以“不变”应“万变”

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  【问题背景】已知y关于x的函数表达式y=2kx-3k 2,观察这个函数表达式,你有什么发现?
  面对这个问题,一开始或许你毫无头绪,仔细思考后,可能你会有所发现,甚至发现独特之处。
  【思考探索】不难发现,这是一个含参数(k)的一次函数解析式。为了研究它的特殊性,我们不妨取一些k值(如表1),并画出它的图像(如图1)。
  观察图像,我们可以得知,一次函数y=2kx-3k 2的图像总经过点([32],2)。这是什么原因呢?于是,我对原来的表达式进行恒等变形,看看能否找到问题的答案。
  由y=2kx-3k 2,可得y=k(2x-3) 2,即y-2=k(2x-3)。
  既然原函数表达式y=2kx-3k 2是成立的,那么变形后的表达式也是成立的,而我们知道,k作为一个系数是可以取不为0的任何实数的,要使原式成立,需满足(y-2)和(2x-3)的值分别为0。这就是为什么函数图像总经过点([32],2)的本质原因。
  结论应用如图2,在平面直角坐标系xOy中,以原点O为圆心的圆过点A(13,0),直线y=kx-3k 4与⊙O交于B、C两点,则弦BC的长的最小值是多少?
  本題是一道有关线段最值的问题。在圆内求线段的最值,需确定线段的两个端点的位置。从这个角度分析,即使我们知道k值,也很难确定点B与点C在平面直角坐标系中的位置。因此,我们要从函数表达式入手,将其进行适当的变形,发现函数图像总过点(3,4),此时可求得圆心O到点(3,4)的距离为5,问题就转化成求过⊙O内一点的最短弦问题。运用垂径定理和勾股定理,求解步骤如下:
  解:∵y=kx-3k 4,
  ∴k(x-3)=y-4,
  ∵k有无数个取值,由x-3=0、y-4=0,
  可得x=3,y=4,
  ∴直线一定过点D(3,4)。
  如图3,根据勾股定理,可求得OD=5。
  ∵最短的弦BC是过点D且与⊙O垂径垂直的弦,∴连接OC,OC=OA=13,OD=5,在Rt△COD中,可求得CD=12。
  ∵OD⊥BC,
  ∴BC=2CD=24。
  【解题感悟】在求解有关含参数的函数表达式的问题时,往往需要在变化的参数中找到那个“不变”的点(或量),再运用这些不变的量去破解复杂多变的问题,此所谓以“不变”应“万变”。
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