抛物线问题中的最佳“配角”
2021-01-21李长春
李长春



在精彩纷呈的初中数学大舞台上,45°的角一直扮演着重要的角色,虽是配角,但其常与作为主角的二次函数图像联袂演出一幕幕压轴大戏。众所周知,等腰直角三角形的底角为45°,因此,当题目中出现45°角时,我们往往要构建等腰直角三角形,将角相等转化为边相等,从而使问题迎刃而解。
一、借助坐标轴,构建等腰直角三角形
例1 如图1,抛物线y=a(x-m)2+n (a<0,m>0,n>0)交y轴于点P,点A为抛物线的顶点,设直线PA与y轴所夹的角为45°,当A为抛物线的顶点时,求am的值。
【思路分析】如何用好条件中的“直线PA与y轴所夹的角为45°”是解题的关键,此时可根据45°角构造等腰直角三角形,结合抛物线顶点坐标表示出关键线段的长,借助线段之间的关系列出等式求解。
解:如图2,过点A作AH⊥y轴于H。
因为y=a(x-m)2+n=ax2-2amx+am2+n,所以P(0,am2+n)。
因为A(m,n),所以AH=m,OH=n。
因为∠APH=45°,所以PH=AH=m。
由PH+OP=OH,得m+am2+n=n,即am2=-m,
又因为m>0,所以am=-1。
二、借助“一线三等角”,构建等腰直角三角形
例2 如图3,抛物线y=-x2+4x-3与x轴交于点A、B,与y轴交于点C。Q为抛物线上一点,若∠ACQ=45°,求点Q的坐标。
【思路分析】由45°角联想到等腰直角三角形,以AC为直角边在第四象限构造等腰直角三角形,借助直角坐标系的直角构造“一线三等角”,求得等腰直角三角形第三个顶点的坐标,最后再利用等腰直角三角形斜边所在的直线与抛物线的交点求得Q点的坐标。
解:对于y=-x2+4x-3,令y=0,易得x1=1,x2=3;再令x=0,得y=-3,所以OA=1, OB=OC=3。
如图4,过点A作AD⊥AC,并且使AD=AC,连接CD,则△ACD为等腰直角三角形,过点D作DE⊥x轴,垂足为点E,直线CD交抛物线于点Q,则∠ACQ=45°,容易证明△DEA≌△AOC,所以DE=OA=1,AE=OC=3,不难得到点D的坐标为(4,-1),所以直线CD的表达式为y=[12]x-3。设Q(2n,n-3),因为点Q在抛物线 y=-x2+4x-3上,所以n-3=-(2n)2+4×2n-3,解得n1=[74],n2=0(舍去),所以Q ([72],[-54])。……
