2022届中考数学专题复习训练——二次函数 专题5二次函数综合之图形最大面积学案
展开本专题包含三种面积的计算:三角形面积、四边形面积和其它面积
三角形面积的计算思想:
(1)割补法;(2)转化法;(3)铅锤法;
与二次函数结合起来考最值问题时,还用到:(1)切线法;(2)三角函数法,
求面积比时分三种情况:
(1)同底不等高,面积比等于高之比;
(2)等高不等底,面积比等于底之比;
(3)相似,面积比等于相似比的平方.
在直角坐标系中,已知三角形三个顶点的坐标,如果三角形的三条边中有一条边与坐标轴平行,可以直接运用三角形面积公式求解三角形面积.如果三角形的三条边与坐标轴都不平行,则通常有以下方法
1.如图,过三角形的某个顶点作与轴或轴的平行线,将原三角形分割成两个满足一条边与坐标轴平行的三角形,分别求出面积后相加.
其中,两点坐标可以通过或的直线方程以及或点坐标得到.
2.如图,首先计算三角形的外接矩形的面积,然后再减去矩形内其他各块面积.
.
所涉及的各块面积都可以通过已知点之间的坐标差直接求得.
3.如图,通过三个梯形的组合,可求出三角形的面积.该方法不常用.
如图,作三角形的高,运用三角形的面积公式求解四边形的面积.该方法不常用,如果三角形的一条边与平行,则可以快速求解.
类型一:三角形面积
【经典例题1】例如图1,抛物线在抛物线的第二象限上是否存在一点D,使得△PBC的面积最大?若存在,求出点P的坐标.
解法一:补形、割形法
方法一:见图
方法二:见图,
解法二:铅锤定理:“铅垂高,水平宽”面积法
过△ABC的三个顶点分别作出与水平线垂直的三条直线,外侧两条直线之间的距离叫△ABC的“水平宽(a)”,中间的这条直线在△ABC内部线段的长度叫△ABC的“铅垂高(h)”,我们可得出一种计算三角形面积的另一种方法:S△ABC=,即三角形面积等于水平宽与铅锤高乘积的一半.
根据上述方法,见图,三角形面积计算如下:
解法三:切线法
若要使△PBC的面积最大,只需使BC上的高最大。过点P作BC的平行线l,当直线l与抛物线有唯一交点(即点P)时,BC上的高最大,此时△PBC的面积最大。于是,得到切线法。过点C向直线作垂线,此高与MC存在一定关系。(平移)
解:求直线BC解析式,假设直线l解析式:y=x+b,
解法四:三角函数法,见图
练习1-1.如图,已知抛物线与轴交于A、B两点,过点A的直线与抛物线交于点C,其中A点的坐标是(1,0),C点的坐标是(4,3)。
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点E是抛物线上的一个动点,且位于直线AC的下方,试求△ACE的最大面积及E点的坐标。
练习1-2.如图,直线l:y=-3x+3与x轴、y轴分别相交于A、B两点,抛物线y=ax2-2ax+4(a<0)经过点B.
(1)求a的值,并写出抛物线的表达式;
(2)已知点M是抛物线上的一个动点,并且点M在第一象限内,连接AM、BM,设点M的横坐标为m,△ABM的面积为S,求S与m的函数表达式,并求出S的最大值;
练习1-3.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴相交于A、B两点,与y轴相交于点C,且点B与点C的坐标分别为B(3,0).C(0,3),点M是抛物线的顶点.
(1)求二次函数的关系式;
(2)点P为线段MB上一个动点,过点P作PD⊥x轴于点D.若OD=m,△PCD的面积为S,试判断S有最大值或最小值并求出这个最值.
练习1-4.如图1,在平面直角坐标系中,直线y=x−1与抛物线y=−x2+bx+c交于A. B两点,其中A(m,0)、B(4,n),该抛物线与y轴交于点C,与x轴交于另一点D.
