二次函数与动点产生的二倍角问题
2021-03-18张文
张文



二次函数是历年中考必考内容之一,难度大,综合性强.有一类题是动点与二倍角问题相结合,此类题构思精巧,解题方法灵活.本文举例进行分析.
【原题呈现】
例(2020·辽宁·葫芦岛改编)如图1,抛物线[y=-34x2+94x+3]与x轴交于点A(-1,0)和点B(4,0),
与y轴交于点C(0,3). 若在直线BC上方的抛物线上存在点D,使∠DCB = 2∠ABC,求出D点坐标.
分析:在此问题中,∠DCB与∠ABC的顶点位于它们公共边的两端,∠DCB在变化过程中若成为∠ABC的2倍,其角平分线就会与AB边所在的x轴平行,因此我们可以先作平行线,再由角平分线的对称性构造出符合条件的∠DCB,然后利用相似三角形求出点D坐标.
解:如图1,作CE[⫽]x轴交抛物线于点E,则∠ABC = ∠ECB,
又∵∠DCB = 2∠ABC = ∠ECD+∠ECB,
∴∠ABC = ∠ECD,
作DH⊥CE于点H,则∠DHC = 90° = ∠COB,
∴△DHC∽△COB, ∴[DHCO=CHBO],
设D [x,-34x2+94x+3],
由题意,知OB = 4,OC = 3,DH = [-34x2+94x],CH = [x],
∴[-34x2+94x3=x4], 解得[x1=0](与C重合,舍去),[x2=2],
当x = 2时,[y=-34x2+94x+3=92],即D [2,92].
【变式拓展】
变式1:连接AC,在抛物线上是否存在点P,使得∠PAB = 2∠ACO?若存在,请求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
分析:在此问题中,∠PAB与∠ACO在图形上没有过多的联系,而∠PAB在变化过程中其一边AB始终落在x轴上,因此我们的思路是将几何问题转化为代数问题,利用三角函数来解决:先由y轴的对称性构造∠ACO的二倍角∠ACE = ∠PAB,然后求出∠PAB的正切值,最终求出P点坐标.
解:在x轴正半轴取E(1,0),连接CE,作EF⊥AC于点F,
由题意,点A和点E关于y轴对称,
∴∠ACO = ∠ECO,即∠ACE = 2∠ACO,
由勾股定理及[S△ACE=OC×AE2=EF×AC2]易得[CE=10],[EF=3105],[CF=4105],
∴Rt△CEF中,[tan∠ACE=EFCF=34],
若∠PAB = 2∠ACO,则∠PAB = ∠ACE,
设P [x,-34x2+94x+3],作PH⊥x轴于H,
情况①:如图2,点P在x轴上方运动时,
[PH=-34x2+94x+3],[AH=x+1],
∴[tan∠PAB=PHAH=-34x2+94x+3x+1=34],
解得[x1=-1](与A重合,舍去),[x2=3],
当x = 3时,[y=-34x2+94x+3=3],即P(3,3);
情况②:如图3,点P在x轴下方运动时,
[PH=34x2-94x-3],[AH=x+1],
[tan∠PAB=PHAH=34x2-94x-3x+1=34],
解得[x1=-1](与A重合,舍去),[x2=5],
当x = 5时,[y=-34x2+94x+3=-92],即P [5,-92].
变式2:抛物线顶点为点D,连接AC,BC,若点P是抛物线上一个动点,连接DP,过点D、点P分别作线段DE,PQ平行于y轴,交线段BC于点E和点Q,若∠DPQ - ∠PDE = 2∠PDE,求出P点坐标. 分析:在此问题……
