用“巧”法,解决函数中平行四边形存在性问题

2023-06-14 10:39张亚男
初中生世界·九年级 2023年5期
关键词:对角线菱形表达式

张亚男

四边形结合图形的变化、坐标是中考中常见的考题,特别是在压轴题中,特殊四边形的应用更为广泛,还常常伴随多解问题。下面结合一些中考压轴题总结这类题型的解法。

一、巧用对角线,利用中点坐标重合求解

例1 (2022·辽宁阜新)如图1,已知二次函数y=-x2+bx+c的图像交x轴于点A(-1,0)、B(5,0),交y轴于点C。

(1)求这个二次函数的表达式。

(2)已知P是抛物线上一点,在直线BC上是否存在点Q,使以A、C、P、Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点Q坐标;若不存在,请说明理由。

【解析】(1)用待定系数法可得二次函数的表达式为y=-x2+4x+5。

(2)由B(5,0)、C(0,5)得直线BC的表达式为y=-x+5。设Q(m,-m+5)、P(n,-n2+4n+5)。此時,要分情况分析:①当PQ、AC是对角线时,则PQ、AC的中点重合,有

[m+n=-1+0,-m+5-n2+4n+5=0+5,]解得Q(-7,12);②当QA、PC为对角线时,则QA、PC的中点重合,同理可得Q(7,-2);③当QC、PA为对角线时,则QC、PA的中点重合,同理可得Q(1,4)或(2,3)。

【点评】本题考查二次函数和平行四边形的综合应用。直接画出大致图像较难,所以,我们要充分利用平行四边形的对角线互相平分这一性质,通过对对角线进行分类讨论,借助中点坐标公式巧解问题。

二、巧用平移,利用平移方向相同求解

例2 (2022·四川资阳)已知二次函数图像的顶点坐标为A(1,4),且与x轴交于点B(-1,0)。

(1)求二次函数的表达式。

(2)如图2,将二次函数图像绕x轴的正半轴上一点P(m,0)旋转180°,此时点A、B的对应点分别为点C、D。

①连接AB、BC、CD、DA,当四边形ABCD为矩形时,求m的值。

②在①的条件下,若点M是直线x=m上一点,原二次函数图像上是否存在一点Q,使得以点B、C、M、Q为顶点的四边形为平行四边形,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由。

【解析】(1)用待定系数法可得二次函数的表达式为y=-x2+2x+3。

(2)①过点A(1,4)作AE⊥x轴于点E(图略),根据∠BAD=∠BEA=90°,又因为∠ABE=∠DBA,可证明出△BAE∽△BDA,从而得出AB2=BE?BD。将BD=2(m+1),BE=2,AB2=20代入,可得m=4。

②根据上问可以得到C(7,-4),点M的横坐标为4。要让以点B、C、M、Q为顶点的四边形为平行四边形,分两种情况讨论。第一种情况,当以BC为边时,平行四边形为BCMQ,点C向左平移8个单位,与点B的横坐标相同,所以将点M向左平移8个单位,得Q(-4,y1),代入y=-x2+2x+3,可得Q(-4,

-21);当以BC为边时,平行四边形为BCQM,点B向右平移8个单位,与点C的横坐标相同,所以将点M向右平移8个单位,得Q(12,y2),代入y=-x2+2x+3,得Q(12,-117)。第二种情况,当以BC为对角线时,利用中点坐标公式得Q(2,y3),代入y=-x2+2x+3,得Q(2,3)。

【点评】对第(2)题的第②问,利用已知线段的平移方向和平移距离,计算得出另一组点的平移,得到点坐标,进而代入求解。此方法从另一种角度解决了平行四边形存在性问题。

三、巧用特殊,解决菱形存在性问题

例3 (2022·辽宁朝阳)如图3,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c与x轴分别交于点A(1,0)和点B,与y轴交于点C(0,-3),连接BC。

(1)求抛物线的表达式及点B的坐标。

(2)动点P以每秒2个单位长度的速度在线段BC上由点C向点B运动,同时动点M以每秒1个单位长度的速度在线段BO上由点B向点O运动,在平面内是否存在点N,使得以点P、M、B、N为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出符合条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由。

【解析】(1)抛物线的表达式为y=x2+2x-3,点B的坐标为(-3,0)。

(2)要使以点P、M、B、N为顶点的四边形是菱形,只需△PMB是等腰三角形,所以分为PM=BM、PM=PB和BP=BM三种情况。结合图像,进一步得出点N坐标为(-3,[-32])或(-2,1)或(0,3-[32])。

【点评】本题虽然考查的是菱形的存在性问题,但是通过分类讨论,结合菱形的性质,可以转化成等腰三角形存在性问题。

(作者单位:江苏省宿迁市宿豫区豫新初级中学)

猜你喜欢
对角线菱形表达式
改进的菱形解相位法在相位展开中的应用
一个混合核Hilbert型积分不等式及其算子范数表达式
表达式转换及求值探析
浅析C语言运算符及表达式的教学误区
边、角、对角线与平行四边形的关系
看四边形对角线的“气质”
数学题
母鸡下蛋
议C语言中循环语句
菱形数独2则