中考数学二轮压轴培优专题 二次函数与线段和最值问题(2份打包,教师版+原卷版)
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如图,点P为抛物线y=eq \f(1,4)x2上一动点.
(1)若抛物线y=eq \f(1,4)x2是由抛物线y=eq \f(1,4)(x+2)2﹣1通过图象平移得到的,请写出平移的过程;
(2)若直线l经过y轴上一点N,且平行于x轴,点N的坐标为(0,﹣1),过点P作PM⊥l于M.
①问题探究:如图一,在对称轴上是否存在一定点F,使得PM=PF恒成立?若存在,求出点F的坐标:若不存在,请说明理由.
②问题解决:如图二,若点Q的坐标为(1,5),求QP+PF的最小值.
【答案解析】解:(1)∵抛物线y=eq \f(1,4)(x+2)2﹣1的顶点为(﹣2,﹣1),
∴抛物线y=eq \f(1,4)(x+2)2﹣1的图象向上平移1个单位,
再向右2个单位得到抛物线y=eq \f(1,4)x2的图象.
(2)①存在一定点F,使得PM=PF恒成立.如图一,过点P作PB⊥y轴于点B,
设点P坐标为(a,eq \f(1,4)a2),∴PM=PF=eq \f(1,4)a2+1,
∵PB=|a|,
∴Rt△PBF中,BF=|eq \f(1,4)a2﹣1|,
∵BF=|eq \f(1,4)a2﹣1|,OB=eq \f(1,4)a2,
∴OF=1,
∴点F坐标为(0,1).
②如图二中,
由①,PM=PF,
QP+PF的最小值为QP+PM的最小值,
当Q、P、M三点共线时,QP+PM有最小值,最小值为点Q纵坐标加M纵坐标的绝对值.
∴QP+PF的最小值为6.
如图1,抛物线y=ax2+2x+c与x轴交于A(﹣4,0),B(1,0)两点,过点B的直线y=kx+eq \f(2,3)分别与y轴及抛物线交于点C,D.
(1)求直线和抛物线的表达式;
(2)动点P从点O出发,在x轴的负半轴上以每秒1个单位长度的速度向左匀速运动,设运动时间为t秒,当t为何值时,△PDC为直角三角形?请直接写出所有满足条件的t的值;
(3)如图2,将直线BD沿y轴向下平移4个单位后,与x轴,y轴分别交于E,F两点,在抛物线的对称轴上是否存在点M,在直线EF上是否存在点N,使DM+MN的值最小?若存在,求出其最小值及点M,N的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)把A(﹣4,0),B(1,0)代入y=ax2+2x+c,得
,解得:,
∴抛物线解析式为:y=eq \f(2,3)x2+2x﹣eq \f(8,3),
∵过点B的直线y=kx+eq \f(2,3),
∴代入(1,0),得:k=﹣eq \f(2,3),
∴BD解析式为y=﹣eq \f(2,3)x+eq \f(2,3);
(2)由得交点坐标为D(﹣5,4),
如图1,过D作DE⊥x轴于点E,作DF⊥y轴于点F,
当P1D⊥P1C时,△P1DC为直角三角形,
则△DEP1∽△P1OC,
∴=,即=,解得t=,
当P2D⊥DC于点D时,△P2DC为直角三角形
由△P2DB∽△DEB得=,即=,解得:t=;
当P3C⊥DC时,△DFC∽△COP3,
∴=,即=,解得:t=,
∴t的值为、、.
(3)由已知直线EF解析式为:y=﹣x﹣,
在抛物线上取点D的对称点D′,过点D′作D′N⊥EF于点N,交抛物线对称轴于点M
过点N作NH⊥DD′于点H,此时,DM+MN=D′N最小.
则△EOF∽△NHD′
设点N坐标为(a,﹣eq \f(2,3)a﹣eq \f(10,3)),
∴=,即=,解得:a=﹣2,
则N点坐标为(﹣2,﹣2),
求得直线ND′的解析式为y=eq \f(3,2)x+1,当x=﹣eq \f(3,2)时,y=﹣eq \f(5,4),
∴M点坐标为(﹣eq \f(3,2),﹣eq \f(5,4)),
此时,DM+MN的值最小为=2.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c交x轴于A、B两点(A在B的左侧),且OA=3,OB=1,与y轴交于C(0,3),抛物线的顶点坐标为D(﹣1,4).
