胡不歸問題:
模型分析:“PA+k·PB”型的最值問題,當k=1時通常為軸對稱之最短路徑問題,而當k>0時,若以常規(guī)的軸對稱的方式解決,則無法進行,因此必須轉(zhuǎn)換思路.
如圖,直線BM,BN交于點B,P為BM上的動點,點A在射線BM,BN同側(cè),已知sin∠MBN=k.
過點A作AC⊥BN于點C,交BM于點P,此時PA+k·PB取最小值,最小值即為AC的長.

證明 如圖,在BM上任取一點Q,連結(jié)AQ,作QD⊥BN于點D.
由sin∠MBN=k,可得QD= k·QB.
所以QA+k·QB=QA+QD≥AC,即得證.
【例1】.(2022?濟南)拋物線y=ax2+x﹣6與x軸交于A(t,0),B(8,0)兩點,與y軸交于點C,直線y=kx﹣6經(jīng)過點B.點P在拋物線上,設(shè)點P的橫坐標為m.
(1)求拋物線的表達式和t,k的值;
(2)如圖1,連接AC,AP,PC,若△APC是以CP為斜邊的直角三角形,求點P的坐標;
(3)如圖2,若點P在直線BC上方的拋物線上,過點P作PQ⊥BC,垂足為Q,求CQ+PQ的最大值.
【分析】(1)用待定系數(shù)法求函數(shù)的解析式即可求解;
(2)作PM⊥x軸交于M,可求PM=m2﹣m+6,AM=m﹣3,通過證明△COA∽△AMP,利用=,求m的值即可求P點坐標;
(3)作PN⊥x軸交于BC于N,過點N作NE⊥y軸交于E,通過證明△PQN∽△BOC,求出QN=PN,PQ=PN,再由△CNE∽△CBO,求出CN=EN=m,則CQ+PQ=CN+PN=﹣(x﹣)2+,即可求解.
【解答】解:(1)將B(8,0)代入y=ax2+x﹣6,
∴64a+22﹣6=0,
∴a=﹣,
∴y=﹣x2+x﹣6,
當y=0時,﹣t2+t﹣6=0,
解得t=3或t=8(舍),
∴t=3,
∵B(8,0)在直線y=kx﹣6上,
∴8k﹣6=0,
解得k=,
∴y=x﹣6;
(2)作PM⊥x軸交于M,
∵P點橫坐標為m,
∴P(m,﹣m2+m﹣6),
∴PM=m2﹣m+6,AM=m﹣3,
在Rt△COA和Rt△AMP中,
∵∠OAC+∠PAM=90°,∠APM+∠PAM=90°,
∴∠OAC=∠APM,
∴△COA∽△AMP,
∴=,即OA?MA=CO?PM,
3(m﹣3)=6(m2﹣m+6),
解得m=3(舍)或m=10,
∴P(10,﹣);
(3)作PN⊥x軸交于BC于N,過點N作NE⊥y軸交于E,
∴PN=﹣m2+m﹣6﹣(m﹣6)=﹣m2+2m,
由△PQN∽△BOC,
∴==,
∵OB=8,OC=6,BC=10,
∴QN=PN,PQ=PN,
由△CNE∽△CBO,
∴CN=EN=m,
∴CQ+PQ=CN+NQ+PQ=CN+PN,
∴CQ+PQ=m﹣m2+2m=﹣m2+m=﹣(x﹣)2+,
當m=時,CQ+PQ的最大值是.
【例2】.(2022?宜賓)如圖,拋物線y=ax2+bx+c與x軸交于A(3,0)、B(﹣1,0)兩點,與y軸交于點C(0,3),其頂點為點D,連結(jié)AC.
(1)求這條拋物線所對應(yīng)的二次函數(shù)的表達式及頂點D的坐標;
(2)在拋物線的對稱軸上取一點E,點F為拋物線上一動點,使得以點A、C、E、F為頂點、AC為邊的四邊形為平行四邊形,求點F的坐標;
(3)在(2)的條件下,將點D向下平移5個單位得到點M,點P為拋物線的對稱軸上一動點,求PF+PM的最小值.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法,把問題轉(zhuǎn)化為解方程組即可;
(2)過點F作FG⊥DE于點G,證明△OAC≌△GFE(AAS),推出OA=FG=3,設(shè)F(m,﹣m2+2m+3),則G(1,﹣m2+2m+3),可得FG=|m﹣1|=3,推出m=﹣2或m=4,即可解決問題;
(3)由題意,M(1,﹣1),F(xiàn)2(4,﹣5),F(xiàn)1(﹣2,﹣5)關(guān)于對稱軸直線x=1對稱,連接F1F2交對稱軸于點H,連接F1M,F(xiàn)2M,過點F1作F1N⊥F2M于點N,交對稱軸于點P,連接PF2.則MH=4,HF2=3,MF2=5,證明PN=PM,由PF2=PF1,推出PF+PM=PF2+PN=FN1為最小值.
【解答】解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+c經(jīng)過A(3,0)、B(﹣1,0),C(0,3),
∴,
解得,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+2x+3,
∵y=﹣(x﹣1)2+4,
∴頂點D的坐標為(1,4);
(2)設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,
把A(3,0),C(0,3)代入,得,
∴,
∴直線AC的解析式為y=﹣x+3,
過點F作FG⊥DE于點G,
∵以A,C,E,F(xiàn)為頂點的四邊形是以AC為邊的平行四邊形,
∴AC=EF,AC∥EF,
∵OA∥FG,
∴∠OAC=∠GFE,
∴△OAC≌△GFE(AAS),
∴OA=FG=3,
設(shè)F(m,﹣m2+2m+3),則G(1,﹣m2+2m+3),
∴FG=|m﹣1|=3,
∴m=﹣2或m=4,
當m=﹣2時,﹣m2+2m+3=﹣5,
∴F1(﹣2,﹣5),
當m=4時,﹣m2+2m+3=﹣5,
∴F2(4,﹣5)
綜上所述,滿足條件點F的坐標為(﹣2,﹣5)或(4,﹣5);
(3)由題意,M(1,﹣1),F(xiàn)2(4,﹣5),F(xiàn)1(﹣2,﹣5)關(guān)于對稱軸直線x=1對稱,連接F1F2交對稱軸于點H,連接F1M,F(xiàn)2M,過點F1作F1N⊥F2M于點N,交對稱軸于點P,連接PF2.則MH=4,HF2=3,MF2=5,
在Rt△MHF2中,sin∠HMF2===,則在Rt△MPN中,sin∠PMN==,
∴PN=PM,
∵PF1=PF2,
∴PF+PM=PF2+PN=F1N為最小值,
∵=×6×4=×5×F1N,
∴F1N=,
∴PF+PM的最小值為.
【例3】(2022?東西湖區(qū)模擬)如圖1,拋物線y=x2+(m﹣2)x﹣2m(m>0)與x軸交于A,B兩點(A在B左邊),與y軸交于點C.連接AC,BC.且△ABC的面積為8.
(1)求m的值;
(2)在(1)的條件下,在第一象限內(nèi)拋物線上有一點T,T的橫坐標為t,使∠ATC=60°.求(t﹣1)2的值.
(3)如圖2,點P為y軸上一個動點,連接AP,求CP+AP的最小值,并求出此時點P的坐標.
【分析】(1)先求出A(﹣m,0),B(2,0),C(0,﹣2m),再由三角形面積×(2+m)×(2m)=8,可求m的值;
(2)過點C作EF∥x軸,過點T作TF⊥EF交于F點,過點C作CD⊥CT交直線AT于點D,過點D作DE⊥EF交于E點,證明△CED∽△TFC,可得===,進而求出D(﹣t2,t﹣4),再求出直線AT的解析式為y=(t﹣2)x+2t﹣4,將D點坐標代入直線解析式即可求(t﹣1)2=;
(3)過點B作BG⊥AC交于G點,交y軸于點P,可得CP+AP=(CP+AP)=(GP+AP)≥BG,可求CP+AP的最小值為8,再由tan∠ACO==,求出P(0,﹣1).
【解答】解:(1)y=x2+(m﹣2)x一2m=(x﹣2)(x+m),
令y=0,則x=2或x=﹣m,
∵m>0,
∴﹣m<0,
∴A(﹣m,0),B(2,0),
∴AB=2+m,
令x=0,則y=﹣2m,
∴C(0,﹣2m),
∵△ABC的面積為8,
∴×(2+m)×(2m)=8,
解得m=2或m=﹣4(舍);
(2)當m=2時,y=x2﹣4,
∵的橫坐標為t,
∴T(t,t2﹣4),
過點C作EF∥x軸,過點T作TF⊥EF交于F點,過點C作CD⊥CT交直線AT于點D,過點D作DE⊥EF交于E點,
∵∠DCT=90°,
∴∠DCE+∠TCF=90°,
∵∠DCE+∠CDE=90°,
∴∠TCF=∠CDE,
∴△CED∽△TFC,
∴==,
∵∠ATC=60°,
∴=,
∵C(0,﹣4),
∴CF=t,TF=t2,
∴DE=t,CE=t2,
∴D(﹣t2,t﹣4),
設(shè)直線AT的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=(t﹣2)x+2t﹣4,
∴t﹣4=(t﹣2)(﹣t2)+2t﹣4,
∴(t﹣1)2=;
(3)過點B作BG⊥AC交于G點,交y軸于點P,
∵A、B關(guān)于y軸對稱,
∴AP=BP,
∵∠GBA+∠BAC=∠ACO+∠CAO=90°,
∴∠ABG=∠ACO,
∵AO=2,CO=4,
∴AC=2,
∴sin∠ACO=,
∴=,
∴CP=GP,
∵CP+AP=(CP+AP)=(GP+AP)≥BG,
∵cs∠ACO===,
∴BG=,
∴CP+AP的最小值為8,
∵tan∠ACO===,
∴OP=1,
∴P(0,﹣1).
