几何图形中函数解析式的求法(学法指导)

几何图形中函数解析式的求法函数是初中数学的重要内容，也是初中数学和高中数学有相关联系的细节，在历年的中考试题中都占有重要的份量，而求函数的解析式则成为中考的热点。求函数的解析式的方法是多种多样的，但是学生往往把思维固定在用“待定系数法”去求函数的解析式。而使用待定系数法去求函数的解析式的大前提是必须根据题目的条件，选用恰当函数（如正、反比例函数，一次、二次函数）的表达式。如果题目中能根据直接条件或间接条件给出函数的类型，当然是选用待定系数法求函数的解析式。但我们发现，在几何图形中求函数解析式却成为初中数学考试的常见题、压轴题。同时我们也发现，在几何图形中求函数解析式往往是无法确定所求函数的类型，因此用待定系数法进行解题是行不通的。我们知道，函数的解析式也是等式，要建立函数解析式，关键是运用已知条件在几何图形中找出等量关系，列出以变量有关的等式。下面以几个例子来探求在几何图形中建立函数解析式的常见类型和解题途径。一、用图形的面积公式确立等量关系例1、如图1，正方形ABCD的边长为2，有一点P在BC上运动，设PB=x，梯形APCD的面积为y（1）求y与x的函数关系式；（2）如果S△ABP=S体型APCD请确定P的位置。分析：本题所给的变量y是梯形的面积，因此可根据梯形面积公式BCADP图1ADCBEFGN图2S=21（上底+下底）×高，分别找出上底、下底、高问题可获解决。因为上底CP=x2，下底AD=2，高CD=2，于是由梯形面积公式建立两个变量之间的等量关系，2)22(21xy，整理得：222xy。（2）略例2、如图2，在直角梯形ABCD中，AD∥BC，∠BCD=90°，AD=a，BC=2a，CD=2，四边形EFCG是矩形，点E、G分别在腰AB、CD上，点F在BC上。设EF=x，矩形EFCG的面积为y。（2002年佛山中考题）（1）求y与x的函数关系式；（2）当矩形EFCG的面积等于梯形ABCD的面积的一半时，求x的值；（3）当∠ABC=30°时，矩形EFCG是否能成正方形，若能求其边长，若不能试说明理由。分析：本题所给的变量y值是矩形的面积，因此根据矩形面积公式S=长×宽，若能算出长FC与宽EF，或者用变量x、y表示FC和EF，则问题可获解决。其中宽EF=x，问题归结为求出长FC，从而两个变量x、y之间的关系通过矩形面积公式建立了。解：（1）过点A作AN⊥BC于N，因为在矩形EFCG中，EF⊥BC，∴EF∥AN∴ANEFBNBF即22xaaBF，得BF=2axABCDOEF图3∴EG=FC=242axaBFa∴xaxay24∴所求的函数关系式是axaxy2212（0x2）(2)、（3）略二、由直角三角形，利用勾股定理确立等量关系例3、如图3，在Rt△ABC中，∠B=90°，∠A=30°，D为BC边上一动点，AD的垂直平分线EF交B、AD、C于E、O、F，AB=2。（1）BD=x，AE=y，求y关于x的函数关系式；（2）是否存在x使四边形AEDF为菱形？若存在，则说明理由。分析：本题所给图形中直角三角形较多，将两个变量x，y之间的关系集中到同一直角三角形中问题可获得解决。因为BD=x，AE=y，AB=2，所以BE=2-y，又根据线段中垂线的性质知DE=AE=y。于是，在RtΔBDE中，由勾股定理建立两个变量之间的等式。解：（1）∵EF是线段AD的中垂线，∴AE=DE=yBD=x，BE=y2，在RtΔBDE中，BD2+BE2=DE2，即222)2(yyx整理得1412xy在RtΔABC中，∠B=90°，∠BAC=30°，AB=2，∴BC=332，∴0x332。于是1412xy(0x332)为所求的函数解析式。