☉江蘇省海安市海陵中學 李海鳳
二次函數的圖像是拋物線,各地中考以拋物線為背景,結合其“內接三角形”進行探究的習題豐富多彩,本文關注拋物線結合其“內接特殊三角形”與一元二次方程之間的對應關系(即“形數對應”),為了便于教學研究,我們以習題教學的形式構思了一節中考微專題教學課例,現梳理出來,分享給大家.
例1如圖1,在平面直角坐標系xOy中,拋物線y=ax2+bx+c與x軸交于A、B兩點,與y軸交于C點.
(2)當△ABC是直角三角形時,求證:ac=-1.
教學預設:(1)令y=0,則關于x的一元二次方程ax2+bx+c=0的兩根)對應著B、A兩點的橫坐標.于是

圖1
(2)由△ABC是直角三角形,可證△AOC △COB,把對應邊的比例式轉化為乘積式,得OC2=OA·OB.接下來“從形到數”,把它們對應的“坐標”代入乘積式,得c2=,化簡可得ac=-1.
教學時注意引導學生體會數形對應、數形互助的數學思想方法.可以使用如下的板書設計幫助學生理解這里的數形對應.

跟進練習:已知二次函數y=3x2+bx+c的圖像與坐標軸分別交于A、B、C三點,若△ABC是直角三角形,則c的值為______.
解題預設:根據例1(2)中的結論“當△ABC是直角三角形時,ac=-1”,可直接寫出3c=-1,解得c=-.
例2平面直角坐標系xOy中,頂點為C的拋物線y=ax2+bx+c與x軸交于A、B兩點.
(1)若△ABC為直角三角形,求證:b2-4ac=4;
(2)若△ABC為等邊三角形,求證:b2-4ac=12;
(3)若△ABC中∠ACB=120°,求證:b2-4ac=.
教學預設:根據題干信息,有如下一些準備工作.畫出圖2進行分析(設a>0,拋物線開口向上),結合拋物線的對稱性質可確認△ABC一定是等腰三角形,且CA=CB.接著拋物線y=ax2+bx+c與x軸(即直線y=0)交于A、B兩點.則點A、B的橫坐標對應著關于x的一元二次方程ax2+bx+c=0的兩根,可算出AB的長為.表示出拋物線的頂點C的坐標作CH⊥AB交x軸于H,則等腰三角形ABC底邊上的高CH就是

圖2
(1)若△ABC為直角三角形,則△ABC為等腰直角三角形,則AB=2CH,則,變形得b2-4ac=4.
講評提醒:貫通思路之后,可以與例1中提醒學生數形對應的板書一樣,給出相應的板書(略).
拓展預設:因為x軸就是直線y=0,還可將x軸一般化為直線y=n,有如下更一般的情形與性質.
走向一般:如圖3,平面直角坐標系xOy中,頂點為C的拋物線y=ax2+bx+c與直線y=n交于A、B兩點.拋物線y=ax2+bx+c與直線y=n聯立得到關于x的一元二次方程ax2+bx+c-n=0.若△ABC為直角三角形,是否有b2-4a(c-n)=4?
簡證:關于x的一元二次方程ax2+bx+c-n=0的兩根為,可算出AB的長為.表示出拋物線的頂點C的坐標),如圖3,作CH⊥AB交直線AB于H,則等腰三角形ABC底邊上的高CH就是


圖3
若△ABC為直角三角形,則△ABC為等腰直角三角形,則AB=2CH,則,變形得b2-4a(c-n)=4,仍然滿足一元二次方程ax2+bx+c-n=0的Δ=4.
類似的,仍然可證得:若△ABC為等邊三角形,有b2-4a(c-n)=12;若△ABC中∠ACB=120°,有b2-4a(cn)=.
跟進練習:(1)二次函數y=ax2+bx+c的圖像與x軸有兩個交點A和B,頂點為C,且b2-4ac=4,則∠ACB的度數為( ).
A.30° B.45° C.60° D.90°
(2)二次函數y=ax2+bx+1(a≠0)的圖像與x軸有兩個交點A、B,頂點為C.若△ABC恰好是等邊三角形,求代數式b2-2(2a-3)的值.
預設解答:根據例2,對于(1),可直接看出∠ACB為90°;對于第(2)問,稍加包裝,把代數式b2-2(2a-3)展開整理得b2-4a+6,再對照二次函數表達式中常數項c=1,將待求式子轉化為b2-4ac+6,結合△ABC恰好是等邊三角形,可得b2-4ac=12,于是代數式b2-2(2a-3)的值為18.
教師的解題研究不能滿足于解一題丟一題,而要注意收集、關聯同類習題,并及時整理存檔,重視個人教學素材庫的建設.筆者的一般做法是,在電腦上有相應的文件夾,想好同類題的主題命名文件夾,比如,本文關注的主題可命名為“主題關注 拋物線與內接三角形 形數對應”,這樣日后檢索資料時可以根據不同的關鍵詞很快查找到,而且后續有類似的素材更新時,也可繼續添加到相應主題的文件夾中.
解后回顧對于師生的解題都是十分必要的,是加深理解、增強記憶的好方法.特別是教師解后回顧,不但要想清問題的結構與本質,還可從服務習題教學的角度進行思考,問題還有哪些可能的變式?已有性質的發現能否進行推廣?上文例2的教學拓展,就是這方面的一個重要應用.習題課教學中,注重變式,善于引導學生“走向一般”思考問題的習慣,不但對一道習題的理解更加深刻,達到解一題、會一類的效果,更重要的是向學生傳遞了數學的特點,比如數學的抽象思想、一般化及模型思考.
習題課教學也需要經營板書,而不是雜亂無章的解題步驟,而且除了解題步驟的構思、排版,對于關鍵步驟、重要的轉化策略、解題難點,還需要有另外的板書構思,這也是教學藝術的體現.在上文例1、例2思路講解之后,我們分別給出兩處體現“形數對應”的板書設計,通過不同標注、箭頭示意等形象的方式呈現出來,根據教學觀察,多數學生在記錄課堂筆記時,對老師這種精心設計、形象的板書細節,都能“完好”地記錄在他們的聽課筆記上,也對他們理解難點起到很好的幫助作用.