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  • 1 # 雨浪講題

    這是哈市的中考模擬題,可以說是難破天際,不過不要害怕,我們一起來慢慢分析吧。

    分析:題目給了拋物線的解析式,於是A,B,C三點座標都是已知的,D是第四象限拋物線上一點,E是CD與x軸的交點,F是CD關於BC的對稱直線與拋物線的交點,P是直線EF與AD的交點,注意E,F,P三點都是和點D有關聯的,直線CD確定點E,直線CD的對稱直線CD"確定點F,直線EF和AD再確定點P,因此一旦點D確定了他們三個點就都確定了。最後還要滿足∠APF+∠BDC=90°的條件,顯然只有某些特殊情形下才會符合這個要求,這個條件我們可以利用外角的性質轉成∠CEF+∠ADB=90°,這樣就不關點P什麼事了,進一步考慮互餘關係我們可以把他轉成兩個三角形的相似問題,從而找到等量關係求出符合題意的點D的座標。分析以上條件我們很容易想到設座標來解決問題,注意到點F是對稱後的直線與拋物線的交點,我們知道涉及求兩個圖象的交點座標問題,主要是透過聯立兩個圖象的函式解析式來求解,那麼想要找點F的座標就不可避免的涉及到代數計算,因此我們可以確定本題主要是運用解析法來解答的。

    我們再回到求點F的座標的問題,如果我們設的是點D的座標,然後求出直線CD和其對稱直線CD"的解析式,由於這樣表示出的直線解析式稍顯複雜,再聯立拋物線求點F的座標會讓計算變得比較複雜,求出的點F的座標也會很複雜,這樣我們之後的計算就更困難了。當然這樣也是可以解的,設點D,座標計算如下圖(過程略,轉強哥的圖):

    注意到直線BC的k=-1,那麼直線CD"和直線CD的斜率互為倒數關係,而點C已知,知道直線解析式也就能求點D和點F了。所以我們設CD的斜率為k,則直線OD"的斜率為1/k,再結合點C表示出CD,CD"的解析式,再聯立拋物線求出D和F的座標就可以了,這樣表示出的座標會簡潔一些,自然對之後的計算也會有利。不過我們感覺即使這樣計算還是有些複雜,有沒有進一步簡化的方法呢?結合已知,由於所求圖形是固定的,我們可以將整個圖形向下移動三個單位使點C移動到原點,C與O重合,此時OD,OD"以及拋物線的解析式都會變得更加簡潔,這樣對我們後邊的計算更加有利,只不過最後計算完我們再把得到的座標向上移動三個單位就好了。

    解答:先將原題中的圖形整體下移三個單位,使C與O重合,如圖所示。平移後的拋物線解析式為y=-x²+2x,直線OB的解析式為y=-x。

    設直線OD斜率為k(k<-1),則直線OD"斜率為1/k,表示出OD和OD"的解析式,求出點E的座標,再把直線OD,OD"分別和拋物線聯立求得點D,點F的座標。

    過點A作AG⊥AD交BD於點G,過點O作OH⊥OD交EF於點H。

    ∵∠APF=∠PED+∠PDE=∠OEF+∠PDE(三角形外角的性質)

    ∴∠OEF+∠PDE+∠BDO=∠OEF+∠ADB=90°,

    ∴cot∠OEF=tan∠ADB。

    (構造K型圖,利用相似轉化三角形函式的比,轉化成水平豎直方向上的線段比)

    接下來我們利用OJ/HI=GK/AL這個比例來計算k,其中OJ和AL已經可以表示出了,顯然要表示HI和GK還需要計算出點G和點H的橫座標,計算點H需要聯立直線OH和EH的解析式,計算點G需要聯立直線AG和BD的解析式,因此先得算出OH,EH,AG,BD的解析式,直線解析式的計算請讀者自行完成,最後聯立方程解得G,H的橫座標。

    (是不是感覺有點恐怖,不過還是可以繼續進行計算的)

    化簡整理得 3k⁴-5k³-16k²+10k-4=0,

    (這個時候非常考驗小夥伴們因式分解的功底了)

    拆項得 3k⁴-5k³-22k²+6k²+10k-4=0,

    ⇒ k²(3k²-5k-22)+(6k²+10k-4)=0

    十字相乘得 k²(3k-11)(k+2)+(6k-2)(k+2)=0

    提公因式得 (k+2)(3k³-11k²+6k-2)=0

    由於點D在直線y=-x的下方,所以k<-1,

    當k<-1時,3k³-11k²+6k-2<0,即≠0

    ∴k+2=0,k=-2,代入得D(4,-8),

    再向上平移三個單位得原題中的D(4,-5).

    點評:本題是以二次函式為背景的角度互餘問題,其中還要經過一次直線的對稱,對稱後的直線和拋物產生一個交點,而互餘的兩個角與對稱前後的直線都有關聯,不管怎麼做都繞不開求點F的座標,因此條件裡的對稱導致的互餘關係非常難轉化。於是先用一次外角把互餘關係放到更容易思考的位置上來,再想著設座標的方法,算出對稱前後產生的直線解析式,座標等,然後透過三角函式尋找等量關係,為了儘量切合初中知識範疇,最終透過構造K型相似的方法確定了等量關係。

    此解法在求解析式和座標的過程中涉及複雜的分式的計算,因式分解等,最後得到一個四次方程,透過因式分解和k的範圍確定了k的值。很多地方還是有些超出了初中學生的能力範圍,筆者暫時也沒有想到特別簡潔的解法,這也算是基本控制在初中知識範圍內的一種解法了。

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