内容正文:
(第2课时 二次函数中面积综合计算问题)
专题16
二次函数背景下的综合应用
2025重庆数学
《学本课堂》
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考 法 示 例
精 题 精 练
目
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2
考 法 示 例
01
3
考向 1 图形面积的计算:关键词——平行、垂直、相似、2倍角
☞示例1 (2023·南开) 如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-x2+bx+c交x轴于A(-3,0),B(4,0)两点,交y轴于点C.
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考向1
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考法示例
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考向3
4
(1)求抛物线的表达式;
[解答] 解:∵抛物线y=-x2+bx+c交x轴于A(-3,0),B(4,0)两点,
∴y=-(x+3)(x-4)=-x2+x+4.
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(2)直线y=x+与抛物线交于A,D两点,与直线BC交于点E.点M(m,0)是线段AB上的动点,过点M作x轴的垂线,交直线AE于点G,交抛物线于点F,交直线BC于点H.若点F在第二象限,且S△EFG=S△OEG,求m的值.
[解答] 解:设AE交y轴于点N,易得C(0,4).
∵B(4,0),∴设直线BC的解析式为y=kx+n,
则解得
∴直线BC的解析式为y=-x+4.
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考向3
令-x+4=x+,解得x=1.∴E(1,3).
∵M(m,0),且MH⊥x轴,
∴G,F.
∵S△EFG=S△OEG,∴FG·(xE-xF)=×ON·(xE-xG).
∴(1-m)=×(1-m).
∴m的值为-1或-.
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考向3
1.如图,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,-2),点A的坐标是(2,0),P为抛物线上的一个动点,过点P作PD⊥x轴于点D,交直线BC于点E,抛物线的对称轴是直线x=-1.
变 式 训 练
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(1)求抛物线的函数表达式;
解:∵A,抛物线的对称轴是直线x=-1,则B(-4,0),∴设抛物线的函数表达式为y=a(x-2)(x+4)=a(x2+2x-8).
把C(0,-2)代入上式,得-8a=-2.解得a=.
∴抛物线的函数表达式为y=x2+x-2.
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考向3
(2)若点P在第二象限内,且PE=OD,求△PBE的面积.
解:设直线BC的函数表达式为y=mx+n.
将点B,C的坐标代入y=mx+n,得
解得
∴直线BC的函数表达式为y=-x-2,则tan∠ABC=.∴sin∠ABC=.
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考向3
设D(t,0),t<0,
则P,E.
∵PE=OD.∴PE=t2+t-2+t+2=(-t).
解得t=0(舍去)或t=-5.
∴D(-5,0) ,P,E.∴PE=.
又∵B(-4,0),∴BD=1.
∴S△PBE=PE·BD=××1=.
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考向 2 图形面积的最值:关键词——面积相等、等积法、平行等
面积
☞示例2 (2024·南川区)如图,已知抛物线y=-x2+x+2与x轴交于点B,C两点(点B在点C的左侧),与y轴交于点A.
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考向3
12
(1)判断△ABC的形状,并说明理由;
[解答] 解:△ABC是直角三角形.
理由:∵y=-x2+x+2与x轴交于B,C两点(点B在点C的左侧),与y轴交于点A,
∴当x=0时,y=2;当y=0时,-x2+x+2=0,解得x=-1或x=4.
∴A(0,2),B(-1,0),C(4,0).
∴OA=2,OB=1,OC=4.
∴AB=,BC=5,AC=2.
∵()2+=52,即AB2+AC2=BC2.
∴△ABC是直角三角形,且∠BAC=90°.
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考向3
(2)设P(m,n)是抛物线在第一象限部分上的点,过点P作PH⊥x轴于H,交AC于点Q,设四边形OAPC的面积为S,求S关于m的函数关系式,并求使S最大时点P的坐标和△QHC的面积.
[解答] 设直线AC的解析式为y=kx+b.
∵A(0,2),C(4,0),
∴解得
∴直线AC的解析式为y=-x+2.
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考向3
∵P(m,n)是抛物线y=-x2+x+2在第一象限
部分上的点,PH⊥x轴,
∴P,H(m,0),
Q.
∴PQ=-m2+m+2-=-m2+2m.
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考向3
∵S△OAC=·OA·OC=×2×4=4,S△APC=PQ·(xC-xA)=
(4-0)=-m2+4m,
∴=S△OAC+S△APC=-m2+4m+4=-(m-2)2+8.
∴S关于m的函数关系式为S=-m2+4m+4.
∴当m=2时,S的最大值为8,此时P(2,3).
∴Q(2,1),H(2,0).
∴S△QHC=·CH·QH=×2×1=1.
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考向3
2.如图,抛物线y=-x2+bx+c经过点A(0,2),C(4,0),且交x轴于另一点B.
(1)求抛物线的解析式;
变 式 训 练
解:将A(0,2),C(4,0)代入y=-x2+bx+c,得
解得
∴该抛物线的解析式为y=-x2+x+2.
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考向3
(2)在直线AC上方的抛物线上有一点M,求△ACM面积的最大值及此时点M的坐标.
解:过点M作MN⊥x轴,与AC交于点N.
设直线AC的解析式为y=kx+b1.
将A(0,2),C(4,0)代入y=kx+b1,得
解得
∴直线AC的解析式为y=-x+2.
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考向3
可设M,则N.
∴MN==
-m2+m.∴S△ACM=MN·OC=×
×4=-(m-2)2+2.