(1)求A、B两点的坐标;
(2)求抛物线的解析式;
(3)过点D作直线DE∥y轴,交x轴于点E,点P是抛物线上B、D两点间的一个动点(点P不与B、D两点重合),PA、PB与直线DE分别交于点F、G,当点P运动时,EF+EG是否为定值?若是,试求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案解析】解:(1)由抛物线y=ax2+bx+c交x轴于A、B两点(A在B的左侧),且OA=3,OB=1,得
A点坐标(﹣3,0),B点坐标(1,0);
(2)设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x﹣1),
把C点坐标代入函数解析式,得
a(0+3)(0﹣1)=3,解得a=﹣1,
抛物线的解析式为y=﹣(x+3)(x﹣1)=﹣x2﹣2x+3;
(3)EF+EG=8(或EF+EG是定值),理由如下:
过点P作PQ∥y轴交x轴于Q,如图.
设P(t,﹣t2﹣2t+3),
则PQ=﹣t2﹣2t+3,AQ=3+t,QB=1﹣t,
∵PQ∥EF,
∴△AEF∽△AQP,
∴=,
∴EF===×(﹣t2﹣2t+3)=2(1﹣t);
又∵PQ∥EG,
∴△BEG∽△BQP,
∴=,
∴EG===2(t+3),
∴EF+EG=2(1﹣t)+2(t+3)=8.
如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于原点O和点A,且其顶点B关于x轴的对称点坐标为(2,1).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)抛物线的对称轴上存在定点F,使得抛物线y=ax2+bx+c上的任意一点G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离总相等.
①证明上述结论并求出点F的坐标;
②过点F的直线l与抛物线y=ax2+bx+c交于M,N两点.
证明:当直线l绕点F旋转时,+是定值,并求出该定值;
(3)点C(3,m)是该抛物线上的一点,在x轴,y轴上分别找点P,Q,使四边形PQBC周长最小,直接写出P,Q的坐标.
【答案解析】解:(1)∵顶点B关于x轴的对称点坐标为(2,1),
∴B(2,﹣1),
∴A(4,0),
将点O、点A、点B代入抛物线y=ax2+bx+c,
得到,解得,
∴y=eq \f(1,4)x2﹣x;
(2)①设F(2,m),G(x,y),
∴G点到直线y=﹣2的距离为|y+2|,
∴(y+2)2=y2+4y+4,
∵y=eq \f(1,4)x2﹣x,
∴(y+2)2=y2+4y+4=y2+x2﹣4x+4=y2+(x﹣2)2,
∴G到直线y=﹣2的距离与点(2,0)和G点的距离相等,
∴抛物线上的任意一点G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离总相等;
∵G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离相等,
∴(x﹣2)2+(m﹣eq \f(1,4)x2﹣x+2)2=(eq \f(1,4)x2﹣x+2)2,整理得,m(m﹣eq \f(1,2)x2+2x)=0,
∵距离总相等,∴m=0,
∴F(2,0);
②设过点F的直线解析式为y=kx﹣2k,M(xM,yM),N(xN,yN),
联立,整理得x2﹣(4+4k)x+8k=0,
∴xM+xN=4+4k,xMxN=8k,
∴yM+yN=4k2,yMyN=﹣4k2,
∵M到F点与M点到y=﹣2的距离相等,N到F点与N点到y=﹣2的距离相等,
∴+=+===1,
∴+=1是定值;
(3)作B点关于y轴的对称点B',作C点关于x轴的对称点C',连接C'B'交x轴、y轴分别于点P、Q,
∵BQ=B'Q,CP=C'P,
∴四边形PQBC周长=BQ+PQ+PC+BC=B'Q+PQ+C'P+CB=C'B'+CB,
∵点C(3,m)是该抛物线上的一点∴C(3,﹣eq \f(3,4)),
∵B(2,﹣1),∴B'(﹣2,﹣1),C'(3,eq \f(3,4)),
∴直线B'C'的解析为y=x﹣,
∴Q(0,﹣eq \f(3,10)),P(eq \f(6,7),0).