【例4】(2022?成都模擬)如圖,在平面直角坐標系xOy中,二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖象與y軸,x軸分別相交于A(0,2),B(2,0),C(4,0)三點,點D是二次函數(shù)圖象的頂點.
(1)求二次函數(shù)的表達式;
(2)點P為拋物線上異于點B的一點,連接AC,若S△ACP=S△ACB,求點P的坐標;
(3)M是第四象限內(nèi)一動點,且∠AMB=45°,連接MD,MC,求2MD+MC的最小值.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法求解即可;
(2)分兩種情形,分別構(gòu)建方程組求解即可;
(3)以O(shè)為圓心,OA為半徑的圓,連接OM,取OB的中點E,連接EM、ED,先根據(jù)二次函數(shù)求出A、B、C、D的坐標,再證明△EOM∽△MOC,從而有EM=MC,故2MD+MC=2(MD+MC)=2(MD+ME)≥2ED,再求出ED即可.
【解答】解:(1)∵拋物線經(jīng)過B(2,0),C(4,0),
∴可以假設(shè)拋物線的解析式為y=a(x﹣2)(x﹣4),
把A(0,2)代入,可得a=,
∴二次函數(shù)的解析式為y=x2﹣x+2;
(2)如圖,當點P在直線AC的下方時,過點B作BP0∥AC交拋物線于點P0,
由題意直線AC的解析式為y=﹣x+2,
∴kAC=﹣,
∴K=﹣,
∴直線BP0的解析式為y=﹣x+1,
由,
解得,
則P0與B重合,不符合題意.
當點P在直線AC的上方時,作直線BP0關(guān)于直線AC的的對稱直線P1P2,交拋物線于P1,P2.
∵直線AC的解析式為y=﹣x+2,
∴可得直線P1P2的解析式為y=﹣x+3,
由,
解得或,
∴P1(2+2,2﹣),P2(2﹣2,2+);
(3)解:如圖,以O(shè)為圓心,OA為半徑的圓,連接OM,取OB的中點E,連接EM、ED,
∵A(0,2),B(2,0),C(4,0),
∴OA=OB,即B在⊙O上,
∵y=x2﹣x+2=(x﹣3)2﹣,
∴頂點D(3,﹣),
∵∠AMB=45°,
∴∠AMB=∠BOA,
∴M在在⊙O上,即OM=2,
取OB的中點E(1,0),
∵=,=,=,
∴=,
又∠EOM=∠MOC,
∴△EOM∽△MOC,
∴=,
∴EM=MC,
∴2MD+MC=2(MD+MC)=2(MD+ME)≥2ED,
∵ED==,
∴2MD+MC的最小值為.
1.(2022?河北區(qū)二模)已知拋物線y=﹣x2+bx+c(b,c為常數(shù))的圖象與x軸交于A(1,0),B兩點(點A在點B左側(cè)).與y軸相交于點C,頂點為D.
(Ⅰ)當b=2時,求拋物線的頂點坐標;
(Ⅱ)若點P是y軸上一點,連接BP,當PB=PC,OP=2時,求b的值;
(Ⅲ)若拋物線與x軸另一個交點B的坐標為(4,0),對稱軸交x軸于點E,點Q是線段DE上一點,點N為線段AB上一點,且AN=2BN,連接NQ,求DQ+NQ的最小值.
【分析】(Ⅰ)求出函數(shù)的解析式即可求解;
(Ⅱ)由題意可求P(0,2)或(0,﹣2),將A點代入拋物線解析式可得c=﹣b,在求出B(2b﹣1,0),C(0,﹣b),由PB=PC,(2b﹣1)2+4=|﹣b﹣2|2或(2b﹣1)2+4=|﹣b+2|2,再由2b﹣1>1,求出b即可;
(Ⅲ)先求出拋物線的解析式y(tǒng)=﹣x2+x﹣2,設(shè)Q(,t)過點N作AD的垂線交于點M,交對稱軸于點Q,利用直角三角形可得MQ=DQ,當M、Q、N三點共線時,DQ+NQ有最小值MN,在Rt△AMN中,AN=2,求出MN=,可求DQ+NQ的最小值為.
【解答】解:(Ⅰ)當b=2時,y=﹣x2+2x+c,
將點A(1,0)代入y=﹣x2+2x+c,
∴c=﹣,
∴y=﹣x2+2x﹣=﹣(x﹣2)2+,
∴拋物線的頂點為(2,);
(Ⅱ)∵點P是y軸上一點,OP=2,
∴P(0,2)或(0,﹣2),
將A代入y=﹣x2+bx+c,
∴﹣+b+c=0,
∴c=﹣b,
∵﹣x2+bx+﹣b=0,
∴1+x1=2b,
∴x1=2b﹣1,
∴B(2b﹣1,0),
令x=0,則y=2b﹣1,
∴C(0,﹣b),
∵PB=PC,
∴(2b﹣1)2+4=|﹣b﹣2|2或(2b﹣1)2+4=|﹣b+2|2,
解得b=或b=或b=﹣或b=,
∵A點在B點左側(cè),
∴2b﹣1>1,
∴b>1,
∴b=;
(Ⅲ)將點A、B代入y=﹣x2+bx+c,
∴,

∴y=﹣x2+x﹣2,
∴拋物線的對稱軸為直線x=,
∴E(,0),
∵y=﹣x2+x﹣2=﹣(x﹣)2+,
∴頂點D(,),
∵A(1,0),B(4,0),
∴AB=3,
∵AN=2BN,
∴AN=2,BN=1,
∴N(3,0),
設(shè)Q(,t),
過點N作AD的垂線交于點M,交對稱軸于點Q,
∵AE=,DE=,
∴tan∠DAE=,
∴∠EQN=∠DAE,
∴∠DAN=∠MQD,
∴tan∠MQD=,
∴sin∠MQD=,
∴MQ=DQ,
∵DQ+NQ=(DQ+NQ)=(MQ+NQ),
∴當M、Q、N三點共線時,DQ+NQ有最小值MN,
在Rt△AMN中,AN=2,
∴sin∠MAN=,
∴MN=×2=,
∴DQ+NQ=×MN=,
∴DQ+NQ的最小值為.
2.(2021?南海區(qū)二模)如圖1,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A、B兩點,點A、B分別位于原點左、右兩側(cè),且AO=2BO=4,過A點的直線y=kx+c交y軸于點C.
(1)求k、b、c的值;
(2)在拋物線的對稱軸上是否存在一點P,使△ACP為直角三角形?若存在,直接寫出所有滿足條件的點的坐標;若不存在,請說明理由;
(3)如圖2,點M為線段AC上一點,連接OM,求AM+OM的最小值.
【分析】(1)用待定系數(shù)法即可求解;
(2)當∠PAC為直角時,由∠PAH=∠ACO得到tan∠PAH=tan∠ACO,即,即可求解;當∠CAP為直角或∠ACP為直角時,同理可解;
(3)過點A作直線AN使∠NAC=30°,過點O作ON⊥AN交AE于點M,則點M為所求點,進而求解.
【解答】解:(1)由AO=2BO=4知,點A、B的坐標分別為(﹣4,0)、(2,0),
設(shè)拋物線的表達式為y=a(x﹣x1)(x﹣x2),
則y=(x+4)(x﹣2)=x2+x﹣2,
則點C(0,﹣2),
將點A、C的坐標代入y=kx+c并解得:y=﹣x﹣2,
即k=﹣,
故k=﹣,b=,c=﹣2;
(2)由拋物線的表達式知,其對稱軸為直線x=﹣1,則設(shè)點P的坐標為(﹣1,m),
①當∠PAC為直角時,如圖1,
設(shè)拋物線的對稱軸交x軸于點H,
則AH=﹣1﹣(﹣4)=3,PH=m,AO=4,OC=2,
∵∠PAH+∠CAO=90°,∠CAO+∠ACO=90°,
∴∠PAH=∠ACO,
∴tan∠PAH=tan∠ACO,即,
∴,解得m=3;
故點P的坐標為(﹣1,3);
②當∠APC為直角時,如圖2,
故點P作x軸的平行線交y軸于點N,交過點A與y軸的平行線于點M,
則AM=|m|,PM=3,CN=|m+2|,PN=1,
同理可得∠MPA=∠PCN,
∴tan∠MPA=tan∠PCN,即,
解得:m=﹣±,
故點P的坐標為(﹣1,﹣)或(﹣1,﹣);
③當∠ACP為直角時,如圖3,
同理可得,點P的坐標為(﹣1,﹣3);
綜上,點P的坐標為(﹣1,3)或(﹣1,﹣)或(﹣1,﹣)或(﹣1,﹣3);
(3)過點A作直線AN使∠NAC=30°,過點O作ON⊥AN交AE于點M,則點M為所求點,
理由:∠MAN=30°,則MN=AM,則AM+OM=MN+OM=ON為最小,
過點O作OE⊥AC于點E,則∠MOE=90°﹣∠OME=90°﹣∠AMN=∠MAN=30°,
由點A、C的坐標得,AC=2,
則sin∠ACO==,則cs∠ACO=,
在Rt△COE中,OE=OCsin∠ACO=2×=,
同理可得,CE=,
在Rt△OME中,ME=OEtan∠MOE=×tan30°=,OM=2ME=,
則AM=AC﹣ME﹣EC=2﹣﹣==2MN,
則MN=,
則AM+OM的最小值=OM+MN=.
3.(2021?寶安區(qū)模擬)(1)已知二次函數(shù)經(jīng)過點A(﹣3,0)、B(1,0)、C(0,3),請求該拋物線解析式;
(2)點M為拋物線上第二象限內(nèi)一動點,BM交y軸于點N,當BM將四邊形ABCM的面積分為1:2兩部分時,求點M的坐標;
(3)點P為對稱軸上D點下方一動點,點Q為直線y=x第一象限上的動點,且DP=OQ,求BP+BQ的最小值并求此時點P的坐標.
