【中考解析】2018年天津压轴题——旋转出隐圆,含参出定点(线)》
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本文选择的是2018年天津卷中的最后两道压轴题.
一、例题解析
例1.(2018年天津卷倒二题)在平面直角坐标系中,四边形AOBC是矩形,点O(0,0),点A(5,0),点B(0,3).以点A为中心,顺时针旋转矩形AOBC,得到矩形ADEF,点O、B、C的对应点分别为D、E、F.
(1)如图1,当点D落在BC边上时,求点D的坐标;
(2)如图2,当点D落在线段BE上时,AD与BC交于点H.
①求证:△ADB≌△AOB;②求点H的坐标;
(3)记K为矩形AOBC对角线的交点,S为△KDE的面积,求S的取值范围(直接写出结果即可).
反思:旋转的本质是图形上的每一个点绕旋转中心在同心圆上作同步运动,故而旋转出隐圆.本题的难点是最后一问,这里首先作出点D所在的轨迹圆⊙A,而DE始终为⊙A的切线且DE=3,要使△KDE的面积取最值,只要使DE边上的高取最值即可;
如上图所示,过⊙A上的任意点D作切线DE,作KG⊥DE于点G,交⊙A于点R,再过点K作直径D1D2,则KG≥KR≥KD1,当且仅当点D与D1重合时,KG取最小值,此时△KDE的面积最小;另外,KG≤KD≤KD2,当且仅当点D与D2重合时,KG取最大值,此时△KDE的面积最大.
反思:本题是一道含参型二次函数问题,并与角的存在性问题巧妙结合,第(1)问代入点坐标即可,属压轴题中的送分问;
第(2)问,要基于参数分析,用参数m表示出顶点P的坐标,发现其始终在另一条抛物线上运动,然后根据题中45°条件,得出顶点P又在直线y=-x上运动,将其联立,即可求解,这是所谓“交轨法”的来龙去脉;
第(3)问,是本题的压轴问,其基本的解题之道是:首先将抛物线中含有参数m的所有项结合在一起,提取m,令其系数为0,可求得定点H的坐标,此谓定值问题中笔者常说的“你的眼中只有参数m”,这是求含参型定值、定点、定线问题中常采用的伎俩;发现定点H的坐标后,继续结合45°角存在性问题,联想构造等腰直角三角形,再造“一线三直角”,求出一些“特殊点”的坐标;最后,依然利用所谓“交轨法”,求出顶点P的坐标,进而解决问题.
以上解法中,多次提及交轨法.所谓交轨法,即求交点坐标的方法.
根据条件,得出目标动点所在的两条函数图像的解析式,将其联立,解方程组即可求得交点坐标:如求两直线的交点坐标、直线与双曲线的交点坐标、直线与抛物线的交点坐标,甚至于直线与圆的交点坐标等.理论上,所有的交点问题,都可以采取“交轨法”求解.
本题第(2)问及第(3)问都属于角的存在性问题,当目标角含有一条水平边或竖直边时,可构造直角三角形,直接利用正切值进行计算,其核心结构如右图所示;
当目标角的两条边既不含有水平边,也不含有竖直边时,一般也可以先构造直角三角形,再构造“一线三直角”,其核心结构如右图所示.
这里其实也算是正切处理,但因为构造的直角三角形三边都是斜置的,不好表示,因而继续构造“一线三直角”,达到化斜为直之效,而这里的tana提供了相似比.
另外,含参型函数问题,也是中考的热点话题,它经常考查变化中的不变量,如本题中顶点P所在的定线问题以及定点(H)问题等,这需要学生善于运用含参的眼光看问题,一方面视参数m为常数,进行相关运算;另一方面,学生心中又要清楚,参数m毕竟是变量,它当然是变化的,在变化中捕捉不变的量或不变的关系,是数学研究的永恒.