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方程型综合题,主要以一元二次方程为背景,结合几何、三角或其他代数知识,利用一元二次方程有关理论(如解方程、判别式,根与系数的关系,构造方程等)来解决问题。各地中考常把这类题作为压轴题。这类学科知识渗透题,是近几年中考试卷中涌现出来的又一颗新星,充分体现了数学作为工具学科的本质,现以2009年部分省市中考题为例分类解析点评如下,供复习时参考。
1 一元二次方程与几何相结合的综合题
例 1:如图1,菱形ABCD的对角线交于O点,且AO、BO的长分别是关于x的方程x2-(2m-1)x+4(m-1)=0的两个根,又知菱形ABCD的周长为20,求m的值。(宁波市)
分析:由已知,根据一元二次方程根与系数的关系,可以得到关于AO、BO和m的两个方程,显然AB=5,在Rt△AOB中,由勾股定理又可得到一个关于AO、BO方程,联系上述方程即可求出m的值。
解:∵ AO、BO是方程x2-(2m-1)x+4(m-1)=0的两个根,∴ AO+BO=2m-1,AO·BO=4(m-1),∵ 四边形ABCD是菱形,∴ AC⊥BD。由于菱形周长为20,且四边长相等,∴ AB=5。
由勾股定理得,AO2+BO2=AB2,即AO2+BO2=25,∴ (AO+BO)2-2AO·BO=25,∴ (2m-1)2-2×4(m-1)=25。m2-3m-4=0,解得m=4或m=-1。当m=-1时,AO·BO=4(m-1)=-8不符合题意,故舍去。∴ 所求m的值为4。
点评:该例中因为已知方程的两根是线段的长,所以不仅要求方程有实数根,即△≥0,而且要求方程有两个正根,即2m-1>0,且4(m-1)>0,此题数形结合,难易适中,解题关键是要注意挖掘和利用这些隐含条件,才能保证结论的正确。
2 一元二次方程与代数函数相结合的综合题
例2:已知点P在一次函数y=2x+1的图象上,点P的横坐标和纵坐标是关于x的一元二次方程x2-(m-3)x+m=0两个根,求m的值。(芜湖市)
分析:设P点的坐标为(a,b),则由一元二次方程根与系数的关系得a+b=m-3ab=m又因为P(a,b),在直线y=2x+1上,所以b=2a+1,由以上三式可求m。
解:设点P的坐标为(a,b),∵ a、b是关于x一元两次方程x2-(m-3)x+m=0的两个根,∴ a+b=m-3ab=m又∵ P(a,b),在直线y=2x+1上,∴ b=2a+1,∴ a+b=m-3ab=mb=2a+1∴a=2b=5m=10或a=-1b=-1m=1∴ m=10或1
点评:这是一道一次函数与一元二次方程根与系数关系相结合的综合题,解本题的关键是直接运用根与系数的关系及点的坐标满足直线方程,得到一个三元二次方程组而求解,由此启发我们,只要我们学会分析抓住突破口,那么解综合题就有了十足的把握。
3 一元二次方程与三角函数相结合的综合题
例3:已知A、B为Rt△ABC的两锐角,SinA,SinB是方程x2+mx+n=0的两根,且2x+4n+1=0,求出m、n的值(兰州市)
分析:由于A+B=90°,所以SinB=CosA,从而结合韦达定理和Sin2A+Cos2A=1,求出m、n的值。
解:∠A+∠B=90°,∴ SinB=CosA,而议程x2+mx+n=0的两根为SinA,CosA,∴ 由根与系数关系,得SinA+CosA=-m ①SinA·CosA=n ②∴①2-②×2得m2-2n=1 ③(这里运用了三角函数公式:Sin2A+Cos2A=1)又∵ 2m+4n+1=0 ④ ∴ 解③、④得m=-■,n=-■或m=-■,n=■ ∴ SinA>0,CosA>0,m<0,n>0,故m=-■,n=■
点评:本题将一元二次方程与锐角三角函数结合在一起,体现了新课程的理念,淡化了代数与三角学科界限,解题时既应用根与系数关系,又运用了三角函数公式:Sin(90°-A)=CosA及Sin2A+Cos2A=1,还要考虑m、n的正负,因而是一道开拓学生思维的综合性的好题。
4 一元二次方程与几何、三角相结合的综合题
例4:已知a、b、c分别是△ABC的∠A、∠B、∠C的对边(a>b),二次函数y=(x-2a)x-2b(x-a)+c2的图象的顶点在x轴上,且SinA,SinB是关于x的方程(m+5)x2-(2m-5)x+m-8=0的两个根。①判断△ABC的形状,并说明理由;②求m的值;③若这个三角形外接圆的面积为25π,求△ABC的内接正方形(四个顶点都在三角形三边上)的边长。(成都市)