(1)求m、n的值及该抛物线的解析式;
(2)如图2,若点P为线段AD上的一动点(不与A. D重合),分别以AP、DP为斜边,在直线AD的同侧作等腰直角△APM和等腰直角△DPN,连接MN,试确定△MPN面积最大时P点的坐标;
练习1-5.如图,在平面直角坐标系中,直线y=x+2与x轴交于点A,与y轴交于点C,抛物线y=x2+bx+c经过A. C两点,与x轴的另一交点为点B.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点D为直线AC上方抛物线上一动点;
①连接BC、CD,设直线BD交线段AC于点E,△CDE的面积为S1,△BCE的面积为S2,求的最大值;
②过点D作DF⊥AC,垂足为点F,连接CD,是否存在点D,使得△CDF中的某个角恰好等于∠BAC的2倍?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由。
练习1-6.(2019深圳)如图抛物线y=ax2+bx+c经过点A(-1,0),点C(0,3),且OB=OC.
(1)求抛物线的解析式及其对称轴;
(3)点P为抛物线上一点,连接CP,直线CP把四边形CBPA的面积分为3∶5两部分,求点P的坐标.
类型二:四边形面积
【经典例题2】已知抛物线y=ax2+bx-4 经过点A(2,0),B(-4,0),抛物线与y轴交于点C.
(1)求这条抛物线的解析式.
(2)如图,点P是第三象限内抛物线上的一个动点,当四边形ABPC的面积最大时,求点P的坐标.
(3)如图2,线段AC的垂直平分线交x轴于点E,垂足为D,M为抛物线的顶点,在直线DE上是否存在一点G,使△CMG的周长最小?若存在,求出点G的坐标;若不存在,请说明理由。
【解析】(1)∵抛物线y=ax2+bx−4经过点A(−2,0),B(4,0),
∴,
解得,
∴抛物线解析式为y=x2+x−4;
(2)如图1,连接OP,设点P(x,x2+x−4),其中−4
∵−1<0,开口向下,S有最大值,
∴当x=−2时,四边形ABPC的面积最大,
此时,y=−4,即P(−2,−4).
因此当四边形ABPC的面积最大时,点P的坐标为(−2,−4).
(3)y=x2+x−4=(x+1)2−,
∴顶点M(−1,−).
如图2,连接AM交直线DE于点G,此时,△CMG的周长最小。
设直线AM的解析式为y=kx+b,且过点A(2,0),M(−1,−),
∴,
∴直线AM的解析式为y=x−3.
在Rt△AOC中,AC=.
∵D为AC的中点,
∴AD=AC=,
∵△ADE∽△AOC,
∴AD/AO=AE/AC,
∴=,
∴AE=5,
∴OE=AE−AO=5−2=3,
∴E(−3,0),
由图可知D(1,−2)
设直线DE的函数解析式为y=mx+n,
∴,解得:,
∴直线DE的解析式为y=−x−.
∴,解得:,
∴G(,−).
【经典例题变式】如图,已知抛物线经过坐标原点O和x轴上另一点E,顶点M的坐标为(2,4);矩形ABCD的顶点A与点O重合,AD、AB分别在x轴、y轴上,且AD=2,AB=3.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)将矩形ABCD以每秒1个单位长度的速度从如图①所示的位置沿x轴的正方向匀速平行移动,同时一动点P也以相同的速度从点A出发向B匀速移动,设它们运动的时间为t秒(0≤t≤3),直线AB与该抛物线的交点为N(如图②所示).
①当t=时,判断点P是否在直线ME上,并说明理由;
②设以P、N、C、D为顶点的多边形面积为S,试问S是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)因所求抛物线的顶点M的坐标为(2,4),
故可设其关系式为y=a(x-2)2+4(1分)
又∵抛物线经过O(0,0),
∴得a(0-2)2+4=0,(2分)
解得a=-1(3分)
∴所求函数关系式为y=-(x-2)2+4,
即y=-x2+4x.(4分)
(2)①点P不在直线ME上.(5分)
根据抛物线的对称性可知E点的坐标为(4,0),
又M的坐标为(2,4),
设直线ME的关系式为y=kx+b.
于是得4k+b=0,2k+b=4,
解得k=-2,b=8
所以直线ME的关系式为y=-2x+8.(6分)
由已知条件易得,当t=时,OA=AP=,
∴P(,)(7分)
∵P点的坐标不满足直线ME的关系式y=-2x+8.
∴当t=时,点P不在直线ME上.(8分)
②S存在最大值.理由如下:(9分)
∵点A在x轴的非负半轴上,且N在抛物线上,
∴OA=AP=t.
