内容正文:
二轮专题培优练·数学
专题四 二次函数与几何图形综合题
专
题
四
二
次
函
数
与
几
何
图
形
综
合
题
类型 1 线段问题
热身小练
1.
在平面直角坐标系中,若已知两点 A(2,3),B(2,-4),则 AB = 7 ;若已知两点 C(0,
3),D(4,0),则 CD= 5 .
2.
在平面直角坐标系中,有三点 P( t,-t2 +2t+3),Q( t,-t+3),G(4t,2t+3),三点互不重合,
点 P 在点 Q 上方.
(1)PQ=
-t2+3t ,GQ= 3 2 t ;(用含 t 的代数式表示)
(2)PQ 的最大值为 ,若 PQ= 2
3
GQ,则 t= 1 .
针对训练
1.
如图,抛物线 y=ax2+bx-4 与 x 轴相交于点 A(-2,0),C,与 y 轴相交于点 B,其对称轴为直线 x=1.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点 M 在直线 AB 上,且在第四象限,过点 M 作 MN⊥x 轴于点 N.
①若点 N 在线段 OC 上,且 MN= 3NC,求点 M 的坐标;
②以 MN 为对角线作正方形 MPNQ,点 P 在 MN 右侧,当点 P 在抛物线上时,设点 N 的坐标
为( t,0),求 t 的值.
第 1 题图
解:(1)∵对称轴为直线 x= 1,∴- b
2a
= 1,即 b=-2a,
把 A(-2,0)代入 y=ax2+bx-4 得 4a-2b-4= 0,∴4a+4a-4= 0,∴
a=
1
2
,
b=-1,
ì
î
í
ïï
ïï
∴抛物线的函数表达式为 y= 1
2
x2-x-4;
(2)①当 x= 0 时,y=-4,∴B(0,-4),设直线 AB 的函数表达式为 y=kx+n,
∵A(-2,0),B(0,-4),∴
-2k+n= 0,
n=-4,{ 解得
k=-2,
n=-4,{
∴直线 AB 的函数表达式为 y=-2x-4,
根据题意得点 C 与点 A(-2,0)关于对称轴直线 x= 1 对称,∴C(4,0),
设点 N 的坐标为(m,0),
∵MN⊥x 轴,∴M(m,-2m-4),∴MN= 2m+4,∴NC= 4-m,
∵MN= 3NC,∴2m+4= 3(4-m),解得 m= 8
5
,
∴点 M 的坐标为( 8
5
,-36
5
);
②t= 1
2
.
详解见答案册 PX
9
二轮专题培优练·数学
专
题
四
二
次
函
数
与
几
何
图
形
综
合
题
2.
已知二次函数 y= x2 +bx+c,该函数图象的对称轴为直线 x= 1,与 x 轴相交于点 A 和点 B(点 B 在
点 A 右侧),与 y 轴交于点 C(0,-3) .
(1)求该二次函数的表达式;
(2)如图①,点 D 是直线 BC 下方抛物线上的动点,过点 D 作 DE∥x 轴交直线 BC 于点 E,求 DE
的最大值;
(3)如图②,点 P 是直线 BC 下方抛物线上的动点,PQ⊥BC 于点 Q,当 PQ 取最大值时,求点 P
的坐标.
图① 图②
第 2 题图
解:(1)∵二次函数 y=x2+bx+c 图象的对称轴为直线 x= 1,与 y 轴交于点 C(0,-3),
∴
- b
2
= 1,
c=-3,
ì
î
í
ï
ï
ïï
解得
b=-2,
c=-3,{
∴该二次函数的表达式为 y=x2-2x-3;
(2)在二次函数 y=x2-2x-3 中,令 y= 0 得 0=x2-2x-3,
解得 x=-1 或 x= 3,∴B(3,0),∴OB= 3,
∵C(0,-3),∴直线 BC 的解析式为 y=x-3.
