对一道数学中考压轴题的探索

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  【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)06-0103-01
  有关二次函数的压轴题,是一道函数与几何的综合题,它具有选拔功能,是数学思想的综合运用题,它考查的知识点多、解题方法多、能力要求高,体现了数与形的巧妙结合。下面对2014年潍坊市数学中考最后一道题进行探索,让我们来感受数学的魅力。
  题目:如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与y轴交于点C(0,4),与x轴交于点A和点B,其中点A的坐标为(-2,0),抛物线的对称轴x=1与抛物线交于点D,与直线BC交于点E。
  (1)求抛物线的解析式;
  (2)若点F是直线BC上方的抛物线上的一个动点,是否存在点F使四边形ABFC的面积为17,若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由;
  (3)平行于DE的一条动直线Z与直线BC相交于点P,与抛物线相交于点Q,若以D、E、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的坐标。
  分析:第(1)题由抛物线的对称性易求出点B的坐标是(4,0),基础知识掌握好的学生可以较快把抛物线的解析式正确求出。
  第(2)题是面积问题。面积问题是中考的热点问题,一般情况下,可以直接运用图形的面积公式求;对于不规则图形的面积可以利用“割补法”或“平行线法”进行转化。有运动的题目要注意以静求动。考查了方程、数形结合和化归的数学思想。
  第(3)题考查了方程和分类讨论的数学思想。可以根据點P的横坐标的取值范围分类,也可以根据点P在点Q的上方或下方分类。
  解法一:(1)由抛物线经过点C(0,4),对称轴x=-■=1,
  可得点B的坐标是(4,0),c=4 ① ∴ 16a+4b+c=0 ②
  又抛物线过点A(-2,0)∴ 4a-2b+c=0,③ 由①②③ 解得:a=-■, b=1 ,c=4.
  所以抛物线的解析式是y=-■x2+x+4
  (2)假设存在满足条件的点F,如图所示,连接BF、CF、OF.过点F分别作FH⊥x轴于H,FG⊥y轴于G.
  设点F的坐标为(t,-■t2+t+4),点M的坐标为(t,-t+4) 其中0  ∴S四边形ABFC=S△AOC+S△OBF +S△OFC=■OA×OC +■OB×FH +■OC×FC=■×2×4 +■×4×(-■t2+t+4)+■×4×t=4-t2+2t+8+2t= -t2+4t+12.
  令-t2+4+12 =17,即t2-4t+5=0,则△=(-4)2-4×5=-4<0,
  ∴方程t2-4t+5=0无实根。
  故不存在满足条件的点F.
  (3)设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),又过点B(4,0),C(0,4)
  所以4k+b=0b=4,解得:k=-1b=4,
  所以直线BC的解析式是y=-x+4.
  由y=-■x2+x+4=-■(x-1)2+■得D(1,■),
  又点E在直线BC上,则点E(1,3), 于是DE=■-3=■
  若以D、E、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,因为DE∥PQ,只须DE=PQ
  设点P的坐标是(m,-m+4),则点Q的坐标是(m,-■m2+m+4).
  易得 PQ=(-■m2+m+4)-(-m+4)=-■m2+2m
  ①当0  当m=1时,线段PQ与DE重合, m=1舍去,∴m=3,此时P1(3,1).
  ②当m<0或m>4时,■m2-2m=■,解得m=2±■,经检验符合题意
  此时P2(2+■,2-■),P3(2-■,2+■)
  综上所述,满足条件的点P有三个,分别是P1 (3,1),P2(2+■,2-■),P3(2-■,2+■).
  这是一道以二次函数为背景的压轴题,尤其是它的第(2)题是很经典的面积问题,有很多方法,也可以利用S四边形ABFC=S△ABC + S△BCF,而△BCF的面积可以利用“铅垂高,水平宽”来求。
  第(2)题的解答第二种解法是:
  假设存在满足条件的点F,如图如示,连接BF、CF,过点F作y轴的平行线交直线BC于点M。
  易求直线BC的解析式:y=-x+4。
  设点F的坐标为(t,-■t2+t+4),点M的坐标为(t,-t+4)
  FM =(-■t2+t+4)-(-t+4)=-■t2+2t.
  ∴S四边形ABFC = S△ABC+S△BCF
  =■×6×4+■×FM×4=■×(-■t2+2t)×4
  =-t2+4t+12
  其它解答过程略。
  第(2)题的解答第三种解法是:
  假设存在满足条件的点F,如图如示,连接BF、CF,过点F作y轴的平行线交直线BC于点M,交x轴于点N,S四边形ABFC = S△AOC+S四边形ONFC +S△ BNF
  其它解答过程略。
  第(2)题的解答第四种解法是:可用前面的方法可求得S四边形ABFC=-t2+4t+12,求出面积的最大值。
  S四边形ABFC=-t2+4t+12=-(t-2)2+16,
  当t=2时,四边形ABFC的面积存在最大值16<17,故不存在满足条件的点F
  第(2)题可进行变式:若点F是直线BC上方的抛物线上的一个动点,四边形ABFC的面积是否存在最大值,若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由;
  易求四边形ABFC的面积存在最大值16,点F的坐标为(2,4)
  第(2)题变式后还有另一种解法:
  过点F作直线L∥直线BC当直线L与抛物线只有一个交点时S△BCF最大
  设直线L的解析式为y=-x+h,
  -■x2+x+4=-x+h,当△=0时S△BCF 最大,
  求得h=6,此时x=2,点F为(2,4)
  在这道题中,数形结合、分类讨论、方程的数学思想得到了充分体现,是一道好题,有很强的探索性。中考的复习时间毕竟很有限,多进行一题多解,一题多变式,举一反三,可以更高效地复习。只有具备扎实的基础知识,掌握熟练的基本技能才能更好地解决综合题。
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