抛物线问题中的最佳“配角”
2021-12-29李长春特级教师
文/李长春(特级教师)
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。

图1
【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。

图2
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。

图3
【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。


图4
三、借助双垂图形,构建等腰直角三角形



图5
【思路分析】猜想∠ACB=90°,利用勾股定理的逆定理确认,继而得∠ACO=∠CBA,在x轴上取点E(2,0),连接CE,易得△OCE是等腰直角三角形,可得∠OCE=45°,进一步可推出∠ACE=∠CAQ,可得CE//PQ,然后利用待定系数法分别求出直线CE与PQ的函数表达式,再与抛物线的表达式联立,组成方程组,求解即可。……
