2021年湖南嶽陽中考數學壓軸題中有一雙隐形的翅膀。這是一道與抛物線、軸對稱和相似三角形有關的題目。希望大家能順利拿下這對隐形的翅膀,不要天使折翼,沉戟中考考場。
如圖①,直線y=4x/3 4交x軸于點A,交y軸于點C,過A、C兩點的抛物線F1交x軸于另一點B(1,0).
(1)求抛物線F1所表示的二次函數的表達式;
(2)若點M是抛物線F1位于第二象限圖像上的一點,設四邊形MAOC和△BOC的面積分别為 S四邊形MAOC和S△BOC,記S=S四邊形MAOC-S△BOC,求S最大時點M的坐标及S的最大值;
(3)如圖②,将抛物線F1沿y軸翻折并“複制”得到抛物線F2,點A、B與(2)中所求的點M的對應點分别為A’、B’、M’,過點M’作M’E⊥x軸于點E,交直線A’C于點D,在x軸上是否存在點P,使得以A’、D、P為頂點的三角形與△AB’C相似?若存在,請求出點P的坐标;若不存在,請說明理由。
解:(1)當x=0時,y=4x/3 4=4,∴C(0,4);
當4x/3 4=0時,x=-3,∴A(-3,0);
可設F1的表達式為:y=ax^2 bx 4,【接下來可以選擇用待定系數法列方程組,也可以選擇運用韋達定理。老黃喜歡用後者】
則4/a=-3,-b/a=-2,
解得:a=-4/3,b=-8/3.
∴抛物線F1的表達式為:y=-4x^2/3-8x/3 4.【這道題還是有一定設計的。由于這個結果會直接影響到下面兩道小題的解答,所以建議把各點坐标代入檢驗一下,确保準确】
(2)易知,當M到AC的距離最大時,S最大. 【因為此時三角形ACM的面積最大,而三角形AOC和三角形BOC的面積是一定的】
直線AC的斜率k=4/3. 設過M的直線:y=4x/3 c. 【取過M點與AC平行的直線,則當這條直線與抛物線隻有一個公共點時,三角形ACM的面積最大】
則當-4x^2/3-8x/3 4=4x/3 c,即4x^2 12x 3c-12=0,【列二次方程,求直線和抛物線的交點情況】
且△=122-16(3c-12)=0時,c=7,【再把c代入上面的二次方程】
解得:x=-3/2, y=-4x2/3-8x/3 4=5,即M(-3/2,5).
此時,S四邊形MAOC=5×(-3/2-(-3))/2 (4 5)×(3/2)/2=21/2. 【這是把四邊形MAOC的面積看作一個三角形和一個直角梯形的面積和。過M點作x軸的垂線段,就可以發現了。這個選擇很重要,否則,用其它方法,運算基本上都會很繁瑣】
S△BOC=4×1/2=2. ∴S=21/2-2=17/2最大.
(3)由對稱性有M’(3/2,5),A’(3,0),B’(-1,0),【您看到圖②中隐形的翅膀了嗎?】
A’C的解析式為:y=-4x/3 4,當x=3/2時,y=-4x/3 4=2,∴D(3/2,2).
E(3/2,0),∴E是OA’的中點,
AC=A’C=根号(3^2 4^2)=5,
A’D=A’C/2=5/2,【這是三角形中位線的判定定理:過三角形一邊中點,平行于第三邊的直線,是三角形的一條中位線所在的直線,所以點D是A'C的中點】
AB’=-1-(-3)=2,設P(p,0),【注意,相似三角形中,A和A'肯定是對應點,因為以它們為頂點的角相等。而三角形AB'C又不是等腰三角形】
若△A’PD∽△AB’C,A’P/AB’=A’D/AC,即(3-p)/2=1/2 ,解得:p=2,
若△A’DP∽△AB’C,A’D/AB’=A’P/AC,即(5/2)/2=(3-p)/5,解得:p=-13/4,
∴P(2,0)或P(-13/4,0).
怎麼樣?您拿下這對隐形的翅膀了嗎?
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