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挑战压轴题:中考数学-二次函数

 中学解题思维 2021-04-28

    前两天的中考数学:图形的认识,这篇推送没有多少人阅读,估计是标题和封面图片看起来太简单了,让大家误以为是个基础内容,所以很多同学没有将其当做压轴题去点击阅读,其实那是一道几何压轴题。有兴趣的同学,可以在历史消息中查找一下那篇推送。

    今天的题目是2014年的中考压轴题,前几期插入了点别的,所以今天继续本省的往年中考压轴题!

    今天的分享给大家提供了两种解题方法,除去和答案上一致的一种方法外,还提供了老师平时最喜欢用的方法-平移法,具体请往下阅读。

    审题之后,直接就能解决前两问了,解析式中两个未知系数,两个坐标代入就行了,第二问的线段长度,利用纵坐标表示的线段的比例求解即可;

(1)大家自己代入A、B两点坐标求解析式吧;

(2)有了抛物线和直线的解析式,利用点P的横坐标为m,可以分别表示出点P、E、F的坐标,点P是在x轴上方的,所以在y轴左侧的话,EF>PE,所以只能是y轴右侧部分,然后右侧部分出现了直线CD和x轴的交点,那么就会出现点E和F的上下位置互换问题,所以就要分为两种情况了,第一种即从高到底的顺序依次为P、E、F,第二种即从高到低的顺序为P、F、E,那么利用纵坐标之差来表示出线段PE、EF,然后利用倍数关系解出m即可,每种情况下都能解出两个m值,但要注意m是大于0小于5的,所以不符合的舍去;

    如果同学们分不清楚情况的话,可以这么来:点P始终是在最上方,而点E和点F的上下位置可能颠倒,那么就可以将线段EF的长度用坐标表示的时候加上绝对值符号,这样不管m是正还是负,对于情况讨论都不影响,因为有了绝对值,就已经包含了两种情况,所以对于考虑不够全面的同学,建议优先使用代数法。

(3)这一问刚看完题的时候,老师的第一反应是直线垂直的斜率关系,但是那是高中的内容,所以目前只能以初中的知识来给大家分享,那么我们知道点P会在∠DCy的平分线上,至于为什么在角平分线上,我们知道CE=CE'且EE'被PC垂直平分,所以PC是角平分线,角平分线和抛物线的交点就是点P。

    但是角平分线的直线的解析式我们不知道怎么去求解,只有一个点C,所以到了这一步我们需要如何做呢?或许就需要换个思路去想想。

方法一:几何图形法

    先将图形补充完整,然后再看如何入手,如下图

    CE=CE',图形有了,然后呢?好像只有一个四边形,没办法,多连点辅助线看看吧。连接EE',它们的连线与PC相交的点就是EE'的中点了,我们假设为点Q,如下图

    除此之外,我们看图形可以发现四边形E'CEP的对角线垂直,而且很像是菱形(PE=CE',可由全等证明,然后又平行,邻边还相等),确实是菱形,那么PE就可以和CE相等了,为什么要用它俩呢?因为有P和E的横坐标,可以很方便表示出来两个线段的长度,PE的长度容易表示,CE的长度也容易表示,所以可以建立方程解决。

    不过肯定会有同学仍然不知道CE这种位置的线段长度怎么根据坐标去表示,如下图吧,

    我们从点E向y轴作垂线EM,那么根据△COD∽△CME,可知CD:CE=OD:ME,ME的长度知道,那么就可以表示出CE了,或者利用三角函数值求取也是一样的,到了高中就可以直接利用直线的斜率来求了,那都是题外话了,回到本题中,而PE的长度根据上一问就已经表示出来了,然后CE=PE,解方程。

    要注意,P的位置可能在y轴左侧也可能在右侧,所以m的正负未知,所以就需要建立两个方程了,大家自己解方程吧。

    该方法在利用图形解题的时候,很容易忽视点P在y轴左侧的情况,由于人对既定图形的直观印象,很多时候大家都会忽略掉一些没有展示出来的情况,所以一定要考虑全面。

方法二:直线平移法

    那么,如果没有发现这个菱形的存在的话,又该如何解答呢?毕竟大家在做题的时候不一定都会先把图形补充完整。

    我们可以用直线平移法来解决,也是老师最喜欢用的方法,如果有同学不会直线平移法,那就老老实实掌握第一种方法吧,看下图,

    我们在y轴上C的上方取CD'=CD,那么△DCD'就是等腰三角形了,画角平分线CN,想必到这里有同学就发现这个CN就是前面的直线PC了,而直线EE'肯定是平行于DD'的,也可以理解为直线DD'平移到点E的位置时就是EE'了,所以只要得到CN的解析式,就能得到点P了,

    因此,这个方法不用怎么画图就能帮助同学们找到切入点,打开思路。但是,需要的是大家的思考能力和观察能力,所以平时解题时,精力不能集中的同学一定不要一边只盯着图形一边思考,那事实上和睡着了没有区别,

    那么CD'=CD,点D'的坐标很简单吧,然后N是DD'的中点,坐标也OK吧?

    有点C和点N的坐标,很容易就能求出直线CN的解析式,

    让其与抛物线相交,得到了两个交点就是点P了;

    注意,现在还没有完事儿呢?如果有同学计算出结果了,会发现和上一种方法的结果相比,少了一种,那么还有哪种情况呢?既然m的正负未知,那么点P就可能在y轴左侧,而上面的结果已经包含了一种,所以很多同学在这里就容易忽略掉第三种可能。

    我们知道点E和E'一个在直线上,一个在y轴上,而PC肯定是角平分线,那么∠ECy可以是钝角,也可以是锐角,既然PC能是钝角的平分线,为什么不能是锐角的平分线呢?

    所以

    如上图紫色直线,这个情况下的角平分线与抛物线的交点不也是点P的位置吗?不明白的同学可以自己画个大点的图好好研究研究,

    那么这种情况的直线CP如何去求呢?

    很明显,CP//DD',也就是DD'平移过来的,所以k值一样,

    有同学会问,老师你怎么知道它们平行呢?

    紫色的角平分线和蓝色线不是垂直吗?然后DD'也和蓝色线垂直,所以它们两个平行,也就是DD'平移过来的。

    再将C坐标代入即可得到CP的解析式,然后结合抛物线建立方程求解即可,无疑结果同样有两个,但是点P是在x轴上方的,所以下方那个坐标舍去即可;

    最终,点P的位置就是三种了。

    这道题答案上给出的方法是利用菱形来解决,但是如果大家没有补充图形的话,很难发现有菱形的存在,所以老师给出了第二种方法;

    在解决二次函数压轴题时,平移法属于常用的解决方法,不必太过于依赖图形而画很多辅助线,尤其是这个图形的字母挨那么近,但是,前提是需要依赖同学们的想象能力和理解能力,毕竟有图形的时候,很多同学还一筹莫展呢,更别说脱离图形去自己发挥想象了。

    所以,思考的深度不同,就会有不同的学习方法。

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