【分析】(1)根據(jù)點A,B的坐標設(shè)出拋物線的交點式,再將點C坐標代入求解,即可得出結(jié)論;
(2)過點A作AG⊥x軸交BM的延長線于G,則=,設(shè)ON=t,則AG=4t,CN=3﹣t,進而得出=或2,進而建立方程求解,即可得出結(jié)論;
(3)先判斷出△PCD∽△OBQ,進而得出PC=OQ,再判斷出點A,P,C在同一直線上時,BP+BQ的最小,再求出直線AC的解析式,即可得出結(jié)論.
【解答】解:(1)∵二次函數(shù)經(jīng)過點A(﹣3,0)、B(1,0),
∴設(shè)拋物線的解析式為y=a(x+3)(x﹣1),
∵點C(0,3)在拋物線上,
∴﹣3a=3,
∴a=﹣1,
∴拋物線的解析式為y=﹣(x+3)(x﹣1)=﹣x2﹣2x+3;
(2)如圖1,過點A作AG⊥x軸交BM的延長線于G,
由(1)知,拋物線的解析式為y=﹣x2﹣2x+3,
設(shè)點M(m,﹣m2﹣2m+3)(﹣3<m<0),
∴S△BCM=CN(1﹣m),S△ABM=S△ABG﹣S△AMG=AG[(1+3)﹣(m+3)]=AG(1﹣m),
∴==,
∵ON∥AG,
∴=,
設(shè)ON=t,則AG=4t,CN=3﹣t,
∵BM將四邊形ABCM的面積分為1:2兩部分時,
∴=或2,
∴,
∴,
∴t=1或,
∴N(0,1)或N(0,),
當N(0,1)時,
∵B(1,0),∴直線BM的解析式為y=﹣x+1①,
由(1)知,拋物線的解析式為y=﹣(x+3)(x﹣1)②,
聯(lián)立①②解得,或,
∴M(﹣2,3);
當N(0,)時,
∵B(1,0),∴直線BM的解析式為y=﹣x+③,
聯(lián)立②③解得,或,
∴M(﹣,);
即M(﹣2,3)或();
(3)如圖2,
連接PC,CD,過點C作CH⊥DP于H,
由(1)知,拋物線的解析式為y=﹣x2﹣2m+3=﹣(m﹣1)2+4,
∴D(﹣1,4),
∵C(0,3),
∴CD=,DH=1,CH=1,
∴DH=CH,
∴∠CDP=45°,
∵點Q為直線y=x第一象限上的動點,
∴∠BOQ=45°=∠CDP,
∵DP=OQ,
∴=,
∵=,
∴==,
∴△PCD∽△OBQ,
∴,
∴PC=OQ,
∴BP+OQ=BP+PC,
連接AP,
∵點P是拋物線的對稱軸上的點,
∴PC=PA,
∴BP+OQ=BP+PC=BP+PA,
∴當點A,P,C在同一條直線上時,BP+OQ最小,最小值為AC==,
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴直線AC的解析式為y=x+3,
當x=﹣1時,y=2,
∴點P(﹣1,2).
4.(2021?南沙區(qū)一模)已知,拋物線y=mx2+x﹣4m與x軸交于點A(﹣4,0)和點B,與y軸交于點C.點D(n,0)為x軸上一動點,且有﹣4<n<0,過點D作直線l⊥x軸,且與直線AC交于點M,與拋物線交于點N,過點N作NP⊥AC于點P.點E在第三象限內(nèi),且有OE=OD.
(1)求m的值和直線AC的解析式.
(2)若點D在運動過程中,AD+CD取得最小值時,求此時n的值.
(3)若△ADM的周長與△MNP的周長的比為5:6時,求AE+CE的最小值.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法將A(﹣4,0)代入y=mx2+x﹣4m,求出m的值,即可拋物線解析式,令x=0,求出點C的坐標,設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,將A,C的坐標代入即可求出答案;
(2)在x軸上方作射線AM,使∠MAO=30°,過點D作DK⊥AM于K,當C、D、K在同一條直線上時,CD+DK最小,即AD+CD取得最小值時,∠CDO=∠ADK=60°,應(yīng)用三角函數(shù)定義即可求得答案;
(3)根據(jù)△ADM的周長與△MNP的周長的比為5:6,可得出DN=3DM,建立方程求出n的值,在y軸上 取一點R,使得OR=,連接AR,在AR上取一點E使得OE=OD,構(gòu)造相似三角形,可以證明AR就是AE+CE的最小值.
【解答】解:(1)∵拋物線y=mx2+x﹣4m與x軸交于點A(﹣4,0),
∴m?(﹣4)2+×(﹣4)﹣4m=0,
解得:m=,
∴拋物線解析式為y=x2+x﹣3,
令x=0,得y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,
∵A(﹣4,0),C(0,﹣3),
∴,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=﹣x﹣3.
(2)∵A(﹣4,0),D(n,0)為x軸上一動點,且有﹣4<n<0,
∴AD=n﹣(﹣4)=n+4,
在x軸上方作射線AM,使∠MAO=30°,過點D作DK⊥AM于K,
∴∠AKD=90°,
∴DK=AD,∠ADK=60°,
當C、D、K在同一條直線上時,CD+DK最小,即AD+CD取得最小值時,∠CDO=∠ADK=60°,
∵OD=﹣n,∠COD=90°,
∴=tan∠CDO=tan60°,即=,
∴n=﹣.
(3)∵DM⊥x軸,NP⊥AC,
∴∠ADM=∠NPM=90°,
∵∠AMD=∠NMP,
∴△AMD∽△NMP,
∵△ADM的周長與△MNP的周長的比為5:6,
∴=,
∵=sin∠DAM==,
∴=,
∴DN=3DM,
∵DM=n+3,DN=﹣n2﹣n+3,
∴﹣n2﹣n+3=3(n+3),
解得:n1=﹣2,n2=﹣4(舍去),
∴D(﹣2,0),
∴OD=2,
如圖2中,在y軸上 取一點R,使得OR=,連接AR,在AR上取一點E使得OE=OD=2.
∵OE=2,OR?OC=×3=4,
∴OE2=OR?OC,
∴=,
∵∠COE=∠ROE,
∴△ROE∽△EOC,
∴==,
∴RE=CE,
∴當A、R、E共線時,AE+CE=AE+ER=AR,此時AE+CE最小,
∴AE+CE的最小值=AR===.
5.(2021?射陽縣三模)如圖,拋物線y=ax2+bx+c經(jīng)過A(﹣1,0)、B(3,0)、C(0,3)三點,對稱軸與拋物線相交于點P,與直線BC相交于點M,連接AC,PB.
(1)求該拋物線的解析式;
(2)設(shè)對稱軸與x軸交于點N,在對稱軸上是否存在點G,使以O(shè)、N、G為頂點的三角形與△AOC相似?如果存在,請求出點G的坐標;如果不存在,請說明理由;
(3)拋物線上是否存在一點Q,使△QMB與△PMB的面積相等,若存在,求點Q的坐標;若不存在,請說明理由;
(4)點E是y軸上的動點,連接ME,求ME+CE的最小值.
【分析】(1)將點A(﹣1,0)、B(3,0)、C(0,3)代入y=ax2+bx+c中即可求解析式;
(2)兩個三角形相似有兩種情況①△AOC∽△ONG;②△AOC∽△GNO,在利用相似三角形的邊對應(yīng)成比例即可求解;
(3)由于△QMB與△PMB共底MB,利用平行線的性質(zhì),只要兩個三角形等高即可;分兩種情況找平行線,①過P點作PH∥BC交y軸于點H,直線PH的解析式為y=﹣x+5,直線PH與拋物線的交點即為Q;②由H點關(guān)于C點對稱的點為(0,1),過點(0,1)與直線BC平行的直線解析式為y=﹣x+1,該直線與拋物線的交點即為Q;
(4)連接CF,在OA上截取OF使得OF=CF,過點M作MT⊥CF交CF于點T,過點M作MK⊥y軸交CF于點K,在Rt△CTE中,ET=CE,CE+ME=TE+ME,當T、E、M三點共線,并且TM⊥AF時,CE+ME=MT值最小.在Rt△AFO中,求出F(﹣,0),進而求出直線AF的解析式y(tǒng)=x+3,再求出MK=1+,由于∠TMK=∠FCO,在Rt△TKM中,MT=KM?cs∠FCO,可求MT=(1+)?=,則MT即為所求的最小值.
【解答】解:(1)將點A(﹣1,0)、B(3,0)、C(0,3)代入y=ax2+bx+c中,
得到,解得,
∴y=﹣x2+2x+3;
(2)函數(shù)對稱軸為直線x=1,
設(shè)G(1,m),
由已知可得OA=1,OC=3,
∵NG⊥x軸,CO⊥x軸,
∴NG∥OC,
∵N(1,0),
∴ON=1,
當以O(shè)、N、G為頂點的三角形與△AOC相似時,
①△AOC∽△ONG時,
NG=OC=3,
∴G(1,3)或G(1,﹣3);
②當△AOC∽△GNO時,
,即GN=,
∴G(1,)或G(1,﹣);
綜上所述:以O(shè)、N、G為頂點的三角形與△AOC相似時,滿足條件的G點坐標為(1,3)或(1,﹣3)或(1,)或(1,﹣);
(3)當x=1時,y=4,
∴P(1,4),
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+m,
將點B(3,0)、C(0,3)代入,可得,
解得,
∴y=﹣x+3,
過P點作PH∥BC交y軸于點H,
∴直線PH的解析式為y=﹣x+5,
聯(lián)立,解得x=1或x=2,
∴Q(2,3)或Q(1,4)(舍);
當x=0時,y=5,
∴H(0,5),
∵H點關(guān)于C點對稱的點為(0,1),
∴過點(0,1)與直線BC平行的直線解析式為y=﹣x+1,
聯(lián)立,
解得x=或x=,
∴Q(,)或Q(,);
綜上所述:△QMB與△PMB的面積相等時,Q點坐標為(2,3)或(,)或(,);
(4)連接CF,在OA上截取OF使得OF=CF,過點M作MT⊥CF交CF于點T,過點M作MK⊥y軸交CF于點K,
在Rt△CTE中,ET=CE,
∴CE+ME=TE+ME=TM,此時CE+ME的值最??;
∵OF=CF,CO=3,
∴OF=,CF=,
∴F(﹣,0),
設(shè)直線CF的解析式為y=t'x+n,
將點C(0,3),F(xiàn)(﹣,0)代入,可得,
,解得,
∴y=x+3,
∵M(1,2),
∴K(﹣,2),
∴MK=1+,
∵MT⊥CF,
∴∠FCO+∠CKM=∠CKM+∠TMK=90°,
∴∠TMK=∠FCO,
在Rt△TKM中,MT=KM?cs∠FCO,
∴MT=(1+)?=,
∴CE+ME的最小值為.
