故 *- ∴当时,, 思想方法解读:本题是一道二次函数与平面几何综合的压轴题 第⑴问由三角形形似(或射影定理)求出相关线段的长,写出相应点的坐标。然后灵活设置二次函数式,用待定系数法求出二次函数式。 第⑵问,虽然题目要求是直接写出点E的坐标。但点E的坐标必须通过计算得到。而在计算的过程中,要考虑符合要求的等腰三角形的多样性,需分类讨论顶点、腰的对应情况。 第⑶问是本题的难点。题中的面积表示,要结合P(m,n)在抛物线上,充分利用点的坐标的几何意义,或是利用平面几何的性质,有效表示△BCD的面积,将不能直接表示的三角形面积转化为能用已知线段和P点坐标表示的面积。方法1是将四边形分割成两个三角形△POC、△POD,方法2,是通过过D点作垂线,直接将△BDC转化为△PDM、△CDM。 2.3极端值思想 代表性题型:动态几何问题,动态函数问题。 例3.已知 为线段 上的动点,点 在射线上,且满足 ,且点 与点 (如图1所示). 重合时(如图2所示),求线段 的长; (1)当 (2)在图1中,联结.当,且点在线段上时,设点之间的距 离为,,其中表示的面积,表示的面积,求 关于的函数解析式,并写出函数定义域; *- (3)当 ,且点 在线段 的延长线上时(如图3所示),求 的大小。 解析:(1)AD=2,且Q点与B点重合。由=1,∴PB(Q)=PC,△PQC为等 腰直角三角形,BC=3,PC=Bccos45°=3×=。 (2)如图:作PE⊥BC,PF⊥AQ。BQ=x,则AQ=2-x。 由△BPF∽△BDP,==,又BF=PE ∴=,∴PF=PE S△APQ=(2-x)PF,S△PBC=×3PE ∴y=(2-x) P点与D点重合时,此时CQ取最大值。过D作DH⊥BC。 CD=,此时=,=,PQ=,BQ=AB-AQ= ∴函数的定义域:0≤x≤ *- (3)方法1:PQ/PC=AD/AB,假设PQ不垂直PC,则可以作一条直线PQ′垂直于PC,与AB交于Q′点,则:B,Q′,P,C四点共圆。 由圆周角定理,以及相似三角形的性质得:PQ′/PC=AD/AB, 又由于PQ/PC=AD/AB 所以,点Q′与点Q重合,所以角∠QPC=90° 方法2:如图3,作PM⊥BC,PN⊥AB。由==,即== ∴△PNQ∽△PMC ∠MPC=∠NPN,∴∠QPC=∠MPC+∠QPB=∠NPQ+∠QPM=90° 思想方法解读:这是一道动态几何的变式综合题。 第⑴问,线段的比值不变,Q在特殊点(与B点重合),由AD=AB=2,故PQ (B)=PC,△PQC为等腰直角三角形。利用几何性质可求出PC。 第⑵问中利用三角形相似比,结合已知条件中的固定线段比,找出△PAQ、△PBC高之间的比例关系,是求函数式的关键。而第二问中写出函数的定义域则是难点。需分析出P点运动的极端情况,当P与D重合时,BQ取得最大值。集合图形的几何性质及已知条件中的固定线段比,求出此时BQ的长度,既为BQ的最大值。体现极端值思想。 ⑶中可以用四点共圆通过归一法求证,也可以通过构造相似形求证。 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)