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概念教学,理解越深,破题越快

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在数学教学中,最重要的是数学概念教学,最难的也是数学概念教学,对学生而言,数学概念理解越深,越透彻,解题时思路就越容易找到。

在二次函数压轴题中,这种对数学概念的理解要求愈发重要,以武汉市九年级某期中考试压轴题为例,多数学生面对最后一问时的手足无措,基本上源自于对圆概念理解不够,用学生自已的话讲“没想到是圆”,因此,破解这种“没想到”,让其变成“想到”,重视概念教学几乎是唯一的出路。

题目

已知抛物线y=ax²+bx+3与x轴交于A(-1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C.

(1)求抛物线的解析式;

(2)如图1,Q为抛物线上第一象限内一点,若∠AQC=2∠BAQ,求点Q的坐标;

(3)如图2,P为x轴上方一动点,直线PM,PN与抛物线均只有唯一公共点M,N,OH⊥MN于点H,且△PAB的面积是10,求线段OH长度的最大值.

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解析:

01

(1)将点A(-1,0)和B(3,0)代入y=ax²+bx+3,求得a=-1,b=2,所以抛物线解析式为y=-x²+2x+3;

02

(2)观察图中的∠AQC和∠BAQ,我们过点Q向y轴作垂线DQ,如下图:

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由DQ∥x轴,可知∠BAQ=∠DQE,而∠AQC=2∠BAQ,得∠DQC=∠DQE,我们可得等腰△CQE,从而点D为CE中点;

不妨设Q(t,-t²+2t+3),则D(0,-t²+2t+3),利用中点公式列方程得:3+3-t=2(-t²+2t+3),解得t=0或5/2,显然t≠0,则t=5/2,因此Q(5/2,7/4);

03

(3)见动设参的意思是,对于题目条件中的动点、动线,通常情况下设它的坐标或解析式系数为参数,并用这个参数来表示其余的点、线段长、函数解析式等,即设点参或线参,首先不要怕参数,其次要尽量寻找各参数之间的关系,这都需要对相应的数学概念有足够的理解;

关于如何选择设点参或线参,由于题目最终是求线段OH最大值,而点H在直线MN上,这是一条动直线,因此设线参在计算推导中会简便一些;

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现在我们来解读直线MN的解析式,将其变形得

y=k(x-1)+3,观察这个解析式右边,当x=1时,y=3,与k取值无关,这意味着直线MN经过一个定点Q(1,3),如下图:

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我们连接OQ之后,则△OHQ始终为直角三角形,且斜边为OQ,联想一斜边为定长的直角三角形,其直角顶点H在某个圆上,如下图:

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取OQ中点E,以点E为圆心,OQ为直径作圆,现在再来看题目要求的线段OH,在圆E中是弦,而圆内最长的弦是直径,于是OH最长时,长度即直径OQ=√10,所以线段OH长度最大值是√10.

解题思考

2024年武汉各区的二次函数压轴题,典型特征是抛物线背景下的动点、动线问题,因此需要设参后进行推导,推导依据包括直线与抛物线相交,直线与直线相交需联立方程,判断交点个数用判别式,两根关系韦达定理等,在推导过程中,会出现选择用其中一个参数来表示另一个参数的情况,这也是学生最容易迷糊的地方,很多学生推导时表示方式错了,导致计算量非常大,甚至得不到相应的结果,出现恒等式,而选择表示谁需要认真阅读题目条件和结论,知道解题方向,在正确理解题意的前提下,才不会搞错“码头”;

对于直线过定点的解读,也是学生思考中的另一个难点,虽然在平时练习中我们讲过不少此类习题,但仍然存在部分学生,得到解析式后,没有朝这个方向去思考,而教学中要解决这个问题,靠增大练习量是不够的,重复训练得到的只是条件反射,而不是思考力的提升;

对于题目中的圆,首先要观察到定点Q,然后是定线段OQ,它的身份是直角三角形的斜边,需要借助我们曾经教材上的图例:

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教材的这一处,并未提及共斜边的直角三角形,但我们在教学中,可以通过让学生作图观察,引导学生去发现这个结论,当然仅仅是发现还不够,在课堂上,还可以用相应的习题去强化它,按学生认知螺旋上升的原则,在后续教学中,不断重现,从而将其内化为学生的思维。