蘆洪興

2014年泰州市中考數(shù)學(xué)壓軸題第26題，是以雙曲線為背景的一道綜合題，題目如下：

平面直角坐標(biāo)系xOy中，點(diǎn)A，B分別在函數(shù)y1=4x（x>0）與y2=-4x（x<0）的圖像上，A，B的橫坐標(biāo)分別為a，b.

（1）若AB∥x軸，求△OAB的面積；

（2）若△OAB是以AB為底邊的等腰三角形，且a+b≠0，求ab的值；

（3）作邊長為3的正方形ACDE，使AC∥x軸，點(diǎn)D在點(diǎn)A的左上方，那么，對大于或等于4的任意實(shí)數(shù)a，CD邊與函數(shù)y1=4x（x>0）的圖像都有交點(diǎn)，請說明理由.

（備用圖）

從對學(xué)生解答本題的最后情況來看，第（1）問解決比較順手，主要考查雙曲線解析式中比例系數(shù)k的幾何特征：由雙曲線y=kx（k≠0）上任意一點(diǎn)A分別向x軸和y軸作垂線，垂足分別為點(diǎn)B、點(diǎn)C，則S矩形ABOC=k，S△ABO=S△ACO=k2.

解 （1）如圖2，設(shè)AB交y軸于C，連接OA，OB.

∵AB∥x軸，∴AB⊥y軸于點(diǎn)C.

∴S△OAC=12×|4|=2，S△OBC=12×|-4|=2，S△OAB=S△OAC+S△OBC=4.

千萬別小看第（2）問，條件是大家比較熟悉的情境：△OAB是以AB為底邊的等腰三角形，且僅有一種情況，就是OA=OB.但就是這樣一個(gè)看似簡單，下手也比較容易的問題，學(xué)生感覺比較棘手，解答不順的原因是利用OA=OB和a+b≠0如何得出ab的值.因此有相當(dāng)一部分學(xué)生在第（2）問開始遇到障礙，放棄解答.

但是，從我調(diào)查統(tǒng)計(jì)后的情況看，有一部分學(xué)生得到了正確的答案，但是他們的思考過程有問題，或者僅僅是巧合.他們的思考過程如下：

如圖3，設(shè)點(diǎn)A（a，4a），點(diǎn)B（b，-4b），當(dāng)OA=OB且a+b≠0時(shí)，OA⊥OB.

由點(diǎn)A（a，4a）可得直線OA的解析式為y=4a2x，

由點(diǎn)B（b，-4b）可得直線OB的解析式為y=-4b2x.

根據(jù)OA⊥OB可得4a2·-4b2=-1，解得ab=±4.

因?yàn)閍>0，b<0，所以ab=-4.

縱觀整個(gè)思考過程，學(xué)生的思維還是積極的，尤其是運(yùn)用了初中知識(shí)不需要掌握的一個(gè)重要結(jié)論：平面內(nèi)的互相垂直的兩根直線y1=k1x+b1，y2=k2x+b2，則k1·k2=-1.學(xué)生也是有猜想和發(fā)現(xiàn)的，就是當(dāng)OA=OB且a+b≠0時(shí)，OA⊥OB.有一個(gè)最大的漏洞就是：當(dāng)OA=OB且a+b≠0時(shí)，OA⊥OB 成立嗎？反過來，當(dāng)OA⊥OB時(shí)，OA=OB且a+b≠0成立嗎？

下面我們就來探究上述兩個(gè)問題：

問題1：點(diǎn)A，B分別在函數(shù)y1=4x（x>0）與y2=-4x（x<0）的圖像上，A，B的橫坐標(biāo)分別為a，b.當(dāng)OA=OB且a+b≠0時(shí)，OA⊥OB是否成立？

如圖4，作出以O(shè)A或OB為半徑的⊙O，作出雙曲線y2=-4x在第四象限的另外一支，⊙O與雙曲線y1=4x和y2=-4x分別有交點(diǎn)E，D，C.顯然，當(dāng)OE=OB且a+b=0時(shí)，即如圖中的B，E兩點(diǎn)，此時(shí)B，E兩點(diǎn)關(guān)于y軸對稱，同樣圖中的A，D關(guān)于x軸

對稱，故∠1=∠2，∠5=∠4.

