二次函數(shù)在初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中占有重要地位,分析各地中考試卷,我們可以發(fā)現(xiàn)不少以二次函數(shù)知識(shí)為背景的壓軸題.因其可以涵蓋初中數(shù)學(xué)的許多知識(shí)點(diǎn),具有較強(qiáng)的綜合性,所以廣受各地中考命題人員的青睞.掌握二次函數(shù)綜合性問(wèn)題,要求我們做習(xí)題后,要注重對(duì)同類型的問(wèn)題進(jìn)行一般性的總結(jié),得出實(shí)用的規(guī)律,幫助我們簡(jiǎn)化解題,有些難點(diǎn)就能較快突破.下面就一類由二次函數(shù)圖像上的點(diǎn)生成的問(wèn)題來(lái)探求其中的方法與規(guī)律.
一、問(wèn)題生成類型
問(wèn)題:拋物線y=-x2-2x+3的圖像交x軸于A、C,交y軸于點(diǎn)B,點(diǎn)D是拋物線的頂點(diǎn),作拋物線的對(duì)稱軸,連接BC.你能求出圖1中A,B,C,D各點(diǎn)的坐標(biāo)嗎?根據(jù)以上信息,能設(shè)計(jì)怎樣的問(wèn)題來(lái)考呢?
圖1
【評(píng)析】拋物線上的點(diǎn)形成的幾何圖形通常會(huì)從以下幾個(gè)方面設(shè)計(jì)考點(diǎn):線段長(zhǎng)度,線段最值問(wèn)題,線段位置關(guān)系,與圖形面積有關(guān)的最值問(wèn)題,三角形的形狀,形成三角形相似,特殊角等.
二、問(wèn)題應(yīng)用舉例
生成問(wèn)題1:拋物線y=-x2-2x+3在x軸上取一動(dòng)點(diǎn)P(m,0),-3 【解析】本題分別求出過(guò)C、D與過(guò)C、B兩點(diǎn)的兩直線解析式:yCD=2x+6、yBC=x+3,把x=m分別代入各個(gè)解析式可得各點(diǎn)坐標(biāo):Q(m,-m2-2m+3),F(xiàn)(m,2m+6),E(m,m+3),各線段長(zhǎng)可表示為: QF=yQ-yF=(-m2-2m+3)-(2m+6)=-m2-4m-3, EQ=yQ-yE=(-m2-2m+3)-(m+3)=-m2-3m, EF=yF-yE=(2m+6)-(m+3)=m+3. 【評(píng)析】坐標(biāo)系中垂直于x軸上點(diǎn)的坐標(biāo)基本性質(zhì):直線上點(diǎn)的橫坐標(biāo)相同,直線上兩點(diǎn)間距離等于縱坐標(biāo)之差. 生成問(wèn)題2:在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,是否會(huì)存在QF=EF的情況,若存在,求出m的值;如不存在,說(shuō)明理由. 【解析】由問(wèn)題1中求得的線段QF=-m2-4m-3,EF=m+3建立方程-m2-4m-3=m+3,可求得m的值:m1=-2,m2=-3(舍去). 生成問(wèn)題3:當(dāng)m為何值時(shí),BF與x軸平行? 【解析】根據(jù)圖形中隱含條件PF∥OB,所以當(dāng)BF與x軸平行時(shí),四邊形POBF是矩形,此時(shí)PF=OB=3,由PF=yF=2m+6=3建立方程,解得m=[-32]. 生成問(wèn)題4:判斷線段EF與EP的長(zhǎng)度關(guān)系,并說(shuō)明理由. 【解析】EF=EP. 理由:根據(jù)問(wèn)題1中F(m,2m+6),E(m,m+3)可求出EP=yE=m+3,EF=(2m+6)-(m+3)=m+3.∴EP=EF. 【總結(jié)】解決以上4個(gè)問(wèn)題都應(yīng)用了坐標(biāo)系中垂直于x軸的直線上點(diǎn)坐標(biāo)的性質(zhì).