6.(2021?深圳模擬)如圖1,拋物線y=﹣x2+bx+c交x軸于A、B兩點,其中點A坐標為(﹣3,0),與y軸交于點C(0,3),點D為拋物線y=﹣x2+bx+c的頂點.
(1)求拋物線的函數(shù)表達式;
(2)若點E在x軸上,且∠ECA=∠CAD,求點E的坐標;
(3)如圖2,點P為線段AC上方的拋物線上任一點,過點P作PH⊥x軸于點H,與AC交于點M.
①求△APC的面積最大時點P的坐標;
②在①的條件下,若點N為y軸上一動點,求HN+CN的最小值.
【分析】(1)用待定系數(shù)法即可求解;
(2)①當點E在點A的左側(cè)時,在Rt△CHN中,NH=CN=CH=,在Rt△AHN中,tan∠HAN=tan∠DAC==,即tan∠ECA=tan∠CAD=,在Rt△CEK中,tan∠ECA=,進而求解;②當點E(E′)的點A的右側(cè)時,∠ECA=∠CAD,則直線CE′∥AD,則直線CE′的表達式為y=2x+3,進而求解;
(3)過點H作HR⊥CG于點R,交CO于點N,則點N為所求點,進而求解.
【解答】解:(1)由題意得:,解得,
故拋物線的表達式為y=﹣x2﹣2x+3;
(2)①當點E在點A的左側(cè)時,如圖1,
由拋物線的表達式知,點D的坐標為(﹣1,4),
延長AD交y軸于點H,過點H作HN交AC的延長線于點N,
由點A、D的坐標得,直線AD的表達式為y=2(x+3),
故點H的坐標為(0,6),
則CH=6﹣3=3,
由點A、C的坐標知,∠ACO=45°=∠HCN,AC=3,
在Rt△CHN中,NH=CN=CH=,
在Rt△AHN中,tan∠HAN=tan∠DAC===,
∴tan∠ECA=tan∠CAD=,
過點E作EK⊥CA交CA的延長線于點K,
在Rt△AEK中,∠EAK=∠CAO=45°,
故設(shè)AK=EK=x,則AE=x,
在Rt△CEK中,tan∠ECA==,
解得x=,故AE=x=3,
則點E的坐標為(﹣6,0);
②當點E(E′)的點A的右側(cè)時,
∵∠ECA=∠CAD,
則直線CE′∥AD,
則直線CE′的表達式為y=2x+r,
而直線CE′過點C,故r=3,
故直線CE′的表達式為y=2x+3,
令y=0,則x=﹣,
故點E′的坐標為(﹣,0);
綜上,點E的坐標為(﹣6,0)或(﹣,0);
(3)設(shè)點P的坐標為(x,﹣x2﹣2x+3),
由點A、C的坐標得,直線AC的表達式為y=x+3,
則點M(x,x+3),
則△APC的面積=×OA×PM=×3×(﹣x2﹣2x+3﹣x﹣3)=(﹣x2﹣3x),
∵﹣<0,故△APC的面積有最大值,
當x=﹣時,點P的坐標為(﹣,),則點H(﹣,0),
在x軸上取點G(3,0),則OG=OC,連接CG,
則∠GCO=45°,
過點H作HR⊥CG于點R,交CO于點N,則點N為所求點,
理由:HN+CN=HN+CNsin∠GCO=HN+NR=HR為最小值,
∵∠CGO=45°,故△HRG為等腰直角三角形,
則HR=HG=(3+)=,
即HN+CN的最小值為.
7.(2021?深圳模擬)已知:如圖,點A(1,0),B(3,0),D(2,﹣1),C是y軸上的點,且OC=3.
(1)過點A作AM⊥BC,垂足為M,連接AD、BD,求證:四邊形ADBM為正方形;
(2)若過A、B、C三點的拋物線對稱軸上有一動點P,當PC﹣PB的值最大時,求出點P的坐標;
(3)設(shè)Q為線段OC上的一動點,問:AQ+QC是否存在最小值?若存在,求出這個最小值;若不存在,請說明理由.
【分析】(1)證明四邊形ADBM為矩形,而AD=BD,故四邊形ADBM為正方形;
(2)點B關(guān)于拋物線對稱軸的對稱點為點A,連接CA交對稱軸于點P,則點P為所求點,進而求解;
(3)在x軸取點A′(﹣1,0),連接A′C,過點A作AH⊥A′C于點H,交y軸于點Q,則點Q是所求點,進而求解.
【解答】解:(1)由點A、D的坐標得,AD==,
同理可得,BD=,
而AB=3﹣1=2,
故AB2=AD2+BD2,
故△ABD為等腰直角三角形,
由B、C的坐標知,OB=OC,
則∠CBO=45°,
則∠DBM=∠CBO+∠ABD=90°=∠ADB=∠AMB,
故四邊形ADBM為矩形,
而AD=BD,
∴四邊形ADBM為正方形;
(2)∵OC=3,故點C(0,3),
設(shè)拋物線的表達式為y=ax2+bx+c,
將點A、B、C的坐標代入拋物線表達式得:,解得,
故拋物線的表達式為y=﹣x2﹣2x+3;
點B關(guān)于拋物線對稱軸的對稱點為點A.連接CA交對稱軸于點P,則點P為所求點,
理由:PC﹣PB=PC﹣PA=AC為最大值,
由點A、C的坐標得,直線AC的表達式為y=﹣3x+3,
而拋物線的對稱軸為直線x=(1+3)=2,
當x=2時,y=﹣3x+3=﹣3,
故點P的坐標為(2,﹣3);
(3)存在,理由:
在x軸取點A′(﹣1,0),連接A′C,過點A作AH⊥A′C于點H,交y軸于點Q,則點Q是所求點,
理由:由點A′、C的坐標得,OA′=1,OC=3,則CA′=,
則sin∠HCQ==,
則AQ+CQ×=AH=AQ+CQsin∠HCQ=AH為最小,
∵tanCA′O==3,則tan∠HAA′=,
而直線AH過點A(1,0),故其表達式為y=﹣(x﹣1),
令x=0,則y=,故點Q的坐標為(0,),則CQ=3﹣=
由點A、Q的坐標得,AQ==,
∴AQ+QC的最小值=+×==.
8.(2021?資陽)拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于A、B兩點,與y軸交于點C,且B(﹣1,0),C(0,3).
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,點P是拋物線上位于直線AC上方的一點,BP與AC相交于點E,當PE:BE=1:2時,求點P的坐標;
(3)如圖2,點D是拋物線的頂點,將拋物線沿CD方向平移,使點D落在點D'處,且DD'=2CD,點M是平移后所得拋物線上位于D'左側(cè)的一點,MN∥y軸交直線OD'于點N,連結(jié)CN.當D'N+CN的值最小時,求MN的長.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法,把問題轉(zhuǎn)化為方程組解決.
(2)如圖1中,過點B作BT∥y軸交AC于T,過點P作PQ∥OC交AC于Q.設(shè)P(m,﹣m2+2m+3),求出BT,PQ,利用平行線分線段成比例定理構(gòu)建方程求解即可.
(3)如圖2中,連接AD,過點N作NJ⊥AD于J,過點C作CT⊥AD于T.證明AD′⊥x軸,由OD′==3,推出sin∠OD′A==,推出NJ=ND′?sin∠OD′A=D′N,可得D'N+CN=CN+NJ,根據(jù)CN+NJ≥CT,可得結(jié)論.
【解答】解:(1)∵y=﹣x2+bx+c經(jīng)過B(﹣1,0),C(0,3),
∴,
解得,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+2x+3.
(2)如圖1中,過點B作BT∥y軸交AC于T,過點P作PQ∥OC交AC于Q.
設(shè)P(m,﹣m2+2m+3),
對于拋物線y=﹣x2+2x+3,令y=0,可得x=3或﹣1,
∴A(3,0),
∵C(0,3),
∴直線AC的解析式為y=﹣x+3,
∵B(﹣1,0),
∴T(﹣1,4),
∴BT=4,
∵PQ∥OC,
∴Q(m,﹣m+3),
∴PQ=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m,
∵PQ∥BT,
∴==,
∴﹣m2+3m=2,
解得m=1或2,
∴P(1,4)或(2,3).
(3)如圖2中,連接AD′,過點N作NJ⊥AD′于J,過點C作CT⊥AD′于T.
∵拋物線y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴頂點D(1,4),
∵C(0,3),
∴直線CD的解析式為y=x+3,CD=,
∵DD′=2CD,
∵DD′=2,CD′=3,
∴D′(3,6),
∵A(3,0),
∴AD′⊥x軸,
∴OD′===3,
∴sin∠OD′A==,
∵CT⊥AD′,
∴CT=3,
∵NJ⊥AD′,
∴NJ=ND′?sin∠OD′A=D′N,
∴D'N+CN=CN+NJ,
∵CN+NJ≥CT,
∴D'N+CN≥3,
∴D'N+CN的最小值為3,
此時N為OD'與CT的交點,
∴N(1.5,3),
∵平移后拋物線的解析式為y=﹣(x﹣3)2+6,MN平行y軸,將x=1.5代入拋物線解析式,
∴M(1.5,3.75),
∴MN=0.75
9.(2022?杜爾伯特縣一模)如圖,已知拋物線y=x2+bx+c與x軸相交于A(﹣1,0),B(m,0)兩點,與y軸相交于點C(0,﹣3),拋物線的頂點為D.
