中考数学二轮压轴培优专题 二次函数与胡不归型最值问题(2份打包,教师版+原卷版)
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(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接AM,点E是线段AM上方抛物线上一动点,EF⊥AM于点F,过点E作EH⊥x轴于点H,交AM于点D.点P是y轴上一动点,当EF取最大值时:
①求PD+PC的最小值;
②如图2,Q点为y轴上一动点,请直接写出DQ+eq \f(1,4)OQ的最小值.
【答案解析】解:(1)抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+2ax﹣3a,
即﹣3a=3,解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)由抛物线的表达式得,点M(﹣1,4),点N(0,3),
则tan∠MAC=2,
则设直线AM的表达式为:y=2x+b,
将点A的坐标代入上式并解得:b=6,
故直线AM的表达式为:y=2x+6,
∵∠EFD=∠DHA=90°,∠EDF=∠ADH,
∴∠MAC=∠DEF,则tan∠DEF=2,则cs∠DEF=eq \f(\r(5),5),
设点E(x,﹣x2﹣2x+3),则点D(x,2x+6),
则FE=EDcs∠DEF=(﹣x2﹣2x+3﹣2x﹣6)×eq \f(\r(5),5)=eq \f(\r(5),5)(﹣x2﹣4x﹣3),
∵﹣eq \f(\r(5),5)<0,故EF有最大值,此时x=﹣2,故点D(﹣2,2);
①点C(﹣1,0)关于y轴的对称点为点B(1,0),连接BD交y轴于点P,则点P为所求点,
PD+PC=PD+PB=DB为最小,则BD=eq \r(13);
②过点O作直线OK,使sin∠NOK=eq \f(1,4),过点D作DK⊥OK于点K,交y轴于点Q,则点Q为所求点,
DQ+eq \f(1,4)OQ=DQ+QK=DK为最小值,
则直线OK的表达式为:y=eq \r(15)x,
∵DK⊥OK,故设直线DK的表达式为:y=﹣x+b,
将点D的坐标代入上式并解得:b=2﹣,
而直线DK的表达式为:y=﹣x+2﹣,
故点Q(0,2﹣),
由直线KD的表达式知,QD与x轴负半轴的夹角(设为α)的正切值为,
则csα=,则DQ===,而eq \f(1,4)OQ=eq \f(1,4)(2﹣),
则DQ+eq \f(1,4)OQ为最小值=+eq \f(1,4)(2﹣)=.
如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴为直线x=1,点A(﹣1,0),过B的直线交y轴于点D,交抛物线于E,且tan∠ABE=eq \f(4,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线第四象限的图象上找一点P,使得△BDP的面积最大,求出点P的坐标;
(3)点M是线段BE上的一点,求AM+eq \f(4,5)ME的最小值,并求出此时点M的坐标.
【答案解析】解:(1)抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A、B两点,抛物线的对称轴为直线x=1,点A(﹣1,0),
∴B(3,0),
∴,解得.
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3.
(2)∵B(3,0),tan∠ABE=eq \f(4,3),
∴OD=4,即D(0,4).
∴直线BE的解析式为:y=﹣eq \f(4,3)x+4.
如图,过点P作PH⊥x轴,交AB于点H,
设P(m,m2﹣2m﹣3),则H(m,﹣eq \f(4,3)m+4),
∴PH=﹣eq \f(4,3)m+4﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+eq \f(2,3)m+7,
∴S△BDP=eq \f(1,2)×PH×3=﹣eq \f(3,2)m2+m+eq \f(21,2)=﹣eq \f(3,2)(m﹣eq \f(1,3))2+eq \f(32,3),
∵﹣eq \f(3,2)<0,∴当m=eq \f(1,3)时,即P(eq \f(1,3),﹣)时△BDP的面积最大.
(3)如图,过点M作MS∥y轴,过点E作ES∥x轴,过A作AT⊥ES于点T,
∵ES∥x轴,
∴∠SEM=∠EBA,
∵tan∠EBA=eq \f(4,3),
∴tan∠MES=eq \f(4,3),
∴sin∠MES=eq \f(4,5),
∴SM=eq \f(4,5)EM,
∴AM+eq \f(4,5)EM=AM+SM≥SA≥AT,
∴AM+eq \f(4,5)EM的最小值为AT.
