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一、题目与解答
【题目】如图1,在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点O与坐标原点重合,顶点A、C分别在x轴、y轴上.反比例函数y=[kx](k>0,x>0)的图像经过矩形OABC的对角线OB上的点P(2,1).
(1)求k的值;
(2)当AD=[12]时,求CE的长.
(3)若点B的坐标为(a,b)且a>2,随着a的变化,[BDBA]与[BEBC]的值是否一定相等?为什么?
【解】(1)∵双曲线y=[kx](k>0,x>0)经过点P(2,1),∴k=2.
(2)设直线OB的解析式为y=mx.∵直线y=mx经过点P(2,1),∴m=[12],即直线OB的解析式为y=[12]x.∵AD=[12],∴YD=[12](即D点的纵坐标为[12],下同).把YD=[12]代入y=[2x],得XD=4,∴XB=XD=4(即x点的横坐标为4,下同).把XB=4代入y=[12]x,得YB=2,∴YE=YB=2.把YE=2代入y=[2x],得XE=1,∴CE=1.
(3)一定相等.理由:∵点B(a,b)在直线y=[12x上,]∴[b=12a,]∴XA=XD=XB=a,YC=YE=YB=
[12a],把XD=a代入y=[2x],得YD=[2a].把YE=[12a]代入y=[2x],得XE=[4a],∴[BDBA]=[YB-YDYB-YA]=[12a-2a12a-0]=[a2-4a2],[BEBC]=[XB-XEXB-XC=][a-4aa-0=a2-4a2],∴[BDBA]=[BEBC].
【反思】第(3)问中的结论,能否推广到一般情形呢?如果推广到一般情形,该如何表述呢?所表述的结论是否成立?原因又是什么呢?
二、拓展与提炼
【拓展】在平面直角坐标系中,反比例函数y=[kx](k≠0)的图像外有一点P,过点P作PA⊥x轴于点A,作PB⊥y轴于点B,PA、PB分别交反比例函数y=[kx](k≠0)的图像于C、D两点,此时[PAPC]与[PBPD]的值是否一定相等?为什么?
【分析】问题中的反比例函数y=[kx]的比例系数k≠0,包含k>0和k<0两种情形.显然,只要其中一种情形成立了,另一种情形也必然成立,所以不妨重點探讨k>0的情形.由于点P是平面直角坐标系中任意一点,此时还要考虑点P与反比例函数y=[kx](k>0)的图像的相对位置是否有不同的情形.如果有,还需分类讨论.尝试之后,我们可以发现有以下3种不同的情形(仅考虑相对位置),如图2-4.
【解】不妨设k>0,分图2-4这3种情形探讨(由于篇幅有限,我们就不一一叙述,仅就图3所示的情形进行说明,其他情形同学们自行证明).设点P坐标为(a,b),则有XA=XC=XP=a,YB=YD=YP=b,∴有A(a,0),C(a,[ka]),B(0,b),D([kb],b),∴[PAPC]=[YA-YPYC-YP]=[0-bka-b]=[-abk-ab]=[abab-k],[PBPD]=[XP-XBXP-XD]=[a-0a-kb]=[abab-k],∴[PAPC]=[PBPD].
事实上,用同样的方法可以说明在其他两种情形下,[PAPC]=[PBPD]同样成立,进而说明原结论可以推广到一般的情形.
【追问】[PAPC]=[PBPD]的成立,更深层次地说明了什么?在图2-4中,分别连接AB、CD,你发现了什么?如果直线CD与x轴、y轴分别相交于E、F两点,你又能得到什么?(此时有AB∥CD,CE=DF,你知道为什么吗?)
以上的问题请同学们自主思考.数学的解题反思是提升数学解题水平的一种重要途径,希望同学们能发扬钻研精神,在解题过程中多提问、多思考、多拓展,努力达到“解一题,会一类,通一片”的效果.