(1)求拋物線的解析式;
(2)若點E在x軸上,且∠ECB=∠CBD,求點E的坐標.
(3)若P是直線BC下方拋物線上任意一點,過點P作PH⊥x軸于點H,與BC交于點M.
①求線段PM長度的最大值.
②在①的條件下,若F為y軸上一動點,求PH+HF+CF的最小值.
【分析】(1)將A(﹣1,0)、C(0,﹣3)代入y=x2+bx+c,待定系數(shù)法即可求得拋物線的解析式;
(2)根據(jù)待定系數(shù)法,可得BD的解析式,根據(jù)平行線的判定和兩平行直線的函數(shù)解析式的關(guān)系,根據(jù)待定系數(shù)法,可得CE的解析式,進一步可得答案;
(3)①根據(jù)BC的解析式和拋物線的解析式,設(shè)P(x,x2﹣2x﹣3),則M(x,x﹣3),表示PM的長,根據(jù)二次函數(shù)的最值可得:當x=時,PM的最大值;
②當PM的最大值時,P(,﹣),確定F的位置:在x軸的負半軸了取一點K,使∠OCK=45°,過F作FN⊥CK于N,當N、F、H三點共線時,如圖2,F(xiàn)H+FN最小,即PH+HF+CF的值最小,根據(jù)45度的直角三角形的性質(zhì)可得結(jié)論.
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),點C(0,﹣3)代入拋物線y=x2+bx+c中得:,
解得:,
∴拋物線的解析式為:y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4
∴頂點D(1,﹣4),
當y=0時,x2﹣2x﹣3=0,
(x﹣3)(x+1)=0,
x=3或﹣1,
∴B(3,0);
如圖1,連接BD,
設(shè)BD所在直線的解析式為:y=k(x﹣3),將D點坐標代入函數(shù)解析式,得﹣2k=﹣4,
解得k=2,
故BD所在直線的解析式為:y=2x﹣6,
∵∠ECB=∠CBD,
∴CE∥BD,
設(shè)CE所在直線的解析式為:y=2x+b,將C點坐標代入函數(shù)解析式,得b=﹣3,
故CE所在直線的解析式為:y=2x﹣3,
當y=0時,x=.
當點E在點B的右側(cè)時,直線CE經(jīng)過BD的中點(2,2),
此時CE的解析式為y=x﹣3,
∴點E的坐標是(6,0).
∴綜上所述,點E的坐標是(,0)或(6,0);
(3)①如圖2,
∵B(3,0),C(0,﹣3),
設(shè)BC的解析式為:y=kx+b,
則,
解得:,
BC的解析式為:y=x﹣3,
設(shè)P(x,x2﹣2x﹣3),則M(x,x﹣3),
∴PM=(x﹣3)﹣(x2﹣2x﹣3)=﹣x2+3x=﹣(x﹣)2+,
當x=時,PM有最大值為;
②當PM有最大值,P(,﹣),
在x軸的負半軸了取一點K,使∠OCK=45°,過F作FN⊥CK于N,
∴FN=CF,
當N、F、H三點共線時,PH+NH最小,即PH+HF+CF的值最小,
Rt△OCK中,OC=3,
∴OK=3,
∵OH=,
∴KH=+3=,
Rt△KNH中,∠KHN=45°,
∴KN=KH=,
∴NH=KN=,
∴PH+HF+CF的最小值是PH+NH=.
10.(2020?自貢)在平面直角坐標系中,拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于點A(﹣3,0)、B(1,0),交y軸于點N,點M為拋物線的頂點,對稱軸與x軸交于點C.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,連接AM,點E是線段AM上方拋物線上一動點,EF⊥AM于點F,過點E作EH⊥x軸于點H,交AM于點D.點P是y軸上一動點,當EF取最大值時:
①求PD+PC的最小值;
②如圖2,Q點為y軸上一動點,請直接寫出DQ+OQ的最小值.
【分析】(1)拋物線的表達式為:y=a(x+3)(x﹣1)=ax2+2ax﹣3a,即﹣3a=3,即可求解;
(2)①點C(﹣1,0)關(guān)于y軸的對稱點為點B(1,0),連接BD交y軸于點P,則點P為所求點,PD+PC=PD+PB=DB為最小,即可求解;
②過點O作直線OK,使sin∠NOK=,過點D作DK⊥OK于點K,交y軸于點Q,則點Q為所求點,則DQ+OQ=DQ+QK=DK為最小,即可求解.
【解答】解:(1)拋物線的表達式為:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+2ax﹣3a,
即﹣3a=3,解得:a=﹣1,
故拋物線的表達式為:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)由拋物線的表達式得,點M(﹣1,4),點N(0,3),
則tan∠MAC==2,
則設(shè)直線AM的表達式為:y=2x+b,
將點A的坐標代入上式并解得:b=6,
故直線AM的表達式為:y=2x+6,
∵∠EFD=∠DHA=90°,∠EDF=∠ADH,
∴∠MAC=∠DEF,則tan∠DEF=2,則cs∠DEF=,
設(shè)點E(x,﹣x2﹣2x+3),則點D(x,2x+6),
則FE=EDcs∠DEF=(﹣x2﹣2x+3﹣2x﹣6)×=(﹣x2﹣4x﹣3),
∵﹣<0,故EF有最大值,此時x=﹣2,故點D(﹣2,2);
①點C(﹣1,0)關(guān)于y軸的對稱點為點B(1,0),連接BD交y軸于點P,則點P為所求點,
PD+PC=PD+PB=DB為最小,
則BD==;
②過點O作直線OK,使sin∠NOK=,過點D作DK⊥OK于點K,交y軸于點Q,則點Q為所求點,
DQ+OQ=DQ+QK=DK為最小值,
則直線OK的表達式為:y=x,
∵DK⊥OK,故設(shè)直線DK的表達式為:y=﹣x+b,
將點D的坐標代入上式并解得:b=2﹣,
而直線DK的表達式為:y=﹣x+2﹣,
故點Q(0,2﹣),
由直線KD的表達式知,QD與x軸負半軸的夾角(設(shè)為α)的正切值為,則csα=,
則DQ===,而OQ=(2﹣),
則DQ+OQ為最小值=+(2﹣)=.
11.(2022?中山市三模)如圖,拋物線y=ax2+bx﹣3與x軸交于A、B兩點,與y軸交于點C,拋物線的對稱軸為直線x=1,點A(﹣1,0),過B的直線交y軸于點D,交拋物線于E,且.
(1)求拋物線的解析式;
(2)在拋物線第四象限的圖象上找一點P,使得△BDP的面積最大,求出點P的坐標;
(3)點M是線段BE上的一點,求的最小值,并求出此時點M的坐標.
【分析】(1)由x=1得點A的對稱點B的坐標,將A、B坐標代入y=ax2+bx﹣3中,利用待定系數(shù)法可求;
(2)求出直線BE的解析式,用m表示點P、H的坐標,進而表示線段PH,根據(jù)S△BDP=×PH×3,用含m的代數(shù)式表示△BDP的面積,利用二次函數(shù)的性質(zhì),求出S關(guān)于m的二次函數(shù)的頂點橫坐標,即可得出結(jié)論:
(3)過點M作MS∥y軸,過點E作ES∥x軸,過A作AT⊥ES于點T,構(gòu)造出直角三角形,利用三角函數(shù)找到與ME相等的線段,根據(jù)“垂線段最短”得AM+ME的最小值,將二次函數(shù)與直線方程聯(lián)立,解方程組,先求出點E坐標,點M坐標可求.
【解答】解:(1)拋物線y=ax2+bx﹣3與x軸交于A、B兩點,拋物線的對稱軸為直線x=1,點A(﹣1,0),
∴B(3,0),
∴,
解得.
∴拋物線的解析式為y=x2﹣2x﹣3.
(2)∵B(3,0),,
∴OD=4,即D(0,4).
∴直線BE的解析式為:y=﹣x+4.
如圖,過點P作PH⊥x軸,交AB于點H,
設(shè)P(m,m2﹣2m﹣3),則H(m,﹣m+4),
∴PH=﹣m+4﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+m+7,
∴S△BDP=×PH×3
=﹣m2+m+
=﹣(m﹣)2+,
∵﹣<0,
∴當m=時,即P(,﹣)時△BDP的面積最大.
(3)如圖,過點M作MS∥y軸,過點E作ES∥x軸,過A作AT⊥ES于點T,
∵ES∥x軸,
∴∠SEM=∠EBA,
∵tan∠EBA=,
∴tan∠MES=,
∴sin∠MES==,
∴SM=EM,
∴AM+EM=AM+SM≥SA≥AT,
∴AM+EM的最小值為AT.
令x2﹣2x﹣3=﹣x+4,
解得x=3(舍)或x=﹣,
∴E(﹣,),
∴AM+EM的最小值,此時M(﹣1,).
12.(2021?南山區(qū)校級三模)如圖,已知拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)與y軸相交于點C(0,﹣2),與x軸分別交于點B(3,0)和點A,且tan∠CAO=1.
(1)求拋物線解析式.
(2)拋物線上是否存在一點Q,使得∠BAQ=∠ABC,若存在,請求出點Q坐標,若不存在,請說明理由;
(3)拋物線的對稱軸交x軸于點D,在y軸上是否存在一個點P,使PC+PD值最小,若存在,請求出最小值,若不存在,請說明理由.
