这是2021年湖南怀化中考数学的压轴题,题目看起来很麻烦,一共有四道小题,比一般的压轴题多了一道,而且就连第二小题看起来也不是那么好对付的主。不过老黄凭借着丰富的解题经验,还是轻松地把它解决了。特别是最后一小题,只要四步就可以轻松搞定。
如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax^2 bx-5与x轴交于A(-1,0),B(5,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)假设点D是y轴上的一点,且以B,C,D为顶点的三角形与△ABC相似,求D点的坐标;
(3)如图2,CE//x轴与抛物线相交于点E,点H是直线CE下方抛物线上的动点,过点H且与y轴平行的直线与BC,CE分别交于点F,G,试探究当点H运动到何处时,四边形CHEF的面积最大,求点H的坐标及最大面积;
(4)假设点K为抛物线的顶点,点M(4,m)是该抛物线上的一点,在x轴,y轴上分别找点P,Q,使四边形PQKM的周长最小,求出点P,Q的坐标.
分析:(1)一如既往的送分题。可以用待定系数法代入两点坐标,列方程组求抛物线的系数。也可以运用韦达定理,更加简捷!老黄选择后者。这道小题虽然简单,但是答案对下面的关系重大,建议解完之后,代入点的坐标检验一下。
(2)相似三角形的存在性问题,没有指定对应点,通常有六种可能,应该先分析排除掉一些情形,这样就能大大地减少运算量。至于能排除掉多少种可能,完全看自己的观察能力。老黄的观察能力只能排除掉其中三种。通过观察,可以发现,它们不可能有公共顶点。另外还可以发现,点D一定在y轴的正半轴。因为三角形ABC是锐角三角形,如果D点在y轴的负半轴或原点,得到的三角形BCD就是钝角三角形或直角三角形。
虽然已经排除了三种(善于观察者可以排除四种可能),但这道题如果没有一点巧劲,运算量依然很大。至于怎么解,就看下面的解题过程及附加分析了。整道题的巧妙之处,完全体现在这个地方。
(3)其实特别简单,它更适合做第(2)小题。把四边形看作两个三角形构成的,那么四边形的面积就等于EH和CE的积的一半。CE定长,EH的长可以用H点的横坐标表示为二次函数的形式,求最值就手到擒来了。
(4)“将军双饮马”问题应用于求四边形的最小周长,有一个条件,就是要有一条定长的边,这里MK就定长。然后按“将军饮马”的方法,分别以x轴和y轴作M点和K点的对称点,连接对称点,与x轴交于P点,与y轴交于Q点,就解决了。
接下来组织解题过程:
解:(1)-5/a=-5,-b/a=-1 5=4,解得:a=1, b=-4,∴抛物线表达式为:y=x^2-4x-5.
(2)△ABC是锐角三角形, ∴点D在y轴的正半轴, 且两个三角形不可能有公共顶点, 设D(0,d),
①当△DCB≌△ABC时, OA=OD, 即d=1, ∴D(0,1). 【如果这里要利用三边的相等关系去检验全等,从而求d的值,那就太麻烦了。其实BC是公共边。而OC=OB,只要OA=OD,由线段的和,就可以得到AB=DC,由勾股定理,就可以得到AC=DB。这一步用得好,可以节省大量的时间】
②当△DCB∽△CBA时, ∠DCB=∠CBA,OC=OB满足,【这个检验是必要的,如果不满足,就排除这种情况】
CD/BC=BC/AB, 即BC^2=CD·AB,(5根号2)^2=(d-(-5))·(5-(-1)),解得d=10/3, ∴D(0,10/3).
③当△DCB∽△BAC时, ∠DCB=∠BAC,tan∠DCB=OB/OC=1, tan∠BAC=OC/OA=5, 矛盾!【这种情形,通过观察就能排除,但仍要说明理由】
∴D(0,1)或D(0,10/3).
(3)当x^2-4x-5=-5时, x=0或x=4,∴CE=4,
BC的解析式为:y=x-5,
设H(h, h^2-4h-5), 则F(h, h-5), 0<h<4,
FH=h-5-(h^2-4h-5)=-h^2 5h=-(h-5/2)^2 25/4,
当h=5/2时, FH=25/4最大,
h^2-4h-5=(5/2)^2-4×5/2-5=-35/4,
∴当H(5/2, -35/4),四边形CHEF的面积:S=CE·FH/2=25/2最大.
(4)如图3, M(4,-5), K(2,-9), 【M点其实就是(3)中的E点】
点M关于x轴的对称点M’(4,5), 点K关于y轴的对称点K’(-2,-9)
直线M’K’的解析式为:y=7(x-4)/3 5=7x/3-13/3,
∴当P(13/7,0), Q(0,-13/3)时, 四边形PQKM的周长最小.
您能从这道题中得到什么启发吗?
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