(作者单位:江苏省常州市武进区湖塘实验中学)
【题目】如图1,在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点O与坐标原点重合,顶点A、C分别在x轴、y轴上.反比例函数y=[kx](k>0,x>0)的图像经过矩形OABC的对角线OB上的点P(2,1).
(1)求k的值;
(2)当AD=[12]时,求CE的长.
(3)若点B的坐标为(a,b)且a>2,随着a的变化,[BDBA]与[BEBC]的值是否一定相等?为什么?
【解】(1)∵双曲线y=[kx](k>0,x>0)经过点P(2,1),∴k=2.
(2)设直线OB的解析式为y=mx.∵直线y=mx经过点P(2,1),∴m=[12],即直线OB的解析式为y=[12]x.∵AD=[12],∴YD=[12](即D点的纵坐标为[12],下同).把YD=[12]代入y=[2x],得XD=4,∴XB=XD=4(即x点的横坐标为4,下同).把XB=4代入y=[12]x,得YB=2,∴YE=YB=2.把YE=2代入y=[2x],得XE=1,∴CE=1.
(3)一定相等.理由:∵点B(a,b)在直线y=[12x上,]∴[b=12a,]∴XA=XD=XB=a,YC=YE=YB=
[12a],把XD=a代入y=[2x],得YD=[2a].把YE=[12a]代入y=[2x],得XE=[4a],∴[BDBA]=[YB-YDYB-YA]=[12a-2a12a-0]=[a2-4a2],[BEBC]=[XB-XEXB-XC=][a-4aa-0=a2-4a2],∴[BDBA]=[BEBC].
【反思】第(3)问中的结论,能否推广到一般情形呢?如果推广到一般情形,该如何表述呢?所表述的结论是否成立?原因又是什么呢?
二、拓展与提炼
【拓展】在平面直角坐标系中,反比例函数y=[kx](k≠0)的图像外有一点P,过点P作PA⊥x轴于点A,作PB⊥y轴于点B,PA、PB分别交反比例函数y=[kx](k≠0)的图像于C、D两点,此时[PAPC]与[PBPD]的值是否一定相等?为什么?
【分析】问题中的反比例函数y=[kx]的比例系数k≠0,包含k>0和k<0两种情形.显然,只要其中一种情形成立了,另一种情形也必然成立,所以不妨重點探讨k>0的情形.由于点P是平面直角坐标系中任意一点,此时还要考虑点P与反比例函数y=[kx](k>0)的图像的相对位置是否有不同的情形.如果有,还需分类讨论.尝试之后,我们可以发现有以下3种不同的情形(仅考虑相对位置),如图2-4.
【解】不妨设k>0,分图2-4这3种情形探讨(由于篇幅有限,我们就不一一叙述,仅就图3所示的情形进行说明,其他情形同学们自行证明).设点P坐标为(a,b),则有XA=XC=XP=a,YB=YD=YP=b,∴有A(a,0),C(a,[ka]),B(0,b),D([kb],b),∴[PAPC]=[YA-YPYC-YP]=[0-bka-b]=[-abk-ab]=[abab-k],[PBPD]=[XP-XBXP-XD]=[a-0a-kb]=[abab-k],∴[PAPC]=[PBPD].
事实上,用同样的方法可以说明在其他两种情形下,[PAPC]=[PBPD]同样成立,进而说明原结论可以推广到一般的情形.
【追问】[PAPC]=[PBPD]的成立,更深层次地说明了什么?在图2-4中,分别连接AB、CD,你发现了什么?如果直线CD与x轴、y轴分别相交于E、F两点,你又能得到什么?(此时有AB∥CD,CE=DF,你知道为什么吗?)
以上的问题请同学们自主思考.数学的解题反思是提升数学解题水平的一种重要途径,希望同学们能发扬钻研精神,在解题过程中多提问、多思考、多拓展,努力达到“解一题,会一类,通一片”的效果.
(作者单位:江苏省常州市武进区湖塘实验中学)