Files
python/数学课程/【存在性问题】菱形.md
HuangHai 1f397eca87 'commit'
2025-08-30 18:35:01 +08:00

4.1 KiB
Raw Permalink Blame History

(1) 将两点代入方程求解方程组即可:

$$ \left{\begin{matrix} -4=(-3)^2-3b+c & \ -1=c & \end{matrix}\right.



$\therefore b=4,c=-1,$**二次函数方程**:$y=x^2+4x-1$

下面来求一下直线方程:
$y=kx+b$

\large \left{\begin{matrix} -4=k(-3)+b & \ -1=b & \end{matrix}\right.


解得:$k=1,b=-1$,**直线方程**$y=x-1$

(2)**铅垂法+二次方程求顶点+校验**
由动点$P$向$x$轴引一条平等于$y$轴的直线,交$AB$于$M$,则$S_{\triangle ABP}=S_{\triangle APM}+S_{\triangle BPM}$


- $P$的坐标是设未知数$x=m$,然后通过二次函数获取到的$y=m^2+4m-1$
- $M$的坐标是通过直线方程求出的,将$x=m$代入直线方程,可得$y=m-1$

$S=\frac{1}{2} PM * (A横坐标 -B横坐标)$
$=\frac{1}{2}(m-1-(m^2+4m-1))*(0-(-3))$
$=-\frac{3}{2}m^2-\frac{9}{2}m$

$\because -\frac{3}{2}<0$,同一个开口向下的抛物线,所以函数有最大值,最大值在顶点,
$X=-\frac{b}{2a}=-\frac{-\frac{9}{2}}{-3}$
解得$X=-\frac{3}{2}$时,取得最大值,最大值
$=\frac{4ac-b^2}{4a}=\frac{0-\frac{81}{4}}{-6}=\frac{81}{24}=\frac{27}{8}$

(3) **前导知识:抛物线平移**
填空题:
将抛物线$y=-x^2$向右平移一个单位,所得函数解析式为( $y=-(x-1)^2$ )

分析:直接根据 **左加右减** 的原则进行解答即可.
考点: 二次函数图象与几何变换.

所以,右移两个单位,新方程就是$y=(x-2)^2+4(x-2)-1$
$y=x^2-4x+4+4x-8-1$
$y=x^2-5$

由于点$C$是两个抛物线的交点,所以就是联立两个方程:

\large \left{\begin{matrix} y=x^2+4x-1 & \ y=x^2-5 & \end{matrix}\right.



$\therefore C(-1,-4)$

![](http://dsideal.obs.cn-north-1.myhuaweicloud.com/HuangHai/BlogImages/2023/03/929a03f2e48fcf9c6aea7589b6e544ce.png)

- 由于$D$是原抛物线对称轴上一点,所以横坐标已知,为$-2$,纵坐标不知道,设为$t$,则$D(-2,t)$
- 设$E$点坐标为$(m,n)$

现在想要知道,是不是存一个菱形$BCDE$

步骤:

- 转化为等腰三角形存在性问题确定第三点
- 根据翻折确定第四点

![](http://dsideal.obs.cn-north-1.myhuaweicloud.com/HuangHai/BlogImages/2023/03/be49a821df0b31fa8e5d12eba9e8ad8e.png)
<font color='red' size=4><b>解释:因为菱形的四条边都相等,当一条边的两个点确定的时候,只要找出的第三点能够构成等腰三角形,这个点就是菱形的第三点。

另外,只要等腰三角形确定,就可以通过翻折找出对应的菱形。
</b></font>

![](http://dsideal.obs.cn-north-1.myhuaweicloud.com/HuangHai/BlogImages/2023/03/606d7aaab3c3be35f55ea05f97e8f6cd.png)

$BC$的等腰三角形存在性问题,就是在两圆一线上!
另外,$D$点要求在原抛物线的对称轴上,所以图中的蓝色点都是可能的答案。

<font color='red' size=4><b>坑:</b></font>
最下方的圆与原抛物线对称轴交点的蓝色点(西瓜视频字里面那个半蓝色的点)需要舍掉,原因是经过验证,此点与$B,C$三点共线,无法组成三角形,不符合要求,舍掉。

代数法求解坐标:
(1)确定点坐标,不知道的用变量描述
(2)等腰就是两条边的欧几里得距离相等,这里直接取平方计算,方便。
(3)平方两两相等,就可以得到$5$个点的坐标,再通过上面的分析,舍掉最后一个点,得到四个点的坐标
![](http://dsideal.obs.cn-north-1.myhuaweicloud.com/HuangHai/BlogImages/2023/03/dc80ee90f25c906faf45f353f22a73dc.png)

最后一步,开始翻折解决问题:

因为菱形就是一个平行四边形,有相应的规律:

**这条对角线的坐标相加,等于,另一条对角线的坐标相加**
$C(-1,-4),D坐标上面求出了B(0,-1),E(m,n)$
![](http://dsideal.obs.cn-north-1.myhuaweicloud.com/HuangHai/BlogImages/2023/03/b5a5f87decc96755b6044218d38e33a9.png)

$X_D+X_C=X_B+X_E$
$-2-1=0+m$
$m=-3$

$Y_D+Y_C=Y_B+Y_E$
$-1+\sqrt{6}-4=-1+n$
$n=-4+\sqrt{6}$

$\therefore M_1(-3,-4+\sqrt{6})$
同理,解得
$M_2(-3,-4-\sqrt{6})$
$M_3(-1,2)$
$M_4(1,-3)$