∴点P,N的坐标分别为(t,t)、(t,-t2+4t)
∴AN=-t2+4t(0≤t≤3),
∴AN-AP=(-t2+4t)-t=-t2+3t=t(3-t)≥0,
∴PN=-t2+3t(10分)
(ⅰ)当PN=0,即t=0或t=3时,以点P,N,C,D为顶点的多边形是三角形,此三角形的高为AD,
∴S=DC•AD=×3×2=3.(11分)
(ⅱ)当PN≠0时,以点P,N,C,D为顶点的多边形是四边形
∵PN∥CD,AD⊥CD,
∴S=(CD+PN)•AD=[3+(-t2+3t)]×2=-t2+3t+3=-(t-)2+,其中(0
.(13分)
说明:(ⅱ)中的关系式,当t=0和t=3时也适合。
练习2-1.已知抛物线y=ax2+x+4的对称轴是直线x=3,与x轴相交于A,B两点(点B在点A右侧),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式和A,B两点的坐标;
(2)如图①,若点P是抛物线上B、C两点之间的一个动点(不与B、C重合),是否存在点P,使四边形PBOC的面积最大?若存在,求点P的坐标及四边形PBOC面积的最大值;若不存在,请说明理由;
(3)如图②,若点M是抛物线上任意一点,过点M作y轴的平行线,交直线BC于点N,当MN=3时,求点M的坐标.
练习2-2.如图,抛物线x2+mx+n 与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D,已知A(﹣1,0),C(0,2).
(1)求抛物线的表达式;
(2)点E时线段 BC上的一个动点,过点E作x轴的垂线与抛物线相交于点F, 当点E运动到什么位置时,四边形CDBF的面积最大?求出四边形CDBF的最大面积及此时E点的坐标.
练习2-3.如图,平面直角坐标系xOy中点A的坐标为(﹣1,1),点B的坐标为(3,3),抛物线经过A、O、B三点,连接OA、OB、AB,线段AB交y轴于点E.
(1)求点E的坐标;
(2)求抛物线的函数解析式;
(3)点F为线段OB上的一个动点(不与点O、B重合),直线EF与抛物线交于M、N两点(点N在y轴右侧),连接ON、BN,当四边形ABNO的面积最大时,求点N的坐标并求出四边形ABNO面积的最大值.
练习2-4.如图,已知抛物线y=-ax2+bx+c的图像经过点A(0,3),B(1,0),其对称轴为直线x=2,过点A作AC∥x轴交抛物线于点C,∠AOB的平分线交线段AC于点E,点P是抛物线上的一个动点,设其横坐标为m.
(1) 求抛物线的解析式;
(2)如图1,动点P在直线BC下方的抛物线上,连结PO,PC当m为何值时,四边形OPCE面积最大并求出其最大值;
(3)如图②,F是抛物线的对称轴上的一点连接PO,PF,OF在抛物线x轴下方的图 上是否存在点P使△PDF满足:①∠OPF=90°,②tan∠POF=?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图②,F是抛物线的对称轴l上的一点,在抛物线上是否存在点P使△POF成为以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由。
类型三:其它面积最值问题
【经典例题3】如图,已知二次函数的图像经过点三点.
(1) 求该二次函数的解析式;
(2) 点D是该二次函数图像上的一点,且满足(O是坐标原点),求点D的坐标;
(3) 点P是该二次函数图像上位于第一象限上的一动点,连接PA分别交BC,y轴于点E,F,若△PEB,△CEF的面积分别为S1,S2,求S2-S1的最大值.
【解析】(1)由题意可得,解得,
∴抛物线解析式为y=−x2+x+2;
(2)当点D在x轴上方时,过C作CD∥AB交抛物线于点D,如图1,
∵A、B关于对称轴对称,C. D关于对称轴对称,
∴四边形ABDC为等腰梯形,
∴∠CAO=∠DBA,即点D满足条件,
∴D(3,2);
当点D在x轴下方时,
∵∠DBA=∠CAO,
∴BD∥AC,
∵C(0,2),
∴可设直线AC解析式为y=kx+2,把A(−1,0)代入可求得k=2,
∴直线AC解析式为y=2x+2,
∴可设直线BD解析式为y=2x+m,把B(4,0)代入可求得m=−8,
∴直线BD解析式为y=2x−8,
联立直线BD和抛物线解析式可得,解得或,
∴D(−5,−18);
综上可知满足条件的点D的坐标为(3,2)或(−5,−18);
(3)过点P作PH∥y轴交直线BC于点H,如图2,
设P(t,−t2+t+2),
由B. C两点的坐标可求得直线BC的解析式为y=−x+2,
∴H(t,−t+2),
∴PH=yP−yH=−t2+t+2−(−t+2)=−t2+2t,
设直线AP的解析式为y=px+q,
∴,解得,
∴直线AP的解析式为y=(−t+2)(x+1),令x=0可得y=2−t,
∴F(0,2−t),
∴CF=2−(2−t)=t,
联立直线AP和直线BC解析式可得,解得x=,即E点的横坐标为,
∴S1=PH(xB−xE)=(−t2+2t)(5−),S2=⋅t2⋅,
∴S1−S2=(−t2+2t)(5−)−⋅⋅=−t2+5t=−(t−)2+,
∴当t=时,有S1−S2有最大值,最大值为.
