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      幾何與函數(shù)的碰撞

      2024-07-22 00:00:00黃曉玲
      數(shù)理天地(初中版) 2024年14期

      【摘要】初中數(shù)學中函數(shù)問題占半壁江山,而在這之中二次函數(shù)的許多題型都是中考數(shù)學的熱點問題.本文聚焦二次函數(shù)與幾何的綜合題型的解題思路,探究二次函數(shù)解題的可能性,為之后考查二次函數(shù)題目提供新的思考.

      【關鍵詞】初中數(shù)學;二次函數(shù);解題技巧

      中考數(shù)學在“函數(shù)與方程”領域的考查偏愛二次函數(shù),也是由于二次函數(shù)的解題難度綜合性較高.我們通常在面對函數(shù)問題時有一套傳統(tǒng)的解題思路,下文將重點描述函數(shù)與幾何模型的綜合題解答,為傳統(tǒng)解題思路帶來新的思考與碰撞[1].

      已知:如圖1,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A、B兩點,與y軸交于點C,OA=OC=3,頂點為D.

      圖1

      1 坐標與線段之間的轉化

      題1 若拋物線上存在一點F,作FM⊥x軸,使得AC平分△AFM的面積,求點F的坐標.

      問題分析 觀察題目,可以發(fā)現(xiàn)AC將△AFM分為兩部分,一部分為直角三角形,另一部分為鈍角三角形,而兩部分三角形的高皆為AM,為使其面積相等,則需要底邊相同.

      解析 由OA=OC=3可得點A、C的坐標為A-3,0,C0,-3,

      由此可知AC所在直線的函數(shù)表達式為y=-x-3,

      知道A、C坐標后,代入拋物線表達式,

      -32+b·-3+c=0c=-3,

      解得b=2c=-3,

      得到二次函數(shù)為y=x2+2x-3

      作FM⊥x軸于點M,交AC于E,如圖2所示.

      圖2

      因為點F在拋物線上,設F(t,t2+2t-3),M(t,0),

      若AC平分△AFM的面積,則需要兩部分三角形底邊相等,即ME=EF,

      則點E為MF的中點,坐標為(t,t2+2t-32),

      同時點E也在AC上,故坐標也可表示為(t,-t-3),

      至此我們得到一個關于t的關系式t2+2t-32=-t-3,

      解得t=-1或t=-3(與A點重合,舍去),

      故點F的坐標為-1,-4.

      2 利用平行四邊形性質解決函數(shù)問題

      題2 在拋物線對稱軸上有一點K,在拋物線上有一點L,若以A、B、K、L為頂點的四邊形是平行四邊形,求K、L的坐標.

      問題分析 閱讀題目,只能知道題中條件四點構成了平行四邊形,而具體形狀卻未知.在四點中有明確的兩點A、B構成的線段AB長度已知,求解時可以此為突破口,思考所在的位置與K、L的關系.此時的解題過程中就要分情況討論.在K、L的坐標中因為點K在拋物線對稱軸上,所以我們可以設點K的坐標嘗試解題[2].

      解析 由二次函數(shù)y=x2+2x-3可知對稱軸為x=-1.

      故設K點坐標為-1,m,

      由A-3,0,B1,0可得AB=4.

      (1)若平行四邊形以AB為邊,則KL∥AB且KL=AB,如圖3所示.

      圖3

      若想K、L兩點構成的線段與AB平行,則他們的縱坐標必須相同,即yK=yL.

      由于K、L位置不明,故分情況討論.

      ①若點K在點L左側,則K點坐標比L點小,即xL-xK=4,

      xK=-1,得xL=-1+4=3.

      又因為點L在拋物線上,故將點L的橫坐標代入二次函數(shù)中,得到y(tǒng)L=12,則m=12,

      所以K-1,12,L3,12.

      ②若點K在點L右側,則K點坐標比L點大,即xK-xL=4,

      xK=-1,得xL=-1-4=-5.

      又因為點L在拋物線上,故將點L的橫坐標代入二次函數(shù)中,得到y(tǒng)L=12,則m=12,

      所以K-1,12,L-5,12.

      (2)若平行四邊形以AB為對角線,

      平行四邊形的對角線交點為線段AB的中點,在這種情況中,我們可以此為關鍵點突破.如圖4所示.

      AB的中點即為拋物線的對稱軸與x軸的交點,即-1,0,

      故KL的中點也是-1,0.

      圖4

      此時題中還有一個條件是關于K、L兩點位置,可以發(fā)現(xiàn)兩點均在對稱軸上,且因為點L在拋物線上,故點L即為拋物線頂點D,坐標為-1,-4,點K坐標為-1,4.

      3 結語

      初中數(shù)學函數(shù)與幾何并不是具有涇渭分明的界限,它們也有著函數(shù)與幾何的綜合應用.解題時不要拘泥于單純的一種解法,而應從全局出發(fā),嘗試不同的解題思路,突破傳統(tǒng)框架,將幾何與函數(shù)結合解題,有時能起到意想不到的效果,碰撞出不一樣的火花[3].

      參考文獻:

      [1]黃永慧.巧用函數(shù)思想妙解平面幾何問題[J].中學數(shù)學,2023(18):86-87.

      [2]黃晴,賈建寧.巧用平面幾何知識來解反比例函數(shù)的綜合問題[J].數(shù)學之友,2023,37(02):62-63.

      [3]黃邵宏,王光生.面向幾何直觀的代數(shù)推理——以初中學段函數(shù)作圖內(nèi)容為例[J].中學數(shù)學,2023(22):25-27.

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