
求三角形的面積是幾何題中常見問題之一,可用的方法也比較多,比如面積公式、割補(bǔ)、等積變形、三角函數(shù)甚至海倫公式,本文介紹的方法是在二次函數(shù)問題中常用的一種求面積的方法——鉛垂法.
【問題描述】在平面直角坐標(biāo)系中,已知、、,求△ABC的面積.
【分析】顯然對(duì)于這樣一個(gè)位置的三角形,面積公式并不太好用,割補(bǔ)倒是可以一試,比如這樣:
構(gòu)造矩形ADEF,用矩形面積減去三個(gè)三角形面積即可得△ABC面積.
這是在“補(bǔ)”,同樣可以采用“割”:
此處AE+AF即為A、B兩點(diǎn)之間的水平距離.
由題意得:AE+BF=6.
下面求CD:
根據(jù)A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)求得直線AB解析式為:
由點(diǎn)C坐標(biāo)(4,7)可得D點(diǎn)橫坐標(biāo)為4,
將4代入直線AB解析式得D點(diǎn)縱坐標(biāo)為2,
故D點(diǎn)坐標(biāo)為(4,2),CD=5,
.
【方法總結(jié)】
作以下定義:
A、B兩點(diǎn)之間的水平距離稱為“水平寬”;
過點(diǎn)C作x軸的垂線與AB交點(diǎn)為D,線段CD即為AB邊的“鉛垂高”.
如圖可得:
【解題步驟】
(1)求A、B兩點(diǎn)水平距離,即水平寬;
(2)過點(diǎn)C作x軸垂線與AB交于點(diǎn)D,可得點(diǎn)D橫坐標(biāo)同點(diǎn)C;
(3)求直線AB解析式并代入點(diǎn)D橫坐標(biāo),得點(diǎn)D縱坐標(biāo);
(4)根據(jù)C、D坐標(biāo)求得鉛垂高;
(5)利用公式求得三角形面積.
例題精講
【例1】.如圖,拋物線y=﹣x2﹣2x+3與x軸交于A(1,0),B(﹣3,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.點(diǎn)P為拋物線第二象限上一動(dòng)點(diǎn),連接PB、PC、BC,求△PBC面積的最大值,并求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
?變式訓(xùn)練
【變1-1】.如圖,已知拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于A、B兩點(diǎn),過點(diǎn)A的直線l與拋物線交于點(diǎn)C,其中A點(diǎn)的坐標(biāo)是(1,0),C點(diǎn)坐標(biāo)是(4,3).
(1)求拋物線的解析式和直線AC的解析式;
(2)若點(diǎn)E是(1)中拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),且位于直線AC的下方,試求△ACE的最大面積及E點(diǎn)的坐標(biāo).
【變1-2】.如圖,直線y=﹣x+2交y軸于點(diǎn)A,交x軸于點(diǎn)C,拋物線y=﹣+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A,點(diǎn)C,且交x軸于另一點(diǎn)B.
(1)求拋物線的解析式;
(2)在直線AC上方的拋物線上有一點(diǎn)M,求四邊形ABCM面積的最大值及此時(shí)點(diǎn)M的坐標(biāo).
【例2】.如圖,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A(﹣1,0),B(3,0)兩點(diǎn),過點(diǎn)A的直線l交拋物線于點(diǎn)C(2,m),點(diǎn)P是線段AC上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作x軸的垂線交拋物線于點(diǎn)E.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當(dāng)P在何處時(shí),△ACE面積最大.
?變式訓(xùn)練
【變2-1】.如圖,拋物線y=ax2+bx+2交x軸于點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0),交y軸于點(diǎn)C.
(1)求這個(gè)拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
(2)若點(diǎn)D的坐標(biāo)為(﹣1,0),點(diǎn)P為第二象限內(nèi)拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求四邊形ADCP面積的最大值.
【變2-2】.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,直線y=x﹣2與x軸交于點(diǎn)B,與y軸交于點(diǎn)C,二次函數(shù)y=+bx+c的圖象經(jīng)過B,C兩點(diǎn),且與x軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)A,動(dòng)點(diǎn)D在直線BC下方的二次函數(shù)圖象上.
(1)求二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)連接DC,DB,設(shè)△BCD的面積為S,求S的最大值.
1.如圖,拋物線y=﹣x2+x+2與x軸交于A,B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C,若點(diǎn)P是線段BC上方的拋物線上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)△BCP的面積取得最大值時(shí),點(diǎn)P的坐標(biāo)是( )
A.(2,3)B.(,)C.(1,3)D.(3,2)
2.如圖1,拋物線與x軸交于A、B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C,直線過B、C兩點(diǎn),連接AC.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點(diǎn)P為拋物線上直線BC上方的一動(dòng)點(diǎn),求△PBC面積的最大值,并求出點(diǎn)P坐標(biāo);
(3)若點(diǎn)Q為拋物線對(duì)稱軸上一動(dòng)點(diǎn),求△QAC周長(zhǎng)的最小值.
3.如圖,拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于A(1,0),B(﹣3,0)兩點(diǎn).
(1)求該拋物線的解析式;
(2)設(shè)(1)中的拋物線交y軸于C點(diǎn),在該拋物線的對(duì)稱軸上是否存在點(diǎn)Q,使得△QAC的周長(zhǎng)最???若存在,求出Q點(diǎn)的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
(3)在(1)中的拋物線上的第二象限上是否存在一點(diǎn)P,使△PBC的面積最大?若存在,求出△PBC面積的最大值.若沒有,請(qǐng)說明理由.
4.如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中,已知拋物線y=ax2+bx﹣5與x軸交于A(﹣1,0),B(5,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)求拋物線的二次函數(shù)解析式:
(2)若點(diǎn)P在拋物線上,點(diǎn)Q在x軸上,當(dāng)以點(diǎn)B、C、P、Q為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3)如圖2,點(diǎn)H是直線BC下方拋物線上的動(dòng)點(diǎn),連接BH,CH.當(dāng)△BCH的面積最大時(shí),求點(diǎn)H的坐標(biāo).
5.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖象與x軸交于A、B兩點(diǎn),B點(diǎn)的坐標(biāo)為(3,0),與y軸交于點(diǎn)C(0,﹣3),點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn).
(1)求二次函數(shù)解析式;
(2)連接PO,PC,并將△POC沿y軸對(duì)折,得到四邊形POP'C.是否存在點(diǎn)P,使四邊形POP'C為菱形?若存在,求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由;
(3)當(dāng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到什么位置時(shí),四邊形ABPC的面積最大?求出此時(shí)P點(diǎn)的坐標(biāo)和四邊形ABPC的最大面積.
6.如圖,拋物線y=ax2+bx+c與坐標(biāo)軸交點(diǎn)分別為A(﹣1,0),B(3,0),C(0,2),作直線BC.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點(diǎn)P為拋物線上第一象限內(nèi)一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PD⊥x軸于點(diǎn)D,設(shè)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為t(0<t<3),求△ABP的面積S與t的函數(shù)關(guān)系式;
(3)條件同(2),若△ODP與△COB相似,求點(diǎn)P的坐標(biāo).
7.如圖,拋物線y=ax2﹣3ax﹣4a(a<0)與x軸交于A,B兩點(diǎn),直線y=x+經(jīng)過點(diǎn)A,與拋物線的另一個(gè)交點(diǎn)為點(diǎn)C,點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為3,線段PQ在線段AB上移動(dòng),PQ=1,分別過點(diǎn)P、Q作x軸的垂線,交拋物線于E、F,交直線于D,G.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當(dāng)四邊形DEFG為平行四邊形時(shí),求出此時(shí)點(diǎn)P、Q的坐標(biāo);
(3)在線段PQ的移動(dòng)過程中,以D、E、F、G為頂點(diǎn)的四邊形面積是否有最大值,若有求出最大值,若沒有請(qǐng)說明理由.
