中考几何压轴 114 几何与函数 面积计算的补偿技术
这一系列,不限专题,解析系列经典几何题,提高几何分析解决问题能力。
题 121. 《二次函数·面积差的最值》
如图1,已知抛物线y=-x²+bx+c过点A(1,0),B(-3,0),C是抛物线的顶点。
[1]. 求抛物线解析式;
[2]. 设点D是x轴上一点,当 tan (∠CAO+∠CDO) =4时,求点D的坐标;
[3]. 如图2,抛物线与y轴交于点E,点P是该抛物线上位于第二象限的点,线段PA交BE于点M,交y轴于点N,记△BMP和△EMN的面积分别为m、n,求m-n的最大值。
〖一般性提点〗
[1]. 本题第二问关键之一,是将
tan (∠CAO+∠CDO) =4
转化为角度关系。
为此需要找到Rt三角形,使其一锐角的正切值=4;
通过三角形相似,先求线段长,然后转化为点D的坐标;
[2]. 面积差的最值,可设所求点坐标(参数),分别计算各相关面积,得到含参数表达式,基于最值这个条件,求得对应参数值。
!!!在计算面积的时候,利用补偿法,简化计算,这是本题第三问的技巧。
所谓的补偿法,是将不规则三角形转化为一些较规则三角形面积的计算。
〖题目分析〗
[1]. y=-x²-2x+3
[2]. 求点D的坐标
依题意,设D(t,0);记对称轴与x轴交点为H,易知H(-1,0);
连接AC、OC,见图,因为tan (∠COH) =4,而 ∠CAO+∠ACO=∠COH
即tan (∠CAO+∠ACO) =4
连接CD,上式与题设tan (∠CAO+∠CDO) =4比较,可知:∠CDO=∠ACO;
<1>. 当t>0时,易知△ACO和△CDO构成母子相似三角形:
DO/CO=CO/AO
CO=√17,AO=1,代入上式解得:t=17;D(17,0);
<2>. 同理,当t<0时,则易证△ACO和△CDA构成母子相似三角形:
DA/AC=AC/AO
AC=√20,DA=1-t,AO=1,代入上得: t=-19;D(-19,0)。
[3]. 求面积差最大值
设P(t,-t²-2t+3)简记作P(t,-f(t)),进一步简记作P(t,-f);
PA直线:y=(f/(1-t))(x-1)。
面积分析(补偿法):
m-n=S(△BMP)-S(△EMN)
=S(△BAP)-S(△EBO)-S(△NAO)
点N在PA直线是,且x(N)=0,代入PA直线方程解得y(N)=-f/(1-t);
S(△BAP)=-f·AB/2=-2f;
S(△EBO)=9/2;
S(△NAO)=-f/[2(1-t)];
所以
m-n=-2f-9/2+f/[2(1-t)]
注意其中
f=t²+2t-3=(t+3)(t-1),得:
m-n=-2 t²-(9/2)t
所以当t=-9/8时,m-n取得最大值=81/32.