内容正文:
第二轮 能力提升
专题二 模型专题
第44讲 | 二次函数中的相关模型
模型二 二次函数与线段、面积最值模型
图形 最值类型
求铅垂高CD的最大值:
设C(m,am2+bm+c),D(m,km+b1),
则CD=|am2+bm+c-(km+b1)|.
求高CE的最大值:
设C(m,am2+bm+c),D(m,km+b1),
则CD=|am2+bm+c-(km+b1)|,CE=CD•sin∠CDE.
(一般∠CDE,∠ABO为45°或60°)
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图形 最值类型
求△ABC面积的最大值:
设C(m,am2+bm+c),D(m,km+b1),
则CD=|am2+bm+c-(km+b1)|,S△ABC= CD
•|xB-xA|.
(一般|xB-xA|为定值)
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【针对训练2】
4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=- x2+bx+c经过点A(-5,0)和点B(1,0).
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)P是抛物线上A,D两点之间的一点,过点P作PE⊥x轴于点E,PG⊥y轴,交抛物线于点G,过点G作GF⊥x轴于点F,当矩形PEFG的周长最大时,求点P的横坐标.
解:(1)由题可知,抛物线的解析式为
∴顶点D的坐标为(-2,4).
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5.(2022安徽)如图1,隧道截面由抛物线的一部分AED和矩形ABCD构成,矩形的一边BC为12米,另一边AB为2米.以BC所在的直线为x轴,线段BC的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系xOy,规定一个单位长度代表1米.E(0,8)是抛物线的顶点.
(1)求此抛物线对应的函数表达式.
解:(1)由题意可得A(-6,2),D(6,2).
设抛物线对应的函数表达式为y=ax2+8,
将A(-6,2)代入,
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(2)在隧道截面内(含边界)修建“ ”型或“ ”型栅栏,如图2、图3中粗线段所示,点P1,P4在x轴上,MN与矩形P1P2P3P4的一边平行且相等.栅栏总长l为图中粗线段P1P2,P2P3,P3P4,MN长度之和,请解决以下问题:
①修建一个“ ”型栅栏,如图2,点P2,P3在抛物线AED上.设点P1的横坐标为m(0<m≤6),求栅栏总长l与m之间的函数表达式和l的最大值;
②现修建一个总长为18的栅栏,有如图3所示的“ ”型和“ ”型两种设计方案,请你从中选择一种,求出该方案下矩形P1P2P3P4面积的最大值,及取最大值时点P1的横坐标的取值范围(P1在P4右侧).
解:(2)①由题意,得P2P1⊥x轴,P2与P3关于y轴对称.
∴当m=2时,l有最大值,最大值为26.
∵-1<0,
(选择一种方案作答即可)
②方案一:设P1P2=n,则P2P3=18-3n.
∴矩形P1P2P3P4面积为(18-3n)n=-3n2+18n=-3(n-3)2+27.
∵-3<0,
∴当n=3时,矩形面积有最大值,最大值为27.
此时P1P2=3,P2P3=9.
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6.(2022丹东节选)如图1,抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于A(-2,0),B(6,0)两点,与y轴交于点C,点P是第一象限内抛物线上的一个动点,过点P作PD⊥x轴,垂足为D,PD交直线BC于点E,设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式;
(2)设线段PE的长度为h,请用含有m的代数式表示h;
解:(1)将A(-2,0),B(6,0)代入抛物线y=ax2+x+c(a≠0),
∴C(0,3).
设直线BC的解析式为y=kx+b,
把B(6,0),C(0,3)代入,
∵点P是第一象限内抛物线上的一个动点,
∴0<m<6.
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(3)如图2,过点P作PF⊥CE,垂足为F,当CF=EF时,请求出m的值.
解:(3)如图,过点E,F分别作EH⊥y轴于点H,FG⊥y轴于点G.
在Rt△BOC中,
∵PF⊥CE,∴∠EPF+∠PEF=90°.
∵PD⊥x轴,∴∠EBD+∠BED=90°.
又∠PEF=∠BED,∴∠EPF=∠EBD.
∵∠PFE=∠BOC=90°,
∴△PFE∽△BOC.
∵EH⊥y轴,PD⊥x轴,
答图
∴∠EHO=∠EDO=∠DOH=90°.
∴四边形ODEH是矩形.
∴EH=OD=m.
∵EH∥x轴,∴△CEH∽△CBO.
解得m=0或m=1.
∵0<m<6,
∴m=1.
6.(2022丹东节选)如图1,抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于A(-2,0),B(6,0)两点,与y轴交于点C,点P是第一象限内抛物线上的一个动点,过点P作PD⊥x轴,垂足为D,PD交直线BC于点E,设点P的横坐标为m.
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则PE=-m2-