如图,抛物线y=﹣eq \f(1,2)x2+bx+c与x轴交于点A,点B,与y轴交于点C,抛物线的对称轴为直线x=﹣1,点C坐标为(0,4).
(1)求抛物线表达式;
(2)在抛物线上是否存在点P,使∠ABP=∠BCO,如果存在,求出点P坐标;如果不存在,请说明理由;
(3)在(2)的条件下,若点P在x轴上方,点M是直线BP上方抛物线上的一个动点,求点M到直线BP的最大距离;
(4)点G是线段AC上的动点,点H是线段BC上的动点,点Q是线段AB上的动点,三个动点都不与点A,B,C重合,连接GH,GQ,HQ,得到△GHQ,直接写出△GHQ周长的最小值.
【答案解析】解:(1)∵抛物线对称轴为x=﹣1,
∴﹣=﹣1,∴b=﹣1,
将(0,4)代入y=﹣eq \f(1,2)x2﹣x+c中,
∴c=4,∴y=﹣eq \f(1,2)x2﹣x+4.
(2)如图1中,作PE⊥x轴于点E.
∵∠ABP=∠BCO,∠PEB=∠BOC=90°,
∴△PEB∽△BOC,
∴ (此处也可以由等角的正切值相等得到),
设P(m,﹣eq \f(1,2)m2﹣m+4),则PE=|﹣eq \f(1,2)m2﹣m+4|,BE=2﹣m,
①当点P在x轴上方时:,解得m1=﹣3,m2=2(不符题意,舍),
②当点P在x轴下方时:,解得m1=﹣5,m2=2(不符题意,舍),
∴P(﹣3,eq \f(5,2))或(﹣5,eq \f(7,2)).
(3)作MF⊥x轴于点F,交BP于点R,作MN⊥BP于点N.
∵y=﹣eq \f(1,2)x2﹣x+4=eq \f(1,2)(x+4)(x﹣2),
∴A(﹣4,0),B(2,0),
设yBP=kx+b1,将P(﹣3,eq \f(5,2)),(2,0)代入得解得k=﹣eq \f(1,2),b1=1,
∴yBP=﹣eq \f(1,2)x+1,
设M(a,﹣eq \f(1,2)a2﹣a+4),则R(a,﹣eq \f(1,2)a+1),
∴MR=﹣eq \f(1,2)a2﹣eq \f(1,2)a+3,
∵∠MNR=∠RFB=90°,∠NRM=∠FRB,
∴△MNR∽△BFR,
∴,∵tan∠ABP=,
在Rt△MNR中NR:MN:MR=1:2:eq \r(5),
∴,
∴MN=﹣eq \f(\r(5),5)(a+eq \f(1,2))2+eq \f(5,4)eq \r(5),当a=﹣eq \f(1,2)时,MN最大为eq \f(5,4)eq \r(5).
(4)作Q点关于AC的对称点Q1,作Q关于CB的对称点Q2,连接Q1Q2与AC于G1,与CB交于点H1,连接QQ1交AC于J,连接QQ2交CB于K,此时△QG1H1的周长最小,这个最小值=Q1Q2.