设 D(n,n2-2n-3),∴点 E 的纵坐标为 n2-2n-3,
把 y=n2-2n-3 代入 y=x-3 中,得 n2-2n-3=x-3,解得 x=n2-2n,
∴E(n2-2n,n2-2n-3),∴DE=n-(n2-2n)= -n2+3n=-(n- 3
2
) 2+ 9
4
,
∵点 D 是直线 BC 下方抛物线上的动点,∴0<n<3,∴当 n= 3
2
时,DE 的最大值为 9
4
;
(3)过点 P 作 PH∥y 轴交 BC 于点 H,如解图.
∵B(3,0),C(0,-3),∴OB=OC= 3,∴∠BCO=∠CBO= 45°,
∵PH∥y 轴,∴∠PHQ=∠BCO= 45°,∴△PHQ 是等腰直角三角形,∴PQ= 2
2
PH,
设 P(m,m2-2m-3),则 H(m,m-3),∴PH=m-3-(m2-2m-3)= -m2+3m,
∴PQ= 2
2
(-m2+3m)= - 2
2
(m- 3
2
) 2+9 2
8
,
∵- 2
2
<0,∴当 m= 3
2
时,PQ 取最大值9 2
8
,
此时点 P 的坐标为( 3
2
,-15
4
) .
01
二轮专题培优练·数学
专
题
四
二
次
函
数
与
几
何
图
形
综
合
题
热身小练
如图,在平面直角坐标系中,点 A,B 的坐标分别为( -4,-1)和( -2,-5),点 P 是 y 轴上的一
个动点.
(1)求 PA+PB 的最小值;
①点 B 关于 y 轴的对称点 B′的坐标为 (2,-5) ,AB′= 2 13 ;
②∵ PA+PB=PA+PB′≥AB′,
∴ 当 A、P、B′三点共线时,PA+PB 的值最小,即为 AB′的长;
③设 AB′交 y 轴于点 P′,AB′所在直线的解析式为 ,
点 P′的坐标为 .
(2) |PA-PB |的最大值为 2 5 .
针对训练
3.
(2024 甘肃省卷改编)如图,抛物线 y=a(x-h) 2 +k 交 x 轴于 O,A(4,0)两点,顶点为 B(2,2 3 ),点
C 为 OB 的中点.
(1)求抛物线 y=a(x-h) 2 +k 的表达式;
(2)点 D 为线段 OA 上一动点(O 点除外),在 OC 右侧作平行四边形 OCFD. 连接 BD,BF,求
BD+BF 的最小值.
第 3 题图
解:(1)抛物线的表达式为 y=- 3
2
x2+2 3x;
(2)由中点坐标公式得 C(1, 3),设点 D(m,0),则点 F(m+1, 3),
如解图,过点 B 作直线 l⊥y 轴,作点 F 关于直线 l 的对称点 F′(m+1,3 3 ),连接
DF′,则 BD +BF = BD +BF′ ≥ DF′,当 D,B,F′三点共线时,BD +BF = DF′ =
(m+1-m) 2+(3 3) 2 = 2 7为最小,
则 BD+BF 的最小值为 2 7 .
拓展设问 如图,过点 C 作 CE∥y 轴,交抛物线于点 E,在抛物线对称轴上找一点 M,使 |ME-MA |
的值最大,请求出点 M 的坐标及这个最大值.
拓展设问题图
解:由(2)知,点 C 横坐标为 x=1,代入 y=- 3
2
x2+2 3x,得 y=
3 3
2
,∴点 E 的坐标为(1,
3 3
2
),∵抛物线的对称轴为直线 x=2,∴O点和 A 点关于直线 x=2对称,∴MO=MA,
∴ |ME-MA | = |ME-MO | ≤OE,当 O,E,M 三点共线时,取等号,∴ |ME-MA |的
最大值为 OE 的长,
∵点 E 的坐标为(1,3 3
2
),∴OE= 12+(
3 3
2
) 2 =
31
2
,
∵直线OE 的表达式为 y=3 3
2
x,∴当 x=2时,y=3 3,则此时点M的坐标为(2,3 3),
∴点 M 的坐标为(2,3 3)时, |ME-MA |的值最大,最大值为
31
2
.
