内容正文:
第一部分 教材考点复习
第九节 二次函数与一次函数、几何图形的综合
四维智学系列丛书
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考点一 二次函数图象与线段、面积的最值问题
角度一 求符合要求的点的坐标
例1 已知抛物线y=-x2+x+2与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.P是抛物线上的一点(不与点C重合),点A在点B左侧,直线CP将△ABC分成面积相等的两部分,求点P的坐标.
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解:∵直线CP把△ABC分成面积相等的两部分,
∴直线CP过AB的中点.
令x=0,则y=2,∴C(0,2).
令y=0,则-x2+x+2=0,解得x1=-1,x2=4.
∴A(-1,0),B(4,0).∴AB的中点坐标为 .
设直线CP的解析式为y=kx+b(k≠0),把点(0,2), 代入y=kx+b(k≠0)
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中,得解得
∴直线CP的解析式为y=-x+2.
∵P是直线CP与抛物线y=-x2+x+2的交点,
联立解得x1=,x2=0(舍去).
当x=时,y=-,∴点P的坐标为 .
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[思路点拨]
要求直线CP将△ABC分成面积相等的两部分时点P的坐标,只需使直线CP经过线段AB的中点即可.
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对点练习
1.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,点A在x轴的负半轴上,点B在x轴的正半轴上,与y轴交于点C,且CO=2AO,CO=BO,AB=3.在此抛物线上的某点M,使△MAB的面积等于6,求点M的坐标.
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解:∵CO=2AO,CO=BO,AB=3,
∴AO=1,BO=OC=2,即A(-1,0),B(2,0),C(0,-2),
∴二次函数的解析式为y=x2-x-2.
设点M(a,a2-a-2),则AB· =6,整理,得a2-a-6=0,解得a1=-2,a2=3或a2-a+2=0,无解.
∴点M的坐标为(-2,4)或(3,4).
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角度二 求线段、面积的最值
例2 如图,抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,对称轴为直线l,顶点为M.
(1)若P是抛物线在第一象限内一点,过点P作PQ⊥x轴交直线BC于点Q,求PQ的最大值;
(2)求△PCB面积的最大值.
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解:(1)∵当x=0时,y=3,∴C(0,3).
令y=0,则-x2+2x+3=0,解得x1=-1,x2=3,
∴A(-1,0),B(3,0).
设直线CB:y=kx+b,将(0,3),(3,0)代入,得
解得∴y=-x+3,
∴-x2+2x+3-(-x+3)=-x2+3x=- 2+.
∵-1<0,∴当x=时,PQ的最大值是.
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(2)如图.∵S△PCB=S△PCQ+S△BPQ=PQ·OB=PQ,
∴当PQ=时,S△PCB的最大值是.
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[思路点拨]
(1)设出点P的坐标,根据垂直于x轴的直线的坐标特征,表示出PQ的长度,利用二次函数性质求线段PQ的最大值,此小题蕴含的基本模型如图,PQ=yP-yQ;
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(2)利用分割法求△PCB面积的最大值,此小题蕴含的基本模型如图,S△PBC=S△PQC+S△PQB(解决问题的策略是找水平宽、铅垂高,而水平宽就是BC横坐标的差的绝对值,是定值,而铅垂高就是线段PQ的长,只要线段PQ取得最大值即可).
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对点练习
2.(2022·烟台中考)如图,已知直线y=x+4与x轴交于点A,与y轴交于点C,抛物线y=ax2+bx+c经过A,C两点,且与x轴的另一个交点为B,对称轴为直线x=-1.
(1)求抛物线的解析式;
(2)D是第二象限内抛物线上的动点,设点D的横坐标为m,求四边形ABCD面积S的最大值及此时点D的坐标.
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2.解:(1)当x=0时,y=4,∴C(0,4).
当y=0时,x+4=0,
∴x=-3,∴A(-3,0).
∵对称轴为直线x=-1,∴B(1,0).
设抛物线的解析式为y=a(x-1)(x+3),
∴4=-3a,∴a=-,
∴抛物线的解析式为y=-(x-1)(x+3)=-x2-x+4.
