張亞男
四邊形結(jié)合圖形的變化、坐標(biāo)是中考中常見的考題,特別是在壓軸題中,特殊四邊形的應(yīng)用更為廣泛,還常常伴隨多解問題。下面結(jié)合一些中考?jí)狠S題總結(jié)這類題型的解法。
一、巧用對(duì)角線,利用中點(diǎn)坐標(biāo)重合求解
例1 (2022·遼寧阜新)如圖1,已知二次函數(shù)y=-x2+bx+c的圖像交x軸于點(diǎn)A(-1,0)、B(5,0),交y軸于點(diǎn)C。
(1)求這個(gè)二次函數(shù)的表達(dá)式。
(2)已知P是拋物線上一點(diǎn),在直線BC上是否存在點(diǎn)Q,使以A、C、P、Q為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形?若存在,直接寫出點(diǎn)Q坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由。
【解析】(1)用待定系數(shù)法可得二次函數(shù)的表達(dá)式為y=-x2+4x+5。
(2)由B(5,0)、C(0,5)得直線BC的表達(dá)式為y=-x+5。設(shè)Q(m,-m+5)、P(n,-n2+4n+5)。此時(shí),要分情況分析:①當(dāng)PQ、AC是對(duì)角線時(shí),則PQ、AC的中點(diǎn)重合,有
[m+n=-1+0,-m+5-n2+4n+5=0+5,]解得Q(-7,12);②當(dāng)QA、PC為對(duì)角線時(shí),則QA、PC的中點(diǎn)重合,同理可得Q(7,-2);③當(dāng)QC、PA為對(duì)角線時(shí),則QC、PA的中點(diǎn)重合,同理可得Q(1,4)或(2,3)。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查二次函數(shù)和平行四邊形的綜合應(yīng)用。直接畫出大致圖像較難,所以,我們要充分利用平行四邊形的對(duì)角線互相平分這一性質(zhì),通過對(duì)對(duì)角線進(jìn)行分類討論,借助中點(diǎn)坐標(biāo)公式巧解問題。
二、巧用平移,利用平移方向相同求解
例2 (2022·四川資陽)已知二次函數(shù)圖像的頂點(diǎn)坐標(biāo)為A(1,4),且與x軸交于點(diǎn)B(-1,0)。
(1)求二次函數(shù)的表達(dá)式。
(2)如圖2,將二次函數(shù)圖像繞x軸的正半軸上一點(diǎn)P(m,0)旋轉(zhuǎn)180°,此時(shí)點(diǎn)A、B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別為點(diǎn)C、D。
①連接AB、BC、CD、DA,當(dāng)四邊形ABCD為矩形時(shí),求m的值。
②在①的條件下,若點(diǎn)M是直線x=m上一點(diǎn),原二次函數(shù)圖像上是否存在一點(diǎn)Q,使得以點(diǎn)B、C、M、Q為頂點(diǎn)的四邊形為平行四邊形,若存在,求出點(diǎn)Q的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由。
【解析】(1)用待定系數(shù)法可得二次函數(shù)的表達(dá)式為y=-x2+2x+3。
(2)①過點(diǎn)A(1,4)作AE⊥x軸于點(diǎn)E(圖略),根據(jù)∠BAD=∠BEA=90°,又因?yàn)椤螦BE=∠DBA,可證明出△BAE∽△BDA,從而得出AB2=BE?BD。將BD=2(m+1),BE=2,AB2=20代入,可得m=4。
②根據(jù)上問可以得到C(7,-4),點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為4。要讓以點(diǎn)B、C、M、Q為頂點(diǎn)的四邊形為平行四邊形,分兩種情況討論。第一種情況,當(dāng)以BC為邊時(shí),平行四邊形為BCMQ,點(diǎn)C向左平移8個(gè)單位,與點(diǎn)B的橫坐標(biāo)相同,所以將點(diǎn)M向左平移8個(gè)單位,得Q(-4,y1),代入y=-x2+2x+3,可得Q(-4,
-21);當(dāng)以BC為邊時(shí),平行四邊形為BCQM,點(diǎn)B向右平移8個(gè)單位,與點(diǎn)C的橫坐標(biāo)相同,所以將點(diǎn)M向右平移8個(gè)單位,得Q(12,y2),代入y=-x2+2x+3,得Q(12,-117)。第二種情況,當(dāng)以BC為對(duì)角線時(shí),利用中點(diǎn)坐標(biāo)公式得Q(2,y3),代入y=-x2+2x+3,得Q(2,3)。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)第(2)題的第②問,利用已知線段的平移方向和平移距離,計(jì)算得出另一組點(diǎn)的平移,得到點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)而代入求解。此方法從另一種角度解決了平行四邊形存在性問題。
三、巧用特殊,解決菱形存在性問題
例3 (2022·遼寧朝陽)如圖3,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+2x+c與x軸分別交于點(diǎn)A(1,0)和點(diǎn)B,與y軸交于點(diǎn)C(0,-3),連接BC。
(1)求拋物線的表達(dá)式及點(diǎn)B的坐標(biāo)。
(2)動(dòng)點(diǎn)P以每秒2個(gè)單位長度的速度在線段BC上由點(diǎn)C向點(diǎn)B運(yùn)動(dòng),同時(shí)動(dòng)點(diǎn)M以每秒1個(gè)單位長度的速度在線段BO上由點(diǎn)B向點(diǎn)O運(yùn)動(dòng),在平面內(nèi)是否存在點(diǎn)N,使得以點(diǎn)P、M、B、N為頂點(diǎn)的四邊形是菱形?若存在,請(qǐng)直接寫出符合條件的點(diǎn)N的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由。
【解析】(1)拋物線的表達(dá)式為y=x2+2x-3,點(diǎn)B的坐標(biāo)為(-3,0)。
(2)要使以點(diǎn)P、M、B、N為頂點(diǎn)的四邊形是菱形,只需△PMB是等腰三角形,所以分為PM=BM、PM=PB和BP=BM三種情況。結(jié)合圖像,進(jìn)一步得出點(diǎn)N坐標(biāo)為(-3,[-32])或(-2,1)或(0,3-[32])。
【點(diǎn)評(píng)】本題雖然考查的是菱形的存在性問題,但是通過分類討論,結(jié)合菱形的性質(zhì),可以轉(zhuǎn)化成等腰三角形存在性問題。
(作者單位:江蘇省宿遷市宿豫區(qū)豫新初級(jí)中學(xué))