由圖中的E、C兩點(diǎn)關(guān)于x軸對稱可知∠3+∠4=∠5+∠6，

故∠3=∠6.

由圖中的雙曲線y1=4x上的E，A兩點(diǎn)關(guān)于直線y=x對稱可知，∠2=∠4，故∠1=∠2=∠5=∠4.

由圖中的雙曲線y2=-4x上點(diǎn)B，C關(guān)于原點(diǎn)O對稱可知，∠1+∠2+∠3+∠4+∠5+∠6=180°，故∠1+∠2+∠3=90°，即OA⊥OB.

從圖中還可以發(fā)現(xiàn)：OA⊥OC，OD⊥OE.

問題1告訴我們：關(guān)于y軸（或x軸）對稱的兩支雙曲線上分別取一點(diǎn)，如果這兩點(diǎn)到原點(diǎn)的距離相等，且橫坐標(biāo)不互為相反數(shù)，則這兩點(diǎn)與原點(diǎn)的連線互相垂直.

問題2：點(diǎn)A，B分別在函數(shù)y1=4x（x>0）與y2=-4x（x<0）的圖像上，A，B的橫坐標(biāo)分別為a，b.當(dāng)OA⊥OB時(shí)，OA=OB且a+b≠0是否成立？

借助于圖3學(xué)生的思考過程可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)OA⊥OB時(shí)，ab=-4.如果取a=2，b=-2，則ab=-4，此時(shí)a+b=0.

由點(diǎn)Aa，4a，Bb，-4b可得OA2=a2+16a2，OB2=b2+16b2.

因?yàn)閍b=-4，故a2=16b2，b2=16a2，所以O(shè)A2=OB2，OA=OB.

問題2告訴我們：關(guān)于y軸（或x軸）對稱的兩支雙曲線上分別取一點(diǎn)，如果這兩點(diǎn)與原點(diǎn)的連線互相垂直，則這兩點(diǎn)到原點(diǎn)的距離必相等，但橫坐標(biāo)可能互為相反數(shù)，也可能不互為相反數(shù).

其實(shí)，解決問題（2），學(xué)生只要會(huì)利用OA=OB這個(gè)條件進(jìn)行等式變形，完全可以繞開上述問題，就可以順利解決.

過程如下：由點(diǎn)A（a，4a），B（b，-4b）可得OA2=a2+16a2，OB2=b2+16b2.

因?yàn)镺A=OB，OA2=OB2，所以a2+16a2=b2+16b2.

移項(xiàng)變形得：（a2-b2）+16（b2-a2）a2b2=0，（a2-b2）1-16a2b2=0.

因?yàn)閍+b≠0，a≠b，故a2-b2≠0，所以1-16a2b2=0，a2b2=16，ab=±4.

因?yàn)閍>0，b<0，所以ab=-4.

至于問題（3），只要作出符合題意的正方形，說明當(dāng)a≥4時(shí)CD邊與函數(shù)y1=4x（x>0）的圖像的交點(diǎn)在邊CD上，或者直接說明交點(diǎn)的縱坐標(biāo)在C，D兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)之間，其實(shí)是比較代數(shù)式大小的問題，是代數(shù)推理，不贅述了.

一個(gè)解題漏洞，引出兩個(gè)猜想，對這些猜想的處理，如果漫不經(jīng)心，或者不深入研究，教師輕易判斷學(xué)生的思維方向錯(cuò)誤，是扼殺學(xué)生創(chuàng)造性思維的行為，是不負(fù)責(zé)任的行為.教師要善于抓住學(xué)生解題中的漏洞，幫助學(xué)生提高思維的深刻性、系統(tǒng)性、全面性，切不可草率了事.說到底，要以學(xué)生為主體，學(xué)生的想法不成熟，教師幫助指導(dǎo)成熟.這樣，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣就完全可以激發(fā)起來，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)思維積極了、思維深刻了、思維活躍了，不正是數(shù)學(xué)教師教數(shù)學(xué)的根本目的嗎？