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一道踩线的中考数学抛物线压轴题,不论用什么方法都有超纲之嫌

中考数学压轴题,关于抛物线的问题出现的概率是最高的。比如下面这道题:

直线y=2x+m与抛物线y=ax^2+ax+b有一个公共点M(1,0), 且a<b.

(1)求抛物线顶点Q的坐标(用含a的代数式表示)。

(2)说明直线与抛物线有两个交点;

(3)直线与抛物线的另一个交点记为N.

①假设-1≤a≤-1/2, 求线段MN长度的取值范围;

②求△QMN面积的最小值.

分析:(1)是待定系数法的不完全应用。可以将M点的坐标代入抛物线的解析式,得到b与a的关系。然后再用含a的式子表示b,代入解析式,这个时候并不能得到抛物线完整的解析式,所以说是待定系数法的不完全应用。不过只要将解析式化为顶点式,答案就出来了。

(2)第二小题可以用判别式法,通过判断判别式的符号性质,来说明直线和抛物线有两个交点。

先将M点坐标代入直线解析式,求得m=-2。然后联立直线和抛物线的方程,得到关于x的二次方程。它的判别式是一个完全平方式,不小于0. 要证明两个交点,还要排除判别式等于0的形式,从而证明它们有两个交点。

(3)要借助图像,才比较好解决,因此画图像的能力尤为重要。过程比较复杂,在下面组织解题过程中,边解边分析。

解:(1)将M(1,0)代入抛物线解析式得:2a+b=0, b=-2a,

∴y=ax^2+ax-2a=a(x+1/2)^2-9a/4, ∴Q(-1/2, -9a/4);

(2)将M(1,0)代入y=2x+m得, 2+m=0, m=-2,

当ax^2+ax-2a=2x-2时, ax^2+(a-2)x-(2a-2)=0,

△=(a-2)^2+4a(2a-2)=(3a-2)^2≥0,

又a<b, 且a,b异号,∴a<0, 【a的这个符号性质在第三题中的作用很大】

∴△>0, 即直线与抛物线有两个交点.

(3)设N(x, 2x-2), 则1-x=(3a-2)/a=3-2/a,【1,x分别是M,N的横坐标,也就是方程ax^2+(a-2)x-(2a-2)=0的两个解,因此它们的差等于根号△/a, 而△=(3a-2)^2, 注意1-x是正数,所以右边也必须是正数。这是韦达定理的拓展公式的应用】

①当-1≤a≤-1/2时, 5≤1-x≤7,【1-x的值在两个问中都要用到,因此先于第一问交代】

MN=根号[(x-1)^2+(2x-3)^2]=根号5(1-x), 【这是两点距离公司的应用】

∴5根号5≤MN≤7根号5.

②如图,记抛物线的对称轴x=-1/2交MN于点A,则A(-1/2,-3), AQ=3-9a/4,

S△QMN=(3-9a/4)(3-2/a)/2=27/4-3/a-27a/8, 【三角形QMN的面积等于三角形AQM和三角形AQN的面积和。这两个三角形有公共底AQ,所以它们的面积和等于AQ/2与MN的水平距离的积】

【这一步其实很重要,老黄一开始都忽略掉了。因为如果没有a<0,就不能运用下面的均值不等式,只有a<0,才保证了-3/a>0, -27a/8>0,因此才可以对它们的和运用均值不定式】

∵-3/a-27a/8≥2根号(3X27/8)=9根号2 /2, 【这里运用了均值不等式,因为a<0(2)中已证,所以-3/a和-27a/8都是正数,这是应用均值不等式的必要条件。均值不等式是高中的知识,但初中生也应该掌握。而且在高中数学中,往往还要求均值不等式的最小值是否可以取得,初中数学一般就没有这个要求。这里a可以是任意负数,因此最小值是一定可以取得的】

∴S△QMN=27/4+9根号2 /2最小.

在求最小值时,还有一种方法是直接把S看作一个参数,得到关于a的二次方程 :

27a^2/8+(S-27/4)a+3=0.

然后利用这个方程的判别式,以及S=27/4-3/a-27a/8>27/4,求得S的最小值。这种方法其实也并不特别适合初中生。

其实我们在第一问中,已经得到MN关于a的表达式,它就是三角形QMN的底。如果能用含a的式子表示出Q到MN的距离,就是三角形QMN的高,同样可以解决这个问题。但也要运用到高中数学的点到直线的距离公式。不过点到直线的距离公式并不难,而且很好用,初中生最好能学习掌握起来。在老黄前面的作品中多有介绍。

中考压轴题,就怕这种踩在超纲和不超纲的线上的题目。你觉得呢?

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