蘇立鵬 李銘輝 梁詩埼
分類討論思想是中考數(shù)學(xué)的熱點.下面舉例介紹其在中考試卷里的應(yīng)用.
[真題再現(xiàn)]
例1 (2022·湖南·衡陽)如圖1,已知拋物線y = x2 - x - 2交[x]軸于A,B兩點,將該拋物線位于[x]軸下方的部分沿x軸翻折,其余部分不變,得到的新圖象記為“圖象W”,圖象W交y軸于點C.
(1)寫出圖象W位于A,B兩點之間的部分對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式.
(2)若直線[y=-x+b]與圖象W有三個交點,請結(jié)合圖象,直接寫出[b]的值.
(3)[P]為[x]軸正半軸上一動點,過點[P]作[PM?y]軸交直線[BC]于點[M],交圖象[W]于點[N],是否存在這樣的點[P],使△CMN與△OBC相似?若存在,求出所有符合條件的點[P]的坐標;若不存在,請說明理由.
[思路分析]
整體分析:用分段函數(shù)的模型和分類討論的思想來分析,把圖形分成三段分別研究,第一問即是中間段的函數(shù)表達式(這是分類中的一個部分,要注意取值范圍),第二問、第三問都可以轉(zhuǎn)化成常見的二次函數(shù)交點數(shù)量問題和相似三角形存在性問題,注意圖象特征即可.
逐問分析:(1)先求出點A,B,C的坐標,再利用待定系數(shù)法求解函數(shù)關(guān)系式. (2)其一由圖象可直接求得,其二根據(jù)第一種情況分析并聯(lián)立方程組,由判別式Δ = 0求出b的值. (3)要結(jié)合題中的條件進行兩次分類討論:第一次分類根據(jù)相似三角形的性質(zhì)分∠CNM = 90°和∠NCM = 90°兩種情況;第二次分類根據(jù)點P與點B的相對位置,分點P在線段AB上和點P在AB的延長線上兩種情況.
[過程詳解]
解:(1)由翻折可知:C(0,2).令[x2-x-2=0],解得[x1=-1],[x2=2],∴A( - 1,0),B(2,0). 設(shè)圖象[W]位于A,B兩點之間的部分的解析式為y = a(x + 1)(x - 2),將C(0,2)代入,解得[a=-1],∴圖象[W]位于A,B兩點之間的部分的函數(shù)關(guān)系式為y = - (x + 1)(x - 2) = [-x2+x+2]([-1≤x≤2]).
(2)聯(lián)立方程組[y=-x+b,y=-x2+x+2,]整理,得[x2-2x+b-2=0],由Δ = 4 - 4(b - 2) = 0,得b = 3,此時方程有兩個相等的實數(shù)根. 由圖象可知,當b = 2或b = 3時,直線[y=-x+b]與圖象[W]有三個交點.
(3)存在. 如圖2,當點P在線段AB上且[CN?OB]時,[△OBC∽△NCM],此時,點N與C關(guān)于直線[x=12]對稱,∴點N的橫坐標為1,∴P(1,0);如圖3,當點P在線段AB延長線上且[CN?OB]時,[△OBC∽△NCM],此時,點[N]縱坐標為2,由[x2-x-2=2],解得[x1=1+172],[x2=1-172](舍),∴點N的橫坐標為[1+172],所以[P1+172,0];如圖4,當[∠NCM=90°]時,[△OBC∽△CNM],此時,直線[CN]的解析式為[y=x+2],聯(lián)立方程組[y=x+2,y=x2-x-2,]整理得x2 - 2x - 4 = 0,解得[x1=1+5],[x2=1-5](舍),∴N的橫坐標為[1+5],所以P([1+5],0).
[能力提升]
例2 (2021·四川·瀘州)如圖5,在平面直角坐標系中,拋物線[y=-14x2+32x+4]與兩坐標軸分別相交于A,B,C三點.
(1)求證:∠ACB = 90°.
(2)點D是第一象限內(nèi)該拋物線上的動點,過點D作x軸的垂線交BC于點E,交x軸于點F.
①求DE + BF的最大值;
②點G是AC的中點,若以點C,D,E為頂點的三角形與△AOG相似,求點D的坐標.
解:(1)令x = 0,得[y=4],∴C(0,4). 令[y=0]得[-14x2+32x+4=0],解得x1 = -2,x2 = 8,[∴A(-2,0)],[B(8,0)],∴[AB=10],[AC=25],[BC=45]. [∵102= (25)2+(45)2],[∴AB2=AC2+BC2],[∴∠ACB=90°].
(2)①設(shè)直線BC的解析式為[y=kx+b(k≠0)],將[B(8,0)],[C(0,4)]代入得[8k+b=0,b=4,]解得[k=-12,b=4,][∴y=-12x+4]. 設(shè)[Dx,-14x2+32x+4],[∴BF=8-x,DE=-14x2+32x+4--12x+4=-14x2+2x],[∴DE+BF=-14x2+2x+8-x] [=-14x2+x+8] [=-14(x-2)2+9]. [∵-14<0],[∴-14(x-2)2≤0],[∴-14(x-2)2+9≤9],[∴DE+BF≤9],即DE + BF的最大值為9.
②[∵]點G是AC的中點,∴在[Rt△AOC]中,[OG=12AC=AG=5],即△AOG為等腰三角形. [∵∠CAO+∠ACO=∠ACO+∠OCB=90°],[∴∠CAO=∠OCB]. [∵OC?DF],[∴∠OCB=∠DEC],[∴∠CAO=∠DEC].
a. 若△AGO ∽ △EDC,則[AGAO=EDEC=52],即[-14x2+2xEC=52],∴[52]EC = -[14]x2 + 2x. [∵OC?DF],[∴ECBC=FOOB,∴EC=BC?FOOB=5x2],[∴-14x2+2x=5x2×52],[∴x2-3x=0],解得x1 = 0,[x2=3]. 當x = 0時,點D與點C重合,不符合題意,∴此時點D坐標為[3,254].
b.當△AGO ∽ △ECD時,[AGAO=ECED=52],即[EC-14x2+2x] = [52],∴EC = [52-14x2+2x],[∵OC?DF],∴[ECBC=FOOB],[∴EC=BC?FOOB=5x2],∴[52-14x2+2x] = [52x],整理得,[∴x2-4x=0],解得[x1=0],[x2=4]. ∵x = 0不符合題意,舍去. ∴此時點D坐標為(4,6).
綜上所述,[D3,254]或[D(4,6)].