張亞男
四邊形結(jié)合圖形的變化、坐標是中考中常見的考題,特別是在壓軸題中,特殊四邊形的應(yīng)用更為廣泛,還常常伴隨多解問題。下面結(jié)合一些中考壓軸題總結(jié)這類題型的解法。
一、巧用對角線,利用中點坐標重合求解
例1 (2022·遼寧阜新)如圖1,已知二次函數(shù)y=-x2+bx+c的圖像交x軸于點A(-1,0)、B(5,0),交y軸于點C。
(1)求這個二次函數(shù)的表達式。
(2)已知P是拋物線上一點,在直線BC上是否存在點Q,使以A、C、P、Q為頂點的四邊形是平行四邊形?若存在,直接寫出點Q坐標;若不存在,請說明理由。
【解析】(1)用待定系數(shù)法可得二次函數(shù)的表達式為y=-x2+4x+5。
(2)由B(5,0)、C(0,5)得直線BC的表達式為y=-x+5。設(shè)Q(m,-m+5)、P(n,-n2+4n+5)。此時,要分情況分析:①當(dāng)PQ、AC是對角線時,則PQ、AC的中點重合,有
[m+n=-1+0,-m+5-n2+4n+5=0+5,]解得Q(-7,12);②當(dāng)QA、PC為對角線時,則QA、PC的中點重合,同理可得Q(7,-2);③當(dāng)QC、PA為對角線時,則QC、PA的中點重合,同理可得Q(1,4)或(2,3)。
【點評】本題考查二次函數(shù)和平行四邊形的綜合應(yīng)用。直接畫出大致圖像較難,所以,我們要充分利用平行四邊形的對角線互相平分這一性質(zhì),通過對對角線進行分類討論,借助中點坐標公式巧解問題。
二、巧用平移,利用平移方向相同求解
例2 (2022·四川資陽)已知二次函數(shù)圖像的頂點坐標為A(1,4),且與x軸交于點B(-1,0)。
(1)求二次函數(shù)的表達式。
(2)如圖2,將二次函數(shù)圖像繞x軸的正半軸上一點P(m,0)旋轉(zhuǎn)180°,此時點A、B的對應(yīng)點分別為點C、D。
①連接AB、BC、CD、DA,當(dāng)四邊形ABCD為矩形時,求m的值。
②在①的條件下,若點M是直線x=m上一點,原二次函數(shù)圖像上是否存在一點Q,使得以點B、C、M、Q為頂點的四邊形為平行四邊形,若存在,求出點Q的坐標;若不存在,請說明理由。
【解析】(1)用待定系數(shù)法可得二次函數(shù)的表達式為y=-x2+2x+3。
(2)①過點A(1,4)作AE⊥x軸于點E(圖略),根據(jù)∠BAD=∠BEA=90°,又因為∠ABE=∠DBA,可證明出△BAE∽△BDA,從而得出AB2=BE?BD。將BD=2(m+1),BE=2,AB2=20代入,可得m=4。
②根據(jù)上問可以得到C(7,-4),點M的橫坐標為4。要讓以點B、C、M、Q為頂點的四邊形為平行四邊形,分兩種情況討論。第一種情況,當(dāng)以BC為邊時,平行四邊形為BCMQ,點C向左平移8個單位,與點B的橫坐標相同,所以將點M向左平移8個單位,得Q(-4,y1),代入y=-x2+2x+3,可得Q(-4,
-21);當(dāng)以BC為邊時,平行四邊形為BCQM,點B向右平移8個單位,與點C的橫坐標相同,所以將點M向右平移8個單位,得Q(12,y2),代入y=-x2+2x+3,得Q(12,-117)。第二種情況,當(dāng)以BC為對角線時,利用中點坐標公式得Q(2,y3),代入y=-x2+2x+3,得Q(2,3)。
【點評】對第(2)題的第②問,利用已知線段的平移方向和平移距離,計算得出另一組點的平移,得到點坐標,進而代入求解。此方法從另一種角度解決了平行四邊形存在性問題。
三、巧用特殊,解決菱形存在性問題
例3 (2022·遼寧朝陽)如圖3,在平面直角坐標系中,拋物線y=ax2+2x+c與x軸分別交于點A(1,0)和點B,與y軸交于點C(0,-3),連接BC。
(1)求拋物線的表達式及點B的坐標。
(2)動點P以每秒2個單位長度的速度在線段BC上由點C向點B運動,同時動點M以每秒1個單位長度的速度在線段BO上由點B向點O運動,在平面內(nèi)是否存在點N,使得以點P、M、B、N為頂點的四邊形是菱形?若存在,請直接寫出符合條件的點N的坐標;若不存在,請說明理由。
【解析】(1)拋物線的表達式為y=x2+2x-3,點B的坐標為(-3,0)。
(2)要使以點P、M、B、N為頂點的四邊形是菱形,只需△PMB是等腰三角形,所以分為PM=BM、PM=PB和BP=BM三種情況。結(jié)合圖像,進一步得出點N坐標為(-3,[-32])或(-2,1)或(0,3-[32])。
【點評】本題雖然考查的是菱形的存在性問題,但是通過分類討論,結(jié)合菱形的性質(zhì),可以轉(zhuǎn)化成等腰三角形存在性問題。
(作者單位:江蘇省宿遷市宿豫區(qū)豫新初級中學(xué))