8.如圖,已知二次函數(shù)y=ax2+bx+3的圖象交x軸于點(diǎn)A(1,0),B(3,0),交y軸于點(diǎn)C.E是BC上一點(diǎn),PE∥y軸.
(1)求這個(gè)二次函數(shù)的解析式;
(2)點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上的一動(dòng)點(diǎn),求BCP面積的最大值;
(3)直線x=m分別交直線BC和拋物線于點(diǎn)M,N,當(dāng)m為何值時(shí)MN=BM,
9.已知直線y=x﹣3與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)C,拋物線y=﹣x2+mx+n經(jīng)過點(diǎn)A和點(diǎn)C.
(1)求此拋物線的解析式;
(2)在直線CA上方的拋物線上是否存在點(diǎn)D,使得△ACD的面積最大?若存在,求出點(diǎn)D的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
10.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx﹣3交x軸于點(diǎn)A(﹣1,0),B(3,0),過點(diǎn)B的直線y==x﹣2交拋物線于點(diǎn)C.
(1)求該拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
(2)若點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)(P不與點(diǎn)B,C重合),求△PBC面積的最大值.
11.如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知直線y=x﹣2與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,過A、B兩點(diǎn)的拋物線y=ax2+bx+c與x軸交于另一點(diǎn)C(﹣1,0).
(1)求拋物線的解析式;
(2)在拋物線上是否存在一點(diǎn)P,使S△PAB=S△OAB?若存在,請(qǐng)求出點(diǎn)P的坐標(biāo),若不存在,請(qǐng)說明理由;
(3)點(diǎn)M為直線AB下方拋物線上一點(diǎn),點(diǎn)N為y軸上一點(diǎn),當(dāng)△MAB的面積最大時(shí),求MN+ON的最小值.
12.直線y=﹣x+2與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,拋物線y=﹣x2+bx+c經(jīng)過A、B兩點(diǎn).
(1)求這個(gè)二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)若P是直線AB上方拋物線上一點(diǎn);
①當(dāng)△PBA的面積最大時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo);
②在①的條件下,點(diǎn)P關(guān)于拋物線對(duì)稱軸的對(duì)稱點(diǎn)為Q,在直線AB上是否存在點(diǎn)M,使得直線QM與直線BA的夾角是∠QAB的兩倍?若存在,直接寫出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
13.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx﹣3(a≠0)交y軸于點(diǎn)A,交x軸于點(diǎn)B(﹣3,0)和點(diǎn)C(1,0).
(1)求此拋物線的表達(dá)式.
(2)若點(diǎn)P是直線AB下方的拋物線上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)△ABP的面積最大時(shí),求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo)和△ABP的最大面積.
(3)設(shè)拋物線頂點(diǎn)為D,在(2)的條件下直線AB上確定一點(diǎn)H,使△DHP為等腰三角形,請(qǐng)直接寫出此時(shí)點(diǎn)H的坐標(biāo) .
14.如圖,已知拋物線y=﹣x2+bx+c與一直線相交于A(1,0)、C(﹣2,3)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)N,其頂點(diǎn)為D.
(1)求拋物線及直線AC的函數(shù)關(guān)系式;
(2)在對(duì)稱軸上是否存在一點(diǎn)M,使△ANM的周長(zhǎng)最?。舸嬖?,請(qǐng)求出M點(diǎn)的坐標(biāo)和△ANM周長(zhǎng)的最小值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
(3)若P是拋物線上位于直線AC上方的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求△APC的面積的最大值及此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
15.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)的圖象交坐標(biāo)軸于A(﹣1,0),B(4,0),C(0,﹣4)三點(diǎn),點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上一動(dòng)點(diǎn).
(1)求這個(gè)二次函數(shù)的解析式;
(2)動(dòng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到什么位置時(shí),△PBC面積最大,求出此時(shí)P點(diǎn)坐標(biāo)和△PBC的最大面積.
(3)是否存在點(diǎn)P,使△POC是以O(shè)C為底邊的等腰三角形?若存在,求出P點(diǎn)坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
16.已知拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于A(﹣1,0),B(3,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,拋物線的對(duì)稱軸交x軸于點(diǎn)M,連接BC、CM.求△BCM的周長(zhǎng)及tan∠BCM的值;
(3)如圖2,過點(diǎn)A的直線m∥BC,點(diǎn)P是直線BC上方拋物線上一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PD⊥m,垂足為點(diǎn)D,連接BD,CD,CP,PB.當(dāng)四邊形BDCP的面積最大時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo)及四邊形BDCP面積的最大值.
17.如圖1,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線F1:y=x2+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0).
(1)求拋物線F1的解析式;
(2)如圖2,作拋物線F2,使它與拋物線F1關(guān)于原點(diǎn)O成中心對(duì)稱,請(qǐng)直接寫出拋物線F2的解析式;
(3)如圖3,將(2)中拋物線F2向上平移2個(gè)單位,得到拋物線F3,拋物線F1與拋物線F3相交于C,D兩點(diǎn)(點(diǎn)C在點(diǎn)D的左側(cè)).
①求點(diǎn)C和點(diǎn)D的坐標(biāo);
②若點(diǎn)M,N分別為拋物線F1和拋物線F3上C,D之間的動(dòng)點(diǎn)(點(diǎn)M,N與點(diǎn)C,D不重合),試求四邊形CMDN面積的最大值.
18.將拋物線y=ax2(a≠0)向左平移1個(gè)單位,再向上平移4個(gè)單位后,得到拋物線H:y=a(x﹣h)2+k.拋物線H與x軸交于點(diǎn)A、B,與y軸交于點(diǎn)C.已知A(﹣3,0),點(diǎn)P是拋物線H上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn).
(1)求拋物線H的表達(dá)式.
(2)如圖1,點(diǎn)P在線段AC上方的拋物線H上運(yùn)動(dòng)(不與A、C重合),過點(diǎn)P作PD⊥AB,垂足為D,PD交AC于點(diǎn)E.作PF⊥AC,垂足為F,求△PEF的面積的最大值.
(3)如圖2,點(diǎn)Q是拋物線H的對(duì)稱軸l上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),在拋物線H上,是否存在點(diǎn)P,使得以點(diǎn)A、P、C、Q為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形?若存在,求出所有符合條件的點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
參考:若點(diǎn)P1(x1,y1)、P2(x2,y2),則線段P1P2的中點(diǎn)P0的坐標(biāo)為.
例題精講
求三角形的面積是幾何題中常見問題之一,可用的方法也比較多,比如面積公式、割補(bǔ)、等積變形、三角函數(shù)甚至海倫公式,本文介紹的方法是在二次函數(shù)問題中常用的一種求面積的方法——鉛垂法.
【問題描述】在平面直角坐標(biāo)系中,已知、、,求△ABC的面積.
【分析】顯然對(duì)于這樣一個(gè)位置的三角形,面積公式并不太好用,割補(bǔ)倒是可以一試,比如這樣:
構(gòu)造矩形ADEF,用矩形面積減去三個(gè)三角形面積即可得△ABC面積.
這是在“補(bǔ)”,同樣可以采用“割”:
此處AE+AF即為A、B兩點(diǎn)之間的水平距離.
由題意得:AE+BF=6.
下面求CD:
根據(jù)A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)求得直線AB解析式為:
由點(diǎn)C坐標(biāo)(4,7)可得D點(diǎn)橫坐標(biāo)為4,
將4代入直線AB解析式得D點(diǎn)縱坐標(biāo)為2,
故D點(diǎn)坐標(biāo)為(4,2),CD=5,
.
【方法總結(jié)】
作以下定義:
A、B兩點(diǎn)之間的水平距離稱為“水平寬”;
過點(diǎn)C作x軸的垂線與AB交點(diǎn)為D,線段CD即為AB邊的“鉛垂高”.