11
二轮专题培优练·数学
专
题
四
二
次
函
数
与
几
何
图
形
综
合
题
热身小练
1.
P 是 AQ 上一点,根据图示填空.
(1)在图①中,AP
PQ
= OP
( )
;(2)在图②中,AP
PQ
= OP
( )
.
图① 图②
第 1 题图
2.
多解法
∙∙∙
如图,在平面直角坐标系中,点 A 的坐标是( -1,0),点 E 的坐标是(0,1),点 F 在
AE 的延长线上,若AE
EF
= 1
3
,求点 F 的坐标.
第 2 题图
针对训练
4.
(2024 广元节选)在平面直角坐标系 xOy 中,已知抛物线 F:y = -x2 +bx+c 经过点 A( -3,-1),与 y
轴交于点 B(0,2) .
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)在直线 AB 上方抛物线上有一动点 C,连接 OC 交 AB 于点 D,求CD
OD
的最大值及此时点 C 的坐标.
第 4 题图
解:(1)将 A(-3,-1),B(0,2)代入 y=-x2+bx+c,
(2)如解图,过点 C 作 x 轴的垂线 CH交 AB 于点M,交 x 轴于点H,则 CM∥y 轴,
∴△CDM∽△ODB,∴CD
OD
=CM
OB
=CM
2
,
设直线 AB 的解析式为 y=mx+n,
把 A(-3,-1),B(0,2)代入解析式得
-3m+n=-1,
n= 2,{ 解得
m= 1,
n= 2,{
∴直线 AB 的解析式为 y=x+2.
设 C( t,-t2-2t+2)且-3<t<0,则 M( t,t+2),
∴CM=-t2-2t+2-t-2=-t2-3t=-( t+ 3
2
) 2+ 9
4
,
∵-3<t<0,∴当 t=- 3
2
时,CM 有最大值,∴CD
OD
的最大值为
9
4
2
= 9
8
,
此时点 C 的坐标为(- 3
2
,11
4
) .
21
参考答案与重难题解析·数学 5
二
轮
专
题
培
优
练
答
案
专题四 二次函数与几何图形综合题
类型 1 线段问题
热身小练
1.
7;5 2.
(1)-t2 +3t,3 2 t;(2) 9
4
,1
针对训练
1.
解:(1)∵ 对称轴为直线 x= 1,
∴ - b
2a
= 1,即 b= -2a,
把 A(-2,0)代入 y=ax2 +bx-4 得 4a-2b-4 = 0,
∴ 4a+4a-4 = 0,∴ a= 1
2
,∴ b= -1,
∴ 抛物线的函数表达式为 y= 1
2
x2 -x-4;
(2)①当 x= 0 时,y= -4,∴ B(0,-4) .
设直线 AB 的函数表达式为 y= kx+n,
∵ A(-2,0),B(0,-4),
∴
-2k+n= 0,
n= -4,{ 解得
k= -2,
n= -4,{
∴ 直线 AB 的函数表达式为 y= -2x-4,
根据题意得点 C 与点 A( - 2,0)关于对称轴直线 x = 1 对
称,∴ C(4,0),
设点 N 的坐标为(m,0),
∵ MN⊥x 轴,∴ M(m,-2m-4),
∴ MN= 2m+4,NC= 4-m,
∵ MN= 3NC,∴ 2m+4 = 3(4-m),解得 m= 8
5
,
∴ 点 M 的坐标为( 8
5
,-36
5
);
②如解图,连接 PQ 与 MN 交于点 E,
∵ 点 N 的坐标为 ( t, 0) ( t > 0), ∴ 点 M 的坐标为 ( t,
-2t-4),∴ MN= 2t+4,
第 1 题解图
∵ 四边形 MPNQ 是正方形,
∴ PQ ⊥ MN, NE = EP = ME =
1
2
MN= t+2,
∴ ON+EP= t+t+2 = 2t+2,
∴ 点 P 的坐标为(2t+2,-t-2),
∵ 点 P 在抛物线 y= 1
2
x2-x-4 上,
∴ 1
2
(2t+2) 2 -(2t+2)-4 = -t-2,
解得 t1 =
1
2
,t2 = -2(舍去),
∴ t 的值为 1
2
.
