王新華
探究二次函數(shù)背景下的特殊四邊形存在性問(wèn)題是中考?jí)狠S題的熱點(diǎn)題型,其常見(jiàn)題型有“三定一動(dòng)”和“兩定兩動(dòng)”兩種類(lèi)型. 下面舉例介紹其解題策略.
例 如圖1,拋物線(xiàn)[y=-12x2+92]交x軸于點(diǎn)A,B(A在B的左側(cè)),與直線(xiàn)[y=x+3]交于點(diǎn)C. 在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)是否存在點(diǎn)P,使得以點(diǎn)A,B,C,P為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形?若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
“三定一動(dòng)”平行四邊形解題策略.
“一畫(huà)”:以三條定線(xiàn)段中的兩條線(xiàn)段作為平行四邊形的鄰邊,分別過(guò)除兩鄰邊的公共點(diǎn)外的兩定點(diǎn)作這兩鄰邊的平行線(xiàn),交點(diǎn)即為第四個(gè)頂點(diǎn).
“二算”:分別求出拋物線(xiàn)[y=-12x2+92]與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)A( - 3,0),B(3,0),與直線(xiàn)y = x + 3聯(lián)立求出點(diǎn)C坐標(biāo)(1,4). 設(shè)P(m,n),求平行四邊形的動(dòng)頂點(diǎn)坐標(biāo)分三種情況:①如圖2,以AC,BC為鄰邊時(shí),利用AC與BP平行且相等可得[m-(-3)=3-1,-n=4,]得P( - 1,- 4);②如圖3,以AB,AC為鄰邊時(shí),可得[m-3=1-(-3),n=4,]得P(7,4);③如圖4,以AB,BC為鄰邊時(shí),可得[-3-m=3-1,n=4,]得P(- 5,4). 綜上,滿(mǎn)足條件的點(diǎn)有P(-1, -4),(7,4),(-5,4).
追問(wèn):在圖1中,拋物線(xiàn)上是否存在點(diǎn)P,在直線(xiàn)BC上是否存在點(diǎn)Q,使得以點(diǎn)O,C,P,Q為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形?若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
解析:采用“兩定兩動(dòng)”平行四邊形探究策略.
“一畫(huà)”:如圖5,連接兩定點(diǎn)得到定線(xiàn)段OC. ①以定線(xiàn)段OC作為平行四邊形的邊,通過(guò)“平移線(xiàn)段法”將定線(xiàn)段OC平移到所給拋物線(xiàn)與直線(xiàn)BC所夾的兩個(gè)區(qū)域中,定線(xiàn)段兩端點(diǎn)O,C恰好落在這兩條圖象上的點(diǎn)即為兩個(gè)動(dòng)頂點(diǎn),如圖6、圖7;②以定線(xiàn)段OC作為平行四邊形的對(duì)角線(xiàn),取線(xiàn)段OC的中點(diǎn)畫(huà)直線(xiàn),直線(xiàn)與所給定的拋物線(xiàn)及直線(xiàn)BC相交,并且這兩個(gè)交點(diǎn)所連線(xiàn)段恰被定線(xiàn)段的中點(diǎn)平分,這兩個(gè)交點(diǎn)即為所確定的動(dòng)頂點(diǎn),這樣可確定平行四邊形,如圖8、圖9.
“二算”:假設(shè)存在點(diǎn)P在拋物線(xiàn)上,設(shè)點(diǎn)P坐標(biāo)為[(m,-12m2+92)],可得直線(xiàn)BC解析式為[y=-2x+6],設(shè)點(diǎn)Q坐標(biāo)為[(n,-2n+6)]. 當(dāng)OC為邊時(shí),如圖6、圖7,依據(jù)平行四邊形對(duì)邊PQ與OC平行且相等,可得[n-m=1 ,(-2n+6)--12m2+92=4,]解得[m=2+13,n=3+13]或[m=2-13,n=3-13,]所以點(diǎn)P坐標(biāo)為([2+13,-213-4])或([2-13,213-4]). 當(dāng)OC為對(duì)角線(xiàn)時(shí),如圖8、圖9,依據(jù)平行四邊形對(duì)邊OP與CQ平行且相等,可得[-m=n-1,4-(-2n+6)=-12m2+92,]解得[m=2+13,n=-1-13]或[m=2-13,n=-1+13,]所以點(diǎn)P坐標(biāo)為([2+13,-213-4])或([2-13,213-4]).
綜上,滿(mǎn)足條件的點(diǎn)P坐標(biāo)為([2-13,213-4])或([2+13,-213-4]).