如圖可得:
【解題步驟】
(1)求A、B兩點(diǎn)水平距離,即水平寬;
(2)過點(diǎn)C作x軸垂線與AB交于點(diǎn)D,可得點(diǎn)D橫坐標(biāo)同點(diǎn)C;
(3)求直線AB解析式并代入點(diǎn)D橫坐標(biāo),得點(diǎn)D縱坐標(biāo);
(4)根據(jù)C、D坐標(biāo)求得鉛垂高;
(5)利用公式求得三角形面積.
例題精講
【例1】.如圖,拋物線y=﹣x2﹣2x+3與x軸交于A(1,0),B(﹣3,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.點(diǎn)P為拋物線第二象限上一動(dòng)點(diǎn),連接PB、PC、BC,求△PBC面積的最大值,并求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
解:令x=0,則y=3,
∴C(0,3),
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+3(k≠0),
把點(diǎn)B坐標(biāo)代入y=kx+3得﹣3k+3=0,
解得k=1,
∴直線BC的解析式為y=x+3,
設(shè)P的橫坐標(biāo)是x(﹣3<x<0),則P的坐標(biāo)是(x,﹣x2﹣2x+3),
過點(diǎn)P作y軸的平行線交BC于M,則M(x,x+3),
∴PM=﹣x2﹣2x+3﹣(x+3)=﹣x2﹣3x,
∴S△PBC=PM?|xB﹣xC|=(﹣x2﹣3x)×3=﹣(x2+3x)=﹣(x+)2+,
∵﹣<0,
∴當(dāng)x=﹣時(shí),S△PBC有最大值,最大值是,
∴△PBC面積的最大值為;
當(dāng)x=﹣時(shí),﹣x2﹣2x+3=,
∴點(diǎn)P坐標(biāo)為(﹣,).
?變式訓(xùn)練
【變1-1】.如圖,已知拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于A、B兩點(diǎn),過點(diǎn)A的直線l與拋物線交于點(diǎn)C,其中A點(diǎn)的坐標(biāo)是(1,0),C點(diǎn)坐標(biāo)是(4,3).
(1)求拋物線的解析式和直線AC的解析式;
(2)若點(diǎn)E是(1)中拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),且位于直線AC的下方,試求△ACE的最大面積及E點(diǎn)的坐標(biāo).
解:(1)∵y=ax2+bx+3經(jīng)過A(1,0),C(4,3),
∴,
解得:,
∴拋物線的解析式為:y=x2﹣4x+3;
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+h,
將A、C兩點(diǎn)坐標(biāo)代入y=kx+h得:,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=x﹣1;
(2)如圖,設(shè)過點(diǎn)E與直線AC平行線的直線為y=x+m,
聯(lián)立,
消掉y得,x2﹣5x+3﹣m=0,
△=(﹣5)2﹣4×1×(3﹣m)=0,
解得:m=﹣,
即m=﹣時(shí),點(diǎn)E到AC的距離最大,△ACE的面積最大,
此時(shí)x=,y=﹣=﹣,
∴點(diǎn)E的坐標(biāo)為(,﹣),
設(shè)過點(diǎn)E的直線與x軸交點(diǎn)為F,則F(,0),
∴AF=﹣1=,
∵直線AC的解析式為y=x﹣1,
∴∠CAB=45°,
∴點(diǎn)F到AC的距離為AF?sin45°=×=,
又∵AC==3,
∴△ACE的最大面積=×3×=,此時(shí)E點(diǎn)坐標(biāo)為(,).
【變1-2】.如圖,直線y=﹣x+2交y軸于點(diǎn)A,交x軸于點(diǎn)C,拋物線y=﹣+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A,點(diǎn)C,且交x軸于另一點(diǎn)B.
(1)求拋物線的解析式;
(2)在直線AC上方的拋物線上有一點(diǎn)M,求四邊形ABCM面積的最大值及此時(shí)點(diǎn)M的坐標(biāo).
解:(1)令x=0,得y=﹣x+2=2,
∴A(0,2),
令y=0,得y=﹣x+2=0,解得x=4,
∴C(4,0).
把A、C兩點(diǎn)代入y=﹣x2+bx+c得,,
解得,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+x+2;
(2)過M點(diǎn)作MN⊥x軸,與AC交于點(diǎn)N,如圖,
設(shè)M(a,﹣a2+a+2),則N(a,﹣a+2),
∴S△ACM=?MN?OC=(﹣a+2﹣a2﹣a﹣2)×4=﹣a2+2a,
S△ABC=?BC?OA=×(4+2)×2=6,
∴S四邊形ABCM=S△ACM+S△ABC=﹣a2+2a+6==﹣(a﹣2)2+8,
∴當(dāng)a=2時(shí),四邊形ABCM面積最大,其最大值為8,此時(shí)M的坐標(biāo)為(2,2).
【例2】.如圖,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A(﹣1,0),B(3,0)兩點(diǎn),過點(diǎn)A的直線l交拋物線于點(diǎn)C(2,m),點(diǎn)P是線段AC上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作x軸的垂線交拋物線于點(diǎn)E.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當(dāng)P在何處時(shí),△ACE面積最大.
解:(1)拋物線解析式為y=(x+1)(x﹣3),
即y=x2﹣2x﹣3;
(2)把C(2,m)代入y=x2﹣2x﹣3得m=4﹣4﹣3=﹣3,則C(2,﹣3),
設(shè)直線AC的解析式為y=mx+n,
把A(﹣1,0),C(2,﹣3)代入得,解得,
∴直線AC的解析式為y=﹣x﹣1;
設(shè)E(t,t2﹣2t﹣3)(﹣1≤t≤2),則P(t,﹣t﹣1),
∴PE=﹣t﹣1﹣(t2﹣2t﹣3)=﹣t2+t+2,
∴△ACE的面積=×(2+1)×PE
=(﹣t2+t+2)
=﹣(t﹣)2+,
當(dāng)t=時(shí),△ACE的面積有最大值,最大值為,此時(shí)P點(diǎn)坐標(biāo)為(,﹣).
?變式訓(xùn)練
【變2-1】.如圖,拋物線y=ax2+bx+2交x軸于點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0),交y軸于點(diǎn)C.
(1)求這個(gè)拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
(2)若點(diǎn)D的坐標(biāo)為(﹣1,0),點(diǎn)P為第二象限內(nèi)拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求四邊形ADCP面積的最大值.
解:(1)拋物線的表達(dá)式為:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+2ax﹣3a,
即﹣3a=2,解得:,
故拋物線的表達(dá)式為:,
則點(diǎn)C(0,2),函數(shù)的對(duì)稱軸為:x=﹣1;
(2)連接OP,設(shè)點(diǎn),
則S=S四邊形ADCP=S△APO+S△CPO﹣S△ODC==,
∵﹣1<0,故S有最大值,當(dāng)時(shí),S的最大值為.
【變2-2】.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,直線y=x﹣2與x軸交于點(diǎn)B,與y軸交于點(diǎn)C,二次函數(shù)y=+bx+c的圖象經(jīng)過B,C兩點(diǎn),且與x軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)A,動(dòng)點(diǎn)D在直線BC下方的二次函數(shù)圖象上.
(1)求二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)連接DC,DB,設(shè)△BCD的面積為S,求S的最大值.
解:(1)把x=0代y=x﹣2得y=﹣2,
∴C(0,﹣2).
把y=0代y=x﹣2得x=4,
∴B(4,0),
設(shè)拋物線的解析式為y=(x﹣4)(x﹣m),將C(0,﹣2)代入得:2m=﹣2,解得:m=﹣1,
∴A(﹣1,0).
∴拋物線的解析式y(tǒng)=(x﹣4)(x+1)=x2﹣x﹣2;
(2)如圖所示:過點(diǎn)D作DF⊥x軸,交BC與點(diǎn)F.
設(shè)D(x,x2﹣x﹣2),則F(x,x﹣2),DF=(x﹣2)﹣(x2﹣x﹣2)=﹣x2+2x.
∴S△BCD=OB?DF=×4×(﹣x2+2x)=﹣x2+4x=﹣(x2﹣4x+4﹣4)=﹣(x﹣2)2+4.
