李秀真
分類討論是一種重要的數(shù)學(xué)思想方法,也是一種重要的解題策略. 當(dāng)問(wèn)題所給的對(duì)象不能進(jìn)行統(tǒng)一研究時(shí),就需要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分類,然后對(duì)每一類分別研究,給出每一類的結(jié)果,最終綜合各類結(jié)果得到整個(gè)問(wèn)題的解答. 分類必須從同一標(biāo)準(zhǔn)出發(fā),做到不重復(fù),不遺漏,包含各種情況.下面結(jié)合兩道中考?jí)狠S題講解分類討論思想.
例1 (2015·南通)已知拋物線y=x2-2mx+m2+m-1(m是常數(shù))的頂點(diǎn)為P,直線l:y=x-1.
(1) 求證:點(diǎn)P在直線l上;
(2) 當(dāng)m=-3時(shí),拋物線與x軸交于A,B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C,與直線l的另一個(gè)交點(diǎn)為Q,M是x軸下方拋物線上的一點(diǎn),∠ACM=∠PAQ(如圖1),求點(diǎn)M的坐標(biāo);
(3) 若以拋物線和直線l的兩個(gè)交點(diǎn)及坐標(biāo)原點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形是等腰三角形,請(qǐng)直接寫出所有符合條件的m的值.
【思路突破】(1) 利用配方法得到y(tǒng)=(x-m)2+m-1,點(diǎn)P(m,m-1),然后判斷點(diǎn)P是否在直線l上即可;
(2) 先確定拋物線解析式,根據(jù)拋物線與x軸、y軸的交點(diǎn)求出A、B、C三點(diǎn)的坐標(biāo),再通過(guò)解方程組求得Q、P點(diǎn)的坐標(biāo),然后分別過(guò)點(diǎn)P、點(diǎn)M作x軸和y軸的垂線構(gòu)造兩個(gè)直角三角形,利用相似的性質(zhì)得到M點(diǎn)的坐標(biāo);
(3) 通過(guò)解方程組得到點(diǎn)M、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo),再利用兩點(diǎn)間的距離公式得到三角形三邊PQ、OQ和OP的長(zhǎng),在三角形中只要有兩邊相等就可以判斷該三角形是等腰三角形,所以要對(duì)三種情況進(jìn)行分類討論:當(dāng)PQ=OQ時(shí),當(dāng)PQ=OP時(shí),當(dāng)OP=OQ時(shí),最后分別解關(guān)于m的方程求出m即可.
【解答】(1) 證明:
∵y=x2-2mx+m2+m-1
=(x-m)2+m-1,
∴點(diǎn)P的坐標(biāo)為(m,m-1),
∵當(dāng)x=m時(shí),y=x-1=m-1,
∴點(diǎn)P在直線l上.
(2) 當(dāng)m=-3時(shí),拋物線解析式為y=x2+6x+5.
當(dāng)y=0時(shí),x2+6x+5=0,解得x1=-1,x2=-5,
則A(-5,0),B(-1,0);
當(dāng)x=0時(shí),y=5,則C(0,5).
聯(lián)立方程組y=x2+6x+5,y=x-1.
解之得x=-3,y=-4,或x=-2,y=-3.
∵P(-3,-4),∴Q(-2,-3).
過(guò)點(diǎn)M作ME⊥y軸于點(diǎn)E,過(guò)點(diǎn)P作PF⊥x軸于點(diǎn)F,過(guò)點(diǎn)Q作QG⊥x軸于點(diǎn)G,如圖2所示,
整理得x2+4x=0,
解之得x1=0(舍去),x2=-4,
∴點(diǎn)M的坐標(biāo)為(-4,-3).
(3) 聯(lián)立方程組y=x2-2mx+m2+m-1,y=x-1,
解得x=m+1,y=m,或x=m,y=m-1,
則P(m,m-1),Q(m+1,m),
∴PQ2=(m+1-m)2+(m-m+1)2=2,
OQ2=(m+1)2+m2=2m2+2m+1,
OP2=m2+(m-1)2=2m2-2m+1.
①當(dāng)PQ=OQ時(shí),2m2+2m+1=2,
解之得m=;
②當(dāng)PQ=OP時(shí),2m2-2m+1=2,
解之得m=;
③當(dāng)OP=OQ時(shí),
2m2+2m+1=2m2-2m+1,解得m=0.
綜上所述,m的值為0、時(shí),△OPQ是等腰三角形.
【解后反思】此題屬于二次函數(shù)綜合題,涉及的知識(shí)點(diǎn)有:二次函數(shù)圖像和一次函數(shù)圖像上點(diǎn)的坐標(biāo)特征,二次函數(shù)性質(zhì),兩點(diǎn)間的距離計(jì)算,利用相似比計(jì)算線段長(zhǎng)等,遇到等腰就想到分類討論思想是本題解答關(guān)鍵.
例2 (2015·泰州)已知一次函數(shù)y=2x-4的圖像與x軸、y軸分別相交于點(diǎn)A、B,點(diǎn)P在該函數(shù)圖像上,P到x軸、y軸的距離分別為d1、d2.
(1) 當(dāng)P為線段AB的中點(diǎn)時(shí),求d1+d2的值;
(2) 直接寫出d1+d2的范圍,并求當(dāng)d1+d2=3時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3) 若在線段AB上存在無(wú)數(shù)個(gè)P點(diǎn),使d1+ad2=4(a為常數(shù)),求a的值.
【思路突破】(1) 由一次函數(shù)解析式求出A與B的坐標(biāo)繼而求出AB的中點(diǎn)P的坐標(biāo);
(2) 設(shè)P(m,2m-4),表示出d1+d2,分類討論m的范圍,根據(jù)d1+d2=3求出m的值;
(3) 設(shè)P(m,2m-4),利用絕對(duì)值的代數(shù)意義表示出d1與d2,代入d1+ad2=4,根據(jù)存在無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)P求出a的值即可.
【解答】(1) A(2,0)、B(0,-4),P為AB的中點(diǎn),
【解后反思】此題屬于一次函數(shù)綜合題,涉及的知識(shí)點(diǎn)有:一次函數(shù)與坐標(biāo)軸的交點(diǎn),線段中點(diǎn)坐標(biāo)公式,絕對(duì)值的代數(shù)意義以及坐標(biāo)與圖形性質(zhì).熟練掌握絕對(duì)值的代數(shù)意義是解本題的關(guān)鍵.