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多法探求坐标系内平行四边形存在性问题

2022-05-30卢宗凯

初中生学习指导·提升版 2022年6期
关键词:纵坐标对角线菱形

卢宗凯

辽宁省实验學校赤山校区何晓明老师的直播课《平行四边形存在性》,选自辽宁教育学院“学到汇”公众服务平台“辽宁省初中数学学科教研核心团队名师公益学堂”,旨在引领教师专业发展,服务学生自主学习,减轻学生学业负担。

转化思想与分类讨论思想在何晓明老师的直播课《平行四边形存在性问题》中体现得淋漓尽致,一题多法使课堂充满智慧. 平行四边形既是矩形、菱形、正方形的基础,又是全等三角形的延伸.

模型构建

如图1,AM = CN,DM = BN,则xD - xA = xC - xB, yD - yA = yC - yB.

如图2,AM = CN,BM = DN,则xD - xA = xC - xB, yD - yA = yC - yB.

如图3,AM = BN,CN = DM,则xD - xA = xC - xB, yD - yA = yC - yB.

如图4, 在?ABCD中,xE = [ xA+xC2 ] = [ xB+xD2], [yE] = [ yA+yC2 ] = [ yB+yD2],

[xA+xC=xB+xD],[ yA+yC=yB+yD].

很多有关平行四边形的问题都可以构造全等三角形解决.

在平面直角坐标系内过平行四边形的顶点作坐标轴的平行线,“化斜为直”是解决问题的关键.

在分类讨论的基础上,通过全等三角形的对应边相等,在平面直角坐标系内寻找横坐标与纵坐标的差相等进行解题. 此外,还可以根据“平行四边形的对角线互相平分”的性质,利用中点公式进行无作图的“盲求”.

解决平面直角坐标系内平行四边形存在性问题,无论“三定一动”还是“两定两动”,常通过对角线分类.

方法一:通过画图构造全等,利用横、纵坐标差的关系解决问题;

方法二:利用中点公式,建立二元一次方程组,从而解决问题.

真题呈现

例1 如图5,直线[y=3x-63]与y轴和x轴分别交于点A,B,点P在直线AB上,且点P的横坐标为4,点D在直线[y=3x]上,如果以点O,P,B,D为顶点的四边形是平行四边形,求点D的坐标.

解析:易得B(6,0),P(4,[-23]).

由于O,P,B是定点,D为动点,OD[?]BP,

则OD和BP是一组对边.

方法一:选择对角线为标准分类.

当OB为对角线时,如图6,

连接OP,过B作OP的平行线,构造三角形全等,

由xD - xO = xB - xP,得xD - 0 = 6 - 4, 解得xD = 2;

由yD - yO = yB - yP,得yD - 0 = 0 - ([-23]),解得yD = [23].

当OP为对角线时,如图7,连接OP,过点P作x轴的平行线,

由xO - xD = xB - xP,得0 - xD = 6 - 4,解得xD = -2;

由yO - yD = yB - yP,得0 - yD = 0 - ([-23]),解得yD = [-23].

因此,点D的位置有两种情况,D(2,[23])或D(-2,[-23]).

方法二:由于对边确定,即OD = BP,则OD2 = BP2.

设D(m, [3m]),∴m2 + [(3m)]2 = 42,解得m = ±2,从而可求出点D的坐标.

y = [3]x - 6[3]][y = [3]x][y][x][y][y = [3]x][y = [3]x - 6[3]][x]

变式延伸

例2 如图8,在平面直角坐标系中,点A(2,0),点B(0,1). 点M为直线AB上的动点,点N为直线y = [-12x]上的动点,当以点O,B,M,N为顶点的四边形是菱形时,求出点M的坐标.

解析: 由题意可知直线AB的函数解析式为y = - [12]x + 1,

由条件可知BM[?]ON.

OB是定线段,可为菱形的边,也可为菱形的对角线.

方法一:当OB为边时,如图9,在直线AB上作BM = OB = 1,

可根据题意作四边形OBMN为菱形,

过点M作x轴的垂线,设点M为[m,-12m+1],

由勾股定理得m2 + [1--12m+12] =1,解得m = [±255],

则M [255,- 55+1],M' [-255,55+1].

当OB为对角线时,如图10,MN也为对角线,

由“菱形的对角线互相垂直平分”得OB的中点为[0,12],

所以点M的纵坐标为[12],

将y = [12]代入y = - [12]x + 1,得M [1,12].

方法二:不画图即可得B(0,1),O(0,0),

设M [m,-12m+1],N [n,-12n],

用中点公式建立二元一次方程组求解.

(作者单位:辽宁省实验学校)

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