∵QJ=JQ1,QK=KQ2,
∴Q1Q2=2JK,
∴当JK最小时,Q1Q2最小,如图2中:
∵∠CJQ=∠CKQ=90°,
∴C、J、Q、K四点共圆,线段CQ就是圆的直径,JK是弦,
∵∠JCK是定值,
∴直径CQ最小时,弦JK最小,
∴当点Q与点O重合时,CQ最小,此时JK最小,如图3中:
∵在Rt△COA中,∠COA=90°,CO=4,AO=4,
∴AC=4eq \r(2),
∵Rt△COB,∠COB=90°,CB=2eq \r(5),
∵OJ⊥AC,OK⊥CB,
∴eq \f(1,2)BCOK=eq \f(1,2)OCOB,∴OK=eq \f(4\r(5),5),∴CK=eq \f(8\r(5),5),
∵∠JCO=∠OCA,∠CJO=∠COA,
∴△CJO∽△COA,
∴,
∴CO2=CJCA,同理可得:CO2=CKCB,
∴CJCA=CKCB,
∴,
∵∠JCK=∠BCA,
∴△CJK∽△CBA,
∴=,
∴JK=eq \f(6,5)eq \r(10),
∴△QGH周长的最小值=Q1Q2=2JK=eq \f(12,5)eq \r(10).
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式.
(2)点D为第一象限内抛物线上的一动点,作DE⊥x轴于点E,交BC于点F,过点F作BC的垂线与抛物线的对称轴和y轴分别交于点G,H,设点D的横坐标为m.
①求DF+HF的最大值;
②连接EG,若∠GEH=45°,求m的值.
【答案解析】解:(1)将点A(﹣1,0),B(3,0)代入抛物线y=﹣x2+bx+c得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+2x+3.
(2)①当x=0时,y=﹣x2+2x+3=3,
∴点C(0,3),
又∵B(3,0),
∴直线BC的解析式为:y=﹣x+3,
∵OB=OC=3,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
作FK⊥y轴于点K,
又∵FH⊥BC,
∴∠KFH=∠KHF=45°,
∴FH=eq \r(2)KF=eq \r(2)OE,
∴DF+HF=DE﹣EF+eq \r(2)OE=(﹣m2+2m+3)﹣(﹣m+3)+eq \r(2)m=﹣m2+(3+eq \r(2))m,
由题意有0<m<3,且0<eq \f(3,2)+eq \f(\r(2),2)<3,﹣1<0,
∴当m=eq \f(3,2)+eq \f(\r(2),2)时,DF+HF取最大值,
DF+HF的最大值为:﹣(eq \f(3,2)+eq \f(\r(2),2))2+(3+eq \r(2))×eq \f(3,2)+eq \f(\r(2),2)=eq \f(11,4)+eq \f(3,2)eq \r(2);
②作GM⊥y轴于点M,记直线FH与x轴交于点N,
∵FK⊥y轴,DE⊥x轴,∠KFH=45°,
∴∠EFH=∠ENF=45°,
∴EF=EN,
∵∠KHF=∠ONH=45°,
∴OH=ON,
∵y=﹣x2+2x+3的对称轴为直线x=1,
∴MG=1,
∵HG=eq \r(2)MG=eq \r(2),
∵∠GEH=45°,
∴∠GEH=∠EFH,
又∠EHF=∠GHE,
∴△EHG∽△FHE,
∴HE:HG=HF:HE,
∴HE2=HGHF=eq \r(2)×eq \r(2)m=2m,
在Rt△OEH中,
OH=ON=|OE﹣EN|=|OE﹣EF|=|m﹣(﹣m+3)|=|2m﹣3|,
∵OE=m,
∴HE2=OE2+OH2=m2+(2m﹣3)2=5m2﹣12m+9,
∴5m2﹣12m+9=2m,解得:m=1或eq \f(9,5).
在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣eq \f(3,4)x2+bx+c交x轴于A,B两点,点A,B的坐标分别为(﹣1,0),(3,0),点M为顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点M作y轴的垂线,垂足为C,过点B作y轴的平行线,交CM于点D,点H为OC上的任一点,将线段HB绕点H逆时针旋转90°到HP.求∠PCD的度数;
(3)在(2)的条件下,将点H改为y轴上的一动点,连接OP,BP,求OP+BP的最小值.
【答案解析】解:(1)将点A(﹣1,0),B(3,0)代入y=﹣eq \f(3,4)x2+bx+c,
得,解得,
∴抛物线解析式为 y=﹣eq \f(3,4)x2+eq \f(3,2)x+eq \f(9,4);
(2)M(1,3).
∵矩形OBDC中,CO=OB=3.