练习3-1.如图1,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(1,2),点B的坐标为(3,1),二次函数y=x2的图象记为抛物线b1。
(1)平移抛物线b1,使平移后的抛物线经过点A,但不经过点B. 写出平移后的一个抛物线的函数关系式: (任写一个即可);
(2)平移抛物线b1,使平移后的抛物线经过A,B两点,记为抛物线b2,如图2.求抛物线b2的函数关系式;
(3)设抛物线b2的顶点为C,k为y轴上一点.若S△ABK=S△ABC,如图3,求点K的坐标。
练习3-2.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A(,0)、B(4,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P从A点出发,在线段AB上以每秒3个单位长度的速度向B点运动,同时点Q从B点出发,在线段BC上以每秒1个单位长度向C点运动。其中一个点到达终点时,另一个点也停止运动。当△PBQ存在时,求运动多少秒使△PBQ的面积最大,最多面积是多少?
(3)当△PBQ的面积最大时,在BC下方的抛物线上存在点K,使,求K点坐标。
练习3-3.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且OA=2,OB=8,OC=6。
(1)求抛物线的解析式。
(2) 点M从A点出发,在线段AB上以每秒3个单位长度的速度向B点运动,同时,点N从B出发,在线段BC上以每秒1个单位长度的速度向C点运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也停止运动,当△MBN存在时,求运动多少秒使△MBN的面积最大,最大面积是多少?
练习3-4.如图,已知抛物线经过坐标原点O和x轴上另一点E,顶点M的坐标为(2,4);矩形ABCD的顶点A与点O重合,AD、AB分别在x轴、y轴上,且AD=2,AB=3.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)将矩形ABCD以每秒1个单位长度的速度从如图①所示的位置沿x轴的正方向匀速平行移动,同时一动点P也以相同的速度从点A出发向B匀速移动,设它们运动的时间为t秒(0≤t≤3),直线AB与该抛物线的交点为N(如图②所示).
①当t=时,判断点P是否在直线ME上,并说明理由;
②设以P、N、C、D为顶点的多边形面积为S,试问S是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由.
参考答案
练习1-1.【解析】(1)∵抛物线y=ax2+bx+3经过点A(1,0),点C(4,3),
∴,解得,
所以,抛物线的解析式为y=x2−4x+3;
(2)如图,设过点E与直线AC平行线的直线为y=x+m,
联立,
消掉y得,x2−5x+3−m=0,
△=(−5)2−4×1×(3−m)=0,
解得:m=,
即m=时,点E到AC的距离最大,△ACE的面积最大,
此时x=,y==,
∴点E的坐标为(,),
设过点E的直线与x轴交点为F,则F(,0),
∴AF=−1=,
∵直线AC的解析式为y=x−1,
∴∠CAB=45°,
∴点F到AC的距离为AF⋅sin45°=×=,
又∵AC=,
∴△ACE的最大面积=××=,此时E点坐标为(,).
练习1-2.【解析】(1)令x=0代入y=−3x+3,
∴y=3,
∴B(0,3),
把B(0,3)代入y=ax2−2ax+a+4,
∴3=a+4,
∴a=−1,
∴二次函数解析式为:y=−x2+2x+3;
(2)令y=0代入y=−x2+2x+3,
∴0=−x2+2x+3,
∴x=−1或3,
∴抛物线与x轴的交点横坐标为−1和3,
∵M在抛物线上,且在第一象限内,
∴0
∴x=1,
∴A的坐标为(1,0),
由题意知:M的坐标为(m,−m2+2m+3),
S=S四边形OAMB−S△AOB=S△OBM+S△OAM−S△AOB=×m×3+×1×(−m2+2m+3)−×1×3=−(m−)2+
∴当m=时,S取得最大值.
