初中数学:二次函数之直角三角形存在性问题分析

xiaohai 2024-07-17 07:55:18 507人围观 标签: 初中数学 
简介初中数学:二次函数之直角三角形存在性问题分析

二次函数是中考的必考考点,综合性非常强。本文主要介绍下二次函数中存在性问题的直角三角形存在性问题,其实这类题如果掌握好了方法,还是非常比较简单,很容易得到分。下面我们就利用例题对这类题型进行分析。

例、如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c(a0)与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,直线y=kx+n(k≠0)经过B,C两点,已知A(1,0),C(0,3),且BC=5.
(1)分别求直线BC和抛物线的解析式(关系式);
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使得以B,C,P三点为顶点的三角形是直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
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分析:这里二次函数题的第一问还是非常简单,第二问就是我们今天需要讨论的问题。点P是在抛物线的对称轴上,那么就需要先求对称轴是多少,这里我直接给出,对称轴为x=52,P既然是对称轴上一动点,那么可以直接设P点坐标为(52,m).

要使得B,C,P三点为顶点的三角形是直角三角形,那么还需要求出B,C的坐标,这里也直接给出B(4,0),C(0,3).

以上我们把本题的需要的基本数据准备好了,下面我们开始分析如何构成直角三角形。

要使得B,C,P三点为顶点的三角形是直角三角形,那么并没有明确是以那个角为直角的直角三角形,那么这里需要干什么呢?

肯定需要“分类讨论”,分别讨论∠PCB=90°,∠PBC=90°,∠BPC=90°,这三种情况都需要讨论。

我们知道要进行分类讨论,那么如何来找出关系来求出P点坐标呢?这里就需要大家开动脑筋,把学过的知识点想一想,有哪些知识点是与直角或垂直有关呢?

1、首先,勾股定理,如果三角形是直角三角形,则三边满足a2+b2=c2

2、其次,前面我们讲过两直线垂直,那么它们k的乘积为-1;

3、最后,也是大部分同学最不容易想到的,一线三垂直关系,既然这里需要直角,那么我们将一个角看成直角,去构造一线三垂直模型,利用相似三角形构造等量关系,即可解题。

一、利用勾股定理

如果利用勾股定理解题,就需要求出三边的长度,在平面直角坐标系中,求两点的距离公式就特别重要了,如果有两点A(x1,y1),B(x2,y2),则

AB=(x1x2)2+(y1y2)2

但是我们解这类题的时候,就直接写成距离的平方的形式:

AB2=(x1x2)2+(y1y2)2

那么我们根据B、C、P三点的坐标利用上面的公式分别表示出BC2,BP2,CP2,下一步就利用分类讨论,分别讨论即可。

二、利用直线斜率(k)

如果利用直线斜率(k),来解题,那么就需要先把三角形的三边都看着在直线上,那么就把这三条直线的斜率(k)计算出来。如果直线上有两点A(x1,y1),B(x2,y2),且x1x2,则

k=y1y2x1x2

利用上面的计算公式,分别把BC、BP、CP所在直线的斜率分别表示出来,然后进行分类讨论,利用两直线垂直斜率的积为-1建立等量关系,求解即可。

三、一线三垂直模型

一线三垂直模型这里就不赘述了,那么我们进行分类讨论。
1、当∠CPB为直角时,如图,过点P作y轴的垂线,交y轴于点D,过B点作x轴的垂线,两垂线相交于点E,那么这里就出现了相似三角形,△DCP∽△EPB。
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2、当∠PCB为直角时,如图,过点P作y轴的垂线,交y轴于点D,那么△DPC∽△OCB。
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3、当∠CBP为直角时,如图,过点B作x轴的垂线,过点C作y轴的垂线,交于点D,过点P作x轴平行线,交DB所在直线于点E,这里又出现了一线三垂直模型,即△DCB∽EBP。
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利用相似比建立等量关系,即可求出P点的坐标。

后续我们将利用这三种方法来求解上面例题和一道练习题。