三角形中位线定理的经典题型(压轴题中对三角形中位线的另类诠释)

压轴题中对三角形中位线的另类诠释

三角形中位线定理的经典题型(压轴题中对三角形中位线的另类诠释)(1)

关于三角形的中位线,定义是连接三角形两边中点的线段,性质是它平行于第三边且等于第三边的一半;判定方法是经过三角形一边中点且与第三边平行。在几何证明中,它的作用通常是构造线段间的位置关系和数量关系,是数形结合的桥梁之一。然而,对于中位线,解读不能仅仅只着眼于平行、一半这些字眼,事实上,换个角度,还能有更多描述,这对数学文本解读提出了新的要求。

题目

如图,抛物线y=ax² 1/2x c交x轴于A,B两点,交y轴于C点,直线y=-1/2x-2经过A,C。

(1)求抛物线的解析式;

(2)点P是抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线,交直线AC于点M,设点P的横坐标为m。

①当△PCM是直角三角形时,求点P的坐标;

②作点B关于点C的对称点B',则平面内存在直线l,使点M,B,B'到该直线的距离都相等,当点P在y轴右侧的抛物线上,且与点B不重合时,请直接写出直线l:y=kx b的解析式(k,b可用含m的代数式表示)

三角形中位线定理的经典题型(压轴题中对三角形中位线的另类诠释)(2)

解析:

(1)直线已知,于是它与坐标轴的两个交点A和C可求,分别为A(-4,0),C(0,-2),再将它们代入抛物线解析式中,求得a=1/4,c=-2,所以y=1/4x² 1/2x-2;

(2)①关于直角三角形存在性的讨论,可以依据直角顶点所在位置,图中点M不可能是直角顶点,因此剩下两种,点P和点C,即∠MPC=90°或∠PCM=90°,先看第一种,此时PC与x轴平行,如下图:

三角形中位线定理的经典题型(压轴题中对三角形中位线的另类诠释)(3)

点P(m,1/4m² 1/2m-2)的纵坐标与点C相同,得到1/4m² 1/2m-2=-2,解得m=0或m=-2,显然m=0舍去,所以P(-2,-2);

再看第二种,∠PCM=90°,此时PC⊥AC,如下图:

三角形中位线定理的经典题型(压轴题中对三角形中位线的另类诠释)(4)

较为简单的思路是,作PD⊥y轴,这样构造出△PCD,它与△AOC相似,且△AOC是两直角边之比为1:2的直角三角形,于是可以得到PD:CD=1:2,因此m:(1/4m² 1/2m-2 2)=1:2,解得m=0或m=6,显然m=0舍去,因此m=6,∴P(6,10);

②如何理解“存在一条直线l,使B,M,B'到它的距离相等”?点到直线的距离应该理解为垂线段的长度,这三个点恰好构成一个三角形,而在三角形中,是否存在一条线,使三个顶点到它的距离相等呢?答案是存在,这条线是中位线。如下图:

三角形中位线定理的经典题型(压轴题中对三角形中位线的另类诠释)(5)

我们先写出点B'的坐标(-2,-4)和点M的坐标(m,-1/2m-2),然后分别来寻找这三条中位线所在直线的解析式。

先求出BB'解析式为y=x-2,BM斜率为(m 4)/(4-2m),B'M斜率为(4-m)/(2m 4),于是过点C的两条直线为y=(m 4)x/(4-2m)-2和y=(4-m)x/(2m 4)-2,过BM中点的直线为y=x-3/4m-2。

解题反思:

这道题的难点就是最后一问中关于到三点距离相等的直线,到三点距离相等的点我们曾经找过,在三角形内心,但到三点距离相等的直线,确实是比较少见。因此,对于三角形中位线的数量关系和位置关系,除了教材上的平行、一半之外,还可以拓展。

在平时教学过程中,作为老师,多接触各省市中考压轴题,见识外面更多教学研究成果,无疑对自身提升有极大帮助,中考已经结束,宜将剩勇追穷寇,不可沽名学霸王。

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