∴當(dāng)x=2時(shí),S有最大值,最大值為4.
1.如圖,拋物線y=﹣x2+x+2與x軸交于A,B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C,若點(diǎn)P是線段BC上方的拋物線上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)△BCP的面積取得最大值時(shí),點(diǎn)P的坐標(biāo)是( )
A.(2,3)B.(,)C.(1,3)D.(3,2)
解:對(duì)于y=﹣x2+x+2,令y=﹣x2+x+2=0,解得x=﹣1或4,令x=0,則y=2,
故點(diǎn)A、B、C的坐標(biāo)分別為(﹣1,0)、(4,0)、(0,2),
過點(diǎn)P作y軸的平行線交BC于點(diǎn)H,
由點(diǎn)B、C的坐標(biāo)得,直線BC的表達(dá)式為y=﹣x+2,
設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,﹣x2+x+2),則點(diǎn)H的坐標(biāo)為(x,﹣x+2),
則△BCP的面積=S△PHB+S△PHC=PH×OB=×4×(﹣x2+x+2+x﹣2)=﹣x2+4x,
∵﹣1<0,故△BCP的面積有最大值,
當(dāng)x=2時(shí),△BCP的面積有最大值,
此時(shí),點(diǎn)P的坐標(biāo)為(2,3),
故選:A.
2.如圖1,拋物線與x軸交于A、B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C,直線過B、C兩點(diǎn),連接AC.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點(diǎn)P為拋物線上直線BC上方的一動(dòng)點(diǎn),求△PBC面積的最大值,并求出點(diǎn)P坐標(biāo);
(3)若點(diǎn)Q為拋物線對(duì)稱軸上一動(dòng)點(diǎn),求△QAC周長(zhǎng)的最小值.
解:(1)令x=0,則y=2,
∴C(0,2),
令y=0,則x=4,
∴B(4,0),
將點(diǎn)B(4,0)和點(diǎn)C(0,2)代入,
得,
解得:,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+x+2;
(2)作PD∥y軸交直線BC于點(diǎn)D,
設(shè)P(m,﹣m2+m+2),則D(m,﹣m+2),
∴PD=﹣m2+m+2﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m,
∴S△PBC=×4×(﹣m2+2m)=﹣m2+4m=﹣(m﹣2)2+4,
∴當(dāng)m=2時(shí),△PBC的面積有最大值4,
此時(shí)P(2,3);
(3)令y=0,則,
解得x=﹣1或x=4,
∴A(﹣1,0),
∵y=﹣x2+x+2=﹣(x﹣)2+,
∴拋物線的對(duì)稱軸為直線x=,
∵A點(diǎn)與B點(diǎn)關(guān)于對(duì)稱軸對(duì)稱,
∴AQ=BQ,
∴AQ+CQ+AC=BQ+CQ+AC≥BC+AC,
∴當(dāng)B、C、Q三點(diǎn)共線時(shí),,△QAC周長(zhǎng)最小,
∵C(0,2),B(4,0),A(﹣1,0),
∴BC=2,AC=,
∴AC+BC=3,
∴△QAC周長(zhǎng)最小值為3.
3.如圖,拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于A(1,0),B(﹣3,0)兩點(diǎn).
(1)求該拋物線的解析式;
(2)設(shè)(1)中的拋物線交y軸于C點(diǎn),在該拋物線的對(duì)稱軸上是否存在點(diǎn)Q,使得△QAC的周長(zhǎng)最?。咳舸嬖?,求出Q點(diǎn)的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
(3)在(1)中的拋物線上的第二象限上是否存在一點(diǎn)P,使△PBC的面積最大?若存在,求出△PBC面積的最大值.若沒有,請(qǐng)說明理由.
解:(1)根據(jù)題意得:,
解得,
則拋物線的解析式是y=﹣x2﹣2x+3;
(2)理由如下:由題知A、B兩點(diǎn)關(guān)于拋物線的對(duì)稱軸x=﹣1對(duì)稱,
∴直線BC與x=﹣1的交點(diǎn)即為Q點(diǎn),此時(shí)△AQC周長(zhǎng)最小,
對(duì)于y=﹣x2﹣2x+3,令x=0,則y=3,故點(diǎn)C(0,3),
設(shè)BC的解析式是y=mx+n,
則,解得,
則BC的解析式是y=x+3.
x=﹣1時(shí),y=﹣1+3=2,
∴點(diǎn)Q的坐標(biāo)是Q(﹣1,2);
(3)過點(diǎn)P作y軸的平行線交BC于點(diǎn)D,
設(shè)P的橫坐標(biāo)是x,則P的坐標(biāo)是(x,﹣x2﹣2x+3),對(duì)稱軸與BC的交點(diǎn)D是(x,x+3).
則PD=(﹣x2﹣2x+3)﹣(x+3)=﹣x2﹣3x.
則S△PBC=(﹣x2﹣3x)×3=﹣x2﹣x==﹣(x+)2+,
∵﹣<0,故△PBC的面積有最大值是.
4.如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中,已知拋物線y=ax2+bx﹣5與x軸交于A(﹣1,0),B(5,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)求拋物線的二次函數(shù)解析式:
(2)若點(diǎn)P在拋物線上,點(diǎn)Q在x軸上,當(dāng)以點(diǎn)B、C、P、Q為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3)如圖2,點(diǎn)H是直線BC下方拋物線上的動(dòng)點(diǎn),連接BH,CH.當(dāng)△BCH的面積最大時(shí),求點(diǎn)H的坐標(biāo).
解:(1)∵y過A(﹣1,0),B(5,0)
把A(﹣1,0),B(5,0)代入拋物線y=ax2+bx﹣5
得,
解得
y=x2﹣4x﹣5;
(2)當(dāng)x=0時(shí),y=﹣5,
∴C(0,﹣5),
設(shè)P(m,m2﹣4m﹣5),Q(n,0),
①BC為對(duì)角線,
則xQ﹣xC=xB﹣xP,yQ﹣yC=y(tǒng)B﹣yP,
解得,(舍去),
∴P(4,﹣5),
②CP為對(duì)角線,
則xQ﹣xC=xP﹣xB,yQ﹣yC=y(tǒng)P﹣yB,
解得或,
∴P(2+,5)或(2﹣,5),
③CQ為對(duì)角線時(shí),CP∥BQ,
則點(diǎn)P(4,﹣5);
綜上P(4,﹣5)或(2﹣,5)或(2+,5);
第三種,CQ為對(duì)角線不合要求,舍去;
(3)過H作HD∥y軸交BC于D,
∴S△BCH=S△CDH+S△BDH=HD(xH﹣xC)+HD(xB﹣xH)=HD(xB﹣xC)=HD,
設(shè)BC:y=kx+b1,
∵BC過B、C點(diǎn),
代入得,
,
,
∴y=x﹣5,
設(shè)H(h,h2﹣4h﹣5),D(h,h﹣5),
S△BCH=HD=×[h﹣5﹣(h2﹣4h﹣5)]=﹣(h﹣)2+,
∴當(dāng)h=時(shí),H(,﹣)時(shí),S△BCHmax=.
5.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖象與x軸交于A、B兩點(diǎn),B點(diǎn)的坐標(biāo)為(3,0),與y軸交于點(diǎn)C(0,﹣3),點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn).
(1)求二次函數(shù)解析式;
(2)連接PO,PC,并將△POC沿y軸對(duì)折,得到四邊形POP'C.是否存在點(diǎn)P,使四邊形POP'C為菱形?若存在,求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由;
(3)當(dāng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到什么位置時(shí),四邊形ABPC的面積最大?求出此時(shí)P點(diǎn)的坐標(biāo)和四邊形ABPC的最大面積.
