通过一个典型的二次函数,设计出以下几类变式:求函数解析式、用字母表示出线段的长度、平分角问题、等腰或直角三角形存在性问题、角相等问题、面积比问题、平移问题、翻折问题、旋转问题和新定义问题。文末可以下载学习单,点击“阅读原文”链接相关内容学习的视频。
背景分析:本题中抛物线与坐标轴的交点为(3,0)和(0,3),根据这个特殊性,可以得到∠OBA=∠BAO=45°,由于MP⊥x轴,因此可得到∠QPB=∠MPA=∠BAO=45°,同时随着点M的运动,点P和点Q也伴随运动,并且这三点的横坐标一致,P、Q两点的坐标都可以用含m代数式表示。解法分析:二次函数的解析式中有两个系数未知,根据题目中提供的A(3,0),点B(0,3),通过待定系数法完成求解。
解法分析:通过读题、结合图形,可以发现点M、Q、P在同一条直线上,且直线与横轴是垂直的位置关系,那么直线上所有点的横坐标相同,即m,点P在线段AB上,所以先求出线段AB所在直线解析式,可以得到点P的坐标,点Q在抛物线上,根据上一小问中求出的抛物线表达式,得到点Q的坐标,从而求出线段PQ的长。
问题1:联结BM,当BM平分∠ABO,求点M的坐标解法分析:在两条直线平行的背景下,一个角的角平分线可以构造等腰三角形,在知道边长的情况,通过列方程,求解。除了上述利用角平分线+平行线→等腰三角形的模型外,还可以利用以下三种方式求解:方法1利用角平分线的性质定理,过点M作MN⊥AB,利用OM+MA=3求出m的值;方法2利用∠OAM=22.5°,利用22.5°特殊角的正切值求解,但是需要推导出22.5°的计算过程;方法3利用角平分线分线段成比例定理,也是需要证明的。
问题2: 联结BQ、AQ,当QM平分∠BQA,求点M的坐标
解法分析:已知平分和垂直,则联想“等腰三角形三线合一”,延长QB交x轴。此时构造了一组A型基本图形,利用比例线段求解。除了下图所示方法外,还可以过点B作QM的垂线,利用tan∠BQP=tan∠AQM求解。
问题1:联结BQ,若△BPQ为直角三角形,求点M的坐标解法分析:已知∠QPB=45°,因此,若▲PBQ为直角三角形则有两种情况,即∠BQP=90°或∠PBQ=90°,此时根据对称性或等腰三角形的性质,可以求出点M的坐标。问题2:联结BQ,若△BPQ为等腰三角形,求点M的坐标解法分析:当▲PBQ为等腰三角形时,从等腰三角形图形特征出发,两个边相等,但不能确定具体是哪两个边相等,因此需要分类讨论,以点Q为顶角的顶点,以点B为顶角的顶点,以点P为顶角的顶点,在过程中,关注特殊角45度。
问题:联结OP,当∠BOP=∠PBQ时,求点M的坐标解法分析:通过图像发现直线PM∥y轴,得到∠BPQ和∠OBA这一对内错角相等,根据相似三角形的判定定理1,得到▲OBP与▲BPQ相似,借助相似三角形性质,对应线段成比例,从而求出m,便可求出PQ的线段的长度。
问题1:△BPQ面积是▲OPM面积的两倍,求点M的坐标.解法分析:这两个三角形是等高的,因此这两个三角形的面积之比等于底之比。问题2:记抛物线与x轴的另一个交点为C,联结CQ、AB,若CQ与AB的交点为N,用含m的代数式表示△BNQ和△ANQ的面积比。解法分析:这两个三角形的面积比等于底之比,即求BN:AN的值。但是若用距离公式计算,会面临含根号无法开方的情况。因此可以通过作平行线转化线段之比。在计算的过程中,涉及到求直线CQ的解析式或者求解交点坐标N,这都对计算有着较高的要求。
问题:点Q沿着AB翻折到Q′,若Q′是在抛物线对称轴上,求点M的坐标解法分析:通过∠BPQ=45°,继续关注特殊角45度,根据翻折的性质,对应角相等,对应边相等,所以∠QPQ'=90°,PQ=PQ',因为点在抛物线对称轴上,从而得解。
问题1:将抛物线沿抛物线对称轴向下平移n个单位,使原抛物线顶点D落在▲ABO的内部,求n的取值范围.解法分析:通过分析可知,点D落在▲ABO内部时,有两个特殊位置需要关注,即直线x=1与直线AB的交点C和与x轴的交点E,求出交点的纵坐标即可得到平移的距离。问题2:抛物线顶点D为(1,4),抛物线对称轴交线段AB于点E,将抛物线先向左平移1个单位,再向下平移n个单位,使点K落在线段OB上,新抛物线与原抛物线对称轴交点为点H,联结HK.若四边形BKHD的面积为3,求n的值.
解法分析:通过分析可知,先根据题意画出平移后的抛物线图像,然后用含n的代数式表示点K、点H的坐标,表示BK、DH的长度,表示四边形的面积,从而求得n的值。
问题:记原抛物线M的顶点为D,将抛物线M向下平移t个单位(t>0),得到抛物线N,记抛物线N的顶点为E,再把点D绕点E顺时针旋转135°,得到点F,若点F在抛物线N上,求t的值.解法分析:画出平移后的抛物线图像,根据旋转的性质画出点F,继而通过过点F作DE的垂线得到∠MEF=∠EFM=45°,从而用含t的代数式表示出点F的坐标,代入平移后的抛物线即可求出t的值。
问题:记抛物线与x轴的另一个交点为C,联结CQ,若CQ与y轴的交点为F,以CF为半径的圆C和与以BQ为半径的圆Q外切,求点Q的坐标.解法分析:根据两圆外切,可知圆心距CQ=CF+BQ,同时可知CQ=CF+FQ,从而得到BQ=FQ,进而过点Q作y轴的垂线,利用等腰三角形的三线合一定理以及X型基本图形建立线段间的比例关系。
解法分析:根据题意,可得 , 继而得 ,因此本题的难点在与如何合理取点画出函数的大致图像。通过观察解析式可知该新函数的定义域为x≠0,而 的图像在x>0和x≤0时的变化趋势是不同,因此在取点时需要考虑x>0和x<0时两个范围。
同时发现当x>0时,在x=1处取得函数的最小值,即最低点。而在0<x<1和x>1时的变化趋势不同;当x<0时,随着x越来越小,函数值越来大,结合理性分析,再借助列表描点的方法可以大致确定函数图像,继而分析其性质。
由于本题是填空题,也可以利用特殊值法代入的方式进行判断。
当抛物线绕原点和顶点180°旋转时,开口方向、顶点坐标、解析式又会如何变化呢?
通过观察图像,我们发现:当图像关于原点旋转180°时,开口方向改变,顶点横、纵坐标变为相反数;当图像关于顶点180°旋转时,开口方向改变,顶点横、纵坐标不变。因此归纳如下表格:当抛物线关于x轴、y轴翻折时,开口方向、顶点坐标、解析式又会如何变化呢?
通过观察图像,我们发现:当图像关于y轴翻折时,开口方向不变,顶点横坐标变为相反数,顶点纵坐标不变;当图像关于x轴翻折时,开口方向改变,顶点横坐标不变,顶点纵坐标互为相反数。
因此归纳如下表格: