2026年精练与拓展九年级数学上册沪教版五四制第10页答案
14 如图,在同一个平面直角坐标系中,有抛物线 $y=2x^2 -1$ 与抛物线 $y=-2x^2 +1$。请仅用无刻度的直尺按要求完成以下作图,并说明作图理由。(保留作图痕迹)
(1)在图(1)中作一菱形。
(2)在图(2)中作一矩形。

答案


14. (1) 如图(1),菱形$ABCD$即为所求. (2) 如图(2),矩形$EFGH$即为所求.
提示:(1) 可分别求出两条抛物线与$y$轴、$x$轴的交点坐标$B(0,-1)$、$D(0,1)$、$A(-\dfrac{\sqrt{2}}{2},0)$、$C(\dfrac{\sqrt{2}}{2},0)$. 因此点$B$和点$D$、点$A$和$C$分别关于原点对称. $AC$和$BD$互相垂直且平分,所以$AB=BC=CD=AD$,四边形$ABCD$是菱形.
(2) 因为两函数图像关于$x$轴对称,且它们各自关于$y$轴对称,所以由四边形$ABCD$是菱形,可得点$F$、$G$关于$x$轴对称,点$E$、$H$关于$x$轴对称,点$F$、$E$关于$y$轴对称,点$G$、$H$关于$y$轴对称. 于是$EF// GH// x$轴,$FG// EH// y$轴. 因此,四边形$EFGH$是矩形.

解析

【分析】
要完成作图,首先分析两条抛物线的性质:抛物线$y=2x^2-1$和$y=-2x^2+1$既关于x轴对称,各自又关于y轴对称。
(1)作菱形:根据菱形判定规则,对角线互相垂直平分的四边形是菱形。先找到两条抛物线与坐标轴的交点:两条抛物线与x轴交点相同,为$A(-\frac{\sqrt{2}}{2},0)$、$C(\frac{\sqrt{2}}{2},0)$;$y=2x^2-1$与y轴交于$B(0,-1)$,$y=-2x^2+1$与y轴交于$D(0,1)$。这四个点的连线中,AC、BD为坐标轴,互相垂直且平分,因此连接四个点即可得到菱形。
(2)作矩形:根据矩形判定规则,有一个角是直角的平行四边形是矩形。利用抛物线的对称性,过y轴上的交点D作直线交开口向上的抛物线左右两支于F、E,再利用关于x轴对称的特点找到对应点G、H,连接后所得四边形的边分别平行于x轴、y轴,四个角为直角,即为矩形。
【解析】
(1)作图与证明:
① 确定交点:令两个抛物线的$y=0$,解得$x=\pm\frac{\sqrt{2}}{2}$,即两条抛物线与x轴交点为$A(-\frac{\sqrt{2}}{2},0)$、$C(\frac{\sqrt{2}}{2},0)$;令$x=0$,得$y=2x^2-1$与y轴交点$B(0,-1)$,$y=-2x^2+1$与y轴交点$D(0,1)$。
② 用无刻度直尺依次连接AB、BC、CD、DA,得到四边形ABCD。
理由:点A和点C关于原点对称,点B和点D关于原点对称,因此对角线AC、BD互相平分;又AC在x轴上,BD在y轴上,$AC⊥ BD$,根据对角线互相垂直且平分的四边形是菱形,可知四边形ABCD是菱形。
(2)作图与证明:
① 用直尺连接AD并延长,交左侧抛物线$y=2x^2-1$于点F;连接CD并延长,交右侧抛物线$y=2x^2-1$于点E。
② 利用图形关于x轴对称的性质,作点F关于x轴的对称点G,点E关于x轴的对称点H。
③ 用直尺依次连接EF、FG、GH、HE,得到四边形EFGH。
理由:两条抛物线关于x轴对称,且各自关于y轴对称,因此$EF// GH// x$轴,$FG// EH// y$轴,四边形EFGH的四个内角均为直角,故四边形EFGH是矩形。
【答案】
(1) 如图(1),菱形$ABCD$即为所求. (2) 如图(2),矩形$EFGH$即为所求.
【知识点】
二次函数的对称性,菱形的判定,矩形的判定
【点评】
本题将二次函数的图像性质与特殊四边形的作图相结合,解题的关键是挖掘两条抛物线的对称特征,结合菱形、矩形的判定定理完成作图,能有效考查对函数性质和几何判定的综合运用能力。
【难度系数】
0.6