解:(1)∵二次函數(shù)y=x2+bx+c與y軸的交點(diǎn)C(0,﹣3),
∴c=﹣3,
∴二次函數(shù)的解析式為y=x2+bx﹣3,
∵點(diǎn)B(3,0)在二次函數(shù)圖象上,
∴9+3b﹣3=0,
∴b=﹣2,
∴二次函數(shù)的解析式為y=x2﹣2x﹣3;
(2)存在,理由:如圖1,
連接PP'交y軸于E,
∵四邊形POP'C為菱形,
∴PP'⊥OC,OE=CE=OC,
∵點(diǎn)C(0,﹣3),
∴OC=3,
∴OE=,
∴E(0,﹣),
∴點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為﹣,
由(1)知,二次函數(shù)的解析式為y=x2﹣2x﹣3,
∴x2﹣2x﹣3=﹣,
∴x=或x=,
∵點(diǎn)P在直線BC下方的拋物線上,
∴0<x<3,
∴點(diǎn)P(,﹣);
(3)如圖2,過點(diǎn)P作PF⊥x軸于F,則PF∥OC,
由(1)知,二次函數(shù)的解析式為y=x2﹣2x﹣3,
令y=0,則x2﹣2x﹣3=0,
∴x=﹣1或x=3,
∴A(﹣1,0),
∴設(shè)P(m,m2﹣2m﹣3)(0<m<3),
∴F(m,0),
∴S四邊形ABPC=S△AOC+S梯形OCPF+S△PFB=OA?OC+(OC+PF)?OF+PF?BF
=×1×3+(3﹣m2+2m+3)?m+(﹣m2+2m+3)?(3﹣m)
=﹣(m﹣)2+,
∴當(dāng)m=時(shí),四邊形ABPC的面積最大,最大值為,此時(shí),P(,﹣),
即點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)(,﹣)時(shí),四邊形ABPC的面積最大,其最大值為.
6.如圖,拋物線y=ax2+bx+c與坐標(biāo)軸交點(diǎn)分別為A(﹣1,0),B(3,0),C(0,2),作直線BC.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點(diǎn)P為拋物線上第一象限內(nèi)一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PD⊥x軸于點(diǎn)D,設(shè)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為t(0<t<3),求△ABP的面積S與t的函數(shù)關(guān)系式;
(3)條件同(2),若△ODP與△COB相似,求點(diǎn)P的坐標(biāo).
解:(1)把A(﹣1,0),B(3,0),C(0,2)代入y=ax2+bx+c得:,
解得:a=﹣,b=,c=2,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+x+2.
(2)設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(t,﹣t2+t+2).
∵A(﹣1,0),B(3,0),
∴AB=4.
∴S=AB?PD=×4×(﹣t2+t+2)=﹣t2+t+4(0<t<3);
(3)當(dāng)△ODP∽△COB時(shí),=即=,
整理得:4t2+t﹣12=0,
解得:t=或t=(舍去).
∴OD=t=,DP=OD=,
∴點(diǎn)P的坐標(biāo)為(,).
當(dāng)△ODP∽△BOC,則=,即=,
整理得t2﹣t﹣3=0,
解得:t=或t=(舍去).
∴OD=t=,DP=OD=,
∴點(diǎn)P的坐標(biāo)為(,).
綜上所述點(diǎn)P的坐標(biāo)為(,)或(,).
7.如圖,拋物線y=ax2﹣3ax﹣4a(a<0)與x軸交于A,B兩點(diǎn),直線y=x+經(jīng)過點(diǎn)A,與拋物線的另一個(gè)交點(diǎn)為點(diǎn)C,點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為3,線段PQ在線段AB上移動(dòng),PQ=1,分別過點(diǎn)P、Q作x軸的垂線,交拋物線于E、F,交直線于D,G.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當(dāng)四邊形DEFG為平行四邊形時(shí),求出此時(shí)點(diǎn)P、Q的坐標(biāo);
(3)在線段PQ的移動(dòng)過程中,以D、E、F、G為頂點(diǎn)的四邊形面積是否有最大值,若有求出最大值,若沒有請(qǐng)說明理由.
解:(1)∵點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為3,
∴y=×3+=2,
∴點(diǎn)C的坐標(biāo)為(3,2),
把點(diǎn)C(3,2)代入拋物線,可得2=9a﹣9a﹣4a,
解得:a=,
∴拋物線的解析式為y=;
(2)設(shè)點(diǎn)P(m,0),Q(m+1,0),
由題意,點(diǎn)D(m,m+)m,E(m,),G(m+1,m+1),F(xiàn)(m+1,),
∵四邊形DEFG為平行四邊形,
∴ED=FG,
∴()﹣(m+)=()﹣(m+1),即=,
∴m=0.5,
∴P(0.5,0)、Q(1.5,0);
(3)設(shè)以D、E、F、G為頂點(diǎn)的四邊形面積為S,
由(2)可得,S=()×1÷2=(﹣m2+m+)=,
∴當(dāng)m=時(shí),S最大值為,
∴以D、E、F、G為頂點(diǎn)的四邊形面積有最大值,最大值為.
8.如圖,已知二次函數(shù)y=ax2+bx+3的圖象交x軸于點(diǎn)A(1,0),B(3,0),交y軸于點(diǎn)C.E是BC上一點(diǎn),PE∥y軸.
(1)求這個(gè)二次函數(shù)的解析式;
(2)點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上的一動(dòng)點(diǎn),求BCP面積的最大值;
(3)直線x=m分別交直線BC和拋物線于點(diǎn)M,N,當(dāng)m為何值時(shí)MN=BM,
解:(1)將A(1,0),B(3,0)代入函數(shù)解析式,得
,
解得,
這個(gè)二次函數(shù)的表達(dá)式是y=x2﹣4x+3;
(2)當(dāng)x=0時(shí),y=3,即點(diǎn)C(0,3),
設(shè)BC的表達(dá)式為y=kx+b,將點(diǎn)B(3,0)點(diǎn)C(0,3)代入函數(shù)解析式,得
,
解這個(gè)方程組,得.
故直線BC的解析是為y=﹣x+3,
過點(diǎn)P作PE∥y軸,
交直線BC于點(diǎn)E(t,﹣t+3),
PE=﹣t+3﹣(t2﹣4t+3)=﹣t2+3t,
∴S△BCP=S△BPE+S△CPE=(﹣t2+3t)×3=﹣(t﹣)2+,
∵﹣<0,
∴當(dāng)t=時(shí),S△BCP最大=.
(3)M(m,﹣m+3),N(m,m2﹣4m+3),
∴MN=|m2﹣3m|,BM=|m﹣3|,
當(dāng)MN=BM時(shí),m2﹣3m=(m﹣3),解得m=.
9.已知直線y=x﹣3與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)C,拋物線y=﹣x2+mx+n經(jīng)過點(diǎn)A和點(diǎn)C.
(1)求此拋物線的解析式;
(2)在直線CA上方的拋物線上是否存在點(diǎn)D,使得△ACD的面積最大?若存在,求出點(diǎn)D的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
解:(1)把x=0代入y=x﹣3得y=﹣3,則C點(diǎn)坐標(biāo)為(0,﹣3),
把y=0代入y=x﹣3得x﹣3=0,解得x=4,則A點(diǎn)坐標(biāo)為(4,0),
把A(4,0),C(0,﹣3)代入y=﹣x2+mx+n得,
解得,
所以二次函數(shù)解析式為y=﹣x2+x﹣3;
(2)存在.
過D點(diǎn)作直線AC的平行線y=kx+b,當(dāng)直線y=kx+b與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn)時(shí),點(diǎn)D到AC的距離最大,此時(shí)△ACD的面積最大,
∵直線AC的解析式為y=x﹣3,
∴k=,即y=x+b,
由直線y=x+b和拋物線y=﹣x2+x﹣3組成方程組得,消去y得到3x2﹣12x+4b+12=0,
∴△=122﹣4×3×(4b+12)=0,解得b=0,
∴3x2﹣12x+12=0,解得x1=x2=2,
把x=2,b=0代入y=x+b得y=,
∴D點(diǎn)坐標(biāo)為(2,).
