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中考数学压轴题满分突破训练 专题10 二次函数-将军饮马求最小值(平移)
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中考数学二轮复习策略(供参考)
第二轮复习是为了将第一轮复习的知识点、线结合,交织成知识网络,是第一轮复习的延伸和提高,所以要注重与实际问题的联系,以实现数学能力的培养和提高。本轮复习应该侧重培养数学能力,在第一轮复习的基础上,适当增加难度,要有针对性,围绕热点、难点、创新点、重点,特别是近几年的中考常考内容选定专题。
一、复习方法
1.以专题复习为主。 2.重视方法思维的训练。
3.拓宽思维的广度,培养多角度、多维度思考问题的习惯。
二、复习难点
1.专题的选择要准,安排时间要合理。 2.专项复习要以题带知识。
3.在复习的过程中要兼顾基础,在此基础上适当增加变式和难度,提高能力。
第十讲 二次函数--将军饮马求最值(平移)
目录
必备知识点 1
考点一 平移 1
考点二 平移+对称 4
知识导航
必备知识点
已知A、B是两个定点,P、Q是直线m上的两个动点,P在Q的左侧,且PQ间长度恒定,在直线m上要求P、Q两点,使得PA+PQ+QB的值最小。(原理用平移知识解)
(1)点A、B在直线m两侧:
过A点作AC∥m,且AC长等于PQ长,连接BC,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,此时P、Q即为所求的点。
(2)点A、B在直线m同侧:
过A点作AE∥m,且AE长等于PQ长,作B关于m的对称点B’,连接B’E,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,此时P、Q即为所求的点。
考点一 平移
1.如图,抛物线y=﹣x2+3x+4与x轴交于A,B两点(点A位于点B的左侧),与y轴交于C点,抛物线的对称轴l与x轴交于点N,长为1的线段PQ(点P位于点Q的上方)在x轴上方的抛物线对称轴上运动.
(1)直接写出A,B,C三点的坐标;
(2)求CP+PQ+QB的最小值;
【解答】解:(1)在y=﹣x2+3x+4中,令x=0得y=4,令y=0得x=﹣1或x=4,
∴A(﹣1,0),B(4,0),C(0,4);
(2)将C(0,4)向下平移至C',使CC'=PQ,连接BC'交抛物线的对称轴l于Q,如图:
∵CC'=PQ,CC'∥PQ,
∴四边形CC'QP是平行四边形,
∴CP=C'Q,
∴CP+PQ+BQ=C'Q+PQ+BQ=BC'+PQ,
∵B,Q,C'共线,
∴此时CP+PQ+BQ最小,最小值为BC'+PQ的值,
∵C(0,4),CC'=PQ=1,
∴C'(0,3),
∵B(4,0),
∴BC'==5,
∴BC'+PQ=5+1=6,
∴CP+PQ+BQ最小值为6;
2.如图1,抛物线y=ax2+bx+c经过点A(0,2)、B(﹣1,0)、C(4,0).点M为抛物线的顶点.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)如图2,点Q为抛物线y=ax2+bx+c第四象限上的一点,若△ACQ与△ABC的面积相等,求点Q的坐标;
(3)在(2)的条件下,点P为抛物线上的点,过点P作y轴的平行线,分别与x轴、直线y=2交于点K、N,连接MN、QK,探究MN+NK+QK是否存在最小值时,若存在,求出点P的横坐标并直接写出这个最小值;若不存在,请你说明理由.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式是:y=a(x+1)•(x﹣4),
∴2=a.(0+1)•(0﹣4),
∴a=﹣,
∴y=﹣(x+1)•(x﹣4)=﹣x2+x+2,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+x+2;
(2)∵A(0,2),C(4,0),
∴直线AC的解析式是:y=﹣,
作BQ∥AC交抛物线于Q,
∴BQ的解析式是:y=﹣﹣,
由﹣=﹣++2得,
x1=﹣1,x2=5,
当x=5时,y=﹣=﹣3,
∴点Q的坐标为(5,﹣3);
(3)如图,
MN+NK+QK存在最小值是2+,理由如下:
将点Q向上平移2个单位到点R,连接NR交y=2于N,作NK⊥x轴,交抛物线于P,
∵M(,),R(5,﹣1),
∴直线MR的解析式是:y=﹣+,
当y=2时,
﹣+=2,
∴x=,
∴P点的横坐标是,
∴(MN+NK+QK)最小=2+=2+.
考点二 平移+对称
3.如图所示,在平面直角坐标系中,Rt△AOB的顶点坐标分别为A(﹣2,0),O(0,0),B(0,4),把△AOB绕点O按顺时针方向旋转90°,得到△COD.
(1)求C、D两点的坐标;
(2)求经过A、B、D三点的抛物线的解析式;
(3)在(2)中抛物线的对称轴上取两点E、F(点E在点F的上方),且EF=1,使四边形ACEF的周长最小,求出E、F两点的坐标.