∴四边形OBDC是正方形,过点P作PE⊥y轴,垂足为E点,连接PC,如图2,
∵∠PHB=90°,
∴∠PHE+∠BHO=90°,
∵∠OBH+∠BHO=90°,
∴∠PHE=∠OBH,
又HP=HB,
∴△PEH≌△HOB(AAS),
∴PE=OH,EH=OB,
∵OB=OC,
∴OC=EH,
∴EC=OH,
∴EC=EP,
∴∠ECP=45°,
∴∠PCD=45°;
(3)如图3,由(2)可知,点P在直线PC上运动,作点O关于直线PC的对称点F,连接BF,直线PC交x轴于点Q,连接FQ,
∵CD‖x轴,
∴∠PCD=∠PQO=45°,
∴OQ=OC=OB=3,
由作图知,∠FQC=∠PQO=45°,FQ=OQ=3,
∴∠FQB=90°,
∴BF=3eq \r(5),
∴OP+BP的最小值为3eq \r(5).
如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与一直线相交于A(﹣1,0),C(2,3)两点,与y轴交于点N.其顶点为D.
(1)抛物线及直线AC的函数关系式;
(2)若抛物线的对称轴与直线AC相交于点B,E为直线AC上的任意一点,过点E作EF∥BD交抛物线于点F,以B,D,E,F为顶点的四边形能否为平行四边形?若能,求点E的坐标;若不能,请说明理由;
(3)若P是抛物线上位于直线AC上方的一个动点,求△APC的面积的最大值.
(4)设点M的坐标为(3,m),直接写出使MN+MD的和最小时m的值.
【答案解析】解:(1)由抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(﹣1,0)及C(2,3)得,
,解得,
∴抛物线为y=﹣x2+2x+3;
又设直线为y=kx+n过点A(﹣1,0)及C(2,3),
得,解得,
∴直线AC为y=x+1;
(2)以B,D,E,F为顶点的四边形可以为平行四边形
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4),
当x=1时,y=x+1=2,
∴B(1,2),
∴BD=2,
∵点E在直线AC上,设E(x,x+1),
⸪EF∥BD,
⸫当EF=BD=2时,以B,D,E,F为顶点的四边形为平行四边形,
①如图2,当点E在线段AC上时,点F在点E上方,则F(x,x+3),
∵F在抛物线上,
∴x+3=﹣x2+2x+3,解得,x=0或x=1(舍去),
∴E(0,1);
②当点E在线段AC(或CA)延长线上时,点F在点E下方,则F(x,x﹣1),
∵F在抛物线上,
∴x﹣1=﹣x2+2x+3,解得x=eq \f(1,2)﹣eq \f(1,2)eq \r(17)或x=eq \f(1,2)+eq \f(1,2)eq \r(17),
∴E(eq \f(1,2)﹣eq \f(1,2)eq \r(17),eq \f(3,2)﹣eq \f(1,2)eq \r(17))或(eq \f(1,2)﹣eq \f(1,2)eq \r(17),eq \f(3,2)+eq \f(1,2)eq \r(17)),
综上,满足条件的点E的坐标为(0,1)或E(eq \f(1,2)﹣eq \f(1,2)eq \r(17),eq \f(3,2)﹣eq \f(1,2)eq \r(17))或(eq \f(1,2)+eq \f(1,2)eq \r(17),eq \f(3,2)+eq \f(1,2)eq \r(17));
(3)如图2,过点P作PQ⊥x轴交AC于点Q,交x轴于点H;过点C作CG⊥x轴于点G,
设Q(x,x+1),则P(x,﹣x2+2x+3),
∴PQ=(﹣x2+2x+3)﹣(x+1)=﹣x2+x+2
又∵S△APC=S△APQ+S△CPQ=eq \f(1,2)PQAG=eq \f(1,2)(﹣x2+x+2)×3=﹣eq \f(3,2)(x﹣eq \f(1,2))2+eq \f(27,8),
∴△APC面积的最大值为eq \f(27,8);
(4)作直线x=3,作点D关于直线x=3的对称点D′,得D′坐标为(5,4),
连结ND′交直线x=3于点M,此时N、M、D′三点共线时,NM+MD′最小,即NM+MD最小,
设直线ND′的关系式为:y=mx+n,
把点N(0,3)和D′(5,4)代入,
,
得m=eq \f(1,5),n=3,
∴直线NM的函数关系式为:y=eq \f(1,5)x+3,
当x=3时,y=eq \f(18,5),m=eq \f(18,5).
