挑战压轴题:中考数学-二次函数(2015)
今天这道压轴题仍旧提供两种方法给同学们,一种和答案的方法一致,另一种仍旧是直线平移法,同学们可以根据自身能力选择适合自己的方法。
老规矩:如发现过程中出现错误,请于留言中为大家指出,谢谢!

说实话,当初第一次解这道题的时候,老师并没有现在的解题能力,很多压轴题也是解不出来的,但是就目前来看,再去解析数学压轴题,好像每一种都能找到解决方法。先解析吧,
(1)抛物线的解析式,送分部分,关于y轴对称,所以没有一次项,顶点是C,所以解析式中对应c值为8,又过点A,开口朝下,所以对应a为-1/8,那么解析式就是:

(2)要证明PF和PD的长度差值是定值,首先就要有二者的长度,这一问如果想要去找更简便的方法,貌似不容易,所以最简单的方法是什么呢?就是最笨的方法,分别表示出PF和PD的长,
假设点P的横坐标是x,那么就能得到PF和PD的长了,

同时PD为,

∴PD-PF=2,恒为定值;
(3)D和E都是固定点,△PDE面积是整数的点P,或者周长最小时的点P,很明显,这一问就是压轴内容。
首先周长最小的情况,对同学们来说应该是最容易发现的吧?
PD+PE+DE,PD和PE是未知的,但是PD=PF+2,所以PD+PE=PF+PE+2,那么也就是PF+PE最小的时候,三点共线时线段和最小,所以此时点P的横坐标为-4,那么坐标为(-4,6);
再来看面积是整数的情况,

如上图,我们做一个点P的位置,连接PD、PE、DE,根据平时大家的习惯,再作PQ⊥x轴于Q,△PDE的面积=四边形PQOD的面积-△PQE面积-△ODE面积;
仍然假设点P的坐标为x,而△ODE的面积为12,
那么PQ中含有x²项,OQ中含有x,所以面积会涉及到x³,所以没有办法计算整数情况,也就是说这样去分析的话,根据目前大家所学知识肯定解不出来。
所以,需要换一种思路,

连接OP,△OPE面积+△ODP面积-△ODE面积=△PDE面积,这样OE和OD分别当做底,而且都是已知量,最后的面积为,

可见其面积符合抛物线的性质,x取值范围是-8到0,对称轴为x=-6,所以最大值为13,最小值为4,面积从4到13的整数一共10个,但是注意x=-5和x=-7的时候,面积都是12,所以点P的个数是11个,
这个时候有同学就会说,所以点P的个数是12个,如果真这样的话说明这些同学根本就没有去验证点P横坐标为-4时是不是也这11个范围内,
我们将x=-4带入进去,面积也是整数,所以说周长最小的时候点P的位置和面积是整数的情况有一个是重复的,因此总数是11个。
那么这道题有没有别的方法呢?仍然直线平移法,但是涉及点到直线的距离计算,如果不会利用三角函数计算的同学,还是不要尝试该方法。
当点P在C处时,我们知道△PDE面积最小,是4;
那么什么时候面积最大呢?我们可以利用直线平移法,找到面积最大时候点P的位置,将DE进行平移,假设平移后的解析式,然后与抛物线建立方程,使判别式=0,解出平移后的直线解析式,然后再解出点P的坐标,
而这个时候计算面积需要用到点到直线距离的计算,初中阶段可以利用三角函数来解决,然后计算出面积最大时以DE为底,△PDE的高最大值为

所以面积就可以计算出来是13,那么点P的个数怎么去计算呢?
底边DE中有根号13,那么只要高h中也含有根号13就可以将根号化简掉,结果就能凑出整数,所以很明显高h中必须要有根号13,那么就只有改变根号前面的系数了,系数最大才是1了,所以只能是分数,那么这个时候又出现分数了,如何确保最终的面积是整数呢?只要分母是13的分数,过程的根号13经过平方后就变为13,所以分母就消掉了,那么小于1的且分母是13的最简分数有13个,但是我们知道面积最小是4,也就是说高h最小时,分数为4/13,所以分子从4到13一共10个,
同时,在利用直线平移法的时候,就需要考虑比较全面,在向左平移直线DE的过程中,直线过点A时起,到和抛物线只有一个交点的这个过程中,x轴上方(含x轴)的交点是有两个的,所以产生的点P也是有两个,那么就需要计算直线平移过点A时的点P所形成的△PDE的面积,此时计算出面积为12,而面积为13时只有一个点P,面积为12的时候有2个,12到13之间没有其他情况了,所以面积=12的时候有两个点P,所以一共是11个,
到了这个时候,周长最小的情况时点P的位置也需要去进行验证,看是否符合面积为整数的情况,所以将P(-4,6)代入三角形计算面积后发现也是整数,这就表明前面11个点已经包含了该点P,所以综合上面所有情况,点P的个数一共是11个。
周长最小的点P前面已经给大家了,所以这里就不再重复给出了。
最后我们来总结一下:
使用面积相减的方法,必须能够考虑到连接OP,不创造x³出来,否则没办法去计算,成功列出面积的关系式后,一定要能想到转化顶点式,然后结合x的取值范围,找到面积的对应范围,范围内的整数个数就是点P的个数;
使用直线平移法利用三角形的高h来判定个数的方法,必须要掌握住点到直线的距离计算方法,否则根本没戏,同时还要能注意到平移后的直线与抛物线两个交点都在第二象限和x轴上的情况,否则就会漏掉点A的情况;
最后一定要记得验证周长最小时的点P是否已经重复;
所以第一种面积相减的方法更容易去计算,而直线平移法虽说更容易理解,但是对于大多数同学来说,涉及到的计算量并不少,尤其是点到直线的距离,属于高中才会普遍学习的内容,初中阶段只能利用辅助线+三角函数去解决,因此,一定要选择自己擅长的方法。
