中點公式秒壓軸題?(2020年江蘇無錫第28題)
在學習平面直角坐標系時,我們是這樣描述中點公式的,兩端點橫,縱坐標和的一半即為中點橫,縱坐標。學生也好記憶,通常他們也會用「兩頭一加除以2」來記,也行。後來學習平行四邊形時,偶爾會在坐標系中遇到它,利用中點公式,知道三個頂點,可求第四個,比起求解析式再求交點的方法,無疑要快捷許多。
題目
在平面直角坐標系中,O為坐標原點,直線OA交二次函數y=1/4x的圖象於點A,∠AOB=90°,點B在該二次函數的圖象上,設過點(0,m)(其中m>0)且平行於x軸的直線交直線OA於點M,交直線OB於點N,以線段OM,ON為鄰邊作矩形OMPN.
(1)若點A的橫坐標為8
①用含m的代數式表示M的坐標;
②點P能否落在該二次函數的圖象上?若能,求出m的值;若不能,請說明理由;
(2)當m=2時,若點P恰好落在該二次函數的圖象上,請直接寫出此時滿足條件的所有直線OA的函數表達式.
解析:
(1)點A坐標為(8,16),求出OA解析式為y=2x,由OA⊥OB,求出OB解析式為y=-x/2,將y=m分別代入OA,OB解析式中,得到點M(m/2,m),N(-2m,m);
設MN中點為G,則G(-3m/4,m),而它恰好也是OP的中點,於是得到P(-3m/2,2m),代入拋物線y=1/4x,解出m=32/9;
(2)當m=2時,不妨設A(t,t/4),和前面方法類似,先得到OA解析式為y=tx/4,OB解析式為y=-4x/t,表示出M(8/t,2),N(-t/2,2);
仍然設MN中點為G,則G(4/t-t/4,2),它同樣是OP中點,於是得到P(8/t-t/2,4),代入y=1/4x,推導如下:
對應的圖象如下:
解題反思
這道題之所以能夠用中點公式給「秒」了,其實是源於對矩形對角線互相平分的幾何性質,交點即同時為兩條對角線的中點,而恰好其中還有一個頂點是原點,只需要表示出另兩個,則最後一個頂點P的坐標可得。
在學習一次函數時,我們就知道,兩個一次函數圖象互相垂直,則它們的一次項係數互為負倒數,這也是能迅速解出本題的技巧之一,畢竟矩形兩條邊恰巧也是正比例函數,更好求一些。
關於第2問最後是否需要分類討論點A位置,我的個人意見是不需要,因為在設置點A坐標時,使用的是字母,而字母本身就能代表任何數,而且在坐標計算的過程中,對於字母本身的符號並不敏感,只有在計算線段長度的時候,才會有意識地區分一下符號,畢竟長度只能用正數表示,而使用中點公式,而完全沒有顧忌,而圖,似乎也沒有必要畫出來了。
原題的配圖其實沒什麼用處,標準作圖的話,點的位置遠超過圖象本身的範圍,勉強畫出來,不準確也不利於觀察,倒不如直接用解析法,一了百了。
當然,也不是說解析法就不需要函數圖象,而是,這個圖象在腦子裡,想像出來的函數圖象,比起紙上的甚至電腦屏幕上的,更好使。