已知点A(﹣2,0),B(3,0),抛物线y=ax2+bx+4过A,B两点,交y轴于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是线段AC上一动点(不与C点重合),作PQ⊥BC交抛物线于点Q,PH⊥x轴于点H.
①连结CQ,BQ,PB,当四边形PCQB的面积为eq \f(25,4)时,求P点的坐标;
②直接写出PH+PQ的取值范围.
【答案解析】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+4过A(﹣2,0),B(3,0)两点,
∴,解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣eq \f(2,3)x2+eq \f(2,3)x+4;
(2)①由(1)知:y=﹣eq \f(2,3)x2+eq \f(2,3)x+4,
当x=0时,y=4,∴C(0,4),
在Rt△BOC中,BC=5,
∵PQ⊥BC,S四边形PCQB=eq \f(25,4),
∴eq \f(1,2)×5PQ=eq \f(25,4),∴PQ=eq \f(5,2),
设直线AC的解析式为y=kx+d,
则,解得:,
∴直线AC的解析式为y=2x+4,
如图1,设P(t,2t+4),Q(s,﹣eq \f(2,3)s2+eq \f(2,3)s+4),
过点P作PK∥x轴,过点Q作QK∥y轴,设PK交y轴于点T,PQ交y轴于点F,交BC于点G,则QK=﹣eq \f(2,3)s2+eq \f(2,3)s+4﹣(2t+4)=﹣eq \f(2,3)s2+eq \f(2,3)s﹣2t,PK=s﹣t,
∵PQ⊥BC,PK⊥y轴,
∴∠CGF=∠PTF=90°,
∵∠CFG=∠PET,
∴∠BCO=∠QPK,
∵∠BOC=∠QKP=90°,
∴△BCO∽△QPK,
∴==,即==,
∴PK=2,QK=eq \f(3,2),
∴,解得:,,
∵点P是线段AC上一动点(不与C点重合),
∴﹣2≤t<0,
t=﹣3+eq \f(1,2)eq \r(19),2t+4=2×(﹣3+eq \f(1,2)eq \r(19))+4=eq \r(19)﹣2
∴P(﹣3+eq \f(1,2)eq \r(19),eq \r(19)﹣2);
②由①得:P(t,2t+4),Q(s,﹣eq \f(2,3)s2+eq \f(2,3)s+4),QK=﹣eq \f(2,3)s2+eq \f(2,3)s﹣2t,
PK=s﹣t,△BCO∽△QPK,
∴==,即==,
∴PQ=eq \f(5,3)QK=eq \f(5,3)(﹣eq \f(2,3)s2+eq \f(2,3)s﹣2t)=﹣s2+s﹣eq \f(10,3)t,
∵4QK=3PK,即4(﹣eq \f(2,3)s2+eq \f(2,3)s﹣2t)=3(s﹣t),
∴t=﹣eq \f(8,15)s2﹣eq \f(1,15)s,
∴PQ+PH=﹣s2+s﹣eq \f(10,3)t+2t+4
=﹣s2+s﹣eq \f(4,3)(﹣eq \f(8,15)s2﹣eq \f(1,15)s)+4=﹣eq \f(2,5)(s﹣eq \f(3,2))2+4.9,
∵﹣2≤t<0,
∴﹣2≤﹣eq \f(8,15)s2﹣eq \f(1,15)s<0,
令﹣eq \f(8,15)s2﹣eq \f(1,15)s=2,解得:s=﹣2或eq \f(15,8),
令﹣eq \f(8,15)s2﹣eq \f(1,15)s=0,解得:s=0或﹣eq \f(1,8),
∵点Q在第一象限,即0<s<3,
∴0<s≤eq \f(15,8),
∵﹣eq \f(2,5)<0,
∴当s=eq \f(3,2),即t=﹣1.3时,PQ+PH取得最大值4.9,
当x=0时,PQ+PH取得最小值,∴4<PQ+PH≤4.9.