令x2﹣2x﹣3=﹣eq \f(4,3)x+4,解得x=3(舍)或x=﹣eq \f(7,3),
∴E(﹣eq \f(7,3),),
∴AM+eq \f(4,5)EM的最小值,此时M(﹣1,eq \f(16,3)).
如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与y轴相交于点C(0,﹣2),与x轴分别交于点B(3,0)和点A,且tan∠CAO=1.
(1)求抛物线解析式.
(2)抛物线上是否存在一点Q,使得∠BAQ=∠ABC,若存在,请求出点Q坐标,若不存在,请说明理由;
(3)抛物线的对称轴交x轴于点D,在y轴上是否存在一个点P,使eq \f(\r(2),2)PC+PD值最小,若存在,请求出最小值,若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)∵C(0,﹣2),
∴OC=2,
∵tan∠CAO=1,
∴=1,
∴OA=2,A(﹣2,0),
将A(﹣2,0),B(3,0),C(0,﹣2)代入y=ax2+bx+c得:
,解得,
∴抛物线解析式为y=eq \f(1,3)x2﹣eq \f(1,3)x﹣2;
(2)存在一点Q,使得∠BAQ=∠ABC,理由如下:
过A作AM∥BC交y轴于M,交抛物线于Q,作M关于x轴的对称点M',作直线AM'交抛物线于Q',如图:
∵AM∥BC,
∴∠QAB=∠ABC,即Q是满足题意的点,
∵B(3,0),C(0,﹣2),
∴直线BC解析式是y=eq \f(2,3)x﹣2,
设直线AM解析式为y=eq \f(2,3)x+m,将A(﹣2,0)代入得﹣eq \f(4,3)+m=0,
∴m=eq \f(4,3),∴直线AM解析式为y=eq \f(2,3)x+eq \f(4,3),M(0,eq \f(4,3)),
解得 (与A重合,舍去)或,
∴Q(5,eq \f(14,3)),
∵M、M'关于x轴对称,
∴∠Q'AB=∠QAB=∠ABC,M'(0,﹣eq \f(4,3)),
∴Q'是满足题意的点,
设直线AQ'为y=kx﹣eq \f(4,3),将A(﹣2,0)代入得﹣2k﹣eq \f(4,3)=0,∴k=﹣eq \f(2,3),
∴直线AQ'为y=﹣eq \f(2,3)x﹣eq \f(4,3),
解得 (舍去)或,
∴Q(1,﹣2);
综上所述,点Q坐标是(5,eq \f(14,3))或(1,﹣2);
(3)在y轴上存在一个点P,使eq \f(\r(2),2)PC+PD值最小,理由如下:
过P作PH⊥AC于H,过D作DH'⊥AC于H',交y轴于P',如图:
∵y=eq \f(1,3)x2﹣eq \f(1,3)x﹣2=eq \f(1,3)(x﹣eq \f(1,2))2﹣eq \f(25,12),
∴抛物线对称轴是直线x=eq \f(1,2),
∴D(eq \f(1,2),0),
∵OA=OC=2,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠OCA=45°=∠OAC,
∴△PCH是等腰直角三角形,
∴PH=eq \f(\r(2),2)PC,
∴eq \f(\r(2),2)PC+PD最小即是PH+PD最小,
∴当P运动到P',H和H'重合时,eq \f(\r(2),2)PC+PD的最小,最小值是DH',
∵∠OAC=45°,DH'⊥AC,∴△ADH'是等腰直角三角形,
∴DH'=eq \f(\r(2),2)AD,
∵A(﹣2,0),D(eq \f(1,2),0),
∴AD=eq \f(5,2),
∴DH'=eq \f(5,4)eq \r(2),即eq \f(\r(2),2)PC+PD的最小值是eq \f(5,4)eq \r(2).
已知抛物线y=x2﹣2x+c交x轴于A,B两点,且点B的坐标为(3,0),其对称轴交x轴于点C.
(Ⅰ)求该抛物线的顶点D的坐标;
(Ⅱ)设P是线段CD上的一个动点(点P不与点C,D重合).
①过点P作y轴的垂线l交抛物线(对称轴右侧)于点Q,连接QB,QD,求△QBD面积的最大值;
②连接PB,求PD+eq \r(5)PB的最小值.
【答案解析】解:(Ⅰ)∵抛物线y=x2﹣2x+c经过点B(3,0),
∴9﹣6+c=0,
解得c=﹣3,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴抛物线的顶点D的坐标是(1,﹣4);
(Ⅱ)①过Q作QE∥y轴交BD于E,如图:
设直线BD解析式为y=kx+b,将B(3,0),D(1,﹣4)代入得:
,解得,
∴直线BD解析式为y=2x﹣6,
根据题意知Q在线段BD下方,设Q(m,m2﹣2m﹣3),其中1<m<3,则E(m,2m﹣6),
∴EQ=2m﹣6﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+4m﹣3,
∴S△QBD=eq \f(1,2)EQ|xB﹣xD|=eq \f(1,2)(﹣m2+4m﹣3)×(3﹣1)=﹣m2+4m﹣3=﹣(m﹣2)2+1,
∵﹣1<0,1<m<3,
∴m=2时,S△QBD最大值为1,
答:△QBD面积的最大值是1;
②连接AD,过A作AH⊥BD于H,过P作PF⊥BD于F,连接AP,如图:
∵P在抛物线对称轴上,
∴PA=PB,
在Rt△DBC中,BD=2eq \r(5),
∴sin∠BDC=eq \f(\r(5),5),
在Rt△DPF中,PF=PDsin∠PDF=eq \f(\r(5),5)PD,
∴PD+eq \r(5)PB=eq \r(5)(eq \f(\r(5),5)PD+PB)=eq \r(5)(PF+PA)≥eq \r(5)AH,
由2S△ABD=ABCD=BDAH得:AH=eq \f(8\r(5),5),
∴PD+eq \r(5)PB≥eq \r(5)×eq \f(8\r(5),5)=8,即PD+eq \r(5)PB的最小值是8.
如图,已知抛物线y=ax2﹣2ax﹣8a(a>0)与x轴从左至右依次交于A,B两点,与y轴交于点C,经过点B的直线y=﹣eq \f(\r(3),3)x+eq \f(4\r(3),3)与抛物线的另一交点为D,且点D的横坐标为﹣5.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点P(x,y)在该二次函数的图象上,且S△BCD=S△ABP,求点P的坐标;
(3)设F为线段BD上的一个动点(异于点B和D),连接AF.是否存在点F,使得2AF+DF的值最小?若存在,分别求出2AF+DF的最小值和点F的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:把x=﹣5代入y=﹣eq \f(\r(3),3)x+eq \f(4\r(3),3),解得y=3eq \r(3),
∴D(﹣5,3eq \r(3)),
把D(﹣5,3eq \r(3))代入y=ax2﹣2ax﹣8a,解得a=,
∴抛物线的解析式为;
(2)设直线BD与y轴交于点E,∴E(0,eq \f(4\r(3),3)),
由可得A(﹣2,0),B(4,0),C(0,),
由S△BCD=S△ABP,
∴eq \f(1,2)CE|xB﹣xD|=eq \f(1,2)AB|yP|,
∴(﹣)×(4+5)=(4+2)×|yP|,
∴|yP|=eq \f(10,3)eq \r(3),∴yP=±eq \f(10,3)eq \r(3),
∵抛物线的顶点为(1,﹣eq \r(3)),∴yP=eq \f(10,3)eq \r(3),
∴P点坐标为或;
(3)存在点F,使得2AF+DF的值最小,理由如下:
过点D作DM平行于x轴,故∠BDM=30°,过F作FH⊥DM于H,
∴sin30°=eq \f(1,2),∴HF=eq \f(1,2)DF,
∴2AF+DF=2(AF+eq \f(1,2)DF)=2(AF+HF)=2AH,
当A、F、H三点共线时,即AH⊥DM时,2AF+DF取最小值,
∵A(﹣2,0),
∴F(﹣2,2eq \r(3)),
∵D(﹣5,3eq \r(3)),
∴AH=3eq \r(3),
∴2AF+DF的最小值为6eq \r(3).
如图,抛物线y=﹣eq \r(2)x2﹣6eq \r(2)x+7eq \r(2)交x轴于A,B两点(点A在点B左侧),交y轴于点C,直线y=eq \r(2)x+7eq \r(2)经过点A、C,点M是线段AC上的一动点(不与点A,C重合).
(1)求A,B两点的坐标;
(2)当点P,C关于抛物线的对称轴对称时,求PM+eq \f(\r(6),3)AM的最小值及此时点M的坐标;
(3)连接BC,当△AOM与△ABC相似时,求出点M的坐标.
【答案解析】解:(1)在y=﹣xeq \r(2)2﹣6eq \r(2)x+7eq \r(2)中,令y=0得:
﹣eq \r(2)x2﹣6eq \r(2)x+7eq \r(2)=0,解得x=﹣7或x=1,
∴A(﹣7,0),B(1,0);
(2)过P作PN⊥x轴于N,交AC于M,如图:
抛物线y=﹣eq \r(2)x2﹣6eq \r(2)x+7eq \r(2)的对称轴为直线x=﹣3,
在y=﹣eq \r(2)x2﹣6eq \r(2)x+7eq \r(2)中,令x=0得y=7eq \r(2),
∴C(0,7eq \r(2)),∴AC=7eq \r(3),∴sin∠CAB=eq \f(\r(6),3),
在Rt△AMN中,MN=AMsin∠CAB=eq \f(\r(6),3)AM,
∴PM+eq \f(\r(6),3)AM最小,即是PM+MN最小,由垂线段最短可知PM+eq \f(\r(6),3)AM的最小值即为PN的长,
∵点P,C(0,7eq \r(2))关于抛物线的对称轴直线x=﹣3对称,
∴PN与OC关于抛物线y=﹣eq \r(2)x2﹣6eq \r(2)x+7eq \r(2)的对称轴直线x=﹣3对称,P(﹣6,7eq \r(2)),
∴PN=OC=7eq \r(2),即PM+eq \f(\r(6),3)AM的最小值为7eq \r(2),
由A(﹣7,0),C(0,7eq \r(2))得直线AC解析式为y=eq \r(2)x+7eq \r(2),
在y=eq \r(2)x+7eq \r(2)中,令x=﹣6得y=eq \r(2),∴M(﹣6,eq \r(2));
(3)过M作MH⊥x轴于H,过M'作M'G⊥x轴于G,如图:
∵A(﹣7,0),B(1,0),C(0,7eq \r(2)),
∴AB=8,AC=7eq \r(3),
∵∠MAO=∠BAC,
∴△AOM与△ABC相似,分两种情况:
①当△ABC∽AMO时,=,∴=,∴AM=,
∵MH⊥x轴,
∴MH∥OC,
∴△AMH∽△ACO,
∴==,即=,∴AH=,MH=,
∴OH=OA﹣AH=eq \f(13,3),
∴M(﹣,),
②当△ABC∽△AOM'时,
∴=,即=,∴AM'=,
同理可得==,∴=,
∴AG=,M'G=,∴OG=OA﹣AG=,
∴M'(﹣,),
综上所述,当△AOM与△ABC相似时,M坐标为(﹣,)或(﹣,).
如图所示,已知抛物线y=﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+c与x轴交于A、B两点,与y轴的正半轴交于点C,点A在点B的左侧,且满足tan∠CABtan∠CBA=1.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)若点P是抛物线y=﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+c上一点,且△PAC的内切圆的圆心正好落在x轴上,求点P的坐标;
(3)若M为线段AO上任意一点,求MC+eq \f(\r(5),5)AM的最小值.
【答案解析】解:(1)设点A、B的横坐标分别为x1,x2,
令y=0可得﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+c=0,
∴x1x2=﹣2c,
∵tan∠CABtan∠CBA=1,
∴OC2=OAOB=(﹣x1)x2=2C,
即c2=2c,解得c1=0(舍去),c2=2,
∴抛物线y=﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+2,令y=0解得,x1=﹣4,x2=1,
故点A(﹣4,0),点B(1,0);
(2)△PAC的内切圆圆心正好落在x轴上,则x轴为∠CAP的角平分线,作点C关于x轴的对称点C'(0,﹣2),
设直线AC'的解析式为y=kx+b,将点A(﹣4,0),C'(0,﹣2)代入,
得,解得,
∴直线AC'的解析式为y=x﹣2,联立抛物线与直线得
,解得,,
故点P坐标(2,﹣3);
(3)过点A作直线AD,使sin∠OAD=eq \f(\r(5),5),过点M作ME⊥AD于点E,如图,
在Rt△MAE中,sin∠OAD=eq \f(\r(5),5),∴ME=eq \f(\r(5),5)AM,
∴MC+eq \f(\r(5),5)AM=MC+ME,当点M、C、E三点共线时,MC+ME最小为CE,
∵∠OMC=∠EMA.∠MEA=∠COM,
∴∠EAM=∠OCM,
在Rt△OCM中,sin∠OCM=sin∠OAD=eq \f(\r(5),5),OC=2,
∴tan∠OCM=eq \f(1,2),cs∠OAD=eq \f(2\r(5),5),
∴OM=1,CM=eq \r(5),∴AM=4﹣1=3,
在Rt△AEM中,sin∠OAD=eq \f(\r(5),5),AM=3,
∴EM=3sin∠OAD=eq \f(3\r(5),5),∴MC+ME=eq \f(3\r(5),5)+eq \r(5)=eq \f(8\r(5),5).
故MC+eq \f(\r(5),5)AM的最小值eq \f(8\r(5),5).
已知抛物线y=ax2﹣4ax﹣12a与x轴相交于A,B两点,与y轴交于C点,且OC=eq \f(3,2)OA.设抛物线的顶点为M,对称轴交x轴于点N.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点E(m,n)为抛物线上的一点,且0<m<6,连接AE,交对称轴于点P.点F为线段BC上一动点,连接EF,当PA=2PE时,求eq \f(1,2)EF+eq \f(\r(5),10)BF的最小值.
(3)如图2,过点M作MQ⊥CM,交x轴于点Q,将线段CQ向上平移t个单位长度,使得线段CQ与抛物线有两个交点,求t的取值范围.
【答案解析】解:(1)在y=ax2﹣4ax﹣12a中,
令y=0得ax2﹣4ax﹣12a=0,解得x1=﹣2,x2=6,
∴OA=2,
∵OC=eq \f(3,2)OA,
∴OC=3,即C(0,3),
将C(0,3)代入y=ax2﹣4ax﹣12a得a=﹣eq \f(1,4),
∴抛物线的解析式为y=﹣eq \f(1,4)x2+x+3;
(2)过E作EH⊥x轴于H,交BC于F',过F作FQ⊥x轴于Q,如图:
∵y=﹣eq \f(1,4)x2+x+3对称轴为直线x=2,
∴P横坐标为2,即ON=2,
∴AN=2﹣(﹣2)=4,
∵AP=2PE,
∴AN=2NH,
∴NH=2,
∴E横坐标为4,在y=﹣eq \f(1,4)x2+x+3中令x=4得y=3,
∴E(4,3),
由(1)可知:OC=3,OB=6,
Rt△BOC中,BC=3eq \r(5),
∴sin∠CBO=eq \f(\r(5),5),
∵EH⊥x轴,
∴Rt△BFQ中,sin∠CBO=eq \f(\r(5),5),
∴FQ=eq \f(\r(5),5)BF,
而eq \f(1,2)EF+eq \f(\r(5),10)BF=eq \f(1,2)(EF+eq \f(\r(5),5)BF),
∴eq \f(1,2)EF+eq \f(\r(5),10)BF最小即是EF+eq \f(\r(5),5)BF最小,也是EF+FQ最小,此时E、F、Q共线,即F与F'重合,Q与H重合,EH的长度即是EF+eq \f(\r(5),5)BF的最小值,
∵EH=|yE|=3,
∴EF+eq \f(\r(5),5)BF的最小值为3,
∴eq \f(1,2)EF+eq \f(\r(5),10)BF的最小值为eq \f(3,2);
(3)将线段CQ向上平移,当Q落到抛物线上的Q1处时,线段CQ与抛物线有两个交点,继续将线段向上平移,当线段与抛物线只有一个交点,Q移动到Q2处,如图:
∵y=﹣eq \f(1,4)x2+x+3顶点M(2,4),
又C(0,3),
∴CM的解析式为y=eq \f(1,2)x+3,
由MQ⊥CM,设MQ解析式为y=﹣2x+b,将M(2,4)代入得:4=﹣2×2+b,
∴b=8,
∴MQ解析式为y=﹣2x+8,
在y=﹣2x+8中令y=0得x=4,
∴Q(4,0),
而C(0,3),
∴CQ解析式为y=﹣eq \f(3,4)x+3,
将线段CQ向上平移t个单位长度,与C1Q1重合时,则Q1(4,t),
代入y=﹣eq \f(1,4)x2+x+3得:t=﹣eq \f(1,4)×16+4+3=3,
将线段CQ向上平移t个单位长度,与C2Q2重合时,C2Q2解析式为y=﹣eq \f(3,4)x+3+t,
由只有一个解,
可得﹣eq \f(1,4)x2+eq \f(7,4)x﹣t=0的判别式Δ=0,即(eq \f(7,4))2﹣4×(﹣eq \f(1,4))(﹣t)=0,
解得t=,
∴将线段CQ向上平移t个单位长度,使得线段CQ与抛物线有两个交点,3≤t<.
已知抛物线y=ax2+bx(a,b为常数,a≠0)与x轴的正半轴交于点A,其顶点C的坐标为(2,4).
(Ⅰ)求抛物线的解析式;
(Ⅱ)点P是抛物线上位于直线AC上方的一个动点,求△PAC面积的最大值;
(Ⅲ)点Q是抛物线对称轴上的一个动点,连接QA,求QC+eq \r(5)QA的最小值.
【答案解析】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx顶点C的坐标为(2,4),
∴,解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+4x,
(2)过P作PQ交AC于Q,如答图1:
∵抛物线的解析式为y=﹣x2+4x,
∴令y=0得x1=0,x2=4,
∴A(4,0),
设直线AC解析式为y=kx+b,将A(4,0)、C(2,4)代入得:
,解得,
∴直线AC解析式为y=﹣2x+8,
设P(m,﹣m2+4m),则Q(m,﹣2m+8),
∴PQ=(﹣m2+4m)﹣(﹣2m+8)=﹣m2+6m﹣8,
∴S△PAC=S△PAQ+S△PCQ=eq \f(1,2)PQ(xA﹣xC)=eq \f(1,2)(﹣m2+6m﹣8)×(4﹣2)=﹣m2+6m﹣8,
当m=3时,S△PAC最大为1,∴△PAC面积的最大值是1;
(3)∵QC+eq \r(5)QA=eq \r(5)(eq \f(\r(5),5)QC+QA),∴要使QC+eq \r(5)QA最小,即是eq \f(\r(5),5)QC+QA最小,
设抛物线对称轴交x轴于D,以C为顶点,CD为一边,在对称轴左侧作∠ECD,使sin∠ECD=eq \f(\r(5),5),过A作AB⊥CB于B,交CD于Q′,过Q作QF⊥CE于F,如答图2:
∵sin∠ECD=eq \f(\r(5),5),QF⊥CE,∴QF=eq \f(\r(5),5)QC,∴eq \f(\r(5),5)QC+QA最小即是QF+QA最小,
此时F与B重合,Q与Q′重合,eq \f(\r(5),5)QC+QA的最小值即是AB的长度,
∵∠BQ′C=∠AQ′D,∠Q/BC=∠Q′DA=90°,∴∠ECD=∠Q′AD,
∵sin∠ECD=eq \f(\r(5),5),∴sin∠Q′AD=eq \f(\r(5),5),
可得tan∠Q′AD=eq \f(1,2),cs∠Q′AD=eq \f(2\r(5),5),
而A(4,0)、C(2,4)知DA=2,
∴Q′A=eq \r(5),Q′D=1,∴Q′C=3,
∵sin∠ECD=eq \f(\r(5),5),∴Q′B=eq \f(3\r(5),5),∴AB=Q′A+Q′B=eq \f(8\r(5),5),
∴eq \f(\r(5),5)QC+QA最小为eq \f(8\r(5),5),
∴QC+eq \r(5)QA最小为eq \r(5)(eq \f(\r(5),5)QC+QA)=8.
如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c的图象经过点A(﹣2,0),B(0,eq \r(3)),C(1,0),其对称轴与x轴交于点E,顶点坐标为D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)点P为抛物线的对称轴上的一个动点,且在第二象限内,若平面内存在点Q,使得以B,C,P,Q为顶点的四边形为菱形,求点Q的坐标;
(3)若M为y轴上的一个动点,连接ME,求eq \f(1,2)MB+ME的最小值.
【答案解析】解:(1)将点A、B、C的坐标代入抛物线表达式得
,解得,
故抛物线的表达式为y=﹣eq \f(\r(3),2)x2﹣eq \f(\r(3),2)x+eq \r(3);
(2)由函数的表达式知,函数的对称轴为x=﹣eq \f(1,2),故设点P的坐标为(eq \f(1,2),m).
∵C(1,0),B(0,eq \r(3)),
∴BC2=1+3=4,直线BC的表达式为y=﹣eq \r(3)x+eq \r(3),
①以C为圆心BC为半径画弧与对称轴有两个交点,此时CP=BC,
则(eq \f(1,2)+1)2+m2=4,解得m=±eq \f(\r(7),2),
即此时点P的坐标为P1(﹣eq \f(1,2),eq \f(\r(7),2))或P2(﹣eq \f(1,2),﹣eq \f(\r(7),2))(舍去);
②以B为圆心BC为半径画弧与对称轴有两个交点,此时BP=BC,
则(eq \f(1,2))2+(m﹣eq \r(3))2=4,解得m1=eq \r(3)+eq \f(1,2)eq \r(15)或m2=eq \r(3)﹣eq \f(1,2)eq \r(15),
即此时点P的坐标为P3(﹣eq \f(1,2),eq \r(3)+eq \f(1,2)eq \r(15))或P4(﹣eq \f(1,2),eq \r(3)﹣eq \f(1,2)eq \r(15))(舍去);
③线段BC的垂直平分线与对称轴有一个交点,此时CP=BP,
则(eq \f(1,2)+1)2+m2=(eq \f(1,2))2+(eq \r(3)﹣m)2,解得m=eq \f(\r(3),6),
即此时点P的坐标为P5(﹣eq \f(1,2),eq \f(\r(3),6));
故点P的坐标为(﹣eq \f(1,2),eq \f(\r(7),2))或(﹣eq \f(1,2),eq \r(3)+eq \f(1,2)eq \r(15))或(﹣eq \f(1,2),eq \f(\r(3),6));
当点P的坐标为P(﹣eq \f(1,2),eq \f(\r(7),2))时,
∵BC∥PQ,故直线PQ的表达式为y=﹣eq \r(3)x+t,
将点P的坐标代入上式得:eq \f(\r(7),2)=﹣eq \r(3)×(﹣eq \f(1,2))+t,解得t=eq \f(\r(7),2)-eq \f(\r(3),2),
故直线PQ的表达式为y=﹣eq \r(3)x+eq \f(\r(7),2)-eq \f(\r(3),2),
则设点Q的坐标为(x,y),其中y=﹣eq \r(3)x+eq \f(\r(7),2)-eq \f(\r(3),2),
由菱形的性质知,BP的中点即为CQ的中点,
由中点公式得:eq \f(1,2)(x﹣eq \f(1,2))=eq \f(1,2)(0+1),解得x=﹣eq \f(3,2),
当x=﹣eq \f(3,2)时,y=﹣eq \r(3)x+eq \f(\r(7),2)-eq \f(\r(3),2)=eq \r(3)+eq \f(\r(7),2),
故点Q的坐标为(﹣eq \f(3,2),eq \r(3)+eq \f(\r(7),2)),
同理可得,点P(﹣eq \f(1,2),eq \r(3)+eq \f(1,2)eq \r(15))或(﹣eq \f(1,2),eq \f(\r(3),6))时,
对应的点Q的坐标分别为(eq \f(1,2),eq \f(1,2)eq \r(15))或(eq \f(3,2),eq \f(5,6)eq \r(3)),
综上所述,满足条件的点Q的坐标为(﹣eq \f(3,2),eq \r(3)+eq \f(\r(7),2))或(eq \f(1,2),eq \f(1,2)eq \r(15))或(eq \f(3,2),eq \f(5,6)eq \r(3));
(3)如图,连接BC,作EH⊥BC于H,交OB于M,此时eq \f(1,2)BM+ME最小.
理由:∵OC=1,OB=eq \r(3),
∴tan∠CBO=eq \f(\r(3),3),
∴∠CBO=30°,
∴MH=eq \f(1,2)BM,
∴eq \f(1,2)BM+ME=MH+EM=EH,
∴此时eq \f(1,2)BM+ME最短,
在Rt△CEH中,∵∠CHE=90°,CE=eq \f(3,2),∠HCE=60°,
∴EH=eq \f(3,4)eq \r(3),
∴eq \f(1,2)BM+ME的最小值为eq \f(3,4)eq \r(3).
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