分析:①由抛物线的顶点在 轴上可得到相应方程的判别式为0,从而求出a、b、c之间的关系,再作判断。②由根与系数的关系和同角三角函数间的关系得到关于m的方程,解之即可。③由圆的面积,m的值和三角函数的定义求出直角三角形的边长,进而分类求出正方形的边长。
解:① △=4(a+b)2-4(2ab+c2)=0得a2+b2=c2,所以△ABC为Rt△ABC 。②依题意有sinA+sinB=■sinA·sinB=■ 由①得∠A+∠B=90°,所以sinB=cosA,利用sin2A+cos2A=1,即(sinA+cosA)2-2sinAcosA=1,得■2-2·■=1,解得m1=20,m2=4(舍去),③由πR2=25π,得R=5,所以c=10,当m=20时,sinA=■,sinB=■,所以a=c·sinA=8,b=c·sinB=6,设正方形边长为x,根据三角形内接正方形不同的位置分类求解。如图2,因为DE∥CA,得■=■,所以x=■;如图3,作CH⊥AB于H,则CH=■。因为△CDG∽△CBA,所以■=■,则 x=■
点评:本题是一道融代数、几何、三角于一体的综合性试题,解题过程体现了函数与方程、代数与几何、几何与三角、代数与三角等知识间的相互转换,综合应用了数形结合的思想、函数与方程的思想、分类讨论的思想。本题设计新颖、思维严谨,能力要求高,具有明显的选拔功能。
综上所述可知:解一元二次方程型综合题,就一元二次方程而言,一般可按如下三个步骤进行:①认真读题、审题、理解题意;②分析探求解题思路;③规范书写解答过程。
另外,就一元二次方程而言,可有如下几个常用考点:①关于方程的有关概念;②一元二次方程的解法;③一元二次方程根的判别式;④一元二次方程根与系数的关系;⑤分式方程的解法。
这些考点是中考试卷中不可缺少的题型内容,这种题型涉及的知识面广、知识跨度大,基本数学方法多,纵横联系较复杂,能力要求高,一般处于中档题或压轴题的位置,不少学生在解答试卷时,往往不敢“接触”综合题,甚至干脆对此不予思考,久而久之,在他们心里产生了综合题是一种高不可攀的、神秘莫测的“问题”了。因此,在平时的教学和复习中,要帮助他们消除心理上的压力,引导他们思考,分析典型的综合题,以培养他们敢于解综合题的良好习性,在解综合题时,除了要求具有扎实的基础知识和熟练掌握基本方法外,还应掌握综合题的解法。
由于一元二次方程型综合题体现了综合性和创新性,随着新课程改革的不断深化,笔者认为:这类综合题将是2011年中考发展的趋势,且试题除学科内部综合外,还可与生物、地理、政治、历史、外语、物理、化学结合,相互渗透,对此,我们应引起高度重视。
1 一元二次方程与几何相结合的综合题
例 1:如图1,菱形ABCD的对角线交于O点,且AO、BO的长分别是关于x的方程x2-(2m-1)x+4(m-1)=0的两个根,又知菱形ABCD的周长为20,求m的值。(宁波市)
分析:由已知,根据一元二次方程根与系数的关系,可以得到关于AO、BO和m的两个方程,显然AB=5,在Rt△AOB中,由勾股定理又可得到一个关于AO、BO方程,联系上述方程即可求出m的值。
解:∵ AO、BO是方程x2-(2m-1)x+4(m-1)=0的两个根,∴ AO+BO=2m-1,AO·BO=4(m-1),∵ 四边形ABCD是菱形,∴ AC⊥BD。由于菱形周长为20,且四边长相等,∴ AB=5。
由勾股定理得,AO2+BO2=AB2,即AO2+BO2=25,∴ (AO+BO)2-2AO·BO=25,∴ (2m-1)2-2×4(m-1)=25。m2-3m-4=0,解得m=4或m=-1。当m=-1时,AO·BO=4(m-1)=-8不符合题意,故舍去。∴ 所求m的值为4。
点评:该例中因为已知方程的两根是线段的长,所以不仅要求方程有实数根,即△≥0,而且要求方程有两个正根,即2m-1>0,且4(m-1)>0,此题数形结合,难易适中,解题关键是要注意挖掘和利用这些隐含条件,才能保证结论的正确。
2 一元二次方程与代数函数相结合的综合题
例2:已知点P在一次函数y=2x+1的图象上,点P的横坐标和纵坐标是关于x的一元二次方程x2-(m-3)x+m=0两个根,求m的值。(芜湖市)
分析:设P点的坐标为(a,b),则由一元二次方程根与系数的关系得a+b=m-3ab=m又因为P(a,b),在直线y=2x+1上,所以b=2a+1,由以上三式可求m。
解:设点P的坐标为(a,b),∵ a、b是关于x一元两次方程x2-(m-3)x+m=0的两个根,∴ a+b=m-3ab=m又∵ P(a,b),在直线y=2x+1上,∴ b=2a+1,∴ a+b=m-3ab=mb=2a+1∴a=2b=5m=10或a=-1b=-1m=1∴ m=10或1
