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多解 | 一題多解搞定中考數(shù)學(xué)壓軸題
來源:濤哥說數(shù)學(xué);作者:王培濤

28.二次函數(shù)yax2+bx+2的圖象交x軸于點(diǎn)(﹣1,0),B4,0)兩點(diǎn),交y軸于點(diǎn)C.動點(diǎn)M從點(diǎn)A出發(fā),以每秒2個(gè)單位長度的速度沿AB方向運(yùn)動,過點(diǎn)MMNx軸交直線BC于點(diǎn)N,交拋物線于點(diǎn)D,連接AC,設(shè)運(yùn)動的時(shí)間為t秒.

3)該題是等腰直角三角形的存在性問題,我們可以利用等腰直角三角形的性質(zhì)和判定來解決。

方法一:利用等腰直角三角形定義:PC=PB, ∠CPB=90°設(shè)P(x,y),則

   方法二:利用等腰直角三角形三線合一和斜邊中線等于斜邊一半

由于點(diǎn)E2,1,直線BC解析式為y-1/2x+2,所以PE的斜率為2,PEBC的一半,列方程得:


方法三:P為直角頂點(diǎn)構(gòu)造一線三垂直

當(dāng)△PBC是以∠BPC為直角的等腰直角三角形時(shí),如圖,有兩種情況如圖(1)過點(diǎn)P構(gòu)造一線三垂直,則△EP△PFB,設(shè)CEa,則PF=CE=a,因?yàn)?/strong>BF=OEa+2,所以EP=BF=a+2,根據(jù)矩形的對邊相等,EF=OB=4,所以a+2+a=4,可得a=1,所以點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為3,即點(diǎn)D的橫坐標(biāo)為3,代入拋物線解析式可得點(diǎn)D坐標(biāo)為(3,2

方法四:E為直角頂點(diǎn)構(gòu)造一線三垂直

如圖,△CFE≌△EGP,EG=CF=1,從而得到點(diǎn)P的橫坐標(biāo),再代入解析式即求出點(diǎn)D坐標(biāo)

【反思】該題是等腰直角三角形的存在性問題,看到等腰直角三角形這個(gè)特殊圖形,我們首先就要先想與等腰直角三角形有關(guān)的有哪些性質(zhì)呢:比如定義:有一個(gè)角是直角,兩直角邊相等;比如三線合一,比如直角三角形斜邊的中線等于斜邊的一半,比如特殊角45°……等等,首先我們要知道,解決存在性問題的根本在于“將判定定理代數(shù)化”,即:先分析圖形運(yùn)動方式,然后用含未知數(shù)的式子表示出點(diǎn)和線,最后代入判定定理的代數(shù)表達(dá),列方程求解。

比如平行四邊形的存在性,我們知道平行四邊形的判定定理有:①兩組對邊分別平行②兩組對邊分別相等③一組對邊平等且相等④一組對角分別相等⑤對角線互相平分;“兩組對邊平行”的代數(shù)表達(dá)是兩條直線解析式的k相等,缺點(diǎn)是在表示斜率的過程中可能分母中有字母,通常會涉及到解分式方程;“兩組對邊分別相等”需要涉及到兩點(diǎn)之間距離公式,缺點(diǎn)是當(dāng)動點(diǎn)在拋物線上運(yùn)動時(shí),縱坐標(biāo)是含參數(shù)的二次式,再平方后可能列出四次方程。如果一邊平行坐標(biāo)軸,用起來會相對方便一些,但如果沒有這種特殊性,計(jì)算量就會激增。另外,在坐標(biāo)系中我們沒有研究一般角的工具,所以不選擇“兩組對角分別相等”這種判定。“一組對邊平等且相等”我們可以用“平移不變性求點(diǎn)坐標(biāo)”,比較適合幾何直觀比較好的同學(xué),因?yàn)檫@種方法需要先畫圖才能列式,很容易丟解?!皩蔷€互相平分”我們可以利用中點(diǎn)坐標(biāo)公式,分三類來進(jìn)行盲解。類似的方法可以解決矩形、菱形等特殊圖形的存在性問題。

方法一:定邊定角

AQC是一個(gè)確定的角,而邊AC長是確定的,屬于定邊定角模型,則點(diǎn)Q在以AC為弦的圓上,而我們發(fā)現(xiàn)∠ACOABC,A、B、Q、C四點(diǎn)共圓,也就是說點(diǎn)Q在△ACB外接圓上,而△ACB是直角三角形,所以圓在斜邊AB中點(diǎn)處,作△ABC的外接圓,與拋物線的對稱軸相交,則交點(diǎn)即為點(diǎn)Q的位置,所以MQ=MC=MA,很容易就可以得到點(diǎn)Q的坐標(biāo)

【拓展】這道題弦AC的外接圓的圓心正好是邊AB的中點(diǎn),如果ACB不等于90,AC的外接圓的圓心不特殊時(shí),又如何做出外接圓的圓心呢?其實(shí)我們知道這里邊AC是固定的,所對的角AQC是固定的,那么這個(gè)圓就是確定的,與其它的邊角是沒有關(guān)系的,我們隨便以一個(gè)例子來看一下,如圖,在直線X=3上找一點(diǎn)Q,使AQC+OAC90°,則∠AQC=∠ACO,即∠AQC是確定的,正切值為1/3,那么如何作出以AC為弦的圓呢?

我們知道弦AC所對的圓周角是相等的,即AC所對的所有圓周角的正切值都為1/3,我們可以過弦AC一點(diǎn)AAC的垂線AF,且使ACAF=1:3,連接CF,則AFC的正切值為1/3,作直角三角形ACF的外接圓即為三角形ACQ的外接圓,與直線X=3的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)

本問主要考查角度的存在性問題,常見的解決策略主要有定邊定角出隱圓,構(gòu)造一線三垂直,構(gòu)造一線三等角或母子型相似.

【反思】解決函數(shù)壓軸題,㈠首先要研究背景圖形,求出點(diǎn)的坐標(biāo),線的解析式等,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)一些特殊的點(diǎn),特殊的圖形,特殊的角,即研究固定不動的點(diǎn)、線、圖有哪些,有什么特征,即確定性分析;㈡分析完靜態(tài)的點(diǎn)后,我們就要根據(jù)圖形的特征作出符合題意的動態(tài)圖形,研究動點(diǎn)問題,我們就是研究動點(diǎn)在某一時(shí)刻靜止時(shí)它的圖形特征,即化動為靜,那么如何做出它靜止時(shí)那一刻的圖形呢?“以靜制動”,利用靜態(tài)的點(diǎn),根據(jù)圖形特點(diǎn)和不變特征作出圖形,我們常常采用交軌法,比如本題第(3)問等腰三角形的存在性,我們可以做出以BC為直徑的圓和BC的垂直平分線,交點(diǎn)即為點(diǎn)P的位置,第(4)問,定邊定角作出以AC為弦的圓與直線MN的交點(diǎn)即為點(diǎn)Q的位置;(這種作圖方法在折疊問題,旋轉(zhuǎn)問題中經(jīng)常用到);㈢作完圖,就要解決如何計(jì)算,我們要始終堅(jiān)持一個(gè)原則,那就是在坐標(biāo)系中要把斜線段轉(zhuǎn)化為橫平豎直的線,即化斜為直,以正定斜。
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