练习1-3.
【解析】(1)把B(3,0),C(0,3)代入y=−x2+bx+c得,解得,
所以抛物线解析式为y=−x2+2x+3;
(2)S有最大值。理由如下:
∵y=−x2+2x+3=−(x−1)2+4,
∴M(1,4),
设直线BM的解析式为y=kx+n,
把B(3,0),M(1,4)代入得,
∴直线BM的解析式为y=−2x+6,
∵OD=m,
∴P(m,−2m+6)(1⩽m<3),
∴S=⋅m⋅(−2m+6)=−m2+3m=−(m−)2+,
∵1⩽m<3,
∴当m=时,S有最大值,最大值为;
(3)存在。
∠PDC不可能为90°;
当∠DPC=90°时,则PD=OC=3,即−2m+6=3,解得m=,此时P点坐标为(,3),
当∠PCD=90°时,则PC2+CD2=PD2,即m2+(−2m+3)2+32+m2=(−2m+6)2,
整理得m2+6m−9=0,解得m1=−3−3(舍去),m2=−3+3,
当m=−3+3时,y=−2m+6=6−6+6=12−6,此时P点坐标为(−3+3,12−6),
综上所述,当P点坐标为(,3)或(−3+3,12−6)时,△PCD为直角三角形。
练习1-4.
【解析】(1)把点A(m,0)、点B(4,n)代入y=x−1中,得m=1,n=3.
∴A(1,0),B(4,3)
∵y=−x2−bx+c过点A. 点B,所以
解得,
∴y=−x2+6x−5.
(2)如图2,∵△APM和△DPN为等腰直角三角形,
∴∠APM=∠DPN=45°,
∴∠MPN=90°,
∴△MPN为直角三角形。
令−x2+6x−5=0,解得
x=1或5,
∴D(5,0),AD=4.
设AP=m,则DP=4−m,
∴PM=m,PN=(4−m),
∴S△MPN=×PM×PN=×m×(4−m)
=−(m−2)2+1.
∴当m=2,即AP=2时,△MPN的面积最大,此时OP=3,
∴P(3,0).
练习1-5.
【解析】(1)根据题意得A(−4,0),C(0,2),
∵抛物线y=x2+bx+c经过A. C两点,
∴,
∴b=,c=2,∴y=x2x+2;
(2)①如图1,令y=0,
∴x2x+2=0,
∴x1=−4,x2=1,
∴B(1,0),
过D作DM⊥x轴于M,过B作BN⊥x轴交于AC于N,
∴DM∥BN,
∴△DME∽△BNE,
∴S1:S2=DE:BE=DM:BN,
设D(a,a2a+2),
∴M(a,a+2),
∵B(1.0),
∴N(1,),
∴S1:S2M:BN=(a2−2a):=−(a+2)2+
∴当a=−2时,S1:S2的最大值是;
②∵A(−4,0),B(1,0),C(0,2),
∴AC=2,BC=,AB=5,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是以∠ACB为直角的直角三角形,
取AB的中点P,
∴P(−,0),
∴PA=PC=PB=,
∴∠CPO=2∠BAC,
∴tan∠CPO=tan(2∠BAC)=,
过作x轴的平行线交y轴于R,交AC的延长线于G,
情况一:如图2,∴∠DCF=2∠BAC=∠DGC+∠CDG,
∴∠CDG=∠BAC,
∴tan∠CDG=tan∠BAC=,
即RC:DR=,
令D(a,−a2−a+2),
∴DR=−a,RC=−a2−a,
∴(−a2−a):(−a)=1:2,
∴a1=0(舍去),a2=−2,
∴xD=−2,
情况二:∴∠FDC=2∠BAC,
∴tan∠FDC=,
设FC=4k,
∴DF=3k,DC=5k,
∵tan∠DGC=3k:FG=1:2,
∴FG=6k,
∴CG=2k,DG=3k
∴RC=k,RG=k,
DR=DG−RG=k,
∴DR:RC=(k):(k)=(−a):(−a2−a),
∴a1=0(舍去),a2=,
综上所述:点D的横坐标为−2或.
练习1-6.