10.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx﹣3交x軸于點(diǎn)A(﹣1,0),B(3,0),過點(diǎn)B的直線y==x﹣2交拋物線于點(diǎn)C.
(1)求該拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
(2)若點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)(P不與點(diǎn)B,C重合),求△PBC面積的最大值.
解:(1)將點(diǎn)A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3 中,得:
,
解得:,
∴該拋物線表達(dá)式為y=x2﹣2x﹣3.
(2)如圖1,
過點(diǎn)P作PD∥y軸,交x軸于點(diǎn)D,交BC于點(diǎn)E,作CF⊥PD于點(diǎn)F,連接PB,PC,
設(shè)點(diǎn)P(m,m2﹣2m﹣3),則點(diǎn)E (m,m﹣2),
∴PE=PD﹣DE=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+2)=﹣m2+m+1,
聯(lián)立方程組:,
解得:,.
∵點(diǎn)B坐標(biāo)為(3,0),
∴點(diǎn)C的坐標(biāo)為(﹣,﹣),
∴BD+CF=3+||=.
∴S△PBC=S△PEB+S△PEC=PE?BD+PE?CF
=PE(BD+CF)
=(﹣m2+m+1)×=﹣(m﹣)2+,(其中﹣<m<3).
∵﹣<0,
∴這個(gè)二次函數(shù)有最大值.
∴當(dāng)m=時(shí),S△PBC的最大值為 .
11.如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知直線y=x﹣2與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,過A、B兩點(diǎn)的拋物線y=ax2+bx+c與x軸交于另一點(diǎn)C(﹣1,0).
(1)求拋物線的解析式;
(2)在拋物線上是否存在一點(diǎn)P,使S△PAB=S△OAB?若存在,請(qǐng)求出點(diǎn)P的坐標(biāo),若不存在,請(qǐng)說明理由;
(3)點(diǎn)M為直線AB下方拋物線上一點(diǎn),點(diǎn)N為y軸上一點(diǎn),當(dāng)△MAB的面積最大時(shí),求MN+ON的最小值.
解:(1)∵直線y=x﹣2與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,
∴點(diǎn)A(4,0),點(diǎn)B(0,﹣2),
設(shè)拋物線解析式為:y=a(x+1)(x﹣4),
∴﹣2=﹣4a,
∴a=,
∴拋物線解析式為:y=(x+1)(x﹣4)=x2﹣x﹣2;
(2)如圖1,當(dāng)點(diǎn)P在直線AB上方時(shí),過點(diǎn)O作OP∥AB,交拋物線于點(diǎn)P,
∵OP∥AB,
∴△ABP和△ABO是等底等高的兩個(gè)三角形,
∴S△PAB=S△ABO,
∵OP∥AB,
∴直線PO的解析式為y=x,
聯(lián)立方程組可得,
解得:或,
∴點(diǎn)P(2+2,1+)或(2﹣2,1﹣);
當(dāng)點(diǎn)P''在直線AB下方時(shí),在OB的延長(zhǎng)線上截取BE=OB=2,過點(diǎn)E作EP''∥AB,交拋物線于點(diǎn)P'',連接AP'',BP'',
∴AB∥EP''∥OP,OB=BE,
∴S△AP''B=S△ABO,
∵EP''∥AB,且過點(diǎn)E(0,﹣4),
∴直線EP''解析式為y=x﹣4,
聯(lián)立方程組可得,
解得,
∴點(diǎn)P''(2,﹣3),
綜上所述:點(diǎn)P坐標(biāo)為(2+2,1+)或(2﹣2,1﹣)或(2,﹣3);
(3)如圖2,過點(diǎn)M作MF⊥AC,交AB于F,
設(shè)點(diǎn)M(m,m2﹣m﹣2),則點(diǎn)F(m,m﹣2),
∴MF=m﹣2﹣(m2﹣m﹣2)=﹣(m﹣2)2+2,
∴△MAB的面積=×4×[﹣(m﹣2)2+2]=﹣(m﹣2)2+4,
∴當(dāng)m=2時(shí),△MAB的面積有最大值,
∴點(diǎn)M(2,﹣3),
如圖3,過點(diǎn)O作∠KOB=30°,過點(diǎn)N作KN⊥OK于K點(diǎn),過點(diǎn)M作MP⊥OK于P,延長(zhǎng)MF交直線KO于Q,
∵∠KOB=30°,KN⊥OK,
∴KN=ON,
∴MN+ON=MN+KN,
∴當(dāng)點(diǎn)M,點(diǎn)N,點(diǎn)K三點(diǎn)共線,且垂直于OK時(shí),MN+ON有最小值,即最小值為MP,
∵∠KOB=30°,
∴直線OK解析式為y=x,
當(dāng)x=2時(shí),點(diǎn)Q(2,2),
∴QM=2+3,
∵OB∥QM,
∴∠PQM=∠PON=30°,
∴PM=QM=+,
∴MN+ON的最小值為+.
12.直線y=﹣x+2與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,拋物線y=﹣x2+bx+c經(jīng)過A、B兩點(diǎn).
(1)求這個(gè)二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)若P是直線AB上方拋物線上一點(diǎn);
①當(dāng)△PBA的面積最大時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo);
②在①的條件下,點(diǎn)P關(guān)于拋物線對(duì)稱軸的對(duì)稱點(diǎn)為Q,在直線AB上是否存在點(diǎn)M,使得直線QM與直線BA的夾角是∠QAB的兩倍?若存在,直接寫出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
解:(1)直線y=﹣x+2與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,則點(diǎn)A、B的坐標(biāo)分別為:(4,0)、(0,2),
將點(diǎn)A、B的坐標(biāo)代入拋物線表達(dá)式得:,解得:,
故拋物線的表達(dá)式為:y=﹣x2+x+2;
(2)①過點(diǎn)P作y軸的平行線交BC于點(diǎn)N,設(shè)P(m,﹣m2+m+2),點(diǎn)N(m,﹣m+2),
則:△PBA的面積S=PN×OA=×4×(﹣m2+m+2+m﹣2)=﹣2m2+8m,
當(dāng)m=2時(shí),S最大,此時(shí),點(diǎn)P(2,5);
②點(diǎn)P(2,5),則點(diǎn)Q(,5),設(shè)點(diǎn)M(a,﹣a+2);
(Ⅰ)若:∠QM1B=2∠QAM1,則QM1=AM1,
則(a﹣)2+(a+3)2=(a﹣4)2+(﹣a+2)2,
解得:a=,
故點(diǎn)M1(,);
(Ⅱ)若∠QM2B=2∠QAM1,
則∠QM2B=∠QM1B,QM1=QM2,
作QH⊥AB于H,BQ的延長(zhǎng)線交x軸于點(diǎn)N,
則tan∠BAO==,則tan∠QNA=2,
故直線QH表達(dá)式中的k為2,
設(shè)直線QH的表達(dá)式為:y=2x+b,將點(diǎn)Q的坐標(biāo)代入上式并解得:b=2,
故直線QH的表達(dá)式為:y=2x+2,故H(0,2)與B重合,
M2、M1關(guān)于B對(duì)稱,
∴M2(﹣,);
綜上,點(diǎn)M的坐標(biāo)為:(,)或(﹣,).
13.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx﹣3(a≠0)交y軸于點(diǎn)A,交x軸于點(diǎn)B(﹣3,0)和點(diǎn)C(1,0).
(1)求此拋物線的表達(dá)式.
(2)若點(diǎn)P是直線AB下方的拋物線上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)△ABP的面積最大時(shí),求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo)和△ABP的最大面積.
(3)設(shè)拋物線頂點(diǎn)為D,在(2)的條件下直線AB上確定一點(diǎn)H,使△DHP為等腰三角形,請(qǐng)直接寫出此時(shí)點(diǎn)H的坐標(biāo) (﹣,﹣) .
解:(1)將點(diǎn)B(﹣3,0)和點(diǎn)C(1,0)代入y=ax2+bx﹣3,
得,
∴,
∴y=x2+2x﹣3;
(2)令x=0,則y=﹣3,
∴A(0,﹣3),
設(shè)直線AB的解析式為y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=﹣x﹣3,
過點(diǎn)P作PG⊥x軸交AB于點(diǎn)G,
設(shè)P(t,t2+2t﹣3),則G(t,﹣t﹣3),
∴PG=﹣t﹣3﹣t2﹣2t+3=﹣t2﹣3t,
∴S△ABP=×3×(﹣t2﹣3t)=﹣(t+)2+,
當(dāng)t=﹣時(shí),S△ABP有最大值,
此時(shí)P(﹣,﹣);
(3)由y=x2+2x﹣3的頂點(diǎn)D(﹣1,﹣4),
設(shè)H(m,﹣m﹣3),
∵△DHP為等腰三角形,
∴DH=PH,
∴(m+1)2+(﹣m+1)2=(m+)2+(﹣m+)2,
解得m=﹣,
∴H(﹣,﹣),
故答案為:(﹣,﹣).
14.如圖,已知拋物線y=﹣x2+bx+c與一直線相交于A(1,0)、C(﹣2,3)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)N,其頂點(diǎn)為D.
(1)求拋物線及直線AC的函數(shù)關(guān)系式;
(2)在對(duì)稱軸上是否存在一點(diǎn)M,使△ANM的周長(zhǎng)最?。舸嬖?,請(qǐng)求出M點(diǎn)的坐標(biāo)和△ANM周長(zhǎng)的最小值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
(3)若P是拋物線上位于直線AC上方的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求△APC的面積的最大值及此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
解:(1)將A(1,0),C(﹣2,3)代入y=﹣x2+bx+c,得:
,解得:,
∴拋物線的函數(shù)關(guān)系式為y=﹣x2﹣2x+3;
設(shè)直線AC的函數(shù)關(guān)系式為y=mx+n(m≠0),
將A(1,0),C(﹣2,3)代入y=mx+n,得:
,解得:,
∴直線AC的函數(shù)關(guān)系式為y=﹣x+1;
(2)當(dāng)x=0時(shí),y=﹣x2﹣2x+3=3,
∴點(diǎn)N的坐標(biāo)為(0,3).
∵y=﹣x2﹣2x+3=﹣(x+1)2+4,
∴拋物線的對(duì)稱軸為直線x=﹣1.
∵點(diǎn)C的坐標(biāo)為(﹣2,3),
∴點(diǎn)C,N關(guān)于拋物線的對(duì)稱軸對(duì)稱.
令直線AC與拋物線的對(duì)稱軸的交點(diǎn)為點(diǎn)M,如圖所示.
∵點(diǎn)C,N關(guān)于拋物線的對(duì)稱軸對(duì)稱,
∴MN=CM,
∴AM+MN=AM+MC=AC,
∴此時(shí)△ANM周長(zhǎng)取最小值.
當(dāng)x=﹣1時(shí),y=﹣x+1=2,
∴此時(shí)點(diǎn)M的坐標(biāo)為(﹣1,2).
∵點(diǎn)A的坐標(biāo)為(1,0),點(diǎn)C的坐標(biāo)為(﹣2,3),點(diǎn)N的坐標(biāo)為(0,3),
∴AC==3,同理可得:AN=,
∴C△ANM=AM+MN+AN=AC+AN=3+.
∴在對(duì)稱軸上存在一點(diǎn)M(﹣1,2),使△ANM的周長(zhǎng)最小,△ANM周長(zhǎng)的最小值為3+;
(3)過點(diǎn)P作PE∥y軸交x軸于點(diǎn)E,交直線AC于點(diǎn)F,過點(diǎn)C作CQ∥y軸交x軸于點(diǎn)Q,如圖所示.
設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,﹣x2﹣2x+3)(﹣2<x<1),則點(diǎn)E的坐標(biāo)為(x,0),點(diǎn)F的坐標(biāo)為(x,﹣x+1),
∴PE=﹣x2﹣2x+3,EF=﹣x+1,
PF=PE﹣EF=﹣x2﹣2x+3﹣(﹣x+1)=﹣x2﹣x+2.
∵點(diǎn)C的坐標(biāo)為(﹣2,3),
∴點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(﹣2,0),
∴AQ=1﹣(﹣2)=3,
∴S△APC=AQ?PF=﹣x2﹣x+3=﹣(x+)2+.
∵﹣<0,
∴當(dāng)x=﹣時(shí),△APC的面積取最大值,最大值為,此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(﹣,).
15.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)的圖象交坐標(biāo)軸于A(﹣1,0),B(4,0),C(0,﹣4)三點(diǎn),點(diǎn)P是直線BC下方拋物線上一動(dòng)點(diǎn).
(1)求這個(gè)二次函數(shù)的解析式;
(2)動(dòng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到什么位置時(shí),△PBC面積最大,求出此時(shí)P點(diǎn)坐標(biāo)和△PBC的最大面積.
(3)是否存在點(diǎn)P,使△POC是以O(shè)C為底邊的等腰三角形?若存在,求出P點(diǎn)坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
解:
(1)設(shè)拋物線解析式為y=ax2+bx+c,
把A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo)代入可得,
解得,
∴拋物線解析式為y=x2﹣3x﹣4;
(2)∵點(diǎn)P在拋物線上,
∴可設(shè)P(t,t2﹣3t﹣4),
過P作PE⊥x軸于點(diǎn)E,交直線BC于點(diǎn)F,如圖1,
∵B(4,0),C(0,﹣4),
∴直線BC解析式為y=x﹣4,
∴F(t,t﹣4),
∴PF=(t﹣4)﹣(t2﹣3t﹣4)=﹣t2+4t,
∴S△PBC=S△PFC+S△PFB=PF?OE+PF?BE=PF?(OE+BE)=PF?OB=(﹣t2+4t)×4=﹣2(t﹣2)2+8,
∴當(dāng)t=2時(shí),S△PBC最大值為8,此時(shí)t2﹣3t﹣4=﹣6,
∴當(dāng)P點(diǎn)坐標(biāo)為(2,﹣6)時(shí),△PBC的最大面積為8.
(3)作OC的垂直平分線DP,交OC于點(diǎn)D,交BC下方拋物線于點(diǎn)P,如圖2,
∴PO=PC,此時(shí)P點(diǎn)即為滿足條件的點(diǎn),
∵C(0,﹣4),
∴D(0,﹣2),
∴P點(diǎn)縱坐標(biāo)為﹣2,
代入拋物線解析式可得x2﹣3x﹣4=﹣2,解得x=(小于0,舍去)或x=,
∴存在滿足條件的P點(diǎn),其坐標(biāo)為(,﹣2).
16.已知拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于A(﹣1,0),B(3,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,拋物線的對(duì)稱軸交x軸于點(diǎn)M,連接BC、CM.求△BCM的周長(zhǎng)及tan∠BCM的值;
(3)如圖2,過點(diǎn)A的直線m∥BC,點(diǎn)P是直線BC上方拋物線上一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PD⊥m,垂足為點(diǎn)D,連接BD,CD,CP,PB.當(dāng)四邊形BDCP的面積最大時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo)及四邊形BDCP面積的最大值.
解:(1)將A(﹣1,0),B(3,0)分別代入y=﹣x2+bx+c得:,
解得,
∴y=﹣x2+2x+3.
(2)由解析式可得M(1,0),C(0,3),
∴.
∴△BCM的周長(zhǎng)為.
如圖1,過點(diǎn)M作MN⊥BC于點(diǎn)N,
∵OB=OC,
∴∠OBC=∠BMN=45°.
∴.
∴.
∴.
(3)由題意可知:S四邊形BDCP=S△BDC+S△BPC,
∵過點(diǎn)A的直線m∥BC,
∴.
∵A(﹣1,0),B(3,0),
∴AB=4.
