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二次函数与倍半角问题
第一部分:基础知识储备
当我们题目出现一个角是另外一个角的2倍的时候,我们称这一类问题是倍半角问题。当然也有可能出现3倍角或者两个小角和差等于另外一个角的2倍之类的情况,都属于这一大类问题。常见方法如下
方法一:将这个二倍角直接进行平分,辅助线为作大角角平分线或者作平行线。
若∠AOB是二倍角,则作OC平分∠AOB,这样就会出现∠AOC=∠COB,若再作一条平行线,根据内错角相等,则会出现∠AOC=∠COB=∠ODP.根据等角就会出现角度的转化和边长的转化。
方法二:将小角作为等腰三角形的底角构造一个等腰三角形,辅助线为作线段相等,此时等腰三角形的顶角的补角即为二倍角。
若∠AOC是小角,则可以在OC取点B,作BP=OP,则根据三角形的一个外角等于不相邻的两个内角和可得,∠APB=∠AOC+∠OBP=2∠AOC. 同样的思路,再作BD=BP,则∠PDB=∠APB=∠AOC+∠OBP=2∠AOC.如果是求点坐标,容易出现漏解,需要注意一下。
方法三:如果前面两个方法都无法直接求出,则需要分析两个等角所在几何图形,考虑是否构造全等三角形,或者通过等角的三角函数值相同来解决相关问题。
第二部分:典型例题分析
类型一:有公共边一构造等腰三角形
例 1 如图,抛物线 交x轴于A,B两点,交y轴于点C,直线y=x-5经过点B,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A的直线交直线BC于点M.连接AC,当直线AM与直线BC的夹角等于∠ACB的2倍时,请直接写出点M的坐标.
【解答】(1)当x=0时,y=x-5=-5,,则C(0,-5),
当y=0时,x-5=0,解得x=5,,则B(5,0),
把B(5,0),C(0,-5)代入 得 解得
∴抛物线解析式为
②作 于N, 轴于H,作AC的垂直平分线交BC于. ,交AC于E,如图,
为等腰直角三角形,
易得AC的解析式为y=5x-5,,E点坐标为 设直线 的解析式为
把 代入得 解得 ∴直线 的解析式为
解方程组 得 则
在直线BC上作点. 关于N点的对称点 ,如图2,则
设
综上所述,点M的坐标为 或
例 2 (内蒙古呼和浩特)如图,抛物线 经过点B(4,0)和点C(0,2),与x轴的另一个交点为A,连接AC、BC.
(1)求抛物线的解析式及点A的坐标;
(2)如图,点P是第一象限内抛物线上的动点,过点P作. 轴,分别交BC、x轴于点M、N,当 中有某个角的度数等于 度数的2倍时,请求出满足条件的点P的横坐标.
【解答】(1)把点B(4,0)和点C(0,2)代入,得 解得:
∴抛物线的解析式为 令y=0,则 解得:
∴点A(-1,0);
(2)∵点B(4,0),C(0,2),∴OB=4,OC=2,∴tan∠OBC=OC/OB= 设直线BC的解析式为y=kx 把点B(4,0),C(0,2)代入得: 解得:
∴直线BC的解析式为 设点 则
1、若∠PCM=2∠OBC,过点C作CF∥x轴交PM于点F,如图甲所示,∴∠FCM=∠OBC,即 轴,∴CF⊥PQ,∴PM=2FM,
解得:a=2或0(舍去),∴点P的横坐标为2;
2、若∠PMC=2∠OBC,∵∠PMC=∠BMN,
∴∠BMN=2∠OBC,∵∠OBC+∠BMN=90°,∴∠OBC=30°,与 相矛盾,不合题意,舍去;
3、若∠CPM=2∠OBC,如图乙,过点P作PG平分∠CPM,则∠MPG=∠OBC,∵∠PMG=∠BMN,
∴△PMG∽△BMN,∴∠PGM=∠BNM=90°,∴∠PGC=90°,∵PG平分∠CPM,
即. 解得 或0(舍去),∴点P的横坐标为
综上所述,点P的横坐标为2或
第三部分:针对提高训练
类型二:无公共边二倍角-利用锐角三角函数
练 1 如图所示,二次函数 的图象与一次函数y=kx-k+2的图象交于A、B两点,点B在点A的右侧,直线AB分别与x、y轴交于C、D两点,其中k<0.
(1)求A、B两点的横坐标;
(2)二次函数图象的对称轴与x轴交于点E,是否存在实数k,使得∠ODC=2∠BEC,若存在,求出k的值;若不存在,说明理由.
练 2 二次函数 的图象经过点A(-4,0),B(1,0),,与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上一点,连接BP、AC,交于点Q,过点P作. 轴于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接BC,当. 时,求直线BP的表达式;
类型三:半角问题
练 3 若一次函数y=-3x-3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,点B的坐标为(3,0),二次函数y= 的图象过A,B,C三点,如图(1).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图(1),过点C作( 轴交抛物线于点D,点E在抛物线上(y轴左侧),若BC恰好平分 求直线BE的表达式;
倍半角问题
【练1】解:(1)将二次函数与一次函数联立得:k(x- 解得:x=1和2,故点A、B的坐标横坐标分别为1和2;
(2)存在,理由:
①当点B在x轴上方时,过点B作BH⊥AE于点H,过点A作∠HAB的角平分线交BH于点M,过点M作MN⊥AB于点N,过点B作BK⊥x轴于点K,
图中:点A(1,2)、点B(2,k+2),则AH=-k,HB=1,设:HM=m=MN,则BM=1-m,
则 b,由勾股定理得: 即:(1-m) = 解得:
在△AHM中,
解得: 此时k+2>0,则-2②当点B在x轴下方时,同理可得: 解得: 或 此时k+2<0,k<-2,故舍去 故k的值为:. 或
【练2】解:(1)∵二次函数 的图象经过点A(-4,0),B(1,0),
解得:∴二次函数的表达式为
(2)如图,设BP与y轴交于点E,
∵PD∥y轴,∴∠DPB =∠OEB,∵∠DPB =2∠BCO,∴∠OEB=2∠BCO,
∴∠ECB=∠EBC,∴BE=CE,∵C(0,4),B(1,0),∴OC=4,OB=1,
设OE=a,则CE= BE=4-a,在 RtΔBOE 中,
解得: 设BP 所在直线表达式为y= kx+b(k≠0),
解得: ∴直线BP 的表达式为
【练3】解:(1)一次函数y=-3x-3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,
当x=0时,y=-3,当y=0时,0=-3x-3,解得x=-1,∴点A(-1,0),C(0,-3),
将点 A、B、C的坐标代入抛物线表达式得 解得
故抛物线的表达式为:
(2)如图:设直线BE交y轴于点M,从抛物线表达式知,抛物线的对称轴为x=1,
∵CD∥x轴交抛物线于点D,∴点D的横坐标是2,当x=2时,y=x -2x-3=-3,∴D(2,-3),
由点B、C的坐标知,直线BC与AB的夹角为45°,即∠MCB=∠DCB=45°,∵BC恰好平分∠DBE,故∠MBC=∠DBC,而BC=BC,∠BCD=∠OBC=∠MCB=45°,
故△BCD≌△BCM(ASA),∴CM=CD=2,故OM=3-2=1,故点M(0,-1),
设直线BE的表达式为:y= kx+b,则 解得 故直线BE的表达式为: