试卷 中考数学知识点+经典例题+真题训练 专题33 最值问题含答案
展开专题33 最值问题
知识点归纳
在中学数学题中,最值题是常见题型,围绕最大(小)值所出的数学题是各种各样,就其解法,主要为以下几种:
1.二次函数的最值公式
二次函数(a、b、c为常数且)其性质中有
①若当时,y有最小值。;
②若当时,y有最大值。。
2.一次函数的增减性
一次函数的自变量x的取值范围是全体实数,图象是一条直线,因而没有最大(小)值;但当时,则一次函数的图象是一条线段,根据一次函数的增减性,就有最大(小)值。
3. 判别式法
根据题意构造一个关于未知数x的一元二次方程;再根据x是实数,推得,进而求出y的取值范围,并由此得出y的最值。
4.构造函数法
“最值”问题中一般都存在某些变量变化的过程,因此它们的解往往离不开函数。
5. 利用非负数的性质
在实数范围内,显然有,当且仅当时,等号成立,即的最小值为k。
6. 零点区间讨论法
用“零点区间讨论法”消去函数y中绝对值符号,然后求出y在各个区间上的最大值,再加以比较,从中确定出整个定义域上的最大值。
7. 利用不等式与判别式求解
在不等式中,是最大值,在不等式中,是最小值。
8. “夹逼法”求最值
在解某些数学问题时,通过转化、变形和估计,将有关的量限制在某一数值范围内,再通过解不等式获取问题的答案,这一方法称为“夹逼法”。
专题典型题考法及解析
【例题1】(经典题)二次函数y=2(x﹣3)2﹣4的最小值为 .
【答案】﹣4.
【解析】题中所给的解析式为顶点式,可直接得到顶点坐标,从而得出解答.
二次函数y=2(x﹣3)2﹣4的开口向上,顶点坐标为(3,﹣4),
所以最小值为﹣4.
【例题2】(2018江西)如图,AB是⊙O的弦,AB=5,点C是⊙O上的一个动点,且∠ACB=45°,若点M、N分别是AB、AC的中点,则MN长的最大值是 .
【答案】.
【解析】根据中位线定理得到MN的最大时,BC最大,当BC最大时是直径,从而求得直径后就可以求得最大值.
如图,∵点M,N分别是AB,AC的中点,
∴MN=BC,
∴当BC取得最大值时,MN就取得最大值,当BC是直径时,BC最大,
连接BO并延长交⊙O于点C′,连接AC′,
∵BC′是⊙O的直径,
∴∠BAC′=90°.
∵∠ACB=45°,AB=5,
∴∠AC′B=45°,
∴BC′===5,
∴MN最大=.
【例题3】(2019湖南张家界)已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)过点A(1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,OC=3.
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)过点A作AM⊥BC,垂足为M,求证:四边形ADBM为正方形;
(3)点P为抛物线在直线BC下方图形上的一动点,当△PBC面积最大时,求P点坐标及最大面积的值;
(4)若点Q为线段OC上的一动点,问AQ+12QC是否存在最小值?若存在,求岀这个最小值;若不存在,请说明理由.
【思路分析】(1)将A、B、C三点坐标代入抛物线的解析式即可求出a、b、c的值(当然用两根式做更方便);(2)先证四边形AMBD为矩形,再证该矩形有一组邻边相等,即可证明该四边形为正方形;(3)如答图2,过点P作PF⊥AB于点F,交BC于点E,令P(m,m2-4m+3),易知直线BC的解析式为y=-x+3,则E(m,-m+3),PE=(-m+3)-(m2-4m+3)=-m2+3m.再由S△PBC=S△PBE+S△CPE,转化为12PE•OB=12×3×(-m2+3m),最后将二次函数化为顶点式即可锁定S△PBC的最大值与点P坐标;(4)解决本问按两步走:一找(如答图3,设OQ=t,则CQ=3-t,AQ+12QC=,取CQ的中点G,以点Q为圆心,QG的长为半径作⊙Q,则当⊙Q过点A时,AQ+12QC=⊙Q的直径最小)、二求(由 AQ=12QC,解关于t的方程即可).
【解题过程】(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)过点A(1,0),B(3,0)两点,
∴令抛物线解析为y=a(x-1)(x-3).
∵该抛物线过点C(0,3),
∴3=a×(0-1)×(0-3),解得a=1.
∴抛物线的解析式为y=(x-1)(x-3),即y=x2-4x+3.
∵y=x2-4x+3=(x-2)2-1,
∴抛物线的顶点D的坐标为(2,-1).
综上,所求抛物线的解析式为y=x2-4x+3,顶点坐标为(2,-1).
(2)如答图1,连接AD、BD,易知DA=DB.
∵OB=OC,∠BOC=90°,
∴∠MBA=45°.
∵D(2,-1),A(3,0),
∴∠DBA=45°.
∴∠DBM=90°.
同理,∠DAM=90°.
又∵AM⊥BC,
∴四边形ADBM为矩形.
又∵DA=DB,
∴四边形ADBM为正方形.
图1
(3)如答图2,过点P作PF⊥AB于点F,交BC于点E,令P(m,m2-4m+3),易知直线BC的解析式为y=-x+3,则E(m,-m+3),PE=(-m+3)-(m2-4m+3)=-m2+3m.
图2
图3
∵S△PBC=S△PBE+S△CPE=12PE•BF+12PE•OF=12PE•OB=12×3×(-m2+3m)
=-32 (m-32)2+278,
∴当m=32时,S△PBC有最大值为278,此时P点的坐标为(32,-34).
(4) 如答图3,设OQ=t,则CQ=3-t,AQ+12QC=,
取CQ的中点G,以点Q为圆心,QG的长为半径作⊙Q,则当⊙Q过点A时,AQ+12QC=⊙Q的直径最小,
此时,t2+1=12(3-t),解得t=263-1,
于是AQ+12QC的最小值为3-t=3-(263-1)=4-263.
专题典型训练题
1.(2018河南)要使代数式2-3x有意义,则x的( )
A.最大值为23 B.最小值为23
C.最大值为32 D.最大值为32
【答案】A.
【解析】要使代数式2-3x有意义,必须使2-3x≥0,即x≤23,所以x的最大值为23。
2.(2018四川绵阳)不等边三角形的两边上的高分别为4和12且第三边上的高为整数,那么此高的最大值可能为________。
【答案】5
【解析】设a、b、c三边上高分别为4、12、h
因为,所以
又因为,代入
得,所以
又因为,代入
得,所以
所以3
【答案】-1
【解析】
当,,即时,
上式等号成立。故所求的最小值为-1。
4.(2018云南)如图,MN是⊙O的直径,MN=4,∠AMN=40°,点B为弧AN的中点,点P是直径MN上的一个动点,则PA+PB的最小值为 .
【答案】2.
【解析】过A作关于直线MN的对称点A′,连接A′B,由轴对称的性质可知A′B即为PA+PB的最小值,由对称的性质可知=,再由圆周角定理可求出∠A′ON的度数,再由勾股定理即可求解.过A作关于直线MN的对称点A′,连接A′B,由轴对称的性质可知A′B即为PA+PB的最小值,
连接OB,OA′,AA′,
∵AA′关于直线MN对称,
∴=,
∵∠AMN=40°,
∴∠A′ON=80°,∠BON=40°,
∴∠A′OB=120°,
过O作OQ⊥A′B于Q,
在Rt△A′OQ中,OA′=2,
∴A′B=2A′Q=2,
即PA+PB的最小值2.
5.(2018海南)某水果店在两周内,将标价为10元/斤的某种水果,经过两次降价后的价格为8.1元/斤,并且两次降价的百分率相同.
(1)求该种水果每次降价的百分率;
(2)从第一次降价的第1天算起,第x天(x为正数)的售价、销量及储存和损耗费用的相关信息如表所示.已知该种水果的进价为4.1元/斤,设销售该水果第x(天)的利润为y(元),求y与x(1≤x<15)之间的函数关系式,并求出第几天时销售利润最大?
时间(天)
1≤x<9
9≤x<15
x≥15
售价(元/斤)
第1次降价后的价格
第2次降价后的价格
销量(斤)
80-3x
120-x
储存和损耗费用(元)
40+3x
3x2-64x+400
(3)在(2)的条件下,若要使第15天的利润比(2)中最大利润最多少127.5元,则第
15天在第14天的价格基础上最多可降多少元?
【答案】看解析。
【解析】(1)设该种水果每次降价的百分率为x,则第一次降价后的价格为10(1-x),第二次降价后的价格为10(1-x)2,进而可得方程;(2)分两种情况考虑,先利用“利润=(售价-进价)×销量-储存和损耗费用”,再分别求利润的最大值,比较大小确定结论;(3)设第15天在第14天的价格基础上降a元,利用不等关系“(2)中最大利润-[(8.1-a-4.1)×销量-储存和损耗费用]≤127.5”求解.
解答:(1)设该种水果每次降价的百分率为x,依题意得:
10(1-x)2=8.1.
解方程得:x1=0.1=10%,x2=1.9(不合题意,舍去)
答:该种水果每次降价的百分率为10%.
(2) 第一次降价后的销售价格为:10×(1-10%)=9(元/斤),
当1≤x<9时,y=(9-4.1)(80-3x)-(40+3x)=-17.7x+352;
当9≤x<15时,y=(8.1-4.1)(120-x)-(3x2-64x+400)=-3x2+60x+80,
综上,y与x的函数关系式为:y=
当1≤x<9时,y=-17.7x+352,∴当x=1时,y最大=334.3(元);
当9≤x<15时,y=-3x2+60x+80=-3(x-10)2+380,∴当x=10时,y最大=380(元);
∵334.3<380,∴在第10天时销售利润最大.
(3)设第15天在第14天的价格上最多可降a元,依题意得:
380-[(8.1-a-4.1)(120-15)-(3×152-64×15+400)]≤127.5,
解得:a≤0.5,
则第15天在第14天的价格上最多可降0.5元.
6.(2018湖北荆州)某玩具厂计划生产一种玩具熊猫,每日最高产量为40只,且每日产出的产品全部售出,已知生产x只玩具熊猫的成本为R(元),售价每只为P(元),且R、P与x的关系式分别为,。
(1)当日产量为多少时,每日获得的利润为1750元;
(2)当日产量为多少时,可获得最大利润?最大利润是多少?
【答案】看解析。
【解析】(1)根据题意得:
整理得
解得,(不合题意,舍去)
(2)由题意知,利润为
所以当时,最大利润为1950元。
7.(2018吉林)某工程队要招聘甲、乙两种工种的工人150人,甲、乙两种工种的工人的月工资分别是600元和1000元,现要求乙种工种的人数不少于甲种工种人数的2倍,问甲、乙两种工种各招聘多少人时可使得每月所付的工资最少?
【答案】看解析。
【解析】设招聘甲种工种的工人为x人,则乙种工种的工人为人,
由题意得: 所以
设所招聘的工人共需付月工资y元,
则有: ()
因为y随x的增大而减小
所以当时,(元)
8.(经典题)求的最大值与最小值。
【答案】最大值是3,最小值是。
【解析】此题要求出最大值与最小值,直接求则较困难,若根据题意构造一个关于未知数x的一元二次方程;再根据x是实数,推得,进而求出y的取值范围,并由此得出y的最值。
设,整理得
即
因为x是实数,所以
即
解得
所以的最大值是3,最小值是。
9.(经典题)求代数式的最大值和最小值。
【答案】最大值为1/2,最小值为-1/2.
【解析】设,,再令,,则有
所以得y的最大值为1/2,最小值为-1/2.
10.(经典题)求函数的最大值。
【答案】0
【解析】本题先用“零点区间讨论法”消去函数y中绝对值符号,然后求出y在各个区间上的最大值,再加以比较,从中确定出整个定义域上的最大值。
易知该函数有两个零点、
当时
当时
当时,得
当时,
综上所述,当时,y有最大值为
11. (2018山东济南)已知x、y为实数,且满足,,求实数m最大值与最小值。
【答案】 m的最大值是,m的最小值是-1。
【解析】由题意得
所以x、y是关于t的方程的两实数根,
所以
即
解得
m的最大值是,m的最小值是-1。
12.(2019年黑龙江省大庆市)如图,在Rt△ABC中,∠A=90°.AB=8cm,AC=6cm,若动点D从B出发,沿线段BA运动到点A为止(不考虑D与B,A重合的情况),运动速度为2cm/s,过点D作DE∥BC交AC于点E,连接BE,设动点D运动的时间为x(s),AE的长为y(cm).
(1)求y关于x的函数表达式,并写出自变量x的取值范围;
(2)当x为何值时,△BDE的面积S有最大值?最大值为多少?
【答案】见解析。
【解析】本题主要考查相似三角形的判定、三角形的面积及涉及到二次函数的最值问题,找到等量比是解题的关键.
(1)由平行线得△ABC∽△ADE,根据相似形的性质得关系式.
动点D运动x秒后,BD=2x.
又∵AB=8,∴AD=8﹣2x.
∵DE∥BC,
∴,
∴,
∴y关于x的函数关系式为y=(0<x<4).
(2)由S=•BD•AE;得到函数解析式,然后运用函数性质求解.
S△BDE===(0<x<4).
当时,S△BDE最大,最大值为6cm2.
13.(2019年宁夏)如图,在△ABC中,∠A=90°,AB=3,AC=4,点M,Q分别是边AB,BC上的动点(点M不与A,B重合),且MQ⊥BC,过点M作BC的平行线MN,交AC于点N,连接NQ,设BQ为x.
(1)试说明不论x为何值时,总有△QBM∽△ABC;
(2)是否存在一点Q,使得四边形BMNQ为平行四边形,试说明理由;
(3)当x为何值时,四边形BMNQ的面积最大,并求出最大值.
【答案】见解析。
【解析】本题考查的是相似三角形的判定和性质、平行四边形的判定、二次函数的性质,掌握相似三角形的判定定理、二次函数的性质是解题的关键.
(1)∵MQ⊥BC,
∴∠MQB=90°,
∴∠MQB=∠CAB,又∠QBM=∠ABC,
∴△QBM∽△ABC;
(2)根据对边平行且相等的四边形是平行四边形解答;
当BQ=MN时,四边形BMNQ为平行四边形,
∵MN∥BQ,BQ=MN,
∴四边形BMNQ为平行四边形;
(3)根据勾股定理求出BC,根据相似三角形的性质用x表示出QM、BM,根据梯形面积公式列出二次函数解析式,根据二次函数性质计算即可.
∵∠A=90°,AB=3,AC=4,
∴BC==5,
∵△QBM∽△ABC,
∴==,即==,
解得,QM=x,BM=x,
∵MN∥BC,
∴=,即=,
解得,MN=5﹣x,
则四边形BMNQ的面积=×(5﹣x+x)×x=﹣(x﹣)2+,
∴当x=时,四边形BMNQ的面积最大,最大值为.
14. (2019广东深圳)如图所示,抛物线y=ax2+bx+c过点A(-1,0),点C(0,3),且OB=OC.
(1)求抛物线的解析式及其对称轴;
(2)点D,E在直线x=1上的两个动点,且DE=1,点D在点E的上方,求四边形ACDE的周长的最小值,
(3)点P为抛物线上一点,连接CP,直线CP把四边形CBPA的面积分为3∶5两部分,求点P的坐标.
【思路分析】(1)先求出点B的坐标,然后把A、B、C三点坐标代入解析式得出方程组,解方程组即可得出a,b,c的值,得解析式,再用配方法或对称轴公式或中点公式可得对称轴方程;(2)利用轴对称原理作出点C的对称点,求出四边形CDEA的周长的最小值;(3)方法1:设CP与x轴交于点E,先根据面积关系得出BE:AE=3:5或5:3,求出点E的坐标,进而求出直线CE的解析式,解直线CE与抛物线的解析式联立所得的方程组求出点P的坐标;方法2:设P(x,-x2+2x+3),用含x的式子表示四边形CBPA的面积,然后求出CB的解析式,再用含x的式子表示出△CBP的面积,利用面积比建立方程,解方程求出x的值,得出P的坐标.
【解题过程】(1)∵点C(0,3),OB=OC,∴点B(3,0).
把A(-1,0),C(0,3),B(3,0)代入y=ax2+bx+c,得
&a-b+c=0,&9a+3b+c=0,&c=3,解得&a=-1,&b=2,&c=3.
∴抛物线的解析式为y=-x2+2x+3.
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴抛物线的对称轴为x=1.
(2)如图,作点C关于x=1的对称点C′(2,3),则CD=C′D.
取A′(-1,1),又∵DE=1,可证A′D=AE.
在Rt△AOC中,AC=OA2+OC2=12+32=10.
四边形ACDE的周长=AC+DE+CD+AE =10+1+CD+AE.
要求四边形ACDE的周长的最小值,就是求CD+AE的最小值.
∵CD+AE=C′D+A′D,
∴当A′D,C′三点共线时,C′D+A′D有最小值为13,
∴四边形ACDE的周长的最小值=10+1+13.
(3)方法1:由题意知点P在x轴下方,连接CP,设PC与x轴交于点E,
∵直线CP把四边形CBPA的面积分为3:5两部分,
又∵S△CBE:S△CAE=S△PBE:S△PAE=BE:AE,
∴BE:AE=3:5或5:3,
∴点E1(32,0),E2(12,0).
设直线CE的解析式为y=kx+b,(32,0)和(0,3)代入,得
&32k+b=0,&b=3,解得&k=-2,&b=3.
∴直线CE的解析式为y=-2x+3.
同理可得,当E2(12,0)时,直线CE的解析式为y=-6x+3.
由直线CE的解析式和抛物线的解析式联立解得P1(4,-5),P2(8,-45).
方法2:由题意得S△CBP=38S四边形CBPA或S△CBP=58S四边形CBPA.
令P(x,-x2+2x+3),
S四边形CBPA=S△CAB+S△PAB=6+12×4·(x2-2x-3)=2x2-4x.
直线CB的解析式为y=-x+3,
作PH∥y轴交直线CB于点H,则H(x,-x+3),
S△CBP=12OB·PH=12×3·(-x+3+x2-2x-3)=32x2-92x.
当S△CBP=38S四边形CBPA时,32x2-92x=38(2x2-4x),
解得x1=0(舍),x2=4,
∴P1(4,-5).
当S△CBP=58S四边形CBPA时,32x2-92x=58(2x2-4x),
解得x3=0(舍),x4=8,
∴P2(8,-45).
15.(2019广西省贵港)已知:是等腰直角三角形,,将绕点顺时针方向旋转得到△,记旋转角为,当时,作,垂足为,与交于点.
(1)如图1,当时,作的平分线交于点.
①写出旋转角的度数;
②求证:;
(2)如图2,在(1)的条件下,设是直线上的一个动点,连接,,若,求线段的最小值.(结果保留根号).
【思路分析】(1)①解直角三角形求出即可解决问题.
②连接,设交于点.在时截取,连接.首先证明是等边三角形,再证明△,即可解决问题.
(2)如图2中,连接,,,作交的延长线于.证明△△,推出,推出,关于对称,推出,推出,求出即可解决问题.
【解题过程】(1)①解:旋转角为.
理由:如图1中,
,
,
,
,
,
旋转角为.
②证明:连接,设交于点.在时截取,连接.
,
,
平分,
,
,
,,
△,
,
,
,
,
,
△是等边三角形,
,
,,
是等边三角形,
,,
,
,
△,
,
.
(2)解:如图2中,连接,,,作交的延长线于.
由②可知,,,,
△△,
,
,关于对称,
,
,
在△中,,,
,,
.
的最小值为.
16.(2019贵州省安顺市)如图,抛物线y=12x2+bx+c与直线y=12x+3分别相交于A,B两点,且此抛物线与x轴的一个交点为C,连接AC,BC.已知A(0,3),C(﹣3,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线对称轴l上找一点M,使|MB﹣MC|的值最大,并求出这个最大值;
(3)点P为y轴右侧抛物线上一动点,连接PA,过点P作PQ⊥PA交y轴于点Q,问:是否存在点P使得以A,P,Q为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,请求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【思路分析】(1)①将A(0,3),C(﹣3,0)代入y=12x2+bx+c,即可求解;
(2)分当点B、C、M三点不共线时、当点B、C、M三点共线时,两种情况分别求解即可;
(3)分当PGAG=BCAC=13时、当PGAG=BCAC=3时两种情况,分别求解即可.
【解题过程】(1)①将A(0,3),C(﹣3,0)代入y=12x2+bx+c得:
&c=3&92-3b+c=0,解得:&b=52&c=3,
∴抛物线的解析式是y=12x2+52x+3;
(2)将直线y=12x+3表达式与二次函数表达式联立并解得:x=0或﹣4,
∵A (0,3),∴B(﹣4,1)
①当点B、C、M三点不共线时,
|MB﹣MC|<BC
②当点B、C、M三点共线时,
|MB﹣MC|=BC
∴当点、C、M三点共线时,|MB﹣MC|取最大值,即为BC的长,
过点B作x轴于点E,在Rt△BEC中,由勾股定理得BC=BE2+CE2=2,
∴|MB﹣MC|取最大值为2;
(3)存在点P使得以A、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似.
设点P坐标为(x,12x2+52x+3)(x>0)
在Rt△BEC中,∵BE=CE=1,∴∠BCE=45°,
在Rt△ACO中,∵AO=CO=3,∴∠ACO=45°,
∴∠ACB=180°﹣450﹣450=900,AC=3,
过点P作PQ⊥PA于点P,则∠APQ=90°,
过点P作PQ⊥y轴于点G,∵∠PQA=∠APQ=90°
∠PAG=∠QAP,∴△PGA∽△QPA
∵∠PGA=∠ACB=90°
∴①当PGAG=BCAC=13时,
△PAG∽△BAC,
∴x12x2+52x+3-3=13,
解得x1=1,x2=0,(舍去)
∴点P的纵坐标为12×12+52×1+3=6,
∴点P为(1,6);
②当PGAG=BCAC=3时,
△PAG∽△ABC,
∴x12x2+52x+3-3=3,
解得x1=﹣133(舍去),x2=0(舍去),
∴此时无符合条件的点P
综上所述,存在点P(1,6).
17.(2019广西贺州)如图,在平面直角坐标系中,已知点的坐标为,且,抛物线图象经过,,三点.
(1)求,两点的坐标;
(2)求抛物线的解析式;
(3)若点是直线下方的抛物线上的一个动点,作于点,当的值最大时,求此时点的坐标及的最大值.
【思路分析】(1),即可求解;
(2)抛物线的表达式为:,即可求解;
(3),即可求解.
【解题过程】(1),
故点、的坐标分别为、;
(2)抛物线的表达式为:,
即,解得:,
故抛物线的表达式为:;
(3)直线过点,设其函数表达式为:,
将点坐标代入上式并解得:,
故直线的表达式为:,
过点作轴的平行线交于点,
,,
轴,,
设点,则点,
,
,有最大值,当时,其最大值为,
此时点.
18.(2019内蒙古赤峰)如图,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点B、C,与x轴另一交点为A,顶点为D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在x轴上找一点E,使EC+ED的值最小,求EC+ED的最小值;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点P,使得∠APB=∠OCB?若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
【思路分析】(1)直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,则点B、C的坐标分别为(3,0)、(0,3),将点B、C的坐标代入二次函数表达式,即可求解;
(2)如图1,作点C关于x轴的对称点C′,连接CD′交x轴于点E,则此时EC+ED为最小,即可求解;
(3)分点P在x轴上方、点P在x轴下方两种情况,分别求解.
【解题过程】(1)直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,则点B、C的坐标分别为(3,0)、(0,3),
将点B、C的坐标代入二次函数表达式得:-9+3b+c=0c=3,解得:b=2c=3,
故函数的表达式为:y=﹣x2+2x+3,
令y=0,则x=﹣1或3,故点A(﹣1,0);
(2)如图1,作点C关于x轴的对称点C′,连接CD′交x轴于点E,则此时EC+ED为最小,
函数顶点坐标为(1,4),点C′(0,﹣3),
将CD的坐标代入一次函数表达式并解得:
直线CD的表达式为:y=7x﹣3,
当y=0时,x=37,故点E(37,x);
(3)①当点P在x轴上方时,如下图2,
∵OB=OC=3,则∠OCB=45°=∠APB,
过点B作BH⊥AH,设PH=AH=m,
则PB=PA=2m,
由勾股定理得:AB2=AH2+BH2,
16=m2+(2m﹣m)2,解得:m=2+662(负值已舍去),
则PB=2m=1+33,
则yP=(1+33)2+22=10-3;
②当点P在x轴下方时,
则yP=﹣(10-3);
故点P的坐标为(1,10-3)或(1,3-10).
19.(2019•湘潭)如图一,抛物线y=ax2+bx+c过A(﹣1,0)B(3.0)、C(0,)三点
(1)求该抛物线的解析式;
(2)P(x1,y1)、Q(4,y2)两点均在该抛物线上,若y1≤y2,求P点横坐标x1的取值范围;
(3)如图二,过点C作x轴的平行线交抛物线于点E,该抛物线的对称轴与x轴交于点D,连结CD、CB,点F为线段CB的中点,点M、N分别为直线CD和CE上的动点,求△FMN周长的最小值.
【分析】(1)将三个点的坐标代入,求出a、b、c,即可求出关系式;
(2)可以求出点Q(4,y2)关于对称轴的对称点的横坐标为:x=﹣2,根据函数的增减性,可以求出当y1≤y2时P点横坐标x1的取值范围;
(3)由于点F是BC的中点,可求出点F的坐标,根据对称找出F关于直线CD、CE的对称点,连接两个对称点的直线与CD、CE的交点M、N,此时三角形的周长最小,周长就等于这两个对称点之间的线段的长,根据坐标,和勾股定理可求.
【解答】(1)∵抛物线y=ax2+bx+c过A(﹣1,0)B(3.0)、C(0,)三点
∴解得:a=,b=,c=;
∴抛物线的解析式为:y=x2+x+.
(2)抛物线的对称轴为x=1,抛物线上与Q(4,y2)相对称的点Q′(﹣2,y2)
P(x1,y1在该抛物线上,y1≤y2,根据抛物线的增减性得:
∴x1≤﹣2或x1≥4
答:P点横坐标x1的取值范围:x1≤﹣2或x1≥4.
(3)∵C(0,),B,(3,0),D(1,0)
∴OC=,OB=3,OD,=1
∵F是BC的中点,∴F(,)
当点F关于直线CE的对称点为F′,关于直线CD的对称点为F″,直线F′F″与CE、CD交点为M、N,此时△FMN的周长最小,周长为F′F″的长,由对称可得到:F′(,),F″(0,0)即点O,
F′F″=F′O==3,
即:△FMN的周长最小值为3,
20.(2019•辽阳)如图,在平面直角坐标系中,Rt△ABC的边BC在x轴上,∠ABC=90°,以A为顶点的抛物线y=﹣x2+bx+c经过点C(3,0),交y轴于点E(0,3),动点P在对称轴上.
(1)求抛物线解析式;
(2)若点P从A点出发,沿A→B方向以1个单位/秒的速度匀速运动到点B停止,设运动时间为t秒,过点P作PD⊥AB交AC于点D,过点D平行于y轴的直线l交抛物线于点Q,连接AQ,CQ,当t为何值时,△ACQ的面积最大?最大值是多少?
(3)若点M是平面内的任意一点,在x轴上方是否存在点P,使得以点P,M,E,C为顶点的四边形是菱形,若存在,请直接写出符合条件的M点坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点C、E的坐标代入二次函数表达式,即可求解;
(2)S△ACQ=×DQ×BC,即可求解;
(3)分EC是菱形一条边、EC是菱形一对角线两种情况,分别求解即可.
【解答】解:(1)将点C、E的坐标代入二次函数表达式得:,解得:,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+2x+3,
则点A(1,4);
(2)将点A、C的坐标代入一次函数表达式并解得:
直线AC的表达式为:y=﹣2x+6,
点P(1,4﹣t),则点D(,4﹣t),设点Q(,4﹣),
S△ACQ=×DQ×BC=﹣t2+t,
∵﹣<0,故S△ACQ有最大值,当t=2时,其最大值为1;
(3)设点P(1,m),点M(x,y),
①当EC是菱形一条边时,
当点M在x轴下方时,
点E向右平移3个单位、向下平移3个单位得到C,
则点P平移3个单位、向下平移3个单位得到M,
则1+3=x,m﹣3=y,
而MP=EP得:1+(m﹣3)2=(x﹣1)2+(y﹣m)2,
解得:y=m﹣3=,
故点M(4,);
当点M在x轴上方时,
同理可得:点M(﹣2,3+);
②当EC是菱形一对角线时,
则EC中点即为PM中点,
则x+1=3,y+m=3,
而PE=PC,即1+(m﹣3)2=4+(m﹣2)2,
解得:m=1,
故x=2,y=3﹣m=3﹣1=2,
故点M(2,2);
综上,点M(4,)或(﹣2,3+)或M(2,2).
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