这是2022年江苏省苏州市的中考数学的抛物线压轴题,以往中考,抛物线问题总是压轴题型,现在兴用几何题当最后的压轴题,抛物线压轴题反而是倒数第二题了。我们经常可以看到这类题的最后一问,要求直接写出答案。以往老黄都只是把它当做出题人的一句玩笑话,不过这道题是真的能直接写出答案的哦,就是有点超纲的嫌疑。
如图,二次函数y=-x^2+2mx+2m+1(m是常数,且m>0)的图像与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,顶点为D,其对称轴与线段BC交于点E,与x轴交于点F. 连接AC,BD.
(1)求A,B,C三点的坐标(用数字或含m的式子表示),并求∠OBC的度数;
(2)若∠ACO=∠CBD,求m的值.
(3)若在第四象限内二次函数y=-x^2+2mx+2m+1(m是常数,且m>0)的图像上,始终存在一点P,使∠ACP=75主芭, 请结合函数的图像,直接写出m的取值范围.
分析:(1)C点的坐标其实由一般式直接就可以得到了。因为它是抛物线与y轴的交点。而A,B的坐标,可以通过对二次函数的表达式因式分解,化为交点式,直接得到。
又在直角三角形BOC中,OB和OC相等,说明这是一个等腰直角三角形,因此底角OBC就是四十五度角。
(2)将二次函数的表达式化为顶点式,可以直接得到DF的长,另外,AF,BF,EF都可以求出来,BE等于BF的根号2倍。过D作DG垂直BC于点G,由角ACO等于角CBD,可以知道直角三角形ACO和直角三角形DBG相似。由相似三角形边成比例,可以得到DG关于m的表达式。另外也可以由等腰直角三角形DEG的直角边与斜边的关系,得到DG关于m的另一个表达式。这样就可以得到一个关于m的方程,解得m值了。不过这个方程是很复杂的,要细心求解才行。
(3)观察可以发现,角BDE必在30度和45度之间。因为如果角BDE小于30度,点P就在第一象限;而OG>OA,所以角BDE一定小于45度。
根据正切函数单调增的性质,对三者分别求正切,就可以直接得到答案了。就可以直接得到答案了。不过这就有点超纲了,因为正切函数的单调性,初三并没有涉及。当然,能理解就好。下面组织解题过程:
解:(1)y=-x^2+2mx+2m+1=-(x-1)(x+2m+1),
∴A(-1,0), B(2m+1,0), C(0,2m+1).
在Rt△BOC中, OB=OC=2m+1, ∴∠OBC=45度.
(2)由y=-(x-m)^2+(m+1)^2, 知
DF=(m+1)^2, AF=BF=EF=m+1, BE=根号2 (m+1),
过D作DG⊥BC于点G,∵∠ACO=∠CBD, ∴Rt△ACO∽Rt△DBG,
∴DG/(BE+EG)=AO/OC=1/(2m+1),
又EG=DG=DE/根号2=(DF-EF)/根号2=((m+1)^2-(m+1))/根号2,
∴(((m+1)^2-(m+1))/根号2)/(根号2(m+1)+((m+1)^2-(m+1))/根号2)=1/(2m+1),
解得:m=1.【已经舍去不合理的 值】
(3)0<m<(根号3-1)/2.
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