内容正文:
专题09 面积的存在性问题
在求面积时,除了最基本的面积公式外,还需要注意三角形的面积比与底边之比、高之比的关系.在压轴题中,往往是以函数为背景,此时则还需掌握好在坐标系中常用的割补法.
模块一:固定面积的存在性问题
1、 知识内容:
固定面积的存在性问题最为简单,在待求图形中,往往只有一个是变量,此时只需通过方程将其解出即可.
2、 解题思路:
(1) 根据题目条件,求出相应的固定面积;
(2) 找到待求图形合适的底和高;
(3) 列出方程,解出相应变量;
根据题目实际情况,验证所有可能点是否满足要求并作答.
例1.(2020黄浦区一模)已知在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点A、B(点A在点B的左侧),且AB=6.
(1)求这条抛物线的对称轴及表达式;
(2)在y轴上取点E(0,2),点F为第一象限内抛物线上一点,联结BF、EF,如果,求点F的坐标;
(3)在第(2)小题的条件下,点F在抛物线对称轴右侧,点P在轴上且在点B左侧,如果直线PF与y轴的夹角等于∠EBF,求点P的坐标.
【整体分析】
(1)先将抛物线表达式化为顶点式,得出对称轴x=1,再根据抛物线与x轴两交点的距离为6,可以得出A,B两点的坐标,进而可求出解析式.
(2)利用S四边形OEFB=S△OEF+S△OBF列方程求解.
(3)找出两等角所在的三角形,构造一组相似三角形求解.
【满分解答】
解:(1)将化为一般式得,
,
∴这条抛物线的对称轴为x=1.
又抛物线与轴交于点A、B(点A在点B的左侧),且AB=6,
∴根据对称性可得A,B两点的坐标分别为A(-2,0),B(4,0).
将A点坐标代入解析式,可解得m=
∴所求抛物线的解析式为.
(2)设点F的坐标为(t, t2+t+4),如图1可知
S四边形OEFB=S△OEF+S△OBF
=×2×t+×4×(t2+t+4)=10,
解得,t=1或t=2,
∴点F的坐标为或.
(3)假设直线PF与y轴交于点H,抛物线与y轴交于点C,连接CF,
则根据题意得∠FHC=∠EBF,
由(2)得点F的坐标为(2,4),又点C坐标为(0,4),
∴CF∥x轴,
过点F作FG⊥BE于点G,
有△CFH∽△GFB.
在△BEF中,根据已知点坐标可以求得BE=BF=2,EF=2,
根据面积法可求得FG=,∴BG=
设直线FP的解释式为y=kx+b,则OH=b,
∴CH=4-b,
∴
∴解得b=.
将点F的坐标(2,4)代入FP的解析式可得,k=,
即FP的解析式为y=x+,
令y=0,可得P点坐标为(-1,0).
【点睛】此题属于二次函数的综合题,熟练掌握二次函数图像与性质是关键与基础,另外涉及面积问题注意运用割补法;对于角度相等的存在性问题一般通过转化为相似来解决
例2.如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(8,0),点B在y轴的正半轴上,且,抛物线经过A、B两点.
(1)求b、c的值;
(2)过点B作CB⊥OB,交这个抛物线于点C,以点C为圆心,CB为半径的圆记作⊙C,
以点A为圆心,r为半径的圆记作⊙A.若⊙C与⊙A外切,求r的值;
(3)若点D在这个抛物线上,的面积是面积的8倍,求点D的坐标.
【解析】(1)∵A点坐标为(8,0),,∴OB = 6,∴B点坐标为(0,6).
将A、B两点坐标代入解析式,解得:,;
(2)∵CB⊥OB,∴C点坐标为(5,6).
∴⊙C的半径为5,.
∴;
(3)设D点横坐标为d,由题意可得,.∴.
又∵, ∴.∴D点坐标为或.
【总结】本题是二次函数的综合型,主要利用了待定系数法求二次函数解析式,利用外切间的数量关系确定圆的半径,在第(3)问中,要注意分类讨论.
例3.如图,二次函数的图像过点A(,0)、B(0,6),对称轴为直线,顶点为C,点B关于直线的对称点为D.
(1)求二次函数的解析式以及点C和点D的坐标;
(2)联结AB、BC、CD、DA,点E在线段AB上,联结DE,若DE平分四边形ABCD的面积,求AE的长;
(3)在二次函数的图像上是否存在点P,能够使?如果存在,请求出点P
的坐标;如果不存在,请说明理由.
【解析】(1)∵二次函数过(,0)对称轴为,∴二次函数过点(2,0).
设二次函数为,将B(0,6)代入,
解得二次函数解析式为:.
(2)
顶点C的坐标为(,8),点D的坐标为(,6),连接BD,
则.
∵AB的解析式为, ∴设E点为(e-6,e).
∴.
∴e = 4. ∴E点坐标为(,4).∴AE长为.
(3)分情况讨论.
①若P在抛物线AC段上,由题意,则有PC // AB.
∴PC解析式为,可解得P点坐标为(,6).
②若P不在抛物线AC段上,设PC与AB交于M.
由题意,得CM = AM.设M点坐标为(m,m+6),
∴.
解得:, ∴M点坐标