所以,今天这篇文章,洋葱君就为你重点讲解这种特殊四边形的存在性问题(含平行四边形、矩形和菱形),该如何用一个“通法”来解决。
▲存在性问题专题第二讲之“特殊四边形”
要想找到解题“通法”,就要找出这类特殊四边形存在性问题的共同点,进而归纳相应解题策略。
那么,这类问题有什么共同点呢?
经过大量对比分析后,洋葱君终于发现:大多数这类问题,都是题目中已知四边形中两个固定的顶点坐标,求另外两个移动的顶点坐标。
正是因为有两个顶点在动,要求学生需要具备很强的几何直观能力,这对老师和学生的挑战都很大。
看到这里,可能就有同学会问了“那如果我的几何直观能力比较差该怎么办呢?”
别担心,几何直观能力比较差也没关系,今天洋葱君为你带来一个非常实用的解题“通法”——对角线平分求解法。(其中,菱形和矩形需要以等腰三角形和直角三角形的方法为基础,建议先回顾“两圆一线”和“两线一圆”模型。)
01
对角线平分求解法
首先,你需要了解的是,解决存在性问题的根本在于“将判定定理代数化”,即:先分析图形运动方式,然后用含未知数的式子表示出点和线,最后代入判定定理的代数表达菱形对角线,列方程求解。
那么问题来了,对于平行四边形来说,可有着五种判定定理呢菱形对角线,我们该选择哪种来作为“通法”呢?
如果你想不出该用哪种,就看一下这个洋葱解题课视频的分析过程吧,相信看过之后,很快你就能得到答案了。
▲完整视频请在洋葱APP中观看,视频位置:
初中数学人教版-中考二轮-存在性-平行四边形存在性问题-
构成平行四边形
没错,就是选择“对角线互相平分”来作为常用“通法”,根据视频可以看出这种判定方法有两个优点:
(1)具有稳定性
由于“对角线互相平分”是利用“中点坐标公式”来列方程,列出的方程是整式方程,次数不超过二次,所以它的计算量不依赖于题目条件。
(2)具有全面性
如视频所示,在分情况讨论时,我们先选定其中一个点;然后利用“找搭档”的方法分别去选点来做对角线,很容易就得到需要分三种情况来讨论;接下来列方程求解;最后再检验。这样就可以做到不重不漏。
▲利用对角线“找搭档”方法来分情况讨论
至于其他几种判定定理为什么不适合用作“通法”,如果你看完视频还是不太明白,可以在公众号消息中回复“通法”,查看洋葱君的详细解析。
02
应用“对角线平分求解法”
解平行四边形存在性问题
俗话说“光说不练假把式”,那么该如何使用“对角线平分求解法”来解题呢?下面洋葱君任选两道2019年的中考题,来看看这种方法具体是如何应用的。
首先,一起来看这道2019年的山西中考压轴题:
▲点击可查看大图
我们先对问题进行简化,这道题前两问的结果为:抛物线的解析式:y=-3/4x²+3/2x+6,点D(3,15/4)。第(3)问要求的是,点M是x轴上的动点,点N是抛物线上的动点,B,D,M,N四点可以构成一个平行四边形,求M的坐标?
参考上面洋葱视频的解法,已知B(4,0),D(3,15/4),可以分别设点M(s,0),N(t,-3/4t²+3/2t+6)。
综上,满足题意的点M有4个,分别为(0,0),(8,0),(√14,0),(-√14,0)。
怎么样?使用“对角线平分求解法”后,这道题解决起来是不是就很轻松啦?下面再来看这道2019年湖北咸宁的中考压轴题。
▲点击可查看大图
首先,对题目进行简化,已知抛物线y=-1/2x²+3/2x+2,点O(0,0),点B(0,2),点E在直线y=-1/2x+2上运动,点F在抛物线上运动。求点B,O,E,F可以构成平行四边形时,求点E的坐标?
同样,设点E(t,-1/2t+2),F(s,-1/2s²+3/2s+2)。分别取BE、BF、BO为对角线,根据“对角线平分求解法”可以得到,满足题意的点E有5个,分别为(2,1),(2+2√2,1-√2),(2-2√2,1+√2),(-2+2√2,3-√2),(-2-2√2,3+√2)。具体过程请你也自己动手试一试吧!
通过这两道题目,你有没有发现:平行四边形的存在性问题,经常出现4-5种情况满足题意。如果仅依赖几何直观,很容易漏解。而通过“对角线平分求解法”转化为代数问题后,就可以做到又快又全,省心省力。
03
应用“对角线平分求解法”
解决矩形的存在性问题
下面来看矩形的存在性问题。
同样,这类问题通常也是“已知两个定点坐标,求两个动点坐标”。
由于矩形是有一个角是90°的平行四边形,所以,在解决它的存在性问题时,我们可以先找直角三角形确定一个顶点,再根据“对角线平分求解法”确定另外一个顶点。
具体怎么操作呢?相信看完下面这个解题课视频您就一目了然了。
▲完整视频请在洋葱APP中观看,视频位置:
初中数学人教版-中考二轮-存在性-矩形存在性问题-几何问题与反比例函数(上)
怎么样?看完视频后,现在是不是已经跃跃欲试啦?那就用下面这道2018年中考题来练练手吧!
首先对问题进行简化:已知点B(3,0),D(2,3),点P在直线x=1上运动,点N在平面内运动,点P,B,N,D构成以BD为对角线的矩形,求BN:DN的值?
如前面分析,这道题目有两个点在运动,所以我们可以仿照视频中的做法,先找直角三角形确定点P,再根据对角线互相平分确定点N。因为题目要求BD是对角线,也就是说,在直角三角形BPD中,BD是斜边,那么根据两线一圆模型,点P同时在以BD为直径的圆上运动,画出圆和x=1的交点,就是要找的点P。
不难算出满足题意的点P1(1,2),P2(1,1);然后根据对角线互相平分,确定点N1(4,1),N2(4,2);再根据距离公式,计算出BN1:DN1=1:2,BN2:DN2=1:1。
04
应用“对角线平分求解法”
解决菱形的存在性问题
接着看菱形的存在性问题,和矩形一样,我们知道,菱形的定义是邻边相等的平行四边形。所以可以找等腰三角形先确定一个点,再根据“对角线平分求解法”确定另外一个点。
比如下面这道2018年浙江衢州的中考题:
如前所述,这道题有两个点在运动,如果想直接找点M的位置是非常困难的。因此,可以先确定Q的位置,点M的位置也就随之确定了。由于题目要求OB是菱形的边而不是对角线,所以在等腰三角形BOQ中,BO是腰而不是底。
我们分别以O和B为圆心、OB长为半径画圆与直线相交,可以求出满足题意的Q点有4个。
设Q(m,-1/2m+6),分别表示出OQ和BQ的长。
因为M从横坐标为-10开始运动,对应的运动时间t分别为(92-4√89)/5、(92+4√89)/5、0或16。
总结
中考中,在考查特殊四边形的“存在性问题”时,通常都有两个顶点在动。解决这类问题,可以使用“对角线平分求解法”。
先分析图形运动方式,然后用含未知数的式子表示出点和线,最后根据对角线互相平分得到代数表达式,并列方程求解。
如果是矩形,则需要先找直角三角形确定一个顶点,再根据对角线互相平分列方程求解。
如果是菱形,则需要先找等腰三角形确定一个顶点,再根据对角线互相平分列方程求解。
怎么样,你学会了吗?
如果还是不理解,建议您多看一些洋葱解题课的中考专题视频哦,那里有更详细的讲解等着你~
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