【解答】解:(1)由旋转的性质可知:OC=OA=2,OD=OB=4
∴C点的坐标是(0,2),D点的坐标是(4,0),
(2)设所求抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,
由题意,得,
解得,b=1,c=4,
∴所求抛物线的解析式为;
(3)只需求AF+CE最短,
抛物线的对称轴为x=1,
将点A向上平移至A1(﹣2,1),则AF=A1E,
作A1关于对称轴x=1的对称点A2(4,1),
连接A2C,A2C与对称轴交于点E,E为所求,
可求得A2C的解析式为,
当x=1时,,
∴点E的坐标为,点F的坐标为.
4.已知:抛物线y=﹣x2+bx+c(b,c为常数),经过点A(﹣2,0),C(0,4),点B为抛物线与x轴的另一个交点.
(Ⅰ)求抛物线的解析式;
(Ⅱ)点P为直线BC上方抛物线上的一个动点,当△PBC的面积最大时,求点P的坐标;
(Ⅲ)设点M,N是该抛物线对称轴上的两个动点,且MN=2,点M在点N下方,求四边形AMNC周长的最小值.
【解答】解:(Ⅰ)把A(﹣2,0),C(0,4)分别代入y=﹣x2+bx+c得,
解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+x+4;
(Ⅱ)当y=0时,﹣x2+x+4=0,解得x1=﹣2,x2=6,
∴B(6,0),
设直线BC的解析式为y=mx+n,
把B(6,0),C(0,4)分别代入得,
解得,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+4,
过P点作PQ∥y轴交BC于Q,如图,
设P(t,﹣t2+t+4),则Q(t,﹣t+4),
∴PQ=(﹣t2+t+4)﹣(﹣t+4)=﹣t2+2t,
∴S△PBC=×6×PQ=﹣t2+6t=﹣(t﹣3)2+9,
当t=3时,S△PBC的值最大,此时P点坐标为(3,5);
(Ⅲ)取OC的中点D,连接BD交直线x=2于点M,如图,则D(0,2),
∵MN∥CD,MN=CD=2,
∴四边形CDMN为平行四边形,
∴DM=CN,
∵MA=MB,
∴CN+AM=DM+BM=BD,
∴此时四边形AMNC周长最小,
∵BD==2,AC==2,
∴四边形AMNC周长的最小值为2+2+2.
5.如图1,抛物线y=﹣x+3与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连接AC、BC.
(1)求线段AC的长;
(2)如图2,E为抛物线的顶点,F为AC上方的抛物线上一动点,M、N为直线AC上的两动点(M在N的左侧),且MN=4,作FP⊥AC于点P,FQ∥y轴交AC于点Q.当△FPQ的面积最大时,连接EF、EN、FM,求四边形ENMF周长的最小值.
【解答】解:(1)由题意:A(﹣3,0),B(,0),C(0,3),
∴OA=3,OC=3,
∴AC==6.
(2)如图2﹣1中,延长FQ交OA于D.设F(m,﹣m2﹣m+3),
∵tan∠CAO==,
∴∠CAO=30°,∵FQ∥y轴,FP⊥AC,
∴∠ADQ=∠FPQ=90°,
∴∠AQD=∠FQP=60°,
∴当FQ最大时,△FPQ的面积最大,
∵直线AC的解析式为y=x+3,
∴Q(m,m+3),
∴FQ=﹣m2﹣m+3﹣m﹣3=﹣m2﹣m=﹣(m+)2+,
∵﹣<0,
∴m=﹣,FQ的值最大,即△PFQ的面积最大,此时F(﹣,),
如图2﹣2中,作FF′∥AC,使得FF′=MN=4,作点F′关于直线AC的对称点F″,连接EF″交直线AC于点M,连接FM,EN,EF,此时四边形ENMF的周长最短.
由题意点F向右平移2个单位,再向上平移2个单位得到点F′(,),
∵F″与F′关于直线AC对称,
∴F″(,),
∴M(,),N(,),
∵抛物线顶点E(﹣,4),
∴FM==,EN==,EF==,
∴四边形ENMF的周长的最小值为4+++.
6.如图1,抛物线y=x与x轴交于点A,B(A在B左边),与y轴交于点C,连AC,点D与点C关于抛物线的对称轴对称,过点D作DE∥AC交抛物线于点E,交y轴于点P.
(1)点F是直线AC下方抛物线上点一动点,连DF交AC于点G,连EG,当△EFG的面积的最大值时,直线DE上有一动点M,直线AC上有一动点N,满足MN⊥AC,连GM,NO,求GM+MN+NO的最小值;
【解答】解:(1)如图1中,作FH∥y轴交DE于H.设F(m,m2+m+2).
由题意可知A(﹣6,0),B(﹣2,0),C(0,2),
∵抛物线的对称轴x=﹣4,C,D关于直线x=﹣4对称,
∴D(﹣8,2),
∴直线AC的解析式为y=x+2,
∵DE∥AC,
∴直线DE的解析式为y=x+,
由,解得或,
∴E(2,),H(m,m+),
∵S△DEF=S△DEG+S△EFG,△DEG的面积为定值,
∴△DEF的面积最大时,△EFG的面积最大,
∵FH的值最大时,△DEF的面积最大,
∴FH的值最大时,△EFG的面积最大,
∵FH=﹣m2﹣m+,
∵a<0.开口向下,
∴x=﹣3时,FH的值最大,此时F(﹣3,﹣).
