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二次函数综合题
类型一最值问题
典例1 (2023·宁夏)如图,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.已知点A的坐标是(-1,0),抛物线的对称轴是直线x=1.
(1) 直接写出点B的坐标.
(2) 在对称轴上找一点P,使PA+PC的值最小,求点P的坐标和PA+PC的最小值.
(3) 第一象限内的抛物线上有一动点M,过点M作MN⊥x轴,垂足为N,连接BC,交MN于点Q.依题意补全图形,当MQ+CQ的值最大时,求点M的坐标.
[思路点拨] (1) 由抛物线的对称性可直接求得点B的坐标;(2) 连接BC,则BC与直线x=1的交点就是所求作的点P,易知点C的坐标是(0,3),利用待定系数法可求出直线BC对应的函数解析式,当x=1时求出y的值,从而求出点P的坐标,此时PA+PC的最小值就是BC的长,利用勾股定理求解即可;(3) 由抛物线与直线BC对应的函数解析式,分别设出点M,Q的坐标,过点Q作QD⊥OC,垂足为D,将MQ+CQ用含参数的代数式表示出来,再结合二次函数的性质求解问题.
解:(1) ∵ 抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)的对称轴是直线x=1,点A的坐标为(-1,0),∴ 由抛物线的对称性,可知点B的坐标为(3,0).
(2) 由题意,可知抛物线对应的函数解析式为y=a(x+1)(x-3)=a(x2-2x-3).∵ 抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与y轴交于点C,
∴ 易得C(0,3).将C(0,3)代入y=a(x2-2x-3),得-3a=3,解得a=-1.∴ 抛物线对应的函数解析式为y=-x2+2x+3.如图①,连接BC,则BC与直线x=1的交点就是所求作的点P.设直线BC对应的函数解析式为y=kx+b'.把C(0,3),B(3,0)代入,得解得∴ 直线BC对应的函数解析式为y=-x+3.∴ 当x=1时,y=2,∴ P(1,2).∵ OB=OC=3,∴ 在Rt△BOC中,BC==3.∵ 点A,B关于直线x=1对称,∴ PA=PB.∴ PA+PC=PB+PC=BC=3,即PA+PB的最小值为3.
(3) 补全图形如图②所示.由(2),得抛物线对应的函数解析式为y=-x2+2x+3,直线BC对应的函数解析式为y=-x+3,∴ 设M(t,-t2+2t+3)(0<t<3),则Q(t,-t+3).∴ MQ=-t2+3t.过点Q作QD⊥OC,垂足为D,则易得△CDQ是等腰直角三角形.∴ CQ=t.
∴ MQ+CQ=-t2+3t+2t=-t2+5t=-+.∴ 当t= 时,MQ+CQ 有最大值,此时点M的坐标为.
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1. (2023·张家界)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴交于点A(-2,0),B(6,0),与y轴交于点C(0,6),D为线段BC上的一动点.
(1) 求二次函数的解析式;
解:(1) 由题意,设二次函数的解析式为y=a(x+2)(x-6).将C(0,6)代入,得6=a×(0+2)×(0-6),解得a=-.∴ 二次函数的解析式为y=-(x+2)(x-6)=-x2+2x+6.
(2) 如图①,连接AD,OD,求△AOD周长的最小值;
解:(2) 如图,作点O关于直线BC的对称点E,连接AE,交BC于点D,连接EC,EB,则DO=DE,易知此时△AOD的周长最小.∵ B(6,0),C(0,6),∠BOC=90°,∴ OB=OC=6.∵ 点O,E关于直线BC对称,∴ 易得四边形OBEC为正方形.∴ E(6,6).∵ A(-2,0),B(6,0),∴ OA=2,AB=8,BE=6.∴ AE===10.∴ △AOD周长的最小值为DA+DO+AO=DA+DE+AO=AE+AO=10+2=12.
(3) 如图②,过动点D作DP∥AC,交抛物线第一象限部分于点P,连接PA,PB,AD,记△PAD与△PBD的面积和为S,当S取得最大值时,求点P的坐标,并求出此时S的最大值.
解:(3) 设直线BC对应的函数解析式为y=kx+b'.将B(6,0),C(0,6)代入,
得解得∴ 直线BC对应的函数解析式为y=-x+6.同理,可得直线AC对应的函数解析式为y=3x+6.∵ PD∥AC,∴ 可设直线PD对应的函数解析式为y=3x+d.
∵ 抛物线对应的函数解析式为y=-x2+2x+6,∴ 设P(0<m<6).
将点P的坐标代入y=3x+d,得d=-m2-m+6.∴ 直线PD对应的函数解析式为y=3x-m2-m+6.联立解得∴ D(m2+m,-m2-m+6).
∵ 点P,D都在第一象限,
∴ S=S△PAD+S△PBD=S△PAB-S△DAB=AB·
=×8×=-m2+9m=-(m2-6m)=-(m-3)2+.
∵-<0,∴ 当m=3 时,S有最大值,最大