(2)略三、用平行线截线段成比例，利用比例式确立等量关系例4、如图4，在ΔABC中，AB=8，AC=6，⊙O是ΔABC的外接圆，且BC是直径，⊙O与⊙O’内切于点A，与边AB、AC分别交于点D、E。设BD=x，DE=y。（1）求y关于x的函数解析式，并指出自变量x的取值范围；（2）求当⊙O’与BC相切时y的值。分析：AB=8，BD=x，AD=x8，如果能求得BC的长，知道DE∥BC，则问题便迎刃而解。显然，这两个问题可分别通过直径所对的圆周角的性质、弦切角定理获得解决。解：（1）如图4，过点A作⊙O和⊙O’的公切线AT，则有O‘OBCDEA图4··TABCDPQ图5∠BAT=∠DEA=∠BCA。∴DE∥BC，∴BCDEABAD。∵BC是直径，∴∠BAC=90°，∴BC=10682222ACAB。∴1088yx，∴y与x的函数关系式是:1045xy（0x8）。（2）略四、用相似三角形，对应边成比例的比例式确立等量关系例5、已知：矩形ABCD中，AB=6cm，BC=8cm，在BC边上取一点P（P与B、C两点不重合），在DC边上取一点Q，使∠APQ=90°。（1）设BP的长为x，CQ的长为y，求出y与x之间的函数关系式；（2）试讨论当P在什么位置时，CQ的值最大。分析：本题中∠APQ=90°，若连结AQ，问题可以转化为上述提到的“用直角三角形，利用勾股定理确立等量关系”，但计算过程中会比较复杂且运算量较大，容易算错。但仔细观察可以发现，由于BP=x，CQ=y，其中两个变量都分别在不同的三角形中，要把它们建立起等量关系，则可考虑证△ABP∽△PCQ，由相似三角形对应边成比例可得：CQBPPCAB。从而问题可获解决，相比之下比第一种方法要简单。例6、如图6，△ABC是边长为2的等边三角形。点E、F分别在CB和BC的延长线上，且∠EAF=120°。设BE=x，CF=y，求出y与x之间的函数关系式。分析:本题中的BE=x，CF=y，其中两个变量都分别在不同的三角形中，要把它们建立起等量关系，则可证△ABE∽△FCA，由相似三角形对应边成比例可得：ACEBFCAB。从而问题可获解决。例7、已知:△ABC是正三角形,⊙O切AB、AC于D、E、G是BC上一动点，DG交⊙O于F，若AB=16，AD=6，设DG=x，EF=y。（1）当点G在BC上运动时，求y与x的函数关系式；（2）求自变量x的取值范围；（3）求EF的最大值。分析：其中DG=x，EF=y，由于G是一个动点，当G的位置改变，x、y的值也会随着改变，这种“动”的变化对于学生的理解来说是比较抽象的。如果连结OD、OE，由四边形内角和定理不难发现，在“动”中存在着一个不动的量，就是∠DFE始终都等于60°。由于△ABC是正三角形，即有∠B=ABCEF图6·OEDABCGF图7∠DFE，若能找出分别含有DG、EF两边的两个三角形相似，则问题就迎刃而解。显然，这个问题可通过弦切角定理找出∠BDG=∠FED，从而证出两个三角形相似。解：（1）如图7，连结OD、DE、DE∵AB、AC分别切⊙O于D、E∴OD⊥AB，OE⊥AC即∠ADO=∠AEO=90°又∵∠A=60°∴∠DOE=120°∴∠DFE=60°即有∠B=∠DFE∴∠BDG=∠FED∴△DBG∽△EFD∴EDDGEFDB∵AD=AE=6（切线长定理）∠A=60°∴DE=6∴6610xy整理得：xy60∴y与x的函数关系式是:xy60（2）（3）略几何图形中求函数的解析式是属于初中数学常见的几何的、代数的综合题。由于综合题的条件多，比较分散，或者比较隐蔽，因此增加了解题的难度。因此在解决这类问题时，要善于根据题目给出的条件结合几何图形找出突破口。而数形结合的思想是在分析解综合题思路的一种重要的数学思想．运用这种思想可以把代数的问题化成几何的问题，最终由几何性质解决代数问题，把复杂的问题转化成简单的问题，从而完成数与数的转化，形与形的转化，数与形的转化。