2.
解:(1)∵ 二次函数 y= x2 +bx+c 图象的对称轴为直线 x= 1,
与 y 轴交于点 C(0,-3),
∴
- b
2
= 1,
c= -3,
{ 解得 b= -2,c= -3,{
∴ 该二次函数的表达式为 y= x2 -2x-3;
(2)在二次函数 y= x2 -2x-3 中,令 y = 0 得 0 = x2 -2x-3,解
得 x= -1 或 x= 3,∴ B(3,0),∴ OB= 3,
∵ C(0,-3),
∴ 直线 BC 的函数表达式为 y= x-3.
设 D(n,n2 -2n-3),
∵ DE∥x 轴,∴ 点 E 的纵坐标为 n2 -2n-3,
把 y=n2 -2n-3 代入 y= x-3 中,得 n2 -2n-3 = x-3,解得 x =
n2 -2n,∴ E(n2 -2n,n2 -2n-3),
∴ DE=n-(n2 -2n)= -n2 +3n= -(n- 3
2
) 2 + 9
4
,
∵ 点 D 是直线 BC 下方抛物线上的动点,
∴ 0<n<3,∵ -1<0,∴ 当 n= 3
2
时,DE 有最大值,
∴ DE 的最大值为 9
4
;
(3)过点 P 作 PH∥y 轴交 BC 于点 H,如解图.
第 2 题解图
∵ B(3,0),C(0,-3),
∴ OB=OC= 3,
∴ ∠BCO= ∠CBO= 45°,
∵ PH∥y 轴,
∴ ∠PHQ= ∠BCO= 45°,
∴ △PHQ 是等腰直角三角形,
∴ PQ= 2
2
PH,
设 P(m,m2 -2m-3),则 H(m,m-3),
∴ PH=m-3-(m2 -2m-3)= -m2 +3m,
∴ PQ= 2
2
(-m2 +3m)= - 2
2
(m- 3
2
) 2 +9 2
8
,
∵ 点 P 是直线 BC 下方抛物线上的动点,∴ 0<m<3,
∵ - 2
2
<0,
∴ 当 m= 3
2
时,PQ 取最大值9 2
8
,
此时点 P 的坐标为( 3
2
,-15
4
) .
热身小练
(1)①(2,-5);2 13 ;③y= - 2
3
x-11
3
;(0,-11
3
);
(2)2 5
针对训练
3.
解:(1)由题意得,y=a(x-2) 2 +2 3 ,将点 A 的坐标(4,0)
代入上式得 0 =a×(4-2) 2 +2 3 ,
解得 a= - 3
2
,
∴ 抛物线的表达式为 y= - 3
2
(x-2) 2 +2 3 = - 3
2
x2 +2 3 x;
(2)由中点坐标式得 C(1, 3 ),设点 D(m,0),则点 F(m+
5
参考答案与重难题解析·数学6
二
轮
专
题
培
优
练
答
案
1, 3 ),
如解图,过点 B 作直线 l⊥y 轴,作点 F 关于直线 l 的对称
第 3 题解图
点 F′(m+1,3 3 ),连接 DF′,
则 BD+BF=BD+BF′≥DF′,当 D,B,F′
三 点 共 线 时, BD + BF = DF′ =
(m+1-m) 2 +(3 3 ) 2 = 2 7 为最小,
则 BD+BF 的最小值为 2 7 .
【拓展设问】解:∵ 由(2)知点 C 横坐标
为 x= 1,代入 y= - 3
2
x2 +2 3 x,得 y= 3 3
2
,
∴ 点 E 的坐标为(1,3 3
2
),
∵ 抛物线的对称轴为直线 x= 2,
∴ O 点和 A 点关于直线 x= 2 对称,
∴ MO=MA,
∴ |ME-MA | = |ME-MO | ≤OE,当 O,E,M 三点共线时,取
等号,
∴ |ME-MA |的最大值为 OE 的长,
∵ 点 E 的坐标为(1,3 3
2
),
∴ OE= 12 +(
3 3
2
) 2 =
31
2
,
∵ 直线 OE 的表达式为 y= 3 3
2
x,
∴ 当 x=2 时,y=3 3,此时点M的坐标为(2,3 3),
∴ 点 M 的坐标为(2,3 3 )时, |ME-MA | 的值最大,最大值
为
31
2
.