【解析】(1)∵OB=OC,∴点B(3,0),
则抛物线的表达式为:y=a(x+1)(x-3)=a(x2-2x-3)=ax2-2ax-3a,
故-3a=3,解得:a=-1,
故抛物线的表达式为:y=-x2+2x+3…①;
(3)如图,设直线CP交x轴于点E,
直线CP把四边形CBPA的面积分为3:5两部分,
又∵S△PCB:S△PCA=EB×(yC-yP):AE×(yC-yP)=BE:AE,
则BE:AE,=3:5或5:3,
则AE=或,
即:点E的坐标为(,0)或(,0),
将点E、C的坐标代入一次函数表达式:y=kx+3,
解得:k=-6或-2,
故直线CP的表达式为:y=-2x+3或y=-6x+3…②
联立①②并解得:x=4或8(不合题意值已舍去),
故点P的坐标为(4,-5)或(8,-45).
类型二:四边形面积
练习2-1.
【解析】(1)∵抛物线的对称轴是直线x=3,
∴,解得a=−,
∴抛物线的解析式为:y=−x2+x+4.
当y=0时,−x2+x+4=0,解得x1=−2,x2=8,
∴点A的坐标为(−2,0),点B的坐标为(8,0).
答:抛物线的解析式为:y=−x2+x+4;点A的坐标为(−2,0),点B的坐标为(8,0).
(2)当x=0时,y=−x2+x+4=4,
∴点C的坐标为(0,4).
设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),将B(8,0),C(0,4)代入y=kx+b得
,解得,
∴直线BC的解析式为y=−x+4.
假设存在点P,使四边形PBOC的面积最大,
设点P的坐标为(x,−x2+x+4),如图所示,过点P作PD∥y轴,交直线BC于点D,则点D的坐标为(x,−x+4),
则PD=−x2+x+4−(−x+4)=−x2+2x,
∴S四边形PBOC=S△BOC+S△PBC=×8×4+PD⋅OB=16+×8(−x2+2x)=−x2+8x+16=−(x−4)2+32
∴当x=4时,四边形PBOC的面积最大,最大值是32
∵0
答:存在点P,使四边形PBOC的面积最大;点P的坐标为(4,6),四边形PBOC面积的最大值为32.
(3)设点M的坐标为(m,−m2+m+4)则点N的坐标为(m,−m+4),
∴MN=|−m2+m+4−(−m+4)|=|−m2+2m|,
又∵MN=3,
∴|−m2+2m|=3,
当0
当m<0或m>8时,−m2+2m+3=0,解得m3=4−2,m4=4+2,
∴点M的坐标为(4−2,−1)或(4+2,−−1).
答:点M的坐标为(2,6)、(6,4)、(4−2,−1)或(4+2,−−1).
练习2-2.
【解析】(1)∵A(−1,0),C(0,2)在抛物线y=−x2+mx+n上,
∴解得∴,
∴抛物线解析式为y=−x2+x−2.
(2)令y=0,则−x2+x−2=0,解得x=4或−1,
∴点B坐标(4,0),
设直线BC为y=kx+b,则,解得,
∴直线BC解析式为y=−x+2,
设出点E的横坐标为a
∴EF=Ey−Fy=−a2+2a(0⩽a⩽4),
∴S四边形CDBF=S△BCD+S△CEF+S△BEF=BD×OC+EF×CM+EF×BN=××2+×(−a2+2a)×4=−a2+4a+=−(a−2)2+.
∴a=2时,四边形CDBF面积最大,此时点E坐标(2,1).
∴此时点E是BC中点,
∴当点E运动到BC中点时,四边形CDBF面积最大,最大面积为,此时点E坐标(2,1).
