前言:每天1道压轴题,小题大做胜过题海战术。
题目:
如图,抛物线L与x轴交于A、B两点,其中B(1 , 0)。
1、求抛物线的解析式和点A的坐标;
2、如图1,点P是直线y=x上的动点,当直线y=x平分∠APB时,求点P的坐标;
3、如图2,已知直线y=(2/3)x-(4/9)分别与x轴,y轴 交于C,F两点。点Q是直线CF下方的抛物线上的一个动点,过点Q作y轴的平行线,交直线CF于点D,点E在线段CD的延长线上,连接QE。问以QD为腰的等腰△QDE的面积是否存在最大值?若存在,请求出这个最大值;若不存在,请说明理由。
分析:
题目1:
直接给答案:a=1,点A(-3,0)。顺手求出坐标轴x=-1,顶点(-1,-4),与y轴交点(0,-3);
题目2:
记点P坐标(p,p)。
问:如何求点P坐标,即p的值?
答:翻译“直线y=x平分∠APB”,从而得到关于p的方程。
问:如何翻译“直线y=x平分∠APB”?
答:有以下2类方式(即“直线y=x平分∠APB”的推论)
代数法:y=x上任意一点(点P除外,比如原点)到直线AP和AB的距离相等;
几何法:记直线AP与y轴交点为A',则可证OA'=OB。进而利用直线AA'与y=x的交点为P求解;
上述无论代数法或几何法,还有其他类似的变形方法(不再一一展示):
比如代数法,可以过原点O作y=-x,与直线AP和BP的交点组成的线段被原点O中分;
比如代数法,可以在射线PA和射线PB上任取两点M,N,使PM=PN,则MN被y=x中分;
比如几何法,可以找PB与y轴的交点B',则OA=OB'。
本文不对上述方法的难易(都是相对的,换一道题,可能难的方法就变简单了)进行讨论,仅对方法的运用进行展示。
代数法:原点到直线AP和AB的距离相等
过原点作PA和PB的垂线,记垂足为M,N。则OM=ON。记直线OM和ON斜率为k'和k'',记M(x',y'),N(x'',y''),有如下条件
于是
同理可得
所以
其中,p=0舍去(此时,P与原点重合,∠APB=180°,O到PA、PB的距离为0,但y=x显然不平分∠APB);
几何法:记直线AP与y轴交点为A',则可证OA'=OB
∵ ∠A'OP=∠BOP=45°,∠A'PO=∠BPO,OP公共边
∴ △A'PO≌△BPO
∴ OA'=OB=1
所以A'(0,1)或(0,-1)(舍去,为什么?大家思考一下),所以直线AP解析式为y=x/3+1,与y=x的交点P坐标(3/2,3/2)。
题目3:
问:面积的最大值存在么?是多少?
答:先找到面积的表达式,然后再观察是否存在最大值。
第一步:求△QDE的面积表达式
首先声明:选择哪组底与高,差别仅在于计算量,并无优劣之分。而哪个计算量更小,无法仅仅通过心算进行准确的预判。本文选择了以QD为底,大家可以尝试以DE为底。能否以QE为底?能,但Q,D,E均为动点,无论是底或高的计算都会涉及到根号、平方。
辅助线:作EH⊥QD,H为垂足。记Q(q,y),y满足抛物线解析式;记D(d,(2/3)d-(4/9)),E(e,(2/3)e-(4/9));记H(h,l),有如下信息
DQ∥y轴,所以d=q,即D(q,(2/3)q-(4/9));
EH⊥QD,所以EH∥x轴,所以l=(2/3)e-(4/9);H∈QD,所以h=q。即H(q,(2/3)e-(4/9))
于是,
于是,
问:︱q-e︱怎么求解?
答:利用另一条腰长度等于QD,建立方程求解。
问:另一条腰是谁?
第二步:对另一条腰分类讨论
当DE为另一条腰,即DE=DQ,有如下信息
于是,当q=-2/3时,S△QDE有最大值27/(2√13);
当QE为另一条腰,记QE=QD,有如下信息
整理(不要粗暴的拆分,我们的目标是计算q-e,不是计算e)
右侧,利用平方差公式,最终得
于是,当q=-2/3时,S△QDE有最大值54/13。两种情况进行比较,可知以QD为腰的△QDE的面积的最大值为54/13。
回顾:
问:我为什么选择QD为底?
答:心算可知QD的长度仅与Q、D的纵坐标相关,QD上的高仅与E、H的横坐标相关。初步估计,可以省去不少平方项和根号项,所以如是选。实际上,利用DE为底,计算量也还可以接受,大家可以试试。
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