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旋轉變換三要素,旋轉中心、旋轉角和旋轉方向。其中旋轉方向只有兩個:順時針或逆時針,而旋轉中心和旋轉角一般不可少,否則無從作出旋轉圖形。而恰恰有這么一道二次函數(shù)綜合題,涉及到的旋轉中,居然連旋轉中心都不確定,這下子難倒了一片學生,圖都作不出來,如何能解呢? 題目 如圖,直線y=1/2x+2與x軸交于點A,與y軸交于點B,拋物線y=-1/2x2+bx+c經(jīng)過A,B兩點,與x軸的另一交點為C。 (1)求拋物線的解析式; (2)直線AB上方拋物線上的點D,使得∠DBA=2∠BAC,求D點的坐標; (3)M是平面內(nèi)一點,將△BOC繞點M逆時針旋轉90°后,得到△B1O1C1,若△B1O1C1的兩個頂點恰好落在拋物線上,求點B1的坐標。 解析: (1)傳統(tǒng)啟手式,求二次函數(shù)解析式,先根據(jù)直線解析式求得點A和點B坐標,分別為A(-4,0)和B(0,2),分別代入即可求得b=-3/2,c=2,于是解析式為y=-1/2x2-3/2x+2; (2)通常情況下,遇到一個角是另一個角兩倍的條件,我們把較大角的角平分線作出來,或者將較小的角加倍,均能構造出等量關系。 方法一:作∠DBA的角平分線,與拋物線交于點E,如下圖: ∠EBA=∠BAO,它們恰好是一對內(nèi)錯角,于是得到BE∥x軸,此時的BE,作為角平分線,還有另外一重身份,即∠DBA的對稱軸,再換個說法,BD所在直線與直線AB關于BE軸對稱。而直線AB解析式是已知的,于是可以迅速得到直線BD的解析式為y=-1/2x+2,沒有學習過這種一次函數(shù)直線性質的同學,多費點功夫也行,過點D作BE和垂線,利用三角函數(shù)同樣可得到直線BD的斜率k。 接下來,聯(lián)立直線BD與拋物線即可求得點D坐標為(-2,3); 方法二:作點B關于x軸的對稱點B',連接AB',如下圖: 我們同樣得到一對內(nèi)錯角,∠DBA=∠BAB',于是BD∥AB',而在Rt△AOB'中,直線AB'的斜率更容易求了,因此,得到它的解析式為y=-1/2x-2,從而得到直線BD的解析式為y=-1/2x+2,接下來的步驟與方法一相同,最后點D(-2,3); (3)幾乎所有人在面對將△BOC繞點M逆時針旋轉90°時,都感到無從下筆,因為點M為平面內(nèi)一點,并不知道在哪里,思路就此陷入困境。 如何破解?還是要從旋轉變換最基本的性質回想,既然是旋轉90°,根據(jù)旋轉前后圖形的位置,可判斷對應邊之間的位置關系,OB原本是與y軸重合,逆時針旋轉90°后,無論旋轉中心在哪里,旋轉后的O1B1一定與OB垂直,同理,另外兩組對應邊也與原邊所在直線垂直。我們可以假定某一個點為旋轉中心來驗證,例如繞點B旋轉,如下圖: 經(jīng)過觀察,旋轉后的O1B1∥x軸,而O1C1∥y軸,B1C1⊥BC,而且,任意點為旋轉中心,均不改變上述位置關系?,F(xiàn)在可以將旋轉后的△O1B1C1任意放在平面內(nèi)了,而它有兩個頂點在拋物線上,怎么理解呢?我們知道拋物線上沒有兩點橫坐標相同,于是首先排除O1和C1在拋物線上這種情況,剩下B1,C1和O1,B1兩種情況如下圖: 左圖中,點B1和C1的坐標之間,橫坐標相差2,縱坐標相差1,且它們均在直線y=1/2x+2上,于是設B1橫坐標為m,則C1橫坐標為m+2,分別代入拋物線解析式中求出縱坐標,B1縱坐標為-1/2m2-3/2m+2,C1縱坐標為-1/2(m+2)2-3/2(m+2)+2,它們相差1,得方程1/2m2-3/2m+2+1=-1/2(m+2)2-3/2(m+2)+2,解得m=-3,于是B1(-3,2); 右圖中,點B1和O1都在拋物線上,它們關于拋物線對稱軸x=-3/2對稱,且分別距離對稱軸1個單位,因此點B1橫坐標為-5/2,于是B1(-5/2,21/8)。 解題反思: 在武俠小說中,練武無不講求根基牢固,一柄無鋒重劍,在高手使來,仍是利器,看似平淡無奇的招式,蘊藏無窮威力。學習旋轉變換的過程中,對旋轉前后的數(shù)量關系研究較多,運用也較多,而對位置關系相對薄弱,本題恰恰選擇的是特殊旋轉角90°,因此必然會出現(xiàn)旋轉前后對應邊垂直的情況,對于垂直這種位置關系,如果沒有垂足,則多數(shù)學生會感到“缺根筋”,而事實上,線段垂直,多是指它們所在直線垂直,在概念學習中如果忽視了這一點,難免在解本題時無所適從。因此,平時的課堂學習,尤其是概念學習,一定要理解透徹,不可滿足表面現(xiàn)象,略懂=不懂。 |
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