巧解二次函数面积类问题

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  【摘要】各地的中考数学压轴题中二次函数都是永恒的话题,它有时甚至是这个试卷难度的风向标,如何提高学生解决二次函数面积类问题的能力,是每一名数学教师必须面对的课题.中考题是命题专家精心设计的作品,而这类问题中也隐含了一些一般性结论,本文将围绕二次函数面积类问题,结合笔者日常教学心得体会,论述如何巧解二次函数面积类问题.
  【关键词】二次函数;面积;水平宽;铅直高
  初中数学中考压轴题有一种常考的类型,二次函数最大面积问题.常用的方法有割补法、铅垂高法等.学生面对此类问题往往不能顺利地解决,究其原因在于割补法过程烦琐、计算量大、容易出错.本文主要介绍一种巧解二次函数面积类问题的方法,即三角形面积等于水平宽与铅垂高乘积的一半.该方法是铅垂高法的推广,只要顺利表示水平宽与铅直高,就可以巧妙地将面积最大问题转化为二次函数的最大值问题.
  一、方法介绍
  结论:S△=1 2水平宽·铅直高.
  如图1所示,过△ABC的三个顶点分别作出与水平线垂直的三条直线,外侧两条直线之间的距离叫△ABC的“水平宽”(a),中间的这条直线在△ABC内部线段的长度AD叫△ABC的“铅垂高(h)”.我们可得出一种计算三角形面积的新方法:S△ABC=1 2ah,即三角形面积等于水平宽与铅垂高乘积的一半[1].
  证明 如图2所示,通过作铅垂高AD,将△ABC分割成△ABD和△ACD,即S△ABC=S△ABD S△ACD,过点B作BE⊥AD交AD的延长线于点E,过点C作CF⊥AD交AD于点F,
  S△ABD=1 2·AD·BE,
  S△ACD=1 2·AD·CF,
  S△ABC=S△ABD S△ACD
  =1 2·AD·BE 1 2·AD·CF
  =1 2·AD·(BE CF)
  =1 2a·h.
  注意事项:1.找出B,C的坐标,横坐标大减小,即可求出水平宽;
  2.求出直线BC的解析式,A与D的横坐标相同,A与D的纵坐标大减小,即可求出铅垂高;
  3.根据公式S△=1 2水平宽·铅垂高,求出面积.
  二、例题精讲
  例题 如图3所示,抛物线顶点坐标为C(1,4),交x轴于点A(3,0),交y轴于点B.
  (1)求抛物线和直线AB的解析式.
  (2)点P是抛物线(在第一象限内)上的一个动点,连接PA,PB,当P点运动到顶点C时,求△CAB的铅垂高CD及S△CAB.
  (3)是否存在一点P,使S△PAB=9 8S△CAB,若存在,求出P点的坐标;若不存在,请说明理由.
  解 (1)由顶点C(1,4),A(3,0)可以得出抛物线的解析式为y1=-x2 2x 3,已知B点的坐标为(0,3),所以直线AB的解析式为y2=-x 3.
  (2)因为C点坐标为(1,4),把x=1代入y2=-x 3可得D(1,2),因此,CD=4-2=2,
  S△CAB=1 2·OA·CD=1 2×3×2=3.
  (3)如图4所示,设P(x,-x2 2x 3),由P,F横坐标相等易知F(x,-x 3),则△PAB的铅垂高PF=yP-yf=(-x2 2x 3)-(-x 3)=-x2 3x,△PAB的水平宽OA=3,
  由S△PAB=9 8S△CAB得:
  1 2·PF·OA=9 8×3,
  即1 2·(-x2 3x)·3=9 8×3,
  解得x=3 2,則P点坐标为3 2,15 4.
  三、结束语
  通过以上例题可以看出,利用这种方法计算三角形的面积的关键是正确表示水平宽和铅垂高,从而巧妙地借助坐标将面积最大问题转化成二次函数最值问题,和割补法相比有很大的优势.希望能开阔学生的视野,找到解题的灵感,使类似问题迎刃而解.如有纰漏,敬请读者指正.
  【参考文献】
  [1]刘永智.一个三角形的面积计算公式及其应用[J].中学生数学,2014(10):5-6.
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