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数学“存在性”问题的解题策略
存在性问题是指判断满足某种条件的事物是否存在的问题,这类问题的知识覆盖面较广,综合性较强,题意构思非常精巧,解题方法灵活,对学生分析问题和解决问题的能力要求较高,是近几年来各地中考的“热点”。这类题目解法的一般思路是:假设存在→推理论证→得出结论。若能导出合理的结果,就做出“存在”的判断,导出矛盾,就做出不存在的判断。
由于“存在性”问题的结论有两种可能,所以具有开放的特征,在假设存在性以后进行的推理或计算,对基础知识,基本技能提出了较高要求,并具备较强的探索性,正确、完整地解答这类问题,是对我们知识、能力的一次全面的考验。
【典型例题】
例1. 理由。
分析:这个题目题设较长,分析时要抓住关键,假设存在这样的m,满足的条件有m是整数,一元二次方程两个实数根的平方和等于Rt△ABC斜边c的平方,隐含条件判别式Δ≥0等,这时会发现先抓住Rt△ABC的斜边为c这个突破口,利用题设条件,运用勾股定理并不难解决。
解:
∴设a=3k,c=5k,则由勾股定理有b=4k,
∴存在整数m=4,使方程两个实数根的平方和等于Rt△ABC的斜边c的平方。
例2.
(1)求二次函数的最小值(用含k的代数式表示)
(2)若点A在点B的左侧,且x1·x2<0
①当k取何值时,直线通过点B;
②是否存在实数k,使S△ABP=S△ABC?如果存在,求出抛物线的解析式;如果不存在,请说明理由。
分析:本题存在探究性体现在第(2)问的后半部分。认真观察图形,要使S△ABP=S△ABC,由于AB=AB,因此,只需两个三角形同底上的高相等就可以。OP显然是△ABP的高线,而△ABC的高线,需由C作AB的垂线段,在两个高的长中含有字母k,就不难找到满足条件的k值。
解:
∵点A在点B左侧,
∴A(2k,0),B(2,0),
(2)过点C作CD⊥AB于点D
∴OP=CD
例3. 已知:△ABC是⊙O的内接三角形,BT为⊙O的切线,B为切点,P为直线AB上一点,过点P作BC的平行线交直线BT于点E,交直线AC于点F。
(1)当点P在线段AB上时,求证:PA·PB=PE·PF
(2)当点P为线段BA延长线上一点时,第(1)题的结论还成立吗?如果成立,请证明;如果不成立,请说明理由。
分析:第(1)问是一个常规性等积式的证明问题,按一般思路,需要把它转化为比例式,再转化为证明两个三角形相似的问题,同学们不会有太大的困难。难点在于让P点沿BA运动到圆外时,探究是否有共同的结论,符合什么共同的规律。首先需要按题意画出图形,并沿用原来的思路、方法去探索,看可否解决。第(3)问,从题意出发,由条
条件和结论显现出来。
证明:(1)(如图所示)
∵BT切⊙O于B,∴∠EBA=∠C,
∵EF∥BC,∴∠AFP=∠C
∠AFP=∠EBA
又∵∠APF=∠EPB
∴△PFA∽△PBE
∴PA·PB=PE·PF
(2)(如图所示)
当P为BA延长线上一点时,第(1)问的结论仍成立。
∵BT切⊙O于点B,
∴∠EBA=∠C
∵EP∥BC,∴∠PFA=∠C
∴∠EBA=∠PFA
又∵∠EPA=∠BPE
∴△PFA∽△PBE
∴PA·PB=PE·PF
(3)作直径AH,连结BH,∴∠ABH=90°,
∵BT切⊙O于B,∴∠EBA=∠AHB
又∵∠AHB为锐角
∴⊙O的半径为3。
例4.
(1)求证:它的图象与x轴必有两个不同的交点;
(2)这条抛物线与x轴交于两点A(x1,0),B(x2,0)(x1<x2),与y轴交于点C,且AB=4,⊙M过A、B、C三点,求扇形MAC的面积S。
(3)在(2)的条件下,抛物线上是否存在点P,使△PBD(PD⊥x轴,垂足为D)被直线BC分成面积比为1:2的两部分?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由。
分析:本题的难点是第(3)个问题。
我们应先假设在抛物线上存在这样的点P,然后由已知条件(面积关系)建立方程,如果方程有解,则点P存在;如果方程无解,则这样的点P不存在,在解题中还要注意面积比为1:2,应分别进行讨论。
解:
∴它的图象与x轴必有两个不同的交点。
∵AB=4,OA=1,
∵C(0,-3),∴OC=OB,∴∠ABC=45°
∴∠AMC=90°,设M(1,b),由MA=MC,得:
∴b=-1,∴M(1,-1)
(3)设在抛物线上存在这样的点P(x,y),则过B(3,0),C(0,-3)的直线BC的解析式为:
①当S△PBE:S△BED=2:1时,
PE=2DE,∴PD=3DE
PD的长是P点纵坐标的相反数,DE的长是E点纵坐标的相反数,且P、E两点横坐标相同
∴P(2,-3)
②当S△PBE:S△BED=1:2时,
例5.
(1)求m的值;
(2)求二次函数的解析式;
(3)在x轴下方的抛物线上有一动点D,是否存在点D,使△DAO的面积等于△PAO的面积?若存在,求出D点坐标;若不存在,说明理由。
解:(1)作PH⊥x轴于H,在Rt△PAH中
∵P(1,m)在抛物线上,m=1+b+c,
∵OH=1,∴AH-AO=1
(3)假设在x轴下方的抛物线上存在点D(x0,y0),
∴满足条件的点有两个:
例6. 如图,在平面直角坐标系O—XY中,正方形OABC的边长为2cm,点A、C分别在y轴的负半轴和x轴的正半轴上,抛物线y=ax2+bx+c经过点A和B,且12a+5c=0。
(1)求抛物线的解析式;
(2)如果点P由点A沿AB边以2cm/秒的速度向点B移动,同时点Q由点B开始沿BC边以1cm/秒的速度向点C移动,那么:
①移动开始后第t秒时,设S=PQ2(cm2),试写出S与t之间的函数关系式,并写出t的取值范围;
②当S取最小值时,在抛物线上是否存在点R,使得以P、B、Q、R为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出点R的坐标;若不存在,请说明理由。
解:(1)根据题意,A(0,-2),B(2,-2)
(2)①移动开始后第t秒时,AP=2t,BQ=t
∴P(2t,-2),Q(2,t-2)
假设在抛物线上存在点R,使得以P、B、Q、R为顶点的四边形是平行四边形,
若以PR为一条对角线,使四边形PBRQ为平行四边形
若为PB为一条对角线,使四边形PRBQ为平行四边形
为顶点的四边形是平行四边形。
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