练习2-3.【解析】(1)设直线AB的解析式为y=mx+n,
把A(−1,1),B(3,3)代入得,解得,
所以直线AB的解析式为y=x+,
当x=0时,y=x+=,
所以E点坐标为(0,);
(2)设抛物线解析式为y=ax2+bx+c,
把A(−1,1),B(3,3),O(0,0)代入得,解得,
所以抛物线解析式为y=x2−x;
(3)如图1,作NG∥y轴交OB于G,如图,直线OB的解析式为y=x,
设N(m,m2−m)(0
S△BON=S△ONG+S△BNG=⋅3⋅(−m2+m)=−m2+94,
所以S四边形ABNO=S△BON+S△AOB=−m2++3=−(m−)2+
当m=32时,四边形ABNO面积的最大值,最大值为,此时N点坐标为(,);
(4)设直线NE的解析式为y=px+q,直线EN交x轴于H,直线PA交OB于Q,如图2,
把E(0,),N(,)代入得,解得,
所以直线NE的解析式为y=−x+,
当y=0时,−x+=0,解得x=2,则H(2,0),
∵A(−1,1),B(3,3),
∴∠AOE=45°,∠BOE=45°,
∴∠AOB=90°,
∵∠PAO=∠NEO,
∴Rt△AOQ∽Rt△EOH,
∴OA:OE=OQ:OH,即:=OQ:2,解得OQ=,
∴Q(,),
∴直线AQ的解析式为y=x+,
解方程组得,
∴P点坐标为(,)
练习2-4.
【解析】(1)如图1,设抛物线与x轴的另一个交点为D,
由对称性得:D(3,0),
设抛物线的解析式为:y=a(x-1)(x-3),
把A(0,3)代入得:3=3a,
a=1,
∴抛物线的解析式;y=x2-4x+3;
(2)如图2,∵△AOE的面积是定值,所以当△OEP面积最大时,四边形AOPE面积最大,
设P(m,m2-4m+3),
∵OE平分∠AOB,∠AOB=90°,
∴∠AOE=45°,
∴△AOE是等腰直角三角形,
∴AE=OA=3,
∴E(3,3),
易得OE的解析式为:y=x,
过P作PG∥y轴,交OE于点G,
∴G(m,m),
∴PG=m-(m2-4m+3)=-m2+5m-3,
∴S四边形AOPE=S△AOE+S△POE,
=×3×3+PG•AE=+×3×(-m2+5m-3),
=-m2+m=-(m-)2+,
∵-<0,
∴当m=时,S有最大值是;
(3)分四种情况:
①当P在对称轴的左边,且在x轴下方时,如图3,过P作MN⊥y轴,交y轴于M,交l于N,
∵△OPF是等腰直角三角形,且OP=PF,
易得△OMP≌△PNF,
∴OM=PN,
∵P(m,m2-4m+3),
则-m2+4m-3=2-m,
解得:m=(舍)或,
∴P的坐标为(,);
②当P在对称轴的左边,且在x轴上方时,如图3,
同理得:2-m=m2-4m+3,
解得:m1=(舍)或m2=,
P的坐标为(,)
③当P在对称轴的右边,且在x轴下方时,
如图4,过P作MN⊥x轴于N,过F作FM⊥MN于M,
同理得△ONP≌△PMF,
∴PN=FM,
则-m2+4m-3=m-2,
解得:x=或(舍);
P的坐标为(,);
④当P在对称轴的右边,且在x轴上方时,
同理得m2-4m+3=m-2,
解得:m=或(舍)
P的坐标为:(,);
综上所述,点P的坐标是:(,)或(,)或(,)或(,).
(3)若点P在对称轴左侧,P(,)
若点P在对称轴右侧,P(,)
综上:点P坐标为(,)或(,)
类型三:其它面积最值问题
练习3-1.
【解析】(1)向上平移抛物线b1,使平移后的抛物线经过点A,
设平移后的抛物线的函数关系式:y=x2+b,
∵点A的坐标为(1,2),
∴2=1+b,
解得:b=1,
∴平移后的抛物线的函数关系式:y=x2+1;
∵点B的坐标为(3,1),
∴32+1≠1,
∴平移后的抛物线的函数关系式:y=x2+1;
故答案为:y=x2+1.
(2)设∵抛物线b2经过A,B两点,
∴,解得:,
∴抛物线b2的函数关系式为:y=x2−x+;
(3)∵y=x2−x+=(x−)2+,
∴点C的坐标为(,),
过点C作CG⊥y轴,BF⊥y轴,AE⊥y轴,
∴AE=1,BF=3,CG=,EF=2−1=1,FG=1−=,EG=2−=,
∴S△ABC=S梯形ABFE+S梯形BCGF−S梯形ACGE=(AE+BF)⋅EF+(CG+BF)⋅GF−(AE+CG)⋅EG=,
若K在A点上方,坐标为(0,y)
S△ABK=S△BNK−S△AMK−S梯形ABNM=BN⋅NK−AM⋅MK−AM+BN)⋅MN=×3×(y−1)−×1×(y−2)−×(1+3)×1=
∵S△ABK=S△ABC,
∴=,解得:y=,
则点K(0,);
同理:若K在A的下方时,则点K(0,);
∴点K的坐标为(0,)或(0,).