∵拋物線y=﹣x2+2x+3交y軸于點(diǎn)C(0,3),
∴OC=3.
∴.
如圖2,過點(diǎn)P作PF⊥x軸,垂足為點(diǎn)F,交BC于點(diǎn)E,
直線BC的解析式為:y=﹣x+3.
設(shè)P(x,﹣x2+2x+3),則E(x,﹣x+3),
∵點(diǎn)P是直線BC上方拋物線上一動(dòng)點(diǎn),
∴PE=PF﹣EF=(﹣x2+2x+3)﹣(﹣x+3)=﹣x2+3x.
則=.
∴.
當(dāng)時(shí),四邊形BDCP的面積最大,最大面積為.
此時(shí),點(diǎn)P的坐標(biāo)為.
17.如圖1,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線F1:y=x2+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0).
(1)求拋物線F1的解析式;
(2)如圖2,作拋物線F2,使它與拋物線F1關(guān)于原點(diǎn)O成中心對(duì)稱,請(qǐng)直接寫出拋物線F2的解析式;
(3)如圖3,將(2)中拋物線F2向上平移2個(gè)單位,得到拋物線F3,拋物線F1與拋物線F3相交于C,D兩點(diǎn)(點(diǎn)C在點(diǎn)D的左側(cè)).
①求點(diǎn)C和點(diǎn)D的坐標(biāo);
②若點(diǎn)M,N分別為拋物線F1和拋物線F3上C,D之間的動(dòng)點(diǎn)(點(diǎn)M,N與點(diǎn)C,D不重合),試求四邊形CMDN面積的最大值.
解:(1)將點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0)代入y=x2+bx+c,
∴,
解得,
∴y=x2+2x﹣3;
(2)∵y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴拋物線的頂點(diǎn)(﹣1,﹣4),
∵頂點(diǎn)(﹣1,﹣4)關(guān)于原點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)為(1,4),
∴拋物線F2的解析式為y=﹣(x﹣1)2+4,
∴y=﹣x2+2x+3;
(3)由題意可得,拋物線F3的解析式為y=﹣(x﹣1)2+6=﹣x2+2x+5,
①聯(lián)立方程組,
解得x=2或x=﹣2,
∴C(﹣2,﹣3)或D(2,5);
②設(shè)直線CD的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=2x+1,
過點(diǎn)M作MF∥y軸交CD于點(diǎn)F,過點(diǎn)N作NE∥y軸交CD于點(diǎn)E,
設(shè)M(m,m2+2m﹣3),N(n,﹣n2+2n+5),
則F(m,2m+1),E(n,2n+1),
∴MF=2m+1﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2+4,
NE=﹣n2+2n+5﹣2n﹣1=﹣n2+4,
∵﹣2<m<2,﹣2<n<2,
∴當(dāng)m=0時(shí),MF有最大值4,
當(dāng)n=0時(shí),NE有最大值4,
∵S四邊形CMDN=S△CDN+S△CDM=×4×(MF+NE)=2(MF+NE),
∴當(dāng)MF+NE最大時(shí),四邊形CMDN面積的最大值為16.
18.將拋物線y=ax2(a≠0)向左平移1個(gè)單位,再向上平移4個(gè)單位后,得到拋物線H:y=a(x﹣h)2+k.拋物線H與x軸交于點(diǎn)A、B,與y軸交于點(diǎn)C.已知A(﹣3,0),點(diǎn)P是拋物線H上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn).
(1)求拋物線H的表達(dá)式.
(2)如圖1,點(diǎn)P在線段AC上方的拋物線H上運(yùn)動(dòng)(不與A、C重合),過點(diǎn)P作PD⊥AB,垂足為D,PD交AC于點(diǎn)E.作PF⊥AC,垂足為F,求△PEF的面積的最大值.
(3)如圖2,點(diǎn)Q是拋物線H的對(duì)稱軸l上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),在拋物線H上,是否存在點(diǎn)P,使得以點(diǎn)A、P、C、Q為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形?若存在,求出所有符合條件的點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
參考:若點(diǎn)P1(x1,y1)、P2(x2,y2),則線段P1P2的中點(diǎn)P0的坐標(biāo)為.
解:(1)由題意得拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣1,4),
∴拋物線H:y=a(x+1)2+4,
將A(﹣3,0)代入,得:a(﹣3+1)2+4=0,
解得:a=﹣1,
∴拋物線H的表達(dá)式為y=﹣(x+1)2+4;
(2)如圖1,由(1)知:y=﹣x2﹣2x+3,
令x=0,得y=3,
∴C(0,3),
設(shè)直線AC的解析式為y=mx+n,
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=x+3,
設(shè)P(m,﹣m2﹣2m+3),則E(m,m+3),
∴PE=﹣m2﹣2m+3﹣(m+3)=﹣m2﹣3m=﹣(m+)2+,
∵﹣1<0,
∴當(dāng)m=﹣時(shí),PE有最大值,
∵OA=OC=3,∠AOC=90°,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠ACO=45°,
∵PD⊥AB,
∴∠ADP=90°,
∴∠ADP=∠AOC,
∴PD∥OC,
∴∠PEF=∠ACO=45°,
∵PF⊥AC,
∴△PEF是等腰直角三角形,
∴PF=EF=PE,
∴S△PEF=PF?EF=PE2,
∴當(dāng)m=﹣時(shí),S△PEF最大值=×()2=;
(3)①當(dāng)AC為平行四邊形的邊時(shí),則有PQ∥AC,且PQ=AC,
如圖2,過點(diǎn)P作對(duì)稱軸的垂線,垂足為G,設(shè)AC交對(duì)稱軸于點(diǎn)H,
則∠AHG=∠ACO=∠PQG,
在△PQG和△ACO中,
,
∴△PQG≌△ACO(AAS),
∴PG=AO=3,
∴點(diǎn)P到對(duì)稱軸的距離為3,
又∵y=﹣(x+1)2+4,
∴拋物線對(duì)稱軸為直線x=﹣1,
設(shè)點(diǎn)P(x,y),則|x+1|=3,
解得:x=2或x=﹣4,
當(dāng)x=2時(shí),y=﹣5,
當(dāng)x=﹣4時(shí),y=﹣5,
∴點(diǎn)P坐標(biāo)為(2,﹣5)或(﹣4,﹣5);
②當(dāng)AC為平行四邊形的對(duì)角線時(shí),
如圖3,設(shè)AC的中點(diǎn)為M,
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴M(﹣,),
∵點(diǎn)Q在對(duì)稱軸上,
∴點(diǎn)Q的橫坐標(biāo)為﹣1,設(shè)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為x,
根據(jù)中點(diǎn)公式得:x+(﹣1)=2×(﹣)=﹣3,
∴x=﹣2,此時(shí)y=3,
∴P(﹣2,3);
綜上所述,點(diǎn)P的坐標(biāo)為(2,﹣5)或(﹣4,﹣5)或(﹣2,3).
這是一份中考數(shù)學(xué)解題大招復(fù)習(xí)講義(全國(guó)通用)模型40動(dòng)態(tài)角旋轉(zhuǎn)問題(原卷版+解析),共57頁。學(xué)案主要包含了變式1-1,變式1-2,變式2-1,變式2-2,閱讀理解,初步應(yīng)用,解決問題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份中考數(shù)學(xué)解題大招復(fù)習(xí)講義(全國(guó)通用)模型17阿氏圓最值問題(原卷版+解析),共47頁。學(xué)案主要包含了技巧總結(jié),變式1-1,變式1-2,變式1-3,變式2-1,變式2-2,變式2-3等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份中考數(shù)學(xué)解題大招復(fù)習(xí)講義(全國(guó)通用)專題60二次函數(shù)背景下的特殊平行四邊形存在性問題(原卷版+解析),共129頁。學(xué)案主要包含了題型分類,動(dòng)點(diǎn)綜述,變1-1,變2-1,變3-1,變4-1等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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