点评:这是一道一次函数与一元二次方程根与系数关系相结合的综合题,解本题的关键是直接运用根与系数的关系及点的坐标满足直线方程,得到一个三元二次方程组而求解,由此启发我们,只要我们学会分析抓住突破口,那么解综合题就有了十足的把握。
3 一元二次方程与三角函数相结合的综合题
例3:已知A、B为Rt△ABC的两锐角,SinA,SinB是方程x2+mx+n=0的两根,且2x+4n+1=0,求出m、n的值(兰州市)
分析:由于A+B=90°,所以SinB=CosA,从而结合韦达定理和Sin2A+Cos2A=1,求出m、n的值。
解:∠A+∠B=90°,∴ SinB=CosA,而议程x2+mx+n=0的两根为SinA,CosA,∴ 由根与系数关系,得SinA+CosA=-m ①SinA·CosA=n ②∴①2-②×2得m2-2n=1 ③(这里运用了三角函数公式:Sin2A+Cos2A=1)又∵ 2m+4n+1=0 ④ ∴ 解③、④得m=-■,n=-■或m=-■,n=■ ∴ SinA>0,CosA>0,m<0,n>0,故m=-■,n=■
点评:本题将一元二次方程与锐角三角函数结合在一起,体现了新课程的理念,淡化了代数与三角学科界限,解题时既应用根与系数关系,又运用了三角函数公式:Sin(90°-A)=CosA及Sin2A+Cos2A=1,还要考虑m、n的正负,因而是一道开拓学生思维的综合性的好题。
4 一元二次方程与几何、三角相结合的综合题
例4:已知a、b、c分别是△ABC的∠A、∠B、∠C的对边(a>b),二次函数y=(x-2a)x-2b(x-a)+c2的图象的顶点在x轴上,且SinA,SinB是关于x的方程(m+5)x2-(2m-5)x+m-8=0的两个根。①判断△ABC的形状,并说明理由;②求m的值;③若这个三角形外接圆的面积为25π,求△ABC的内接正方形(四个顶点都在三角形三边上)的边长。(成都市)
分析:①由抛物线的顶点在 轴上可得到相应方程的判别式为0,从而求出a、b、c之间的关系,再作判断。②由根与系数的关系和同角三角函数间的关系得到关于m的方程,解之即可。③由圆的面积,m的值和三角函数的定义求出直角三角形的边长,进而分类求出正方形的边长。
解:① △=4(a+b)2-4(2ab+c2)=0得a2+b2=c2,所以△ABC为Rt△ABC 。②依题意有sinA+sinB=■sinA·sinB=■ 由①得∠A+∠B=90°,所以sinB=cosA,利用sin2A+cos2A=1,即(sinA+cosA)2-2sinAcosA=1,得■2-2·■=1,解得m1=20,m2=4(舍去),③由πR2=25π,得R=5,所以c=10,当m=20时,sinA=■,sinB=■,所以a=c·sinA=8,b=c·sinB=6,设正方形边长为x,根据三角形内接正方形不同的位置分类求解。如图2,因为DE∥CA,得■=■,所以x=■;如图3,作CH⊥AB于H,则CH=■。因为△CDG∽△CBA,所以■=■,则 x=■
点评:本题是一道融代数、几何、三角于一体的综合性试题,解题过程体现了函数与方程、代数与几何、几何与三角、代数与三角等知识间的相互转换,综合应用了数形结合的思想、函数与方程的思想、分类讨论的思想。本题设计新颖、思维严谨,能力要求高,具有明显的选拔功能。
综上所述可知:解一元二次方程型综合题,就一元二次方程而言,一般可按如下三个步骤进行:①认真读题、审题、理解题意;②分析探求解题思路;③规范书写解答过程。
另外,就一元二次方程而言,可有如下几个常用考点:①关于方程的有关概念;②一元二次方程的解法;③一元二次方程根的判别式;④一元二次方程根与系数的关系;⑤分式方程的解法。
这些考点是中考试卷中不可缺少的题型内容,这种题型涉及的知识面广、知识跨度大,基本数学方法多,纵横联系较复杂,能力要求高,一般处于中档题或压轴题的位置,不少学生在解答试卷时,往往不敢“接触”综合题,甚至干脆对此不予思考,久而久之,在他们心里产生了综合题是一种高不可攀的、神秘莫测的“问题”了。因此,在平时的教学和复习中,要帮助他们消除心理上的压力,引导他们思考,分析典型的综合题,以培养他们敢于解综合题的良好习性,在解综合题时,除了要求具有扎实的基础知识和熟练掌握基本方法外,还应掌握综合题的解法。
由于一元二次方程型综合题体现了综合性和创新性,随着新课程改革的不断深化,笔者认为:这类综合题将是2011年中考发展的趋势,且试题除学科内部综合外,还可与生物、地理、政治、历史、外语、物理、化学结合,相互渗透,对此,我们应引起高度重视。