如图,直线l:y=﹣3x﹣6与x轴、y轴分别相交于点A、C;经过点A、C的抛物线C:y=eq \f(1,2)x2+bx+c与x轴的另一个交点为点B,其顶点为点D,对称轴与x轴相交于点E.
(1)求抛物线C的对称轴.
(2)将直线l向右平移得到直线l1.
①如图①,直线l1与抛物线C的对称轴DE相交于点P,要使PB+PC的值最小,求直线l1的解析式.
②如图 ②,直线l1与直线BC相交于点F,直线l1上是否存在点M,使得以点A、C、F、M为顶点的四边形是菱形,若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)在y=﹣3x﹣6中,令y=0,
即﹣3x﹣6=0,x=﹣2,得A(﹣2,0).
令x=0,得y=﹣6,得C(0,﹣6),
将点A、C的坐标代入抛物线C的表达式,
得:,解得,
∴抛物线C的解析式为y=eq \f(1,2)x2﹣2x﹣6,其对称轴为x=2;
(2)①如图,连接BC交DE于点P′,
则PB+PC≥BC.当点P到达点P时,
PB+PC=QP′B+P′C=BC的值最小,
令y=0,即0=eq \f(1,2)x2﹣2x﹣6,解得 x1=﹣2,x2=6.
∴点B坐标为(6,0).
设直线BC的表达式为 y=kx+h,
则:,解得.
∴y=x﹣6,
当x=2时,y=2﹣6=﹣4.
∴点P′即点P的坐标为(2,﹣4),
∵将直线l:y=﹣3x﹣6向右平移得到直线l1,
∴设直线l1的解析式为y=﹣3x+h1.则﹣4=﹣3×2+h1,
∴h1=2.
∴直线l1的解析式为y=﹣3x+2;
②存在点M,使得以点A、C、F、M为顶点的四边形是菱形.
由点F在直线BC:y=x﹣6上,可设点F(m,m﹣6).
Ⅰ当AM为边时,如图,过点A作AM∥CB交l1于点M.
∵FM∥CA,
∴当FM=CA时,以点A、C、F、M为顶点的四边形ACFM是平行四边形.
当CA=CF时,▱ACFM是菱形.
过点F作FH⊥CO于H,则CH=|(m﹣6)﹣(﹣6)|=|m|.CF2=CH2+FH2=m2+m2=2m2,
∵CA2=22+62=40,
∴2m2=40,∴m1=2eq \r(5),m2=﹣2eq \r(5)(舍去),
∴F(2eq \r(5),2eq \r(5)﹣6).
∵FM∥CA且FM=CA,
∴可将CA先向右平移2eq \r(5)单位、再向上平移2eq \r(5)单位得到FM,
即可将点A(﹣2,0)先向右平移2eq \r(5)单位、再向上平移2eq \r(5)单位得到点M.
故点M的坐标为(2eq \r(5)﹣2,2eq \r(5));
Ⅱ当AM为对角线时,连接AF,过点C作CM∥AF交l1于点M.
∵FM∥AC,
∴当FM=AC时,以点A、C、F、M为顶点的四边形ACFM是平行四边形.
当AC=AF时,▱ACMF是菱形.
∵AF2=(m+2)2+(m﹣6)2,CA2=40,
∴(m+2)2+(m﹣6)2=40,
∴m1=4,m2=0(舍去),
∴点F的坐标为(4,﹣2).
∵FM∥AC且FM=AC,
∴可将AC先向右平移6个单位、再向下平移2个单位得到FM,
即可将点C(0,﹣6)先向右平移6单位、再向下平移2单位得到点M.
∴点M的坐标为(6,﹣8).
综上,点M的坐标为(2eq \r(5)﹣2,2eq \r(5))或(6,﹣8).
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