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中考数学:2015河南卷压轴题

 sfq1 2016-10-21

题目

如下图,边长为8的正方形OABC的两边在坐标轴上,以C为顶点的抛物线经过点A。点P是抛物线上点A与点C之间的一个动点(含端点),过P作PF⊥BC于点F。点D、E的坐标分别为(0,6),(-4,0),连接PD,PE,DE。

中考数学:2015河南卷压轴题

1、请直接写出抛物线的解析式;

2、小明探究点P的位置发现:当点P与A或C重合时,PD与PF的差为定值。进而猜想:对于任意点P,PD与PF的差为定值。请判断此猜想是否正确,并说明理由;

3、小明进一步探究得出结论:若将“使△PDE的面积为整数”的点P记作“好点”,则存在多个“好点”,且使△PDE的周长最小时的点P也是一个“好点”。请直接写出所有“好点”的个数,并求出△PDE的周长最小时的“好点”的坐标。

分析

1、题目要求直接写出,即无需提供推导过程(抄袭和评卷都方便了...玩笑)。

①抛物线的解析式包含三个未知数:系数a,b,c。我们已经知道抛物线上三个点的坐标:A,C以及A关于y轴的对称点(因为C是抛物线的顶点),可以直接代入进行计算,易得a,b,c的值。

②也可以利用抛物线解析式的另一种形式y=a(x b/2a)^2 (4ac-b^2)/(4a)进行推导。

③还可以利用y=a(x-x1)(x-x2)进行推导,其中x1,x2代表抛物线与x轴交点的横坐标。显然,x1=-8,x2=8。

2、浅尝可知,与天津卷、重庆卷不同,几何图形的性质对本题的解析无太明显的帮助。此处需要利用P、F、D的坐标推导出PF和PD的代数表达式。其中,F的横坐标与P相同,纵坐标为定值;D的坐标为定值;因为P在抛物线上,P的纵坐标可以用横坐标表达。这样,PD、PF都可以用P的横坐标表达

3、题目3有两个问题,一个是要求写出“好点”的个数,另一个是找到“△PDE周长最小”时“好点”的坐标。

①“好点”的定义完全依托于△PDE的面积。虽然题目要求直接写出,但实际上没有那么显而易见,需要找到△PDE的面积表达式。记S为△PDE的面积,

②可以利用三角形面积公式进行推导:海伦公式,S=√(p(p-a)(p-b)(p-c)),其中p为三角形周长一半,a、b、c为三角形三边长。目测,根号下有可能出现P的横坐标的8次幂,演算较为复杂;

③可以利用简单的几何图形关系,通过其他图形的面积替代表达:连接A、P,注意到正方形OABC由5个图形组成:△PDE、△PEA、△EDO、梯形PABF和梯形PFCD。所以△PDE的面积=正方形OABC的面积-△PEA的面积-△EDO的面积-梯形PABF的面积-梯形PFCD的面积。注意到,

正方形OABC的面积=AB×AO=64;

△PEA的面积=AE×h/2=16-(x^2)/4,其中h=8-(x^2)/8,即P点纵坐标绝对值;

△EDO的面积=EO×DO/2=12;

梯形PABF的面积=(AB PF)×BF/2=(x^3)/16 (x^2)/2 4x 32;

梯形PFCD的面积=(PF CD)×FC/2=-(x^3)/16-x。

所以,S=13-(x/2 3)^2。不难发现,

当-8≤x≤0时,S在x=-6取得最大值13,在x=0取得最小值4;

由上易知,S的整数值有10个(4,5,6,...,11,12,13)。

此处,尤其注意抛物线的对称性质,以免漏掉“好点”的个数。x=-8时,S=12,所以仅当S=12时对应2个“好点”(S<12时,x在对称轴左侧已经偏离取值范围),S的其他整数值仅对应1个“好点”。即,共有11个好点。

中考数学:2015河南卷压轴题 ④记L=△PDE的周长,我们可以将其表达为P的横坐标的表达式。但是,PD和PE的表达式均有根号,且根号下有可能出现4次幂,较为复杂。注意到题目2种猜测PD与PF之差为定值,如果猜测为真,不妨记PD=PF l,其中l为定值。那么L=PD PE DE=PF PE (l DE),括号内为定值。如下图,连接F、E,显然PE PF≥EF≥AB,也就是说L的最小值≥AB l DE,这是一个定值。问题在于,何时能取等号?

当EF⊥BC时,P、E、F处于同一直线,此时EF=PE PF;

当EF⊥BC时,EF=AB。

所以,当EF⊥BC时,L取最小值=AB l PF。但是,如果在题目2的解题过程中发现l不是定值,那么将必须通过复杂演算进行解题。

    中考数学:2015河南卷压轴题解题

    1、y=-(x^2)/8 8

    2、记P的坐标为(x,y),则y=-(x^2)/8 8。于是

    PD=√(x^2 (6-(x^2)/8-8)^2)=(x^2)/8 2;

    PF=8-(-(x^2)/8 8)=(x^2)/8;

    PD-PF=2,与P点位置无关。题干猜测为真。

    3、好点个数共有11个。记L=△PDE的周长,S=△PDE的面积,连接EF。

    L=PD PE DE,注意到PD=PF 2,DE=√52,所以L=PF PE 2 √52。根据三角形三边长性质,PD PF≥EF,而EF≥AB=8,所以L≥EF 2 √52≥10 √52,即L的最小值≥10 √52。

    当EF⊥BC时,E、F、P三点位于同一条直线,所以PF PE=EF,且此时EF=AB,所以此时L取最小值10 √52,P点坐标(-4,6)。而S=13-(x/2 3)^2,故此时S=12,所以P为“好点”。

    回顾

  1. 在本题中,两次出现“直接写出”,即不需要推导过程。但实际上,如果没有推导过程,则结论也无从谈起,尤其是题目3。

  2. 本题中有一个容易漏解的点,即S的解析式是抛物线,轴对称。需要判断每一个整数S对应1个x还是2个x。

  3. 本题中有一个容易忽视的环节,即最后要验证P(-4,6)是一个“好点”。因为,我们是直接去求L的最小值,并没有考虑此时的点P是否为“好点”(这只是小明的推论而已)。此环节,也恰恰证明,分析中求出S的解析式,以及每一个“好点”和对应S的值是必要的。

  4. 本题中,题目2的结论对题目3有着重要作用。中考数学:2015河南卷压轴题

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