【分析】(1)由C(0,﹣2),tan∠CAO=1,可得A(﹣2,0),用待定系數(shù)法即得拋物線解析式為y=x2﹣x﹣2;
(2)過A作AM∥BC交y軸于M,交拋物線于Q,作M關(guān)于x軸的對稱點M',作直線AM'交拋物線于Q',由AM∥BC,得∠QAB=∠ABC,即知Q是滿足題意的點,根據(jù)B(3,0),C(0,﹣2),得直線BC解析式是y=x﹣2,設(shè)直線AM解析式為y=x+m,將A(﹣2,0)代入可得直線AM解析式為y=x+,M(0,),解即得Q(5,),根據(jù)M、M'關(guān)于x軸對稱,知Q'是滿足題意的點,用待定系數(shù)法可得直線AQ'為y=﹣x﹣,解即得Q(1,﹣2);
(3)過P作PH⊥AC于H,過D作DH'⊥AC于H',交y軸于P',由y=x2﹣x﹣2=(x﹣)2﹣,可得D(,0),因OA=OC=2,故△AOC是等腰直角三角形,可得△PCH是等腰直角三角形,PH=PC,即知PC+PD最小即是PH+PD最小,故當P運動到P',H和H'重合時,PC+PD的最小,最小值是DH',由AD=,即得DH'=,即PC+PD的最小值是.
【解答】解:(1)∵C(0,﹣2),
∴OC=2,
∵tan∠CAO=1,
∴=1,
∴OA=2,A(﹣2,0),
將A(﹣2,0),B(3,0),C(0,﹣2)代入y=ax2+bx+c得:
,解得,
∴拋物線解析式為y=x2﹣x﹣2;
(2)存在一點Q,使得∠BAQ=∠ABC,理由如下:
過A作AM∥BC交y軸于M,交拋物線于Q,作M關(guān)于x軸的對稱點M',作直線AM'交拋物線于Q',如圖:
∵AM∥BC,
∴∠QAB=∠ABC,即Q是滿足題意的點,
∵B(3,0),C(0,﹣2),
∴直線BC解析式是y=x﹣2,
設(shè)直線AM解析式為y=x+m,將A(﹣2,0)代入得﹣+m=0,
∴m=,
∴直線AM解析式為y=x+,M(0,),
解得(與A重合,舍去)或,
∴Q(5,),
∵M、M'關(guān)于x軸對稱,
∴∠Q'AB=∠QAB=∠ABC,M'(0,﹣),
∴Q'是滿足題意的點,
設(shè)直線AQ'為y=kx﹣,將A(﹣2,0)代入得﹣2k﹣=0,
∴k=﹣,
∴直線AQ'為y=﹣x﹣,
解得(舍去)或,
∴Q(1,﹣2);
綜上所述,點Q坐標是(5,)或(1,﹣2);
(3)在y軸上存在一個點P,使PC+PD值最小,理由如下:
過P作PH⊥AC于H,過D作DH'⊥AC于H',交y軸于P',如圖:
∵y=x2﹣x﹣2=(x﹣)2﹣,
∴拋物線對稱軸是直線x=,
∴D(,0),
∵OA=OC=2,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠OCA=45°=∠OAC,
∴△PCH是等腰直角三角形,
∴PH=PC,
∴PC+PD最小即是PH+PD最小,
∴當P運動到P',H和H'重合時,PC+PD的最小,最小值是DH',
∵∠OAC=45°,DH'⊥AC,
∴△ADH'是等腰直角三角形,
∴DH'=AD,
∵A(﹣2,0),D(,0),
∴AD=,
∴DH'=,即PC+PD的最小值是.
13.(2021?津南區(qū)一模)已知拋物線y=x2﹣2x+c交x軸于A,B兩點,且點B的坐標為(3,0),其對稱軸交x軸于點C.
(Ⅰ)求該拋物線的頂點D的坐標;
(Ⅱ)設(shè)P是線段CD上的一個動點(點P不與點C,D重合).
①過點P作y軸的垂線l交拋物線(對稱軸右側(cè))于點Q,連接QB,QD,求△QBD面積的最大值;
②連接PB,求PD+PB的最小值.
【分析】(Ⅰ)用待定系數(shù)法可得拋物線的解析式為y=x2﹣2x﹣3,即可得拋物線的頂點D的坐標是(1,﹣4);
(Ⅱ)①過Q作QE∥y軸交BP于E,由B(3,0),D(1,﹣4)可得直線BD解析式為y=2x﹣6,設(shè)Q(m,m2﹣2m﹣3),其中1<m<3,則E(m,2m﹣6),EQ=﹣m2+4m﹣3,可得S△QBD=EQ?|xB﹣xD|=﹣(m﹣2)2+1,根據(jù)二次函數(shù)性質(zhì)即得△QBD面積的最大值是1;
②連接AD,過A作AH⊥BD于H,過P作PF⊥BD于F,連接AP,由P在拋物線對稱軸上,得PA=PB,在Rt△DBC中可得sin∠BDC===,在Rt△DPF中,PF=PD?sin∠PDF=PD,即知PD+PB=(PD+PB)=(PF+PA)≥AH,由2S△ABD=AB?CD=BD?AH得AH==,即可得PD+PB的最小值是8.
【解答】解:(Ⅰ)∵拋物線y=x2﹣2x+c經(jīng)過點B(3,0),
∴9﹣6+c=0,
解得c=﹣3,
∴拋物線的解析式為y=x2﹣2x﹣3,
∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴拋物線的頂點D的坐標是(1,﹣4);
(Ⅱ)①過Q作QE∥y軸交BD于E,如圖:
設(shè)直線BD解析式為y=kx+b,將B(3,0),D(1,﹣4)代入得:
,解得,
∴直線BD解析式為y=2x﹣6,
根據(jù)題意知Q在線段BD下方,設(shè)Q(m,m2﹣2m﹣3),其中1<m<3,則E(m,2m﹣6),
∴EQ=2m﹣6﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+4m﹣3,
∴S△QBD=EQ?|xB﹣xD|=(﹣m2+4m﹣3)×(3﹣1)=﹣m2+4m﹣3=﹣(m﹣2)2+1,
∵﹣1<0,1<m<3,
∴m=2時,S△QBD最大值為1,
答:△QBD面積的最大值是1;
②連接AD,過A作AH⊥BD于H,過P作PF⊥BD于F,連接AP,如圖:
∵P在拋物線對稱軸上,
∴PA=PB,
在Rt△DBC中,BD===2,
∴sin∠BDC===,
在Rt△DPF中,PF=PD?sin∠PDF=PD,
∴PD+PB=(PD+PB)=(PF+PA)≥AH,
由2S△ABD=AB?CD=BD?AH得:
AH===,
∴PD+PB≥×=8,
即PD+PB的最小值是8.
14.(2021?防城區(qū)模擬)如圖,已知拋物線y=ax2﹣2ax﹣8a(a>0)與x軸從左至右依次交于A,B兩點,與y軸交于點C,經(jīng)過點B的直線y=﹣x+與拋物線的另一交點為D,且點D的橫坐標為﹣5.
(1)求拋物線的函數(shù)表達式;
(2)若點P(x,y)在該二次函數(shù)的圖象上,且S△BCD=S△ABP,求點P的坐標;
(3)設(shè)F為線段BD上的一個動點(異于點B和D),連接AF.是否存在點F,使得2AF+DF的值最小?若存在,分別求出2AF+DF的最小值和點F的坐標,若不存在,請說明理由.
【分析】(1)線求出點D的坐標,再將D點坐標代入拋物線解析式即可求解出a,進而得出解析式;
(2)由S△BCD=S△ABP,則CE?|xB﹣xD|=AB?|yP|,可得(﹣)×(4+5)=(4+2)×|yP|,再結(jié)合題意求出yP=,即可求出P點坐標為或;
(3)過點D作DM平行于x軸,故∠BDM=30°,過F作FH⊥DM于H,當A、F、H三點共線時,即AH⊥DM時,2AF+DF取最小值.
【解答】解:把x=﹣5代入y=﹣x+,
解得y=3,
∴D(﹣5,3),
把D(﹣5,3)代入y=ax2﹣2ax﹣8a,
解得a=,
∴拋物線的解析式為;
(2)設(shè)直線BD與y軸交于點E,
∴E(0,),
由可得A(﹣2,0),B(4,0),C(0,),
由S△BCD=S△ABP,
∴CE?|xB﹣xD|=AB?|yP|,
∴(﹣)×(4+5)=(4+2)×|yP|,
∴|yP|=,
∴yP=±,
∵拋物線的頂點為(1,﹣),
∴yP=,
∴P點坐標為或;
(3)存在點F,使得2AF+DF的值最小,理由如下:
過點D作DM平行于x軸,故∠BDM=30°,過F作FH⊥DM于H,
∴sin30°==,
∴HF=DF,
∴2AF+DF=2(AF+DF)=2(AF+HF)=2AH,
當A、F、H三點共線時,即AH⊥DM時,2AF+DF取最小值,
∵A(﹣2,0),
∴F(﹣2,2),
∵D(﹣5,3),
∴AH=3,
∴2AF+DF的最小值為6.
15.(2021秋?沈北新區(qū)校級月考)如圖,在平面直角坐標系中,點O為坐標原點,拋物線y=ax2﹣2x+c與x軸交于點A(1,0),點B(﹣3,0),與y軸交于點C,連接BC,點P在第二象限的拋物線上,連接PC、PO,線段PO交線段BC于點E.
(1)求拋物線的表達式;
(2)若△PCE的面積為S1,△OCE的面積為S2,當=時,求點P的坐標;
(3)已知點C關(guān)于拋物線對稱軸的對稱點為點N,連接BN,點H在x軸上,當∠HCB=∠NBC時,
①求滿足條件的所有點H的坐標;
②當點H在線段AB上時,平面內(nèi)點M,且HM=1,直接寫出AM+CM的最小值.
