内容正文:
专题四 二次函数综合题
类型1 与线段有关的问题(含最值)
典例1 如图①,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于B(-4,0),C(1,0)两点,与y轴交于点A(0,-4).
典例1图
(1) 求该抛物线对应的函数表达式.
(2) 如图②,作直线AB,P是直线AB下方抛物线上的动点,过点P作y轴的平行线交AB于点E,过点P作PD⊥AB于点D.求PD+PE的最大值及此时点P的坐标.
(3) 在(2)中PD+PE取得最大值的条件下,将该抛物线向左平移2个单位,P'为点P的对应点,平移后的抛物线与y轴交于点A',M为平移后的抛物线的对称轴上一点.在平移后的抛物线上确定一点N,使得以点P',A',M,N为顶点的四边形是平行四边形,直接写出所有符合条件的点N的坐标.
[思路点拨] (1) 将A(0,-4),B(-4,0),C(1,0)代入y=ax2+bx+c即可建立方程组求解.(2) 先求出直线AB对应的函数表达式,设点P的坐标为(t,t2+3t-4),则点E的坐标为(t,-t-4).建立PD+PE与t之间的函数表达式即可求解.(3) 根据平移确定新抛物线对应的函数表达式,进而可求出点A'的坐标,以平行四边形的对角线为切入点,根据“平行四边形的对角线互相平分”即可求解.
解:(1) 根据题意,得抛物线y=ax2+bx+c经过点A(0,-4),B(-4,0),C(1,0),∴ 该抛物线对应的函数表达式为y=x2+3x-4.
典例1图
(2) 设直线AB对应的函数表达式为y=kx+b1.∵ 点A(0,-4),B(-4,0)在直线AB上,∴ 解得∴ 直线AB对应的函数表达式为y=-x-4.∵ PE∥y 轴,且PD⊥AB,∴ 易得∠DPE=∠ABC.∴ PD=PE·cos∠DPE=PE·cos∠ABC.∵ OA=OB=4,∠AOB=90°,∴ ∠ABC=45°.∴ PD=PE.∴ PD+PE=PE+PE=PE.
设点P的坐标为(t,t2+3t-4),-4<t<0,则点E的坐标为(t,-t-4).∴ PE=-t-4-t2-3t+4=-t2-4t=-(t+2)2+4.∴ 当t=-2时,PE的长取得最大值4,此时PE取得最大值2+4,点P的坐标为(-2,-6).∴ PD+PE的最大值为4+2,此时点P的坐标为(-2,-6).
(3) ∵ 将抛物线y=x2+3x-4向左平移2个单位得抛物线y=(x+2)2+3(x+2)-4=x2+7x+6,∴ 新抛物线的对称轴是直线x=-=-.在y=x2+7x+6中,令x=0,得y=6.∴ 点A'的坐标为(0,6).将点P(-2,-6)向左平移2个单位得点P'(-4,-6).设点M,N(r,r2+7r+6).分三种情况讨论:
① 当A'P', MN为对角线时,A'P',MN 的中点重合,∴ 解得r=-.∴ 点N的坐标为.② 当A'M,P'N为对角线时,A'M,P'N的中点重合,∴ 解得r=.∴ 点N的坐标为.
③ 当A'N,P'M为对角线时,A'N,P'M的中点重合,解得r=-.∴ 点N的坐标为.综上所述,符合条件的点N的坐标为或或.
跟踪训练
1. (2023·合肥庐江二模)如图,直线m:y=b和直线n:y=x-b分别与y轴交于点A,B,顶点为C的抛物线L:y=-x2+bx与x轴的右交点为D.
(1) 若AB=8,求b的值和抛物线L的对称轴.
解:(1) 在y=x-b中,令x=0,得y=-b.∴ 点B(0,-b).∵ AB=8,点A(0,b),∴ b-(-b)=8,解得b=4.∴ 抛物线L对应的函数表达式为y=-x2+4x=-(x-2)2+4.∴ 抛物线L的对称轴为直线x=2.
第1题
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(2) 当顶点C在直线m下方时,求顶点C到直线m的距离的最大值.
解:解:(2) ∵ y=-x2+bx=-+,∴ 抛物线L的顶点C的坐标为.∵ 点C在直线m下方,
∴ 点C到直线m的距离为b-=-(b-2)2+1.∵ -<0,∴ 当b=2时,b-取得最大值1.∴ 顶点C到直线m距离的最大值为1.
第1题
(3) 在抛物线L和直线n所围成的封闭图形的边界上,把横、纵坐标都是整数的点称为“整点”.当b=2023时,求“整点”的个数.
解:解:(3) 当b=2023时,抛物线L对应的函数表达式为y=-x2+2023x,直线n对应的函数表达式为y=x-2023.令-x2+2023x=x-2023,即x2-2022x-2023=0,解得x1=-1,x2=2023.∵ 对y=-x2+2023x和y=x-2023,每一个整数x的值都对应一个整数y的值,且-1和2023之间(不包括