浙江省寧波市鎮(zhèn)海蛟川書院數(shù)學(xué)組 滕 麗
縱觀近幾年中考,有這樣一類問題:在平面直角坐標(biāo)系中,已知一些點(diǎn)的坐標(biāo),求可以構(gòu)成平行四邊形的其他點(diǎn)的坐標(biāo),若再以拋物線等為背景,加大了題目的綜合性,備受中考命題者的青睞。這類問題因?yàn)槠叫兴倪呅蔚倪吇驅(qū)蔷€的不確定性,需要分類討論,而考生如果沒有弄清分類標(biāo)準(zhǔn)常常會(huì)導(dǎo)致漏解。筆者從近幾年的中考題中整理出三種類型,與各位同仁交流。
類型1:已知三個(gè)定點(diǎn),找第四個(gè)點(diǎn),使得以這四個(gè)點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形
分析:已知三個(gè)點(diǎn)A、M、N,求第四個(gè)點(diǎn)D,使其構(gòu)成平行四邊形,可以按邊進(jìn)行分類:①以AM、MN為一組鄰邊,AN為對(duì)角線;②以AN、MN為一組鄰邊,AM為對(duì)角線;③以AM、AN為一組鄰邊, MN為對(duì)角線。滿足條件的點(diǎn)D的位置可能有如圖1所示的三種情形。
解:易得A(0,2),B(4,0),M(2,1),N(2,5)。
當(dāng)點(diǎn)D在y軸上時(shí),設(shè)點(diǎn)D的坐標(biāo)為(0,a),由AD=MN得|a-2|=4,解得a1=6,a2=-2,從而點(diǎn)D的坐標(biāo)為(0,6)或(0,-2)。
當(dāng)點(diǎn)D不在y軸上時(shí),由圖可知點(diǎn)D為D1N與D2M的交點(diǎn)。
圖1
小結(jié):已知三個(gè)定點(diǎn)A、B、C,可以確定△ABC,過三個(gè)頂點(diǎn)分別作對(duì)邊的平行線,三條平行線兩兩相交有三個(gè)交點(diǎn),這三個(gè)交點(diǎn)就是平行四邊形第四個(gè)頂點(diǎn)所在的位置。一般地,如果已知三點(diǎn)坐標(biāo)A(a1,b1)、B(a2,b2)、C(a3,b3),根據(jù)點(diǎn)的平移坐標(biāo)變化規(guī)律,可知以AB、BC為一組鄰邊的平行四邊形的第四個(gè)頂點(diǎn)D的坐標(biāo)為(a1+a3-a2,b1+b3-b2),其他情況同理可得。
類型2:已知兩個(gè)定點(diǎn),找兩個(gè)點(diǎn),使得這四個(gè)點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形
例2 如圖2,已知拋物線經(jīng)過點(diǎn)A(2,0),B(3,3)及原點(diǎn)O,頂點(diǎn)為C。(1)求拋物線的函數(shù)表達(dá)式。(2)若點(diǎn)D在拋物線上,點(diǎn)E在拋物線的對(duì)稱軸上,且以A,O,D,E為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形,求點(diǎn)D的坐標(biāo)。
分析:已知兩個(gè)定點(diǎn)A,O,分別在拋物線及其對(duì)稱軸上找兩個(gè)點(diǎn)D,E,使得構(gòu)成的四邊形為平行四邊形,分兩種情況討論:①OA為對(duì)角線,D,E關(guān)于x軸對(duì)稱,則點(diǎn)D與點(diǎn)C重合;②OA為平行四邊形的一邊,則DE∥OA,DE=OA=2。
解:(1)設(shè)拋物線的函數(shù)表達(dá)式為y=ax(x-2)。
∵拋物線過點(diǎn)B(3,3),∴3=3(3-2)a,∴a=1,∴y=x2-2x。
(2)若OA為對(duì)角線,∵C(1,-1),則點(diǎn)D的坐標(biāo)應(yīng)為(1,-1)。
若OA為平行四邊形的一邊,則DE=OA=2。
∵點(diǎn)E在拋物線的對(duì)稱軸上,∴點(diǎn)E的橫坐標(biāo)為1,
圖2
∴點(diǎn)D的橫坐標(biāo)為3或-1,代入y=x2-2x,得D(3,3)或D(-1,3)。
綜上所述,點(diǎn)D的坐標(biāo)為(1,-1)或(3,3)或(-1,3)。
小結(jié):已知兩個(gè)定點(diǎn)A、B,找兩個(gè)點(diǎn)C、D,使得以點(diǎn)A、B、C、D為頂點(diǎn)的四邊形為平行四邊形,這兩個(gè)點(diǎn)確定線段AB,分別以AB為邊或?qū)蔷€進(jìn)行分類討論。一般地,在直角坐標(biāo)系中,如果平行四邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)是 A(a1,a2),B(b1,b2),C(c1,c2),D(d1,d2),那么有:a1+c1=b1+d1,a2+c2=b2+d2,即相對(duì)頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)之和相等,相對(duì)頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)之和相等。
類型3:已知兩個(gè)定點(diǎn),找兩個(gè)點(diǎn),使得這四個(gè)點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形是菱形
分析:若以O(shè)、D、M、N為頂點(diǎn)的四邊形是菱形,則△ODM是等腰三角形,分三種情況進(jìn)行討論:①當(dāng)MD、MO為菱形的鄰邊時(shí),OD是△ODM的底邊,點(diǎn)M在OD的垂直平分線上;②當(dāng)OD、OM為菱形的鄰邊時(shí),DM為△ODM的底邊,點(diǎn)M在以O(shè)為圓心,OD長為半徑的圓與直線的交點(diǎn)處;③當(dāng)DO、DM為菱形的鄰邊時(shí),OM為△ODM的底邊,點(diǎn)M在以D為圓心,OD長為半徑的圓與直線的交點(diǎn)處。
解:由已知得D(0,5)。
①如圖4,當(dāng)MD=MO時(shí),MN與DO互相垂直平分,點(diǎn)M是DF的中點(diǎn)。
圖3
圖4
圖5
圖6
小結(jié):已知兩個(gè)定點(diǎn)A、B,找兩個(gè)點(diǎn)C、D,使得以A、B、C、D為頂點(diǎn)的四邊形是菱形,分別以AB為底邊或腰進(jìn)行分類,確定第三個(gè)點(diǎn)C,使得△ABC是等腰三角形,從而轉(zhuǎn)化成類型1的情形。另外要注意充分利用題目中的平行或相等關(guān)系,簡化尋找過程。