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用探究方法求满足某条件的点

2008-03-24

中学数学杂志(初中版) 2008年2期
关键词:符合条件等腰三角圆心

徐 强

探究类问题是近年来中考中的一个热点和亮点之一,由于解决这类问题既要有较强的想象能力,也要有基础知识和基本技能灵活运用的应变能力(迁移能力),有时还需加上一定的猜想能力. 因此,在解题时,稍有不慎,往往就会出现漏解或错解. 那么,如何完整合理地解决这类问题呢?本文就列举关于满足某条件的点的探究题为例,谈点探究方法,供参考.

1 作弧探究法

例1 在等边△ABC所在的平面内,同时满足△PAB、△PBC、△PAC都是等腰三角形的点P的个数有几个?

解 根据线段垂直平分线上的点到这条线段两个端点的距离相等性质,所以在如图1中,分别画出线段AB、BC、AC的中垂线,则三条中垂线的交点就是符合条件的一个P1点,再以A为圆心,以AC长为半径画弧与直线AP1交于P2,与直线CP1交于P3,与直线P1A交于P4. 同样,以点B、点C分别为圆心,以AC长为半径,画弧后则又可得到符合条件的另6个点. 因此,满足题中条件的点有10个.

例2 如图2,正方形ABCD所在平面上有点P,(如图中所画的点P1)使△PAB、△PBC、△PCD、△PAD都是等腰三角形,问具有这样性质的点P有多少个?在图中画出来.

解 在图中分别过正方形对边中点作直线EF、GH,再以点A、点C分别为圆心,以正方形ABCD的边长为半径画弧,则可得正方形内部与两条对边中点的连线交点P2、P3、P4、P5,在两条直线外部可得交点P6、P7、P8、P9. 因此,具有这样性质的点P共有9个.

例3 直线y=x-1与坐标轴交于A、B两点,点C在坐标轴上,△ABC为等腰三角形,则满足条件的点C最多有个.

A.4 B.5 C.7 D.8

解 先作出直线y=x-1在坐标轴中的图像. 如图3,因为A(0,-1),B(1,0),所以OA=OB,则点O处就是满足条件的点C,另外,以点B为圆心,AB长为半径时,画弧与坐标轴相交的有三个C2、C3、C4;同样以点A为圆心,AB长为半径画弧又可得另三个交点C5、C6、C7. 因此,满足条件的点C最多有7个,故选C.

2 分类讨论法

图4例4 如图4,点M是直线y=2x+3上的动点,过点M作MN垂直x轴于点N,y轴上是否存在点P,使以M、N、P为顶点的三角形为等腰直角三角形,小明发现:当动点M运动到(-1,1)时,y轴上存在点P(0,1),此时有MN=MP,能使△NMP为等腰直角三角形,在y轴和直线上还存在符合条件的点P和点M,请你写出其它符合条件的点P的坐标.

解 由题意,根据小明的发现,当M运动到(-1,1)时,ON=1,MN=1,因为MN⊥x轴,所以由ON=MN可知,(0,0)就是符合条件的一个P点. 又当M运动到第三象限时,要MN=MP,且PM⊥MN,设点M(x,2x+3),则有-x=-(2x+3),解得x=-3,所以点P坐标为(0,-3).

如若MN为斜边时,则∠ONP=45°,所以ON=OP,设点M(x,2x+3),则有-x=-12(2x+3),化简得-2x=-2x-3,这方程无解,所以这时不存在符合条件的P点.

又当点M在第二象限,MN为斜边时,这时NP=MP,∠MNM=45°,设点M(x,2x+3),则OP=ON,而OP=-12MN,所以有-x=-12(2x+3),解得x=-34,这时点P的坐标为(0,34).

因此,其他符合条件的点P坐标是(0,0),(0,34),(0,-3).

3 推理论证法

例5 如图5,矩形ABCG(AB

A.0 B.1 C.2 D.3

解 此题实质是直线BD与以AE为直径的圆的位置关系问题.

连结AE,并设矩形长为a,宽为b,由勾股定理,则AE=(a+b)2+(a-b)2=2a2+2b2 . 所以此圆半径长为12AE,即122a2+2b2. 因为圆心到直线BD的距离等于梯形ABDE的中位线长,即12(a+b),比较2a2+2b2与(a+b)的大小,只要比较2a2+2b2与(a+b)2的大小. 因为2a2+2b2-(a+b)2=(a-b)2. 因为a≠b,且a>b,所以(a-b)2>0,则BD与以AE为直径的圆有两个交点,即使∠APE为直角的点P的个数是2个,故应选C.

例6 如图6,在直角坐标系xOy中,O是坐标原点,抛物线y=x2-x-6与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C. 如果点M在y轴右侧的抛物线上. S△AMO=23S△COB,那么点M的坐标是.

解 因为y=0时,x2-x-6=0,解这方程得x1=-2,x2=3. 所以A(-2,0),B(3,0). 所以OA=2,OB=3,又由y=x2-x-6,当x=0时,y=-6,所以OC=6. 因为OC⊥OB,S△AMO=23S△COB,所以S△AMO=23×12OC. OB=6,设M(x璏,y璏). 则S△AMO=12×OA×|y璏|=6,因为点M在抛物线上,所以当y璏=-6时,有x2璏-x璏-6=-6,解得x璏=1或x璏=0(已有点C,不合题意,舍去),所以M1(1,-6).

又当y璏=6时,x2璏-x璏-6=-6,解得x璏=4或x璏=-3(不合题意,舍去),所以M2(4,6).

因此,符合条件的点M有(1,-6)和(4,6).

4 综合法

例7 在劳技课上,老师请同学们在一张长为17厘米,宽为16厘米的长方形纸上,剪下一个腰长为10厘米的等腰三角形(要求等腰三角形的一个顶点与长方形的一个顶点重合,其余的两个顶点在长方形的边上),请你帮助同学们画出示意图,并计算剪下的等腰三角形的面积.

解 因为等腰三角形的一个顶点与长方形的一个顶点重合,另两个顶点又在长方形边上,17>10,16>10,所以如图7①就是符合条件的一种情况,这时三角形的面积为S△=12×10×10=50(cm2).

又当等腰三角形一腰与长方形双重合量,如图7②,因为AD=17,所以ED=7,因为EF=10,由勾股定理得DF=51,所以S△=12×10×51=551(cm2).

同样,AE落在AB边上时,以点E为圆心,以10cm长为半径画弧,与BC边交于点F,则△AEF就是符合条件的三角形,此时三角形面积为12AE·BF,因为BE=6,EF=10,所以BF=8,所以S△=12×10×8=40(cm2)(如图7③).

由此看来,找三角形可转化为一边先确定,再找出符合条件的另一个顶点.

作者简介:徐强,1978年10月,中教二级,大学本科,主要研究初中数学的解题方法的总结以及怎样培养学生的探究.归纳等各种数学思想.

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