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且看思维随“叠”舞

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“压轴题之难,难于上青天”,是不少同学面对数学试卷时发出的感叹.了解“游刃有余”典故的同学都会对庄子笔下庖丁解牛的神技留下深刻的印象.其实,解题与解牛在本质上是相通的,以庖丁解牛之道,施之于数学压轴题,同样可以达到游刃有余的境界.

例1(湖北荆门2007)如图1,在平面直角坐标系中,有一张矩形纸片OABC,已知O(0,0),A(4,0),C(0,3),点P是OA边上的动点(与点O,A不重合).现将PAB沿PB翻折,得到PDB;再在OC边上选取适当的点E,将POE沿PE翻折,得到PFE,并使直线PD、PF重合.

(1)设P(x,0),E(0,y),求y关于x的函数关系式,并求y的最大值;

(2)如图2,若翻折后点D落在BC边上,求过点P,B,E的抛物线的函数关系式;

(3)在(2)的情况下,在该抛物线上是否存在点Q,使PEQ是以PE为直角边的直角三角形?若不存在,说明理由;若存在,求出点Q的坐标.

分析:(1)稍加留意,我们就可看到,在图1中有一个我们在七年级就学过的一个图形关系:邻补角的平分线互相垂直. 进而又可轻易发现另一个重要的图形关系:RtPOE∽RtBPA.由相似三角形对应边的比相等,我们即可得到建立函数所需的等量关系.求出y关于x的函数关系式后,求y的最大值就是我们所熟悉的简单的操作问题了.

(2)由折叠的对称性,可得到两个等腰直角三角形:PAB和POE,进而依据已知条件得到P(1,0),E(0,1),B(4,3).以下的步骤就是我们轻车熟路地待定系数法的应用了.

(3)这里的最大奥妙在于分类讨论思想的运用. 使PEQ是以PE为直角边的直角三角形,这里的直角可能有两个:∠EPQ 和∠PEQ.若是前者,Q就是现存的点B;若是后者,就是过点E且平行于PB的直线与(2)中二次函数图像的交点.而求一次函数的解析式和求两函数图像的交点坐标,又是属于我们所擅长的解方程组的基本技能.至此,看似艰深的压轴题,就在我们思维的刀锋下,迎刃而解了.

解:(1)由折叠的对称性,可知PB平分∠APD,PE平分∠OPF, PD、PF重合,∠BPE = 90∠OPE+∠APB=90.又∠APB+∠ABP=90,∠OPE=∠ABP.RtPOE∽RtBAP.=.即=. y = x(4-x)=-x2+x(0<x<4).且当x=2时,y有最大值.

(2)由折叠的对称性可知,PAB,POE均为等腰三角形,可得P(1,0),E(0,1),B(4,3).

设过此三点的抛物线解析式为y = ax2+bx+c,则

解得 y =x2-x+1.

(3)由(2)知∠EPB=90,即点Q与点B重合时满足条件. 直线PB的解析式为y=x-1,与y轴交于点(0,-1).将PB向上平移2个单位则过点E(0,1), y =x+1.由得

注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”