李秀真
分类讨论是一种重要的数学思想方法,也是一种重要的解题策略. 当问题所给的对象不能进行统一研究时,就需要对研究对象进行分类,然后对每一类分别研究,给出每一类的结果,最终综合各类结果得到整个问题的解答. 分类必须从同一标准出发,做到不重复,不遗漏,包含各种情况.下面结合两道中考压轴题讲解分类讨论思想.
例1 (2015·南通)已知抛物线y=x2-2mx+m2+m-1(m是常数)的顶点为P,直线l:y=x-1.
(1) 求证:点P在直线l上;
(2) 当m=-3时,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,与直线l的另一个交点为Q,M是x轴下方抛物线上的一点,∠ACM=∠PAQ(如图1),求点M的坐标;
(3) 若以抛物线和直线l的两个交点及坐标原点为顶点的三角形是等腰三角形,请直接写出所有符合条件的m的值.
【思路突破】(1) 利用配方法得到y=(x-m)2+m-1,点P(m,m-1),然后判断点P是否在直线l上即可;
(2) 先确定抛物线解析式,根据抛物线与x轴、y轴的交点求出A、B、C三点的坐标,再通过解方程组求得Q、P点的坐标,然后分别过点P、点M作x轴和y轴的垂线构造两个直角三角形,利用相似的性质得到M点的坐标;
(3) 通过解方程组得到点M、Q两点的坐标,再利用两点间的距离公式得到三角形三边PQ、OQ和OP的长,在三角形中只要有两边相等就可以判断该三角形是等腰三角形,所以要对三种情况进行分类讨论:当PQ=OQ时,当PQ=OP时,当OP=OQ时,最后分别解关于m的方程求出m即可.
【解答】(1) 证明:
∵y=x2-2mx+m2+m-1
=(x-m)2+m-1,
∴点P的坐标为(m,m-1),
∵当x=m时,y=x-1=m-1,
∴点P在直线l上.
(2) 当m=-3时,抛物线解析式为y=x2+6x+5.
当y=0时,x2+6x+5=0,解得x1=-1,x2=-5,
则A(-5,0),B(-1,0);
当x=0时,y=5,则C(0,5).
联立方程组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).
过点M作ME⊥y轴于点E,过点P作PF⊥x轴于点F,过点Q作QG⊥x轴于点G,如图2所示,
整理得x2+4x=0,
解之得x1=0(舍去),x2=-4,
∴点M的坐标为(-4,-3).
(3) 联立方程组y=x2-2mx+m2+m-1,y=x-1,
解得x=m+1,y=m,或x=m,y=m-1,
则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当PQ=OQ时,2m2+2m+1=2,
解之得m=;
②当PQ=OP时,2m2-2m+1=2,
解之得m=;
③当OP=OQ时,
2m2+2m+1=2m2-2m+1,解得m=0.
综上所述,m的值为0、时,△OPQ是等腰三角形.
【解后反思】此题属于二次函数综合题,涉及的知识点有:二次函数图像和一次函数图像上点的坐标特征,二次函数性质,两点间的距离计算,利用相似比计算线段长等,遇到等腰就想到分类讨论思想是本题解答关键.
例2 (2015·泰州)已知一次函数y=2x-4的图像与x轴、y轴分别相交于点A、B,点P在该函数图像上,P到x轴、y轴的距离分别为d1、d2.
(1) 当P为线段AB的中点时,求d1+d2的值;
(2) 直接写出d1+d2的范围,并求当d1+d2=3时点P的坐标;
(3) 若在线段AB上存在无数个P点,使d1+ad2=4(a为常数),求a的值.
【思路突破】(1) 由一次函数解析式求出A与B的坐标继而求出AB的中点P的坐标;
(2) 设P(m,2m-4),表示出d1+d2,分类讨论m的范围,根据d1+d2=3求出m的值;
(3) 设P(m,2m-4),利用绝对值的代数意义表示出d1与d2,代入d1+ad2=4,根据存在无数个点P求出a的值即可.
【解答】(1) A(2,0)、B(0,-4),P为AB的中点,
【解后反思】此题属于一次函数综合题,涉及的知识点有:一次函数与坐标轴的交点,线段中点坐标公式,绝对值的代数意义以及坐标与图形性质.熟练掌握绝对值的代数意义是解本题的关键.