一道中考压轴题多解研究

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  图1
  题目:(2013年浙江绍兴卷第24题)如图1,抛物线y=(x-3) (x+1)与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,点D为顶点.
  (1)求点B及点D的坐标;
  (2)连结BD,CD,抛物线的对称轴与x轴交于点E.
  ①若线段BD上一点P,使∠DCP=∠BDE,求点P的坐标;
  ②若抛物线上一点M,作MN⊥CD,交直线CD于点N,使∠CMN=∠BDE,求点M的坐标.
  分析: (1)令y=0,则(x-3) (x+1)=0,
  解得x1=3,x2=-1.
  因为点A在点B左侧,
  所以B(3,0).
  因为y=(x-3) (x+1)=x2-2x-3=(x-1)2-4,
  所以D(1,-4).
  图2
  (2)①解法1:连结BC,过点C作CG⊥直线DE于点G,设CP与直线DE交于点F(如图2).
  易知C(0,-3),则BC=32,CD=2,BD=25,
  所以BC2+CD2=BD2,
  所以∠BCD=90°.
  因为∠DCP=∠BDE,
  所以∠DCP+∠CDF =∠BDE+∠CDF,
  即∠CFG=∠BDC,
  又因为∠CGF=∠BCD=90°,
  所以△CGF∽△BCD,
  所以CGBC=GFCD,即132=GF2,
  所以GF=13,
  所以F(1,-103).
  所以直线CP的解析式为y=-13x-3,
  易求直线BD的解析式为y=2x-6,
  联立解方程组
  y=-13x-3,
  y=2x-6,得
  x=97,
  y=-247,
  所以P(97,-247).
  图3
  解法2:连结BC,延长PC与x轴交于点F(如图3).
  因为DE∥y轴,
  所以∠DCG=∠CDE,
  因为∠DCP=∠BDE,
  所以∠DCG+∠DCP=∠CDE+∠BDE,
  即∠OCF=∠GCP=∠CDB,
  又因为∠COF=∠DCB=90°,
  所以△COF∽△DCB,
  所以OCCD=OFCB,即
  32=OF32,
  所以OF=9,
  所以F(-9,0).
  所以直线CP的解析式为y=-13x-3,以下同解法1.
  解法3:在DE的延长线上取点G,使EG=EB,连结BG(如图4),
  则∠CDF=∠DGB=45°,
  又因为∠DCP=∠BDE,
  所以△CDF∽△DGB,
  所以CDDG=DFGB,即
  26=DF22,
  所以DF=23.
  所以F(1,-103),以下同解法1.
  图4图5
  ②(Ⅰ)若点M在抛物线的对称轴左侧,连结BC,交直线DE于点F(如图5).由第①小题可知∠NCO=∠CDF=∠CFD=45°,∠MCN<∠NCO=45°,所以∠CMN=90°-∠MCN>45°,而∠BDE<∠CFD=45°,故在抛物线的对称轴左侧不存在一点M,使∠CMN=∠BDE.
  (Ⅱ)若点M在抛物线的对称轴右侧,
  当点M在x轴上方,
  图6
  解法1:作∠BEH=45°,交DB的延长线于点H,设CM与直线DE交于点G(如图6).
  易求直线EH的解析式为y=x-1,
  直线BD的解析式为y=2x-6,
  联立解方程组
  y=x-1,
  y=2x-6,得x=5,y=4,
  所以H(5,4),
  所以EH=42.
  因为∠DCG=90°+∠CMN,∠EBH=90°+∠BDE,∠CMN=∠BDE,
  所以∠DCG=∠EBH,
  又因为∠CDG=∠BEH=45°,
  所以△CDG∽△BEH,
  所以CDBE=DGEH,即
  22=DG42,
  所以DG=4,
  所以G(1,0),此时点G与点E重合.
  所以直线CG的解析式为y=3x-3,
  联立解方程组
  y=3x-3
  y=(x-3) (x+1),得
  x1=0
  y1=-3,
  x2=5
  y2=12.
  所以M(5,12).
  图7
  解法2:设MN交y轴于点F,过点M作MG⊥y轴于点G(如图7).
  因为∠CMN=∠BDE,
  所以tan∠CMN=tan∠BDE,
  即CNMN=BEDE=
  12,
  所以MN=2CN.
  易证△CNF,△MGF均为等腰直角三角形,
  设CN=a,则NF=a,MN=2a.
  所以CF=2a,MF=a,
  所以MG=FG=22a,
  所以CG=322a,
  所以M(22a,-3+322a).
  代入y=(x-3) (x+1),解得a=52,
  所以M(5,12).   当点M在x轴下方,
  图8
  解法1:作∠BEH=45°,交BD于点H,设CM与直线DE交于点G(如图8).
  易求直线EH的解析式为y=-x+1,
  直线BD的解析式为y=2x-6,
  联立解方程组
  y=-x+1
  y=2x-6,得
  x=73
  y=-43,
  所以H(73,-43),
  所以EH=432.
  因为∠CMN+∠DCG=90°,∠BDE+∠EBH=90°,∠CMN=∠BDE,
  所以∠DCG=∠EBH,
  又因为∠CDG=∠BEH=45°,
  所以△CDG∽△BEH,
  所以CDBE=DGEH,即
  22=DG 432,
  所以DG=43,
  所以G(1,-83).
  所以直线CG的解析式为y=13x-3,
  联立解方程组
  y=13x-3
  y=(x-3) (x+1),得
  x1=0
  y1=-3,
  x2=73
  y2=-209,
  所以M(73,-209).
  图9
  解法2:延长MN交y轴于点F,过点M作MG⊥y轴于点G(如图9).
  因为∠CMN=∠BDE,
  所以tan∠CMN=tan∠BDE,
  即CNMN=BEDE=12,
  所以MN=2CN.
  易证△CNF,△MGF均为等腰直角三角形,
  设CN=a,则NF=a,MN=2a.
  所以CF=2a,MF=3a,
  所以MG=FG=322a,
  所以CG=22a,
  所以M(322a,-3+22a).
  代入y=(x-3) (x+1),解得a=729,
  所以M(73,-209).
  综上所述,符合题意的点M坐标为(5,12)或(73,-209).
  [浙江省绍兴市上虞区竺可桢中学 (312352)]
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