∵-<0,∴当m=2时,△ACM的面积最大,最大值为2,此时点M的坐标为(2,2).
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考向3
考向 3 图形面积的比值:关键词——面积的比
☞示例3 如图,已知抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于点A(-1,0),B(3,0).
(1)求抛物线的解析式;
[解答] 解:把A(-1,0),B(3,0)代入y=-x2+
bx+c,得解得
∴抛物线的解析式为y=-x2+2x+3.
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考向3
20
(2)抛物线与y轴交于点C,点P为线段OC上一点(不与端点重合),直线PA,PB分别交抛物线于点E,D,设△PAD的面积为S1,△PBE的面积为S2,求的值.
[解答] 解:设P(0,p),直线AP的解析式为y=k1x+b1.
把A(-1,0),P(0,p)代入y=k1x+b1,得
解得
∴直线AP的解析式为y=px+p.
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考向3
联立
解得或
∴E(3-p,-p2+4p).
同理可得D.
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考向3
∴S1=S△ABD-S△ABP=AB·(yD-yP)=
2(3p-p2),
S2=S△ABE-S△ABP=AB·(yE-yP)=
2(-p2+4p-p)=2(3p-p2).
∴.
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考向3
3.已知抛物线y=ax2+bx-2过点(2,-3),与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且对于该二次函数图象上的任意不同两点M(x1,y1),N都满足:当x1<x2<时,<0;当<x1<x2时,>0.
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考向2
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考向3
(1)求抛物线的解析式;
解:∵当x1<x2<时,(x1-x2)(y1-y2)<0;当<x1<x2时,(x1-x2)(y1-y2)>0,∴在y=ax2+bx-2中,当x<时,y随x的增大而减小;当x>时,y随x的增大而增大.
∴抛物线y=ax2+bx-2的对称轴为直线x=.
∴-①.
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考向3
∵抛物线y=ax2+bx-2过点(2,-3),
∴4a+2b-2=-3②.
由①②解得a=,b=-.
∴抛物线的解析式为y=x2-x-2.
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考向3
(2)若Q是抛物线上一点,且在直线BC的下方,连接AQ交BC于点D,过点Q作QE∥AC交BC于点E.记△QDE,△ACD的面积分别为S1,S2,判断是否存在最大值,若存在,求出最大值及点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:存在最大值.
如图,过点Q作QK∥y轴交BC于点K,过点A作
AT∥y轴交BC的延长线于点T.
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考向3
设Q.由y=x2-x-2可知A(-1,0),B(4,0),C(0,-2).
∴直线BC的解析式为y=x-2.
∴K.
∴KQ=m-2-=-m2+2m.
在y=x-2中,令x=-1,得y=-.
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考向3
∴T.∴AT=.
∵AT∥y轴∥KQ,∴△ADT∽△QDK.
∴.
∵QE∥AC,∴△QED∽△ACD.
∴.
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考向3
∵=-(m-2)2+,∴当m=2时,的最大值为.
∵点Q在BC下方,即0<m<4,∴0<,∴当Q(2,-3)时,取最大值.
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02
31
1.如图,抛物线y=-x2-4x-3与x轴负半轴交于A,B(点A在点B的左侧)两点,与y轴负半轴交于点C.
(1)求点A,B的坐标;
解:当y=0时,-x2-4x-3=0,
解得x1=-3,x2=-1.
∵点A在点B的左侧,
∴A(-3,0),B(-1,0).
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2
考法示例
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32
(2)连接AC,过点B作BD∥AC,交抛物线于点D,直线AD,BC交于点P,求△PAC的面积.
解:当x=0时,y=-3,∴C(0,-3).
设直线AC的解析式为y=k1x+b1,则
解得
∴直线AC的解析式为y=-x-3.
∵BD∥AC,∴设直线BD的解析式为y=-x+m,则m+1=0.
∴m=-1.
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∴直线BD的解析式为y=-x-1.
令-x-1=-x2-4x-3,解得x=-2或x=-1(舍去).
∴D(-2,1).
同理可求直线AD的解析式为y=x+3,直线BC的解
析式为y=-3x-3.
令x+3=-3x-3,解得x=-.∴P.
过点P作PE⊥x轴于点E,
∴S△APC=S△APB+S△ABC=AB·(PE+OC)=×2×.
∴△PAC的面积为.
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2
考法示例
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2.如图,抛物线y=ax2+2ax+3与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,且OA=OC.P为第二象限内抛物线上一动点.
(1)求抛物线的表达式;
解:易得C(0,3),∴OA=OC=3.∴A(-3,0).
将点A的坐标代入y=ax2+2ax+3,得
0=9a-6a+3.解得a=-1.
∴抛物线的表达式为y=-x2-2x+3.
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35
(2)连接PA,PC,BC,求四边形ABCP面积的最大值.
解:设直线AC的表达式为y=kx+3.
将A(-3,0)代入y=kx+3,得0=-3k+3.解得k=1.
∴直线AC的表达式为y=x+3.
过点P作x轴的垂线,交AC于点Q.
设P(m,-m2-2m+3),则Q(m,m+3).
∴PQ=-m2-2m+3-m-3=-m2-3m.
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∴S四边形ABCP=S△ABC+S△ACP=AB·CO+PQ·AO=×4×3+(-m2-3m)×3=-(m2+3m)+6=-.
∵-<0,,∴四边形ABCP的面积有最大值,
当m=-时,四边形ABCP面积的最大值为.
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本讲内容结束
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