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中考压轴题:二次函数中动点问题灵感怎么来?如何成为数学翘楚

 123xyz123 2024-03-23 发布于湖南

看到压轴题三个字,很多人是不是觉得这种题跟自己无缘,这是学霸的专属?我向来不喜欢花里胡哨的技巧,学霸也不是靠技巧取胜。当然,有些人会产生误会,比如,有些学霸在解题过程中的确会使用一些技巧,他们就以为学霸是在学习技巧。实际上,他们搞错了一个情况,那就是学霸的技巧是经过自己的思考提炼出来的,是在夯实了基础之后可以自己推导公式,推导概念之后形成的技巧,他们知道自己总结的技巧的适用范围,然而,很多人不知道这背后的原理,只是依葫芦画瓢,最后也只是画虎类犬罢了,更可笑的是,网上一些号称教出了985学生的人就是在画皮。

如图所示,抛物线y=ax^2+bx+c 经过平行四边形ABCD的顶点A(0,3)、B(-1,0)、D(2,3),抛物线与x轴的另一个交点为点E。经过点E的直线l将平行四边形ABCD分割为面积相等的两部分,与抛物线交于另一点F。点P为直线l上方抛物线上一动点,设点P的横坐标为t。(1)求抛物线的解析式;(2)当t为何值时,△PFE的面积最大?并求最大值的立方根;

中考压轴题:二次函数中动点问题灵感怎么来?如何成为数学翘楚

据说这是一道山东潍坊2017年的中考二次函数压轴题。难度看似很高,实则小学生就能分析出解题思路。

第一问比较简单,直接把A、B、D三点坐标代入y=ax^2+bx+c 即可算出a,b,c的值。y=-x^2+2x+3 。

我们重点看第二个问题。第二个问题何时

△PFE的面积最大?因为直线l将平行四边形ABCD分割为面积相等的两部分,所以l必过其对称中心(1/2,3/2),由于E点是抛物线交于x轴,E点坐标为(3,0)。由此,可以得出直线l的解析式为 y=-3/5x+9/5。

由于,我们目的是求三角形PFE面积最大时P点的坐标,FE是定长。如图1所示,过P点作三角形的高。所以,S△PFE=1/2PG·EF 。到了这一步,我们似乎无法进行下去了,因为G点也是动点,不方便求解,或者说PG的长度很难求出来。

中考压轴题:二次函数中动点问题灵感怎么来?如何成为数学翘楚

图1

PG的长度虽然不方便求解,但还是可以求解的,只是过程有点麻烦。过P点作x轴的垂线,如图2所示。因为直线l的解析式已知,所以,直线l的斜率是可解的,所以, PG=PM·sin∠PMG

的确,按照这个思路依然是可以走下去的,但是你会发现求PG变得特别的复杂,所以,这个方案我们暂时也会放弃。

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图2

通过这个辅助线,可以很直观地观察到三角形PFE是由两个小三角形拼接而成的,分别是三角形PFM和三角形PME。

所以,S△PFE=S△PFM+S△PME=1/2PM·FN+1/2PM· HE=1/2PM(FN+HE) 。到了这一步已经一目了然了,最终问题就转化为使得PM达到最大值时的P点的坐标,由于P点在抛物线上,所以点P(t, -t^2+2t+3),点M(t, -3/5t+9/5)。

所以,PM= -t^2+13/5t+6/5。最大值通过配方写出二次函数的顶点式即可得出。

这道题的分析就到这里结束了。我在前面的文章中写过一个思考问题的思维模型甚至没有派上用场,因为实在是很简单,我很怀疑这是不是压轴题。既然提到了思维模型,我就再写一下,实际上这个思维模型是从归纳推理这个思维模型演变而来,归纳推理我们习惯从特殊情况总结出一般规律,加以证明,然后推而广之(1)把可能会用到的相关的知识点先写在草稿纸上,这样有利于联想发散。(2)如果可以的话,尽量通过数形结合的思想画示意图。(3)考虑该问题的一个特殊情形,比如极端情形或退化的情形。(4) 求解简化了问题。(5)建立一个蕴含该问题的猜想,并尝试证明这个猜想。(6)尝试推广该问题。

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