练习3-2.
【解析】方法一:(1)把点A(−2,0)、B(4,0)分别代入y=ax2+bx−3(a≠0),得
,解得,
所以该抛物线的解析式为:y=x2−x−3;
(2)设运动时间为t秒,则AP=3t,BQ=t.
∴PB=6−3t.
由题意得,点C的坐标为(0,−3).
在Rt△BOC中,BC==5.
如图1,过点Q作QH⊥AB于点H.
∴QH∥CO,
∴△BHQ∽△BOC,
∴HQ/OC=BQ/BC,即,
∴HQ=t.
∴S△PBQ=PB⋅HQ=(6−3t)⋅t=−t2+95t=−(t−1)2+.
当△PBQ存在时,0
S△PBQ最大=.
答:运动1秒使△PBQ的面积最大,最大面积是;
(3)设直线BC的解析式为y=kx+c(k≠0).
把B(4,0),C(0,−3)代入,得
,解得,
∴直线BC的解析式为y=x−3.
∵点K在抛物线上。
∴设点K的坐标为(m,m2−m−3).
如图2,过点K作KE∥y轴,交BC于点E. 则点E的坐标为(m,m−3).
∴EK=m−3−(m2−m−3)=−m2+m.
当△PBQ的面积最大时,∵S△CBK:S△PBQ=5:2,S△PBQ=.
∴S△CBK=.
S△CBK=S△CEK+S△BEK=EK⋅m+⋅EK⋅(4−m)=×4⋅EK=2(−m2+m)=−m2+3m,
即:−m2+3m=.
解得m1=1,m2=3.
∴K1(1,),K2(3,).
方法二:
(1)略。
(2)设运动时间为t秒,则AP=3t,BQ=t,PB=6−3t,
∴点C的坐标为(0,−3),
∵B(4,0),∴lBC:y=x−3,
过点Q作QH⊥AB于点H,
∴tan∠HBQ=,∴sin∠HBQ=,
∵BQ=t,∴HQ=t,
∴S△PBQ=PB⋅HQ=(6−3t)×=−t2+t,
∴当t=1时,S△PBQ最大=.
(3)过点K作KE⊥x轴交BC于点E,
∵S△CBK:S△PBQ=5:2,S△PBQ=,
∴S△CBK=,
设E(m,m−3),K(m,m2−m−3),
S△CBK=(EY−KY)(BX−CX)=×4×(m−3−m2+m+3)=−m2+3m,
∴−m2+3m=,
∴m1=1,m2=3,
∴K1(1,−),K2(3,−).
练习3-3.
【解析】(1)∵OA=2,OB=8,OC=6,
∴根据函数图象得A(−2,0),B(8,0),C(0,6),
根据题意得,解得,
∴抛物线的解析式为y=−x2+x+6;
(2)设运动时间为t秒,则AM=3t,BN=t.
∴MB=10−3t.
由题意得,点C的坐标为(0,6).
在Rt△BOC中,BC=10.
如图,过点N作NH⊥AB于点H.
∴NH∥CO,
∴△BHN∽△BOC,
∴HN/OC=BN/BC,即,
∴HN=t.
∴S△MBN=MB⋅HN=(10−3t)⋅t=−t2+3t=−(t−)2+,
当△MBN存在时,0
S△MBN最大=.
答:运动秒使△MBN的面积最大,最大面积是;
(3)设直线BC的解析式为y=kx+c(k≠0).
把B(8,0),C(0,6)代入,得,解得,
∴直线BC的解析式为y=−x+6.
∵点P在抛物线上。
∴设点P的坐标为(m,−m2+m+6),
如图,过点P作PE∥y轴,交BC于点E,则E点的坐标为(m,−34m+6).
∴EP=−m2+m+6−(−m+6)=−m2+3m,
当△MBN的面积最大时,S△PBC=9 S△MBN=,
∴S△PBC=S△CEP+S△BEP=EP⋅m+⋅EP⋅(8−m)=×8⋅EP=4×(−m2+3m)=−m2+12m,即−m2+12m==.解得m1=3,m2=5,
∴P(3,)或(5,).
练习3-4.
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