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一类面积最值问题解法探究

  • 投稿叶洛
  • 更新时间2015-09-03
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文/徐世奎

【摘 要】数学的特点之一就是它具有严密的系统性,数学的知识、思想、方法之间都有密切的内在联系。要理解和掌握数学的知识、思想和方法,不仅要理解和掌握数学的每一个知识、思想和方法,而且还要理解和掌握数学的知识、思想、方法之间的内在联系。那么善于总结归纳数学思想与方法是学好数学的必须。

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关键词 面积;抛物线;二次函数

本文以一道习题的多种解题方法出发,体会总结归纳数学思想方法对数学学习的好处。

问题:已知抛物线y=ax2+bx+c沿x轴向右平移2个单位后所得抛物线为y=ax2-4ax+4a+1,正方形ABCD的中心在坐标原点,其边分别平行于坐标轴,以O为圆心的圆在第二象限内与正方形ABCD相交于点P、Q,且P、Q在抛物线y=ax2+bx+c上。

(1)求a的取值范围;

(2)设AB交X轴于点E,若PE⊥EC.求E、C两点的坐标;

(3)在(2)的条件下,设直线AC与y=ax2+bx+c相交于M、N,问在直线AC上方的抛物线y=ax2+bx+c上,是否存在一点T,使得△MNT的面积最大?若存在求出最大面积,并指出此时T的坐标,若不存在,请说明理由。

考点:二次函数综合题

分析:(1)分析说理或论证均可。

(2)利用相似求出P、Q,坐标是关键。

(3)如何求面积最大值,利用代数或几何方法均可,这将是本文探究的重点。

解析:

(1)通过观察y=ax2-4ax+4a+1,不难发现y=a(x-2)2+1,将其沿x轴向左平移2个单位后就成了y=ax2+bx+c,故y=ax2+bx+c即为y=ax2+1。

方法一(叙述说理)

∵y=ax2+1的对称轴为y轴,经过P、Q两点

∴抛物线的开口必须向下

∴a<0

方法三:代数法,构建关于△MNT的面积的二次函数是关键。

设T(x0,y0)

S△MNT=S四边形MGNT-S△MGN=(S梯形MGST+S△TSN)-S△MGN

故应先求出M、N的坐标,从而得出以x0为自变量的S的二次函数,求出最值。

可见一题多解,就是对于同一问题,由于观察的角度不同、侧重点不同,运用知识的不同,思考方向和思维力度的不同,从而得到不同的解法。采用不同方法求解,是开拓学生思路,培养学生将已学知识融会贯通的一个重要途径,用多种方法解答同一道数学题,不仅能更牢固地掌握和运用所学知识,而且,通过一题多解,分析比较,寻找解题的最佳途径和方法,能够培养创造性思维能力。

(作者单位:湖北省宜昌市夷陵区分乡初中)