一道中考数学压轴题的9种解法

题目:如图1,直线y=-3x+3与x轴、y轴分别交于A,B两点,抛物线y=-x2+bx+c与直线y=c分别交y轴的正半轴于点C和第一象限的点P,连接PB,得△PCB≌△BOA(O为坐标原点).若抛物线与x轴正半轴交点为点F,设M是点C,F间抛物线上的一点(包括端点),其横坐标为m.

(1)直接写出点P的坐标和抛物线的解析式;

(2)当m为何值时,△MAB面积S取得最小值和最大值?请说明理由;

(3)求满足∠MPO=∠POA的点M的坐标.

分析:本题为代数综合题,考查三角形全等、三角形面积、解方程和解方程组、函数、动点、最值等知识;主线是运用点的坐标建构方程和函数来解决问题,解题思路清晰.第(2)问解决问题的方法很多,将是本文讨论的重点问题.

解题方法:常规方法;割补法;特殊法.

求三角形的面积,学生一般都会想到利用底和高的积的一半,但在函数图像中这种常规的解法是行不通的,所以本题只能探索三角形与二次函数的通法.

1.过函数上的点作坐标轴的平行线,构成以坐标轴上的长度为底或高的三角形,从而利用点的坐标求三角形的面积.

方法1:(过点M作y轴的平行线)

图1

图2

如图2,过点M作MNy轴交直线AB于点N,

则M(m,-m2+3m+4),N(m,-3m+3),

∵MN=-m2+3m+4-(-3m+3)=-m2+6m+1,

∴S△MAB=S△MBN-S△MAN

在抛物线中令y=0,即x2-3x-4=0,

得x1=-1,x2=4,∴0≤m≤4,

∴当m=0时,S取得最小值

最大值5.

方法2:(过点M作y轴的平行线)

图3

如图3,过点M作MNy轴交x轴于点E,交直线AB于点N,则M(m,-m2+3m+4),

(后面答题:同方法1)

方法3:(过点M作x轴的平行线)

图4

如图4,过点M作MNx轴交AB于点N,则M(m,

方法4:(过点M作x轴的平行线)

图5

如图5,过点M作MEx轴交y轴于点E,则M(m,-m2+3m+4),

方法5:(过点A作y轴的平行线)

图6

如图6,过点A作ANy轴交BM于点N,则M(m,-m2+3m+4),

2.过函数上的特殊点构建与坐标轴围成的三角形,可以利用坐标轴上的线段为底或高,从而利用点的坐标求出三角形的面积.

方法6:(延长MB交x轴于点N)

图7

如图7,延长MB交x轴于点N,则有S△ABM=S△AMN-

方法7:(延长MA交y轴于点N)

如图8,延长MA交y轴于点N,则有S

△ABM=S△BMN-

图8

3.以线段AB为底,抛物线上的点到线段AB的距离最大时,三角形的面积最大,过抛物线作AB的平行线,且与抛物线相切时的点M到AB的距离最大.

方法8:(作AB的平行线与抛物线相切时求唯一点)

图9

作AB的平行线,且与抛物线相切于点M,与x轴交于点N,设M(m,-m2+3m+4),如图9,当S△ABM有最大值时,M到直线AB的距离最大,此时过M的直线与AB平行,且直线yMN与抛物线y=-x2+3x+4有唯一的交点.

即-x2+3x+4=-3x+b时,Δ=b2-4ac=0,代入解之得b=13.

∴当m=0时,S取得最小值1/2

;当m=3时,S取得最大值5.

4.以线段AB为底的三角形,利用点到直线的距离求出AB边上的高,再利用二次函数的性质求最值.

方法9:(利用点到直线的距离求最值)

∵A(1,0),B(0,3),则AB=

以上通过四种解题思路,用了九种方法解决了三角形的最值问题.与函数相关的问题是复杂的,本文将此问题提炼出,希望读者有所启发.




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