【分析】(1)先把點A(1,0),點B(﹣3,0)代入拋物線y=ax2﹣2x+c中列方程組,解方程組可得a和c的值,從而得拋物線的表達式;
(2)先根據(jù)待定系數(shù)法求BC的解析式為:y=x+3,根據(jù)同高三角形面積的比等于對應(yīng)底邊的比,可得,證明△OEH∽△OPG,得=,可設(shè)E(3m,3m+3),則P(5m,﹣25m2﹣10m+3),代入比例式可得方程,解出即可得結(jié)論;
(3)①由對稱得:N(﹣2,3),有兩種情況:如圖2,i)當BN∥CH1時,∠H1CB=∠NBC,根據(jù)平移的性質(zhì)可得點H1的坐標;ii)當∠H2CB=∠NBC,設(shè)H2(n,0),直線CH2與BN交于點M,確定BN和CH2的解析式,利用方程組的解可得M的坐標(﹣,),根據(jù)兩點的距離公式利用BM=CM,列方程可得結(jié)論;
②通過證明△MHN∽△AHM,可得MN=AM,當點M,點N,點C共線時,MN+MC最小值為CN的長,由勾股定理可求解.
【解答】解:(1)把點A(1,0),點B(﹣3,0)代入拋物線y=ax2﹣2x+c中,
得:,
解得:,
∴拋物線的表達式為:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如圖1,過P作PG⊥y軸于G,過E作EH⊥y軸于H,
當x=0時,y=3,
∴C(0,3),
設(shè)BC的解析式為:y=kx+b,
則,解得,
∴BC的解析式為:y=x+3,
∵△PCE的面積為S1,△OCE的面積為S2,且=,
∴,
∵EH∥PG,
∴△OEH∽△OPG,
∴=,
∴設(shè)E(3m,3m+3),則P(5m,﹣25m2﹣10m+3),
∴=,
∴25m2+15m+2=0,
(5m+2)(5m+1)=0,
m1=﹣,m2=﹣,
當m=﹣時,5m=﹣2,則P(﹣2,3),
當m=﹣時,5m=﹣1,則P(﹣1,4),
綜上,點P的坐標是(﹣2,3)或(﹣1,4);
(3)①由對稱得:N(﹣2,3),
∵∠HCB=∠NBC,
如圖2,連接CN,有兩種情況:
i)當BN∥CH1時,∠H1CB=∠NBC,
∵CN∥AB,
∴四邊形CNBH1是平行四邊形,
∴H1(﹣1,0);
ii)當∠H2CB=∠NBC,
設(shè)H2(n,0),直線CH2與BN交于點M,
∴BM=CM,
∵B(﹣3,0),N(﹣2,3),
∴同理可得BN的解析式為:y=3x+9,
設(shè)CH2的解析式為:y=k1x+b1,
則,解得:,
∴設(shè)CH2的解析式為:y=﹣+3,
∴M(﹣,),
∵BM=CM,
∴(﹣+3)2+()2=(﹣)2+(3﹣)2,
解得:n=﹣9或﹣1(舍),
∴H2(﹣9,0),
綜上,點H的坐標是(﹣1,0)或(﹣9,0);
②∵點H在線段AB上,
∴點H(﹣1,0),
∴HO=1,AH=2,
如圖3,取HO的中點N(﹣,0),
∴HO=,
∴==,
又∵∠MHN=∠AHM,
∴△MHN∽△AHM,
∴,
∴MN=AM,
∴AM+MC=MN+MC,
∴當點M,點N,點C共線時,MN+MC最小值為CN的長,
∴CN===,
∴AM+MC的最小值為.
16.(2021?香洲區(qū)校級三模)如圖,拋物線y=﹣x2﹣6x+7交x軸于A,B兩點(點A在點B左側(cè)),交y軸于點C,直線y=x+7經(jīng)過點A、C,點M是線段AC上的一動點(不與點A,C重合).
(1)求A,B兩點的坐標;
(2)當點P,C關(guān)于拋物線的對稱軸對稱時,求PM+AM的最小值及此時點M的坐標;
(3)連接BC,當△AOM與△ABC相似時,求出點M的坐標.
【分析】(1)在y=﹣x2﹣6x+7中,令y=0,解得x=﹣7或x=1,即得A(﹣7,0),B(1,0);
(2)過P作PN⊥x軸于N,交AC于M,拋物線y=﹣x2﹣6x+7的對稱軸為直線x=﹣=﹣3,在y=﹣x2﹣6x+7中,得C(0,7),可得sin∠CAB===,在Rt△AMN中,MN=AM,故PM+AM最小,即是PM+MN最小,PM+AM的最小值即為PN的長,根據(jù)點P,C(0,7)關(guān)于拋物線的對稱軸直線x=﹣3對稱,即得PN=OC=7,即PM+AM的最小值為7,由A(﹣7,0),C(0,7)得直線AC解析式為y=x+7,可求出M(﹣6,);
(3)過M作MH⊥x軸于H,過M'作M'G⊥x軸于G,△AOM與△ABC相似,分兩種情況:①當△ABC∽AMO時,=,可得AM=,由△AMH∽△ACO,即得M(﹣,),②當△ABC∽△AOM'時,=,得AM'=,同理可得M'(﹣,).
【解答】解:(1)在y=﹣x2﹣6x+7中,令y=0得:
﹣x2﹣6x+7=0,解得x=﹣7或x=1,
∴A(﹣7,0),B(1,0);
(2)過P作PN⊥x軸于N,交AC于M,如圖:
拋物線y=﹣x2﹣6x+7的對稱軸為直線x=﹣=﹣3,
在y=﹣x2﹣6x+7中,令x=0得y=7,
∴C(0,7),
∴AC==7,
∴sin∠CAB===,
在Rt△AMN中,MN=AM?sin∠CAB=AM,
∴PM+AM最小,即是PM+MN最小,由垂線段最短可知PM+AM的最小值即為PN的長,
∵點P,C(0,7)關(guān)于拋物線的對稱軸直線x=﹣3對稱,
∴PN與OC關(guān)于拋物線y=﹣x2﹣6x+7的對稱軸直線x=﹣3對稱,P(﹣6,7),
∴PN=OC=7,即PM+AM的最小值為7,
由A(﹣7,0),C(0,7)得直線AC解析式為y=x+7,
在y=x+7中,令x=﹣6得y=,
∴M(﹣6,);
(3)過M作MH⊥x軸于H,過M'作M'G⊥x軸于G,如圖:
∵A(﹣7,0),B(1,0),C(0,7),
∴AB=8,AC=7,
∵∠MAO=∠BAC,
∴△AOM與△ABC相似,分兩種情況:
①當△ABC∽AMO時,=,
∴=,
∴AM=,
∵MH⊥x軸,
∴MH∥OC,
∴△AMH∽△ACO,
∴==,即==,
∴AH=,MH=,
∴OH=OA﹣AH=,
∴M(﹣,),
②當△ABC∽△AOM'時,
∴=,即=,
∴AM'=,
同理可得==,
∴==,
∴AG=,M'G=,
∴OG=OA﹣AG=,
∴M'(﹣,),
綜上所述,當△AOM與△ABC相似時,M坐標為(﹣,)或(﹣,).
17.(2021?涪城區(qū)校級模擬)已知:如圖所示,拋物線y=﹣x2﹣x+c與x軸交于A、B兩點,與y軸的正半軸交于點C,點A在點B的左側(cè),且滿足tan∠CAB?tan∠CBA=1.
(1)求A、B兩點的坐標;
(2)若點P是拋物線y=﹣x2﹣x+c上一點,且△PAC的內(nèi)切圓的圓心正好落在x軸上,求點P的坐標;
(3)若M為線段AO上任意一點,求MC+AM的最小值.
【分析】(1)點A、B的橫坐標分別為x1,x2,利用tan∠CAB?tan∠CBA=1和一元二次方程根與系數(shù)之間的關(guān)系求解;
(2)三角形內(nèi)切圓的圓心是三個內(nèi)角平分線的交點,得到x軸是角平分線,作點C關(guān)于x軸的對稱點C'(0,﹣2),直線AC'的解析式,聯(lián)立拋物線求交點坐標;
(3)此題為胡不歸模型,構(gòu)建模型求解.
【解答】解:(1)設(shè)點A、B的橫坐標分別為x1,x2,
令y=0可得﹣x2﹣x+c=0,
∴x1?x2=﹣2c,
∵tan∠CAB?tan∠CBA=1,即=1,
∴OC2=OA?OB=(﹣x1)?x2=2C,
即c2=2c,
解得c1=0(舍去),c2=2,
∴拋物線y=﹣x2﹣x+2,
令y=0解得,x1=﹣4,x2=1,
故點A(﹣4,0),點B(1,0);
(2)△PAC的內(nèi)切圓圓心正好落在x軸上,則x軸為∠CAP的角平分線,
作點C關(guān)于x軸的對稱點C'(0,﹣2),
設(shè)直線AC'的解析式為y=kx+b,將點A(﹣4,0),C'(0,﹣2)代入,
得,
解得,
∴直線AC'的解析式為y=x﹣2,
聯(lián)立拋物線與直線得,
解得,,
故點P坐標(2,﹣3);
(3)過點A作直線AD,使sin∠OAD=,過點M作ME⊥AD于點E,如圖,
在Rt△MAE中,sin∠OAD=,
∴ME=AM,
∴MC+AM=MC+ME,當點M、C、E三點共線時,MC+ME最小為CE,
∵∠OMC=∠EMA.∠MEA=∠COM,
∴∠EAM=∠OCM,
在Rt△OCM中,sin∠OCM=sin∠OAD=,OC=2,
∴tan∠OCM===,cs∠OAD==,
∴OM=1,CM=,
∴AM=4﹣1=3,
在Rt△AEM中,sin∠OAD=,AM=3,
∴EM=3?sin∠OAD=,
∴MC+ME=+=.
故MC+AM的最小值.
18.(2021?青山區(qū)模擬)已知拋物線y=ax2﹣4ax﹣12a與x軸相交于A,B兩點,與y軸交于C點,且OC=OA.設(shè)拋物線的頂點為M,對稱軸交x軸于點N.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,點E(m,n)為拋物線上的一點,且0<m<6,連接AE,交對稱軸于點P.點F為線段BC上一動點,連接EF,當PA=2PE時,求EF+BF的最小值.