热身小练
1.
(1)1;(2)1
2.
解:解法一:过点 F 作 x 轴的垂线交 x 轴于点 B,如解图①,
第 2 题解图①
∴ OE∥BF,
∴ △AOE∽△ABF,
∵ AE
EF
= 1
3
,OA=OE= 1,
∴ AE
AF
= 1
4
,∴ OA
AB
=OE
BF
= 1
4
,
∴ AB= 4,BF= 4,∴ OB= 3,
∴ 点 F 的坐标为(3,4) .
第 2 题解图②
多解法
解法二:过点 F 作 y 轴的垂线交 y 轴于点 D,如解图②,
∴ OA∥DF,
∴ △AOE∽△FDE,
∵ AE
EF
= 1
3
,OA=OE= 1,
∴ OA
DF
=OE
DE
= 1
3
,
∴ DF=DE= 3,∴ OD= 4,
∴ 点 F 的坐标为(3,4).
针对训练
4.
解:(1)将 A(-3,-1),B(0,2)代入 y= -x2 +bx+c,
得
-9-3b+c= -1,
c= 2,{ 解得
b= -2,
c= 2,{
∴ 抛物线的函数表达式为 y= -x2 -2x+2;
(2)如解图,过点 C 作 x 轴的垂线 CH 交 AB 于点 M,交 x
轴于点 H,则 CM∥y 轴,
∴ △CDM∽△ODB,∴ CD
OD
=CM
OB
=CM
2
,
设直线 AB 的表达式为 y=mx+n,
把 A(-3,-1),B(0,2)代入表达式得
-3m+n= -1,
n= 2,{
解得
m= 1,
n= 2{
∴ 直线 AB 的表达式为 y= x+2.
设 C( t,-t2 -2t+2),且-3<t<0,则 M( t,t+2),
∴ CM= -t2 -2t+2-t-2 = -t2 -3t= -( t+ 3
2
) 2 + 9
4
,
第 4 题解图
∵ -3<t<0,
∴ 当 t= - 3
2
时,CM 有最大值,
∴ CD
OD
的最大值为
9
4
2
= 9
8
,
此时点 C 的坐标为(- 3
2
,11
4
) .
类型 2 面积问题
热身小练
(1)y= -x+3;
(2)-t2 +3t;【解法提示】∵ P( t,-t2 +2t+3),0<t<3,PQ∥y 轴,
∴ 点 Q 的坐标为( t,-t+3),∴ PQ= yP-yQ = -t
2 +2t+3-( -t+3)
= -t2 +3t.
(3)- 1
2
t3 + 3
2
t2 ;【解法提示】S△PAQ =
1
2
PQ·xP =
1
2
( -t2 +3t) ·
t= - 1
2
t3 + 3
2
t2 .
(4) 3
2
; 【解法提示】 ∵ △PAQ 和 △PBQ 共底边 PQ, ∴ 当
△PAQ 和△PBQ 的共底边 PQ 上的高相等时,S△PAQ = S△PBQ,
∵ 当△PAQ 和△PBQ 共底边 PQ 时,两三角形的高之和为 OB
= 3,PQ∥y 轴,∴ t= 3
2
.
(5) 3
2
, 27
8
;【解法提示】 ∵ S△PAB =
1
2
× 3PQ = - 3
2
t2 + 9
2
t =
- 3
2
( t- 3
2
) 2 +27
8
,∵ - 3
2
<0,∴ 当 t = 3
2
时,S△PAB 有最大值,最
大值为
27
8
.
针对训练
1.
解:(1)把 B(3,m)代入 y= x+2 得,m= 3+2 = 5,
6