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【摘要】二次函数是初中数学中的重要内容,也是难点之一,此处知识点多,题型复杂多变,大多是二次函数结合几何图形进行考查.在本文中,作者基于自己的教学体会对知识点逐一剖析,供大家参考.
【关键词】二次函数;对称性;面积相等;角相等
一、知识点剖析
如图1,在线段AB外有一点C.
(1)过点C作直线m∥AB,如图2所示,
则直线m上任意一点D与点A,B构成的三角形的面积与△ABC的面积相等.
(2)作点C关于直线AB的对称点C′,如图3所示.
①过点C′作直线n∥AB,则直线n上任意一点D与点A,B构成的三角形的面积与△ABC的面积也相等;
②连接AC′,BC′,则△ABC≌△ABC′,有对应边相等,对应角相等.
二、典例赏析
如图4,抛物线y=-x2 2x 3与x轴交于A,B两点,交y轴的正半轴于点C,点D为抛物线的顶点,点P在x轴上,连接PC.
(1)若∠PCB=∠CBD,求点P的坐标.
(2)在上一问的条件下,若点P在线段OB上,在抛物线上是否存在点M,使得S△PCB=S△MCB?若存在,求出点M的坐标.
解 (1)①点P在点B的左边.
如图5所示,过点C作直线l∥BD,此时直线l与x轴的交点即为点P1.
由抛物线的函数解析式,易得A(-1,0),B(3,0),C(0,3),D(1,4),
∴直线BD的函数解析式为y=-2x 6.
∵l∥BD,∴设直线l的解析式为y=-2x b.
将C(0,3)代入,解得b=3,∴直线l的解析式为y=-2x 3.
将y=0代入y=-2x 3,解得x=1.5,
∴P1(1.5,0).
②点P在点B的右边.
方法一:利用对称性.
如图6所示,作点P1关于直线BC的对称点P′1,连接P1P′1交CB于点E,连接CP′1与x轴交于点P2.
∵B(3,0),C(0,3),
∴直线BC的函数解析式为y=-x 3.
设直线P1P′1的函数解析式为y=kx b.
∵P1P′1⊥CB,∴-1×k=-1,解得k=1.
将P1(1.5,0)代入y=x b,解得b=-1.5,∴y=x-1.5.
∵点E为BC,P1P′1的交点,∴-x 3=x-1.5,解得x=94.
将x=94代入y=x-1.5,解得y=34,∴点E的坐标为94,34.
∵点E为P1P′1的中点,∴点P′1的坐标为(3,1.5),
∴直线CP′1的函数解析式为y=-12x 3.
将y=0代入y=-12x 3,解得x=6,∴P2(6,0).
方法二:构造全等形.
∵直线BC的函数解析式为y=-x 3,∴∠CBP1=45°.
如图6所示,过点B作直线a⊥x轴,截取BP′1=BP1,∴△BCP1≌△BCP′1(SAS).
∵B(3,0),P1(1.5,0),∴BP1=BP′1=1.5,∴点P′1的坐标为(3,1.5).
设直线CP′1的函数解析式为y=kx b,
将C(0,3),P′1(3,1.5)代入,可求得y=-12x 3,
再将y=0代入y=-12x 3,解得x=6,∴P2(6,0).
(2)由上一问可知点P(1.5,0).
①点M在线段CB的下方.
如图8所示,过点P作直线m∥CB,交抛物线于点M1,M2,此时S△PCB=S△MCB(同底等高,面积相等).
∵点P在线段OB上,∴P(1.5,0),
∴直线m的函数解析式为y=-x 1.5.
∵点M1,M2为直线m与抛物线的交点,
∴-x 1.5=-x2 2x 3,解得x1=-15 32,x2=15 32,
将x1=-15 32,x2=15 32分别代入y=-x 1.5,解得y1=152,y2=-152,
∴M1-15 32,152,M215 32,-152.
②点M在线段CB的上方.
方法一:利用对称性.
由上一问的“对称性解法”可知,点P关于BC的对称点P′的坐标为(3,1.5).
如图9所示,过点P′作直线n∥BC,交抛物线于点M3,M4,此时S△PCB=S△MCB.
由题意可得直线n的函数解析式为y=-x 92.
∵点M3,M4为直线n与抛物线的交点,
∴-x 92=-x2 2x 3,解得x1=-3 32,x2=3 32,
将x1=-3 32,x2=3 32分别代入y=-x 92,解得y1=3 62,y2=6-32,
∴M3-3 32,3 62,M43 32,6-32.
方法二:構造全等形.
如图10所示,由上一问的“构造全等形解法”可知,过点B作直线a⊥x轴,截取BP′=BP,则△BCP≌△BCP′(SAS).
∵B(3,0),P(1.5,0),∴BP=BP′=1.5,
∴点P′的坐标为(3,1.5).
过点P′作直线n∥BC,交抛物线于点M3,M4,此时S△PCB=S△MCB.
由题意可得直线n的解析式为y=-x 92.
∵点M3,M4为直线n与抛物线的交点,
∴-x 92=-x2 2x 3,
同上可得M3-3 32,3 62,M43 32,6-32.
三、结 语
二次函数中面积相等和角相等的问题,它们的解法有很多类似的地方.找角相等可利用平行线的性质“两直线平行,内错角相等”;找面积相等则可利用“平行线间的距离相等”.而问题的难点在于如何将其他情况利用已掌握的知识加以解决.本文给出了两种方法:①利用对称性;②构造全等形.对比两种解法,我们可以发现“构造全等形解法”较为简便,但是具有局限性,如题目中出现30°,45°,60°等特殊角时可以采用,若问题中给出的不是特殊角,该方法可能就无法使用.“对称性解法”能解决的问题较为广泛.两种解法都要掌握.