(3)如圖2,過點M作MQ⊥CM,交x軸于點Q,將線段CQ向上平移t個單位長度,使得線段CQ與拋物線有兩個交點,求t的取值范圍.
【分析】(1)令y=0可得A坐標,由OC=OA得OC,即可得C的坐標,代入y=ax2﹣4ax﹣12a求出a,即可得拋物線解析式;
(2)過E作EH⊥x軸于H,交BC于F',過F作FQ⊥x軸于Q,Rt△BOC中,可得sin∠CBO==,Rt△BFQ中,sin∠CBO==,可得FQ=BF,要求EF+BF的最小即是求EF+BF的最小值,也是EF+FQ最小,此時E、F、Q共線,即F與F'重合,Q與H重合,EH的長度即是EF+BF的最小值,求出E點坐標即可得到答案;
(3)將線段CQ向上平移,當Q落到拋物線上的Q1處時,線段CQ與拋物線有兩個交點,繼續(xù)將線段向上平移,當線段與拋物線只有一個交點,Q移動到Q2處,分別求出Q移動到Q1、Q2處時的t值,即可得到答案.
【解答】解:(1)在y=ax2﹣4ax﹣12a中,令y=0得ax2﹣4ax﹣12a=0,
解得x1=﹣2,x2=6,
∴OA=2,
∵OC=OA,
∴OC=3,即C(0,3),
將C(0,3)代入y=ax2﹣4ax﹣12a得a=﹣,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+x+3;
(2)過E作EH⊥x軸于H,交BC于F',過F作FQ⊥x軸于Q,如圖:
∵y=﹣x2+x+3對稱軸為直線x=2,
∴P橫坐標為2,即ON=2,
∴AN=2﹣(﹣2)=4,
∵AP=2PE,
∴AN=2NH,
∴NH=2,
∴E橫坐標為4,在y=﹣x2+x+3中令x=4得y=3,
∴E(4,3),
由(1)可知:OC=3,OB=6,
Rt△BOC中,BC==3,
∴sin∠CBO===,
∵EH⊥x軸,
∴Rt△BFQ中,sin∠CBO==,
∴FQ=BF,
而EF+BF=(EF+BF),
∴EF+BF最小即是EF+BF最小,也是EF+FQ最小,此時E、F、Q共線,即F與F'重合,Q與H重合,EH的長度即是EF+BF的最小值,
∵EH=|yE|=3,
∴EF+BF的最小值為3,
∴EF+BF的最小值為;
(3)將線段CQ向上平移,當Q落到拋物線上的Q1處時,線段CQ與拋物線有兩個交點,繼續(xù)將線段向上平移,當線段與拋物線只有一個交點,Q移動到Q2處,如圖:
∵y=﹣x2+x+3頂點M(2,4),
又C(0,3),
∴CM的解析式為y=x+3,
由MQ⊥CM,設(shè)MQ解析式為y=﹣2x+b,將M(2,4)代入得:4=﹣2×2+b,
∴b=8,
∴MQ解析式為y=﹣2x+8,
在y=﹣2x+8中令y=0得x=4,
∴Q(4,0),
而C(0,3),
∴CQ解析式為y=﹣x+3,
將線段CQ向上平移t個單位長度,與C1Q1重合時,則Q1(4,t),
代入y=﹣x2+x+3得:t=﹣×16+4+3=3,
將線段CQ向上平移t個單位長度,與C2Q2重合時,C2Q2解析式為y=﹣x+3+t,
由只有一個解,可得﹣x2+x﹣t=0的判別式Δ=0,即()2﹣4×(﹣)?(﹣t)=0,
解得t=,
∴將線段CQ向上平移t個單位長度,使得線段CQ與拋物線有兩個交點,3≤t<.
19.(2021?羅湖區(qū)校級模擬)已知拋物線y=ax2+bx(a,b為常數(shù),a≠0)與x軸的正半軸交于點A,其頂點C的坐標為(2,4).
(Ⅰ)求拋物線的解析式;
(Ⅱ)點P是拋物線上位于直線AC上方的一個動點,求△PAC面積的最大值;
(Ⅲ)點Q是拋物線對稱軸上的一個動點,連接QA,求QC+QA的最小值.
【分析】(1)由頂點C的坐標為(2,4)列方程即可得答案;
(2)設(shè)P橫坐標為m,用m的代數(shù)式表示△PAC面積即可得出答案;
(3)將QC+QA化為(QC+QA),屬“胡不歸”問題,作sin∠ECD=,把所求問題轉(zhuǎn)化為求垂線段即可.
【解答】解:(1)∵拋物線y=ax2+bx頂點C的坐標為(2,4),
∴,解得,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+4x,
(2)過P作PQ交AC于Q,如答圖1:
∵拋物線的解析式為y=﹣x2+4x,
∴令y=0得x1=0,x2=4,
∴A(4,0),
設(shè)直線AC解析式為y=kx+b,將A(4,0)、C(2,4)代入得:
,解得,
∴直線AC解析式為y=﹣2x+8,
設(shè)P(m,﹣m2+4m),則Q(m,﹣2m+8),
∴PQ=(﹣m2+4m)﹣(﹣2m+8)=﹣m2+6m﹣8,
∴S△PAC=S△PAQ+S△PCQ=PQ?(xA﹣xC)=(﹣m2+6m﹣8)×(4﹣2)=﹣m2+6m﹣8,
當m==3時,S△PAC最大為1,
∴△PAC面積的最大值是1;
(3)∵QC+QA=(QC+QA),
∴要使QC+QA最小,即是QC+QA最小,
設(shè)拋物線對稱軸交x軸于D,以C為頂點,CD為一邊,在對稱軸左側(cè)作∠ECD,使sin∠ECD=,過A作AB⊥CB于B,交CD于Q′,過Q作QF⊥CE于F,如答圖2:
∵sin∠ECD=,QF⊥CE,
∴QF=QC,
∴QC+QA最小即是QF+QA最小,
此時F與B重合,Q與Q′重合,QC+QA的最小值即是AB的長度,
∵∠BQ′C=∠AQ′D,∠Q/BC=∠Q′DA=90°,
∴∠ECD=∠Q′AD,
∵sin∠ECD=,
∴sin∠Q′AD=,可得tan∠Q′AD=,cs∠Q′AD=,
而A(4,0)、C(2,4)知DA=2,
∴Q′A=,Q′D=1,
∴Q′C=3,
∵sin∠ECD=,
∴Q′B=,
∴AB=Q′A+Q′B=,
∴QC+QA最小為,
∴QC+QA最小為(QC+QA)=8.
20.(2020?東勝區(qū)二模)如圖,在平面直角坐標系中,二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖象經(jīng)過點A(﹣2,0),B(0,),C(1,0),其對稱軸與x軸交于點E,頂點坐標為D.
(1)求二次函數(shù)的表達式;
(2)點P為拋物線的對稱軸上的一個動點,且在第二象限內(nèi),若平面內(nèi)存在點Q,使得以B,C,P,Q為頂點的四邊形為菱形,求點Q的坐標;
(3)若M為y軸上的一個動點,連接ME,求MB+ME的最小值.
【分析】(1)用待定系數(shù)法即可求解;
(2)分CP=BC、BP=BC、CP=BP三種情況,利用菱形的性質(zhì)和中垂線的性質(zhì),分別求解即可;
(3)如圖,連接BC,作EH⊥BC于H,交OB于M,此時BM+ME最小,進而求解.
【解答】解:(1)將點A、B、C的坐標代入拋物線表達式得,解得,
故拋物線的表達式為y=﹣x2﹣x+;
(2)由函數(shù)的表達式知,函數(shù)的對稱軸為x=﹣,故設(shè)點P的坐標為(,m).
∵C(1,0),B(0,),
∴BC2=1+3=4,直線BC的表達式為y=﹣x+,
①以C為圓心BC為半徑畫弧與對稱軸有兩個交點,此時CP=BC,
則(+1)2+m2=4,解得m=±,
即此時點P的坐標為P1(﹣,)或P2(﹣,﹣)(舍去);
②以B為圓心BC為半徑畫弧與對稱軸有兩個交點,此時BP=BC,
則()2+(m﹣)2=4,解得m1=+或m2=﹣,
即此時點P的坐標為P3(﹣,+)或P4(﹣,﹣)(舍去);
③線段BC的垂直平分線與對稱軸有一個交點,此時CP=BP,
則(+1)2+m2=()2+(﹣m)2,解得m=,
即此時點P的坐標為P5(﹣,);
故點P的坐標為(﹣,)或(﹣,+)或(﹣,);
當點P的坐標為P(﹣,)時,
∵BC∥PQ,
故直線PQ的表達式為y=﹣x+t,
將點P的坐標代入上式得:=﹣×(﹣)+t,
解得t=,
故直線PQ的表達式為y=﹣x+,
則設(shè)點Q的坐標為(x,y),其中y=﹣x+,
由菱形的性質(zhì)知,BP的中點即為CQ的中點,
由中點公式得:(x﹣)=(0+1),解得x=﹣,
當x=﹣時,y=﹣x+=,
故點Q的坐標為(﹣,),
同理可得,點P(﹣,+)或(﹣,)時,對應(yīng)的點Q的坐標分別為(,)或(,),
綜上所述,滿足條件的點Q的坐標為(﹣,)或(,)或(,);
(3)如圖,連接BC,作EH⊥BC于H,交OB于M,此時BM+ME最?。?br>理由:∵OC=1,OB=,
∴tan∠CBO==,
∴∠CBO=30°,
∴MH=BM,
∴BM+ME=MH+EM=EH,
∴此時BM+ME最短,
在Rt△CEH中,∵∠CHE=90°,CE=,∠HCE=60°,
∴sin60°=,
∴EH=,
∴BM+ME的最小值為.

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