最值在中考数学中属于高频考点,无论几何还是二次函数压轴题,都有它的影子。
但二次函数和几何中求最值通常是不一样的:
几何题中往往需要转化成几何问题,隐圆、旋转、对称……比较难想;
而二次函数中常常用解析法,哪怕是做辅助线,也比较容易想到,难点在计算上。
我们来看下面的例题。
01
解析法
解析法,简单一些来说,就是:
把问题用代数,方程或者函数表达出来,再通过函数或代数式的性质,来解决相应问题。


在初中高中这里,具体的就是:
把几何、物理问题跟函数结合起来;
再放到坐标系内;
利用坐标系来研究函数的性质,从而解决几何和物理问题。
我们常做的二次函数压轴题就是这个类型。
高中的圆锥曲线,还有立体几何中的建立坐标系,也是用解析法解决问题。
现在中考、高考又出了很多新题型,也是函数和现实问题结合,放到坐标系中——
目的是让学生学会用解析法解决问题。
这些记好,如此便明确出题目的,学习方向,题目中的数学思维。
下面我们看题目的第一问。

第一问很简单,大部分同学都会做,这也是一个常规操作。
这个常规操作就两分,但是通过它我们要明白:
在坐标系内,点和解析式的对应关系。
这个关系,是后续计算的基础——就比如第二问,求一个最值。
要求最值,你需要三步:
第一对应,点在抛物线上,如何用解析法表达点的坐标;
第二运算,表示出来坐标,让坐标点参与运算,进行代数推理;
第三思考,利用一些几何知识,结合代数式解决问题。
先看第一步。


点在抛物线上、点在直线上,根据这些条件要会设点的坐标。
这里暗含一层意思,点在抛物线(直线)上,就是这个点满足抛物线(直线)的解析式。
既然满足解析式,解析式本质上也是一种函数;
我们就可以利用函数的性质来分析点,来做运算,来解决问题。
接下来第二步,让点的表达式参与运算。
PD取得最大值——怎么处理?
PD之间的距离,是可以用坐标系内的点的坐标来表示的。
比如小学生都会学:
你在(2,2)这个位置,我在(2,1)——我们在同一列不同的行。
我们之间差一个单位的距离,计算起来就是2-1=1。

那么PD的长,我们就用P的纵坐标减去D的纵坐标,得出一个距离的表达式——
小学生不能这么搞,代数思维是很抽象的,他们的抽象能力还没有达到这个级别。
在抽象坐标系内的运算,他们只能理解具体的数。
而初中生可以理解代数抽象了,这里再讲一遍是我们要把概念的根本逻辑搞清楚。
接着看:
距离的表达式也是一个函数,我们可以利用函数的性质来类比解决最值问题。
对应到这里就是一个二次函数,二次函数有最值、有最值点;
找到它的最值和最值点PD距离的最大值就解决了——这就是解析。

第三,更复杂的,求AM+MN+NF的最小值,需要一点思考。
我们要利用一点几何知识了。
因为MN定值,那么AM+MN+NF的长度,就取决于AM+NF了。
我们都知道:两点之间线段最短,那么只要ANF在一条线上,就OK了。
都不挨着,怎么办?
平移,平移是我们经常用的手段。
这就是几何方法——在几何压轴题里也常用,届时根据形势需要我们也会做平移。
如下图,平移之后A'N'F就在一条线上,这样就转化成求一条线段的长度了。
坐标系内求线段长度,有“两点之间的距离公式”,或者,也可以用勾股定理。


勾股定理正好符合了坐标系内运算的规律。
我们说坐标系内的点,无论它的横坐标还是纵坐标,都是跟坐标轴垂直方向的对应点。
即便是x轴,也是垂直于y轴的。
那么这样的垂直,就很容易构成直角三角形;
既然是直角三角形就很容易利用勾股定理。
这也是坐标轴内解析法的妙处——可以把很多知识点都迁移到坐标轴里来。
我们再往下看第三问,先画画图。

为什么能够画出这张图呢?因为我知道沿着直线平移如何平移。
简单来说就是:看方向,依旧是左加右减,上加下减。
沿着CA,是向左,向下;
那么平移后解析式表达出来;
再根据经过的点来求平移的单位。
——坐标系里,函数的一些规律,我们也要知道一点。
不仅仅是把几何问题迁移到坐标系内,坐标系内的一些规则,我们也要明白一些。
等于一个地界有一个地界的规则,这些个规则,咱们得懂。
这要看平时的学习积累了——做学问,偷不得懒哦。


既然有新的解析式和图像,我们就可以算出它与直线的交点k。
这还是要根据对应来。
有交点,交点在直线上也在抛物线上,那就是它们的纵坐标相等;
我们便可以联立方程,或者直接让他们的解析式相等。
这也是求交点的惯用操作——包括以后的圆跟直线交点,椭圆跟直线交点……
解析系统里有很多操作,都是前人总结,这些操作你最好都收集一下!
利用这些操作,熟悉使用这些操作,会帮助你快速通向答案。
接着来,当我们联立方程,便能求出k值,接着Q点的位置我们就可以根据条件推测了。

这时候,你需要一些【经验】。
∠QDK=∠ACB,假如k在AC的下方,DK和BC是平行的。
既然平行,那么这两条抛物线还互相平行,那么我们就可以想见:
K和Q的纵坐标是相同的;
既然纵坐标相同,我们就可以轻松算出Q点.
——这便是经验,也可以说是直觉。
这种题让直接写出符合条件的点,靠经验和直觉就行,省时间。


而剩下一个点,靠经验和直觉就不行了。
直觉上这个点就在AC的上方,但你还不能直接就让它跟Q1对称,不一定的。
我们需要思考——做出这一问,就靠个人能力了。
分析:
既然Q2在AC的上方,又因为∠QDK=∠ACB,AD=AD,我们可不可以构造一个三角形;
∠DAB=45°,我们只需要另外一个等于45°的角;
于是,我们可以过A作GA⊥X轴,△GAD≌△DAH.
接着我们就可以根据线段相等来计算了。


经过计算我们找到了Q2,找到这个点,真的需要能力。
如果做不出来,做到Q1已经很不错了——计算过程也很复杂,一不小心就错了。
好,题目做完了。
到这里,你也看出来了,二次函数大题其实就是解析法的终极试炼。
解析法是一个很好的工具,我们数学教育的目的就是:教学生使用数学工具。
不是所有人都可以发明工具,也不要追求这个——创意使用工具,已经很了不起了。