所以在解決函數(shù)圖像上的點(diǎn)生成的問(wèn)題中,多歸納基本圖形的特性,解題往往能一擊制勝.下面繼續(xù)挖掘該圖形生成的系列問(wèn)題. 生成問(wèn)題5:如圖3,連接QC,QD,當(dāng)m為何值時(shí),△CDQ的面積最大? 【解析】由問(wèn)題1中求得的線段QF=-m2-4m-3,△CDQ的面積借助直線QF分割為兩部分:△CQF和△DQF,則S△CDQ=S△CQF+S△DQF =[12]QF·CP+[12]QF·DM =[12]QF·(CP+DM)=[12](-m2-4m-3)×2 =-m2-4m-3=-(m+2)2+1, ∵-3 ∴當(dāng)m=-2時(shí),S△CDQ有最大值1. 【評(píng)析】解決二次函數(shù)圖像中斜三角形面積問(wèn)題,通常采用割補(bǔ)法將復(fù)雜、不規(guī)則的面積圖形分割成若干個(gè)三角形計(jì)算.分割時(shí)要注意以下幾點(diǎn):①分割后的三角形面積應(yīng)該容易計(jì)算;②一般的分割方法為橫向或縱向;③如有必要,也可斜向分割.如本題中也可連接DP,應(yīng)用補(bǔ)的方法,先計(jì)算四邊形DQCP的面積,再減去△DCP的面積.有時(shí)可能要進(jìn)行多次嘗試,才能找到更為簡(jiǎn)單的計(jì)算三角形面積的方法.二次函數(shù)圖像中的斜三角形面積最值問(wèn)題,是近幾年各地?cái)?shù)學(xué)中考試卷中很常見(jiàn)的題型,并且大部分題目是作為壓軸題出現(xiàn)的. 生成問(wèn)題6:當(dāng)m為何值時(shí),△BEF為等腰三角形? 【解析】由問(wèn)題1中的求得點(diǎn)坐標(biāo)F(m,2m+6)、E(m,m+3),由點(diǎn)B(0,3)可表示出線段EF,BF,BE的長(zhǎng),分別利用EF=BF,EF=BE,BF=BE建立方程使問(wèn)題得解. 由B(0,3),F(xiàn)(m,2m+6),E(m,m+3)得BF=[m2+3+2m2],BE=[2m2],EF=m+3. (1)當(dāng)EF=BF時(shí),則m+3=[m2+3+2m2], 解得m1=0(舍去),m2=[-32]; (2)當(dāng)EF=BE時(shí),則m+3=[2m2], 解得m1=3-[32],m2=3+[32](舍去); (3)當(dāng)BF=BE時(shí),則[m2+3+2m2]= [2m2], 解得m1=-1(舍去),m2=-3(舍去). 綜上,當(dāng)m=[-32]或3-[32]時(shí)△BEF為等腰三角形. 生成問(wèn)題7:當(dāng)m為何值時(shí),△BEF為直角三角形? 【解析】仿照問(wèn)題6,由點(diǎn)坐標(biāo)表示出△BEF三邊EF,BF,BE的長(zhǎng).該問(wèn)題中因?yàn)?3 【評(píng)析】解決等腰三角形、直角三角形等有關(guān)問(wèn)題時(shí)要注意分類討論,不要造成漏解.由拋物線上的點(diǎn)形成的幾何圖形可以生成許多問(wèn)題.如本題還可生成問(wèn)題:當(dāng)m為何值時(shí)△CEF與△CFB相似. 我們能在做習(xí)題的基礎(chǔ)上多總結(jié)一些方法,發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律,識(shí)別基本圖形,關(guān)注基本圖形的特性,在解壓軸題的過(guò)程中,能恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用基本圖形的性質(zhì),這些難點(diǎn)就能迎刃而解. (作者單位:江蘇省宿遷市宿豫區(qū)實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué))