我们在学习全等三角形和相似三角形的时候,总会特意强调“对应”二字,在解题规范中,必须将对应字母写在对应的位置上,从第一节课开始严格执行,到九年级收获的,不仅是规范的书写格式,更是规范的思维习惯。
很多时候解决二次函数压轴题,按部就班走常规思路,总能找到解法,即使有困难,不过路难走一些,并非完全找不到路,所以在讲这类题目的时候,我最常用的一句话就是,走正常思维。
题目
已知抛物线y=-x²+bx+3的图象与x轴相交于点A和点B,与y轴相交于点C,图象的对称轴为直线x=-1,连接AC,有一动点D在线段AC上运动,过点D作x轴的垂线,交抛物线于点E,交x轴于点F,设点D的横坐标为m.
(1)求AB的长度;
(2)连接AE、CE,当△ACE的面积最大时,求点D的坐标;
(3)当m为何值时,△ADF与△CDE相似.
解析:
(1)题目给出了抛物线对称轴为x=-1,利用对称轴公式,可得b=-2,进而求出y=-x²-2x+3与x轴的两个交点A(-3,0)和B(1,0),所以AB=4;
(2)因为点D在线段AC上,所以我们需要先求出直线AC的解析式,点C坐标为(0.3),所以直线AC为y=x+3,于是点D(m,m+3),而DE⊥x轴,于是点E横坐标也是m,所以E(m,-m²-2m+3),此时线段DE=-m²-3m;
方法一,割补法:△ACE的面积由两部分构成,分别是△ADE和△CDE,如下图:
它们共底,为DE,高分别等于线段AF和线段OF的长,因此S△ACE=1/2×DE×AO=-3m²/2-9m²/2=-3/2(m+3/2)²+27/8,即当m=-3/2时,△ACE最大面积是27/8,此时D(-3/2,3/2);
方法二,等积法:作直线AC的平行线,使它与抛物线只有唯一公共点,如下图:
设这条平行线为y=x+t,与抛物线联立得x+t=-x²-2x+3,整理后为x²+3x+t+3=0,由于公共点唯一,所以△=0,9-4(t+3)=0,解得t=-3/4,方程解为x=-3/2,即点E横坐标m=-3/2,此时D(-3/2,3/2);
(3)由于点A和点C坐标已知,所以容易得到∠CAO=45°,即△ADF是一个等腰直角三角形,抓住这个特征,我们在后面的探究中会省很多事。
△CDE有一个角是45°,找准它,既然△ADF与△CDE相似,那么△CDE必然是一个等腰直角三角形,且有一个45°角在∠CDE处,那么直角顶点便只剩下两处,点E和点C,所以需要分两种情况;
第一种:当点E为直角顶点时,如下图:
此时点E与点C纵坐标相同,均为3,将y=3代入抛物线解析式中,-x²-2x+3=3,解得x=-2,即m=-2;
第二种:当点C为直角顶点时,如下图:
此时CE⊥AC,可求出CE解析式为y=-x+3,将它与抛物线联立,-x+3=x²-2x+3,解得x=-1,即m=-1;
解题反思
我们从前两个小题的解答过程中,可以清晰地看到,由题目条件出发,结合基本的二次函数图象性质,便可得到结论,思维导图如下:
在第3小题中,虽然是探究相似三角形的存在性,但通过前面的解答,我们发现,这是一对特殊形状的三角形,即等腰直角三角形,也可看作是探索等腰直角三角形的存在性,由于相似的对应关系并未确定,因此需要分情况讨论,在分类时,如果抓住等腰直角三角形这个特殊形状,并且还存在一个45°角的前提,可进一步简化分类过程,即只需要讨论直角顶点在E点或是C点。
当直角顶点在C处,还有几何法可解,毕竟利用∠ACE=90°来构造一线三直角模型再容易不过,用解析法则需要用到两条相互垂直的直线,其斜率乘积为-1这个结论。
总体上来讲,本题难度适中,但整张试卷并不只将难度集中在压轴题,而是较为分散布置,这种中考试卷的命制方式也是全国各省市经常采用的,考试结果呈正态分布的可能性也增加了,同时具备良好的区分度和信度。
考生一路经历难度起伏的试题,最终顺利抵达终点的,一定是平时学习较为扎实的,如果将难度集中在压轴题上,则较难区分出优秀学生与中等生,不利于选拔,同时也滋长了猜题押题的不良风气。
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