文 戚文理
我們先來看一下2019 年四川綿陽數(shù)學中考第24題:
在平面直角坐標系中,將二次函數(shù)y=ax2(a>0)的圖像向右平移1 個單位,再向下平移2 個單位,得到如圖1 所示的拋物線,該拋物線與x 軸交于點A、B(點A 在點B 的左側),OA=1,經(jīng)過點A 的一次函數(shù)y=kx+b(k≠0)的圖像與y軸正半軸交于點C,且與拋物線的另一個交點為D,△ABD的面積為5。
(1)求拋物線和一次函數(shù)的表達式;
(2)拋物線上的動點E 在一次函數(shù)的圖像下方,求△ACE 面積的最大值,并求出此時點E的坐標;
【分析】(1)先寫出平移后的拋物線表達式,經(jīng)過點A(-1,0),可求得a 的值,由△ABD的面積為5 可求出點D 的縱坐標,代入拋物線表達式求出橫坐標,由A、D 的坐標可求出一次函數(shù)表達式;
(2)作EM∥y 軸交AD 于M,如圖2,利用三角形面積公式,由S△ACE=S△AME-S△CME構建二次函數(shù),利用二次函數(shù)的性質即可解決問題;
(3)如圖3,作E 關于x 軸的對稱點F,過點F作FH⊥AE于點H,交x軸于點P,則∠BAE=∠HAP=∠HFE,利用銳角三角函數(shù)的定義可得出,此時FH 最小,求出最小值即可。
【點評】本題主要考查了二次函數(shù)表達式的求法和數(shù)形結合的能力。要會利用數(shù)形結合的思想把代數(shù)和幾何圖形結合起來,利用點的坐標的意義表示線段的長度,從而求出線段之間的關系,解決相關問題。第(3)問是本題的壓軸點,屬于“胡不歸”模型。
“胡不歸”模型是一個非常古老的數(shù)學模型,也是歷史上非常著名的難題,近年來逐漸成為各地中考的熱門考點,很多同學不易把握。下面結合幾個例子來說說這一模型。
如圖4,點P是射線AM 上一動點,點B是射線外一定點。求k·PA+PB 取最小值時點P的位置(其中0<k<1)。
【分析】如圖5,將射線AM 繞A 點逆時針旋轉α°得射線AM′,使sinα=k。過點P 作PE⊥AM′,垂足為E,那么有k·PA+PB=PE+PB。過點B 作BF⊥AM′,垂足為F,交AM 于點P′,易得,當點P 與P′重合時,k·PA+PB 有最小值BF。
【理論依據(jù)】點到直線間垂線段最短。
例1(2019·湖北恩施)如圖6,拋物線y=ax2-2ax+c的圖像經(jīng)過點C(0,-2),頂點D的坐標為與x軸交于A、B兩點。
(1)求拋物線的表達式。
(2)連接AC,E為直線AC上一點,當△AOC∽△AEB時,求點E的坐標和的值。
【分析】(1)將點C、D 的坐標代入拋物線表達式,即可求解;
(3)連接BF,過點F 作FG⊥AC 于點G,當折線段BFG 與BE 重合時,取得最小值,即可求解;
(4)①當點Q為直角頂點時,由Rt△QHM∽Rt△FQM 得QM2=HM·FM;②當點H 為直角頂點時,點H(0,2),則點Q(1,2);③當點F為直角頂點時,同理可得點
【點評】本題考查了二次函數(shù)的綜合運用,涉及一次函數(shù)、點的對稱性、三角形相似、圖形的面積計算等,其中第(4)問要注意分類求解,避免遺漏。第(3)(4)兩小問則是對“胡不歸”模型的應用。
例2(2020·湖南湘西)已知直線y=kx-2 與拋物線y=x2-bx+c(b、c 為常數(shù),b>0)的一個交點為A(-1,0),點M(m,0)是x 軸正半軸上的動點。
(1)當直線y=kx-2 與拋物線y=x2-bx+c(b、c為常數(shù),b>0)的另一個交點為該拋物線的頂點E 時,求k、b、c 的值及拋物線頂點E 的坐標;
(2)在(1)的條件下,設該拋物線與y 軸的交點為C,若點Q 在拋物線上,且點Q 的橫坐標為b,當時,求m的值;
【分析】(1)將A 點坐標代入直線與拋物線的表達式中求得k 的值和b 與c 的關系式,再將拋物線的頂點坐標代入求得的直線的表達式,便可求得b、c 的值,進而求得E 點的坐標;
(2)先根據(jù)拋物線的表達式求得C、Q 點的坐標,用m 表示出△EQM 的面積,再根據(jù)列出m的方程進行求解;
(3)取點N(0,1),則∠OAN=45°,過點D作直線AN 的垂線,垂足為G,DG 與x 軸交于點M,此時的值最小,由列出關于b的方程求解便可。
【點評】本題是二次函數(shù)的綜合題,主要考查了待定系數(shù)法、二次函數(shù)的圖像與性質、三角形面積公式、等腰直角三角形的性質等知識。第(2)小問的關鍵是由面積關系列出m的方程,第(3)小問的關鍵是利用“胡不歸”模型確定的最小值為2DG的值。