一、問題呈現(xiàn)
問題如圖,拋物線y=x2-2x+k與x軸交于A、B兩點,與y軸交于點C(0,-3).
(1)k= ,點A的坐標(biāo)為 ,點B的坐標(biāo)為 ;
(2)在x軸下方、y軸右側(cè)的拋物線上是否存在一點D,使四邊形ABDC的面積最大?若存在,請求出點D的坐標(biāo);若不存在,請說明理由;
(3)在拋物線y=x2-2x+k上找點Q,使三角形BCQ是以BC為直角邊的直角三角形,請求出點Q的坐標(biāo).
二、問題解析
第1問不難,容易求得k=-3,點A的坐標(biāo)為(-1,0),點B的坐標(biāo)為(3,0).
第2問和第3問具有典型性,解法也較多,接下來我們試圖從不同的角度來研究后面這兩個問題.
三、解法探究
我們先來研究第2問的多種解法.設(shè)點D的坐標(biāo)為(m,m2-2m-3).
思路1:作DE⊥AB于E,采用分割法,用含m的二次三項式表示出四邊形ABDC的面積,進(jìn)而求得四邊形ABDC的面積最大值及此時點D的坐標(biāo).
評注:對于二次函數(shù)中的面積問題,采用割補法求面積是一種常見的處理方式.本題通過作垂線,把四邊形ABDC的面積分割成一個梯形和兩個三角形,從而方便求解.
思路2:連接OD,將四邊形ABDC分割為三個三角形,再用含m的二次三項式表示出四邊形ABDC的面積,進(jìn)而求得四邊形ABDC的面積的最大值及此時點D的坐標(biāo).
評注:同樣采用分割法,只是另辟蹊徑,僅通過連接OD,將四邊形ABDC分割為三個三角形,再求出三個三角形的面積,解題過程顯得更簡潔.
思路3:實際上由于△ABC的面積是不變的,我們只需要求出△BCD的面積的最大值,就能得到四邊形ABDC面積的最大值.接下來我們可以過點D作BC的平行線DE,顯然,當(dāng)直線DE與拋物線“相切”,即DE與拋物線只有唯一公共點時,△BCD的面積的最大,由此得到以下解法3:
解法3:
評注:本解法涉及一元二次方程的相關(guān)知識:當(dāng)一元二次方程的根
的判別式為零時,方程有兩個相等的實數(shù)根.學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的關(guān)鍵在于融會貫
通,引導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)各知識點之間的相互聯(lián)系,從而形成數(shù)學(xué)知識的整體性和連續(xù)性.
思路4:如思路3所述,我們只需要求出△BCD的面積的最大值,就能得到四邊形ABDC面積的最大值.我們可以作DM⊥AB,將△BCD分割為△CDN和△BDN,利用,再表達(dá)出四邊形ABDC的面積.
評注:我們在平時的教學(xué)中,一定要讓學(xué)生要重視基本圖形的作用,讓他們掌握并會靈活運用一些常見的數(shù)學(xué)基本圖形,這往往能給他們解決問題帶來曙光.
接下來我們再來研究問題的第3問:
顯然要分兩種情況:①∠CBQ=90°;②∠BCQ=90°.以下以∠CBQ=90°時求點Q的坐標(biāo)為例進(jìn)行說明(當(dāng)∠BCQ=90°時方法類似,就不贅述.):
思路1:我們注意到△BOC是等腰直角三角形,∠OBC=45°,因此∠OBQ=45°,
可以求出直線BQ的解析式,再進(jìn)一步求出直線BQ與拋物線的交點Q的坐標(biāo).
評注:在解決問題時,要重視并挖掘題目中的特殊條件,如特殊的點,特殊的線,特殊的圖形,充分發(fā)揮它們的作用.本問就是利用了∠OBC=45°這一特殊條件,進(jìn)而推知點P的坐標(biāo),從而給我們解決問題帶來便利.
思路2:由于直線BC、BQ互相垂直,則它們的解析式中一次項的系數(shù)互為負(fù)倒數(shù),由此我們可以確定直線BQ的解析式.
評注:探求圖形中的幾何特征(本例中是∽),并充分發(fā)揮其作用.
至此,我們就這一綜合問題,梳理了多種解法,當(dāng)然,本題的解法應(yīng)該還不止這些.實際上,我們在平時的教學(xué)中,對于一些較為典型的探究性習(xí)題,如果能經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一題多解,深入地理解相關(guān)知識點及基本圖形,進(jìn)而從中選擇較為簡潔的解法,對于拓展學(xué)生思維,增強學(xué)生的探究意識和提高探究能力是大有脾益的.
另外,對于本題,我們還可以嘗試進(jìn)行如下拓展:
這樣,通過一題多解,一題多變,可以進(jìn)一步加深學(xué)生對二次函數(shù)的知識與方法的理解,領(lǐng)會“化歸”的數(shù)學(xué)思想,豐富學(xué)生的解題經(jīng)驗和解題策略,進(jìn)而在學(xué)生的頭腦中形成一個有層次的經(jīng)驗系統(tǒng).我想,如果我們能經(jīng)常這樣引導(dǎo)學(xué)生主動地探究,那么,二次函數(shù)的綜合性問題還會是學(xué)生的攔路虎嗎?
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