【参考文献】
[1]陈汝作,钱耀邦.初中数学解题技巧[M].上海:东方出版中心,1995.
【关键词】二次函数;对称性;面积相等;角相等
一、知识点剖析
如图1,在线段AB外有一点C.
(1)过点C作直线m∥AB,如图2所示,
则直线m上任意一点D与点A,B构成的三角形的面积与△ABC的面积相等.
(2)作点C关于直线AB的对称点C′,如图3所示.
①过点C′作直线n∥AB,则直线n上任意一点D与点A,B构成的三角形的面积与△ABC的面积也相等;
②连接AC′,BC′,则△ABC≌△ABC′,有对应边相等,对应角相等.
二、典例赏析
如图4,抛物线y=-x2 2x 3与x轴交于A,B两点,交y轴的正半轴于点C,点D为抛物线的顶点,点P在x轴上,连接PC.
(1)若∠PCB=∠CBD,求点P的坐标.
(2)在上一问的条件下,若点P在线段OB上,在抛物线上是否存在点M,使得S△PCB=S△MCB?若存在,求出点M的坐标.
解 (1)①点P在点B的左边.
如图5所示,过点C作直线l∥BD,此时直线l与x轴的交点即为点P1.
由抛物线的函数解析式,易得A(-1,0),B(3,0),C(0,3),D(1,4),
∴直线BD的函数解析式为y=-2x 6.
∵l∥BD,∴设直线l的解析式为y=-2x b.
将C(0,3)代入,解得b=3,∴直线l的解析式为y=-2x 3.
将y=0代入y=-2x 3,解得x=1.5,
∴P1(1.5,0).
②点P在点B的右边.
方法一:利用对称性.
如图6所示,作点P1关于直线BC的对称点P′1,连接P1P′1交CB于点E,连接CP′1与x轴交于点P2.
∵B(3,0),C(0,3),
∴直线BC的函数解析式为y=-x 3.
设直线P1P′1的函数解析式为y=kx b.
∵P1P′1⊥CB,∴-1×k=-1,解得k=1.
将P1(1.5,0)代入y=x b,解得b=-1.5,∴y=x-1.5.
∵点E为BC,P1P′1的交点,∴-x 3=x-1.5,解得x=94.
将x=94代入y=x-1.5,解得y=34,∴点E的坐标为94,34.
∵点E为P1P′1的中点,∴点P′1的坐标为(3,1.5),
∴直线CP′1的函数解析式为y=-12x 3.
将y=0代入y=-12x 3,解得x=6,∴P2(6,0).
方法二:构造全等形.
∵直线BC的函数解析式为y=-x 3,∴∠CBP1=45°.
如图6所示,过点B作直线a⊥x轴,截取BP′1=BP1,∴△BCP1≌△BCP′1(SAS).
∵B(3,0),P1(1.5,0),∴BP1=BP′1=1.5,∴点P′1的坐标为(3,1.5).
设直线CP′1的函数解析式为y=kx b,
将C(0,3),P′1(3,1.5)代入,可求得y=-12x 3,
再将y=0代入y=-12x 3,解得x=6,∴P2(6,0).
(2)由上一问可知点P(1.5,0).
①点M在线段CB的下方.
如图8所示,过点P作直线m∥CB,交抛物线于点M1,M2,此时S△PCB=S△MCB(同底等高,面积相等).
∵点P在线段OB上,∴P(1.5,0),
∴直线m的函数解析式为y=-x 1.5.
∵点M1,M2为直线m与抛物线的交点,
∴-x 1.5=-x2 2x 3,解得x1=-15 32,x2=15 32,
将x1=-15 32,x2=15 32分别代入y=-x 1.5,解得y1=152,y2=-152,
∴M1-15 32,152,M215 32,-152.
②点M在线段CB的上方.
方法一:利用对称性.
由上一问的“对称性解法”可知,点P关于BC的对称点P′的坐标为(3,1.5).
如图9所示,过点P′作直线n∥BC,交抛物线于点M3,M4,此时S△PCB=S△MCB.
由题意可得直线n的函数解析式为y=-x 92.
∵点M3,M4为直线n与抛物线的交点,
∴-x 92=-x2 2x 3,解得x1=-3 32,x2=3 32,
将x1=-3 32,x2=3 32分别代入y=-x 92,解得y1=3 62,y2=6-32,
∴M3-3 32,3 62,M43 32,6-32.
方法二:構造全等形.
如图10所示,由上一问的“构造全等形解法”可知,过点B作直线a⊥x轴,截取BP′=BP,则△BCP≌△BCP′(SAS).
∵B(3,0),P(1.5,0),∴BP=BP′=1.5,
∴点P′的坐标为(3,1.5).
过点P′作直线n∥BC,交抛物线于点M3,M4,此时S△PCB=S△MCB.
由题意可得直线n的解析式为y=-x 92.
∵点M3,M4为直线n与抛物线的交点,
∴-x 92=-x2 2x 3,
同上可得M3-3 32,3 62,M43 32,6-32.
三、结 语
二次函数中面积相等和角相等的问题,它们的解法有很多类似的地方.找角相等可利用平行线的性质“两直线平行,内错角相等”;找面积相等则可利用“平行线间的距离相等”.而问题的难点在于如何将其他情况利用已掌握的知识加以解决.本文给出了两种方法:①利用对称性;②构造全等形.对比两种解法,我们可以发现“构造全等形解法”较为简便,但是具有局限性,如题目中出现30°,45°,60°等特殊角时可以采用,若问题中给出的不是特殊角,该方法可能就无法使用.“对称性解法”能解决的问题较为广泛.两种解法都要掌握.
【参考文献】
[1]陈汝作,钱耀邦.初中数学解题技巧[M].上海:东方出版中心,1995.