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(2)如图,过点D作DF⊥AB于点F,交AC于点E,∴D(m,-m2-m+4),E(m,m+4),
∴DE=-m2-m+4- =-m2-4m,
∴S△ADC=DE·OA=(-m2-4m)=-2m2-6m.
∵S△ABC=AB·OC=×4×4=8,
∴S=-2m2-6m+8=-2(m+)2+,
∵-2<0,∴当m=-时,S最大=,
此时,y=-× × =5,
∴点D的坐标为 .
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3.如图,已知抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于点A(-1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)H为抛物线的对称轴上一点,若使得△CAH的周长最小,求点H的坐标.
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解:(1)∵抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于点A(-1,0)和点B(3,0),∴解得
∴抛物线的解析式为y= -x2+2x+3.
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(2)如图,点A关于抛物线对称轴的对称点为点B,连接BC交抛物线对称轴于点H,则H为所求点.
理由:△CAH的周长=AC+AH+CH=AC+BH+CH=AC+BC为最小.
设直线BC的解析式为y=kx+b,
则解得
故直线BC的解析式为y=-x+3.
由抛物线的解析式知,其对称轴为直线x=1,
当x=1时,y=-x+3=-1+3=2,∴点H的坐标为(1,2).
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考点二 特殊三角形、四边形问题
例3 (2023·聊城中考)如图,抛物线y=ax2+bx-9与x轴交于点A(-3,0),B(6,0),与y轴交于点C,连接AC,BC.P是x轴上任意一点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点Q在抛物线上,若以A,C,P,Q为顶点,AC为一边的四边形为平行四边形,求点Q的坐标.
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[思路点拨]
(1)用待定系数法确定函数解析式;
(2)分类讨论:当AC为边,AQ为对角线时;当AC为边,AP为对角线时,运用平行四边形对角线互相平分的性质构建方程求解.
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解:(1)将(-3,0),(6,0)分别代入y=ax2+bx-9,得
解得
∴抛物线的解析式为y=x2-x-9.
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(2)二次函数y=x2-x-9,当x=0时,y=-9.
∴点C(0,-9).
设点P(m,0),点Q ,
如图①,当AC为边,AQ为对角线时,
∵四边形ACQP为平行四边形,∴AQ,CP互相平分,
∴n2-n-9=-9,解得n=0(舍去)或n=3.
∴点Q的坐标为(3,-9).
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如图②,当AC为边,AP为对角线时,
同理,得n2-n-9+(-9)=0,
解得n=+或n=-.
∴点Q的坐标为 或 .
综上所述,点Q的坐标为(3,-9)或 或 .
①
②
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对点练习
4.(2023·广安中考)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+x+m(a≠0)的图象与x轴交于A,C两点,与y轴交于点B,其中点B的坐标为(0,-4),点C的坐标为(2,0).
(1)求此抛物线的函数解析式;
(2)P为该抛物线对称轴上的动点,若△PAB为
直角三角形,请求出点P的坐标.
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解:(1)将B(0,-4),C(2,0)代入y=ax2+x+m(a≠0),
得解得
∴抛物线的函数解析式为y=x2+x-4.
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(2)①由x2+x-4=0,得x1=-4,x2=2,∴A(-4,0).当∠PAB=90°时,PA⊥AB,则设PA所在直线的解析式为y=x+z,
将A(-4,0)代入y=x+z,得-4+z=0,解得z=4,
则PA所在直线的解析式为y=x+4.
∵抛物线的对称轴为直线x=-1,
∴当x=-1时,y=-1+4=3,
∴点P的坐标为(-1,3).
②当∠PBA=90°时,PB⊥AB,则设PB所在直线的解析式为y=x+t,将B(0,-4)代入y=x+t,得t=-4.
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∴PB所在直线的解析式为y=x-4,
∴当x=-1时,y=-5,
∴点P的坐标为(-1,-5).
③当∠APB=90°时,设点P的坐标为(-1,yP),
∴PA所在直线的斜率为,PB所在直线的斜率为.
∵PA⊥PB,∴·=-1,
解得yP1=-2+,yP2=-2-,
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∴点P的坐标为(-1,-2+)或(-1,-2-).
综上所述,当点P的坐标为(-1,3)或(-1,-5)或(-1,-2+)或(-1,-2-)时,△PAB为直角三角形.
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