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中考冲刺,二次函数旋转问题,难度大思考性强

勤十二谈数学 276

前言:

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我们知道,平移、旋转、翻折是几何三大变换,其中旋转包含了多个几何模型,比如手拉手模型、半角模型等。那么,在代数中呢?我们初中学习的函数主要有一次函数、反比例函数与二次函数,有些一次函数的题目中会有图像的旋转,即一条直线绕着某个点进行旋转,然后求比例系数k的取值范围。在做这类题目时,一般找特殊位置,也要注意直线与x轴或y轴平行(或垂直)时的位置。二次函数的旋转不是很多,一般遇到了都比较难,思考性强。

那么,如果二次函数遇到旋转问题,我们该如何处理呢?比如求新抛物线的解析式,抛物线的上下平移、左右平移、关于x轴、y轴、原点对称的新曲线解析式都有规律,我们可以通过结论求解。其实无论是平移、对称还是旋转,我们都可以利用最原始的方法求新抛物线的解析式,那就是待定系数法。求抛物线的解析式需要知道三个点,那我们可以在原抛物线中任取三个点,将这三个点绕着某点旋转求得新的三个点,然后利用待定系数法求出新抛物线的解析式。当然,我们也可以在原抛物线中找到顶点和任意一个点来进行求解。

当然,一般抛物线的旋转问题不会考这么简单,比如我们来看一下下面几个问题,看看如何处理抛物线旋转类问题。

例题1:如图1,已知开口向下的抛物线y1=ax2-2ax+1过点A(m,1),与y轴交于点C,顶点为B,将抛物线y1绕点C旋转180°后得到抛物线y2,点A,B的对应点分别为点D,E.

(1)直接写出点A,C,D的坐标;

(2)当四边形ABDE是矩形时,求a的值及抛物线y2的解析式;

(3)在(2)的条件下,连接DC,线段DC上的动点P从点D出发,以每秒1个单位长度的速度运动到点C停止,在点P运动的过程中,过点P作直线l⊥x轴,将矩形ABDE沿直线l折叠,设矩形折叠后相互重合部分面积为S平方单位,点P的运动时间为t秒,求S与t的函数关系.

分析:(1)已知抛物线过点A,将点A坐标带入抛物线,求出m的值,从而求出点A坐标;令x=0,求出点C坐标,再通过抛物线的对称轴确定点D坐标。

(2)根据顶点坐标公式得出抛物线y1的顶点B的坐标,再由矩形对角线相等且平分得:BC=CD,在直角△BMC中,由勾股定理列方程求出a的值得出抛物线y1的解析式,由旋转的性质得出抛物线y2的解析式。

(3)分两种情况讨论:①当0≤t≤1时,S=S△GHD=S△PDH+S△PDG,作辅助线构建直角三角形,求出PG和PH,利用面积公式计算;②当1<t≤2时,S=S△HMD′-S△GE′F-S△GE′M,利用30°角和60°角的直角三角形的性质进行计算得出结论。

本题将抛物线与旋转、矩形、动点等知识点相结合,难度较大。

例题2:如图1,已知抛物线的顶点坐标为(0,1)且经过点A(1,2),直线y=3x-42经过点B(22,n),与y轴交点为C.

(1)求抛物线的解析式及n的值;

(2)将直线BC绕原点O逆时针旋转45°,求旋转后的直线的解析式;

(3)如图2将抛物线绕原点O顺时针旋转45°得到新曲线,新曲线与直线BC交于点M、N,点M在点N的上方,求点N的坐标.

分析:(1)求抛物线的解析式,可以利用顶点式设函数解析式,然后将点A代入即可,求n的值可将点B坐标直接代入直线解析式;

(2)求旋转后直线的解析式,可在直线上取两点,比如点B与点C,将这两点绕着点O顺时针旋转45°后求出对应的点坐标,然后利用待定系数法求出新直线的解析式;

(3)先求出旋转后的直线与原抛物线的交点坐标,那么旋转后得到的点N在直线BC上,先设出该点的坐标,然后利用旋转的性质,旋转前后对应点到旋转中心的距离相等,求出点N的坐标。

本题涉及了直线、二次函数的旋转,借助旋转的性质,利用待定系数法求出旋转后直线的解析式,最后一问利用旋转前后对应点到旋转中心的距离相等进行求解。

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