如图2中,作点G关于DE 的对称点T,TG交DE于R,连接OR交AC于N,作NM⊥DE于M,连接TM,GM,此时GM+MN+ON的值最小.
∵直线DF的解析式为:y=﹣x﹣2,
由,
解得,
∴G(﹣,),
∵TG⊥AC,
∴直线GR的解析式为y=﹣x﹣,
由,解得,
∴R(﹣,),
∴RG=4,OR=,
∵GM=TM=RN,
∴GM+MN+ON=RN+ON+RG=RG+ON=4+.
∴GM+MN+NO的最小值为4+.
7.如图①,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+4与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,抛物线的顶点为点D,且3OC=4OB,对称轴为直线x=,点,连接CE交对称轴于点F,连接AF交抛物线于点G.
(1)求抛物线的解析式和直线CE的解析式;
(2)如图②,过E作EP⊥x轴交抛物线于点P,点Q是线段BC上一动点,当QG+QB最小时,线段MN在线段CE上移动,点M在点N上方,且MN=,请求出四边形PQMN周长最小时点N的横坐标;
【解答】解:(1)由题意C(0,4),
∴OC=,
∵3OC=4OB,
∴OB=3,
∴B(3,0),
∵抛物线的对称轴x=,
∴A(﹣,0),
设抛物线的解析式为y=a(x+)(x﹣3),把C(0,4)代入得到a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣(x2﹣2x﹣9),即y=﹣+x+4.
设直线CE的解析式为y=kx+b,则有 ,解得,
∴直线CE的解析式为y=﹣2x+4.
(2)如图1中,作QH⊥AB于H.
由(1)可知F(,2),
∴直线AF的解析式为y=x+,
由 ,解得或,
∴G(,),
∵QH∥CO,BC==5,
∴=,
∴QH=BQ,
∴GQ+BQ=GQ+QH,
∴当G、Q、H三点共线时,GQ+BQ的值最小,最小值为,此时Q(,).
如图2中,将点Q沿CE方向平移个单位得到Q′,作点Q′关于直线CE的对称点Q″,连接PQ″交直线CE于M,此时四边形PQNM的周长最小.
易知Q′(,2),Q″(,),
∵P(2,4),
∴直线PQ″的解析式为y=x+,
由,解得 ,
∴M(,),
∵MN=,可得N(,),
∴点N的横坐标为.
8.如图,抛物线y=x2+x﹣交x轴于点A、B.交y轴于点C.
(1)求直线AC的解析式,
(2)若P为直线AC下方抛物线上一动点,连接AP、CP,以PC 为对角线作平行四边形ACDP,当平行四边形ACDP面积最大时,作点C关于x轴的对称点Q,此时线段MN在直线AQ上滑动(M在N 的左侧),MN=,连接BN,PM,求BN+NM+MP的最小值及平行四边形ACDP 的最大面积;
【解答】解:(1)当y=0时,x2+x﹣=0,
解得:x1=1,x2=﹣3,
∴A(﹣3,0),B(1,0),
当x=0时,y=﹣
∴C(0,﹣),
设直线AC解析式为y=kx+b,
∴ 解得:
∴直线AC解析式为y=﹣x﹣;
(2)设与AC平行的直线解析式为y=﹣x+h,
联立y=x2+x﹣与y=﹣x+h,
当Δ=0时,点P到直线AC的距离最大,
∴7+h=0,
∴h=﹣,
∴y=﹣x﹣,
∴点P的坐标为(﹣,﹣),
此时平行四边形ACDP面积最大;
S四边形ACDP=2S△ACP=2(S梯形AEFC﹣S△AEP﹣S△FCP)=2××(+)﹣2×﹣2×=﹣;
点C关于x轴的对称点Q,C(0,﹣),
∴Q(0,),
则AQ的直线解析式为y=x+,
设点B关于直线AQ的对称点为B'(a,b),
∴,
∴,
∴B'(﹣1,2),
过点B'作MN的平行线,过M作B'N的平行线,两线相交于点B'',
过点B''作x轴平行线,过点B'作y轴平行线,相交于点G,
∴MN=B''B',
∵直线AQ与x轴的夹角为30°,
∴∠B''GB'=30°,
∴B''G=,B'G=,
∴B''(﹣,),
当B'',M,P三点共线时,BN+NM+MP的值最小,
∴BN+NM+MP=B''P+NM,
∵B''P=,
∴BN+NM+MP的最小值为+;
9.如图,平面直角坐标系中,正方形ABCD的顶点A,B在x轴上,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A,C(4,﹣5)两点,且与直线DC交于另一点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P为y轴上一点,过点P作抛物线对称轴的垂线,垂足为Q,连接EQ,AP.试求EQ+PQ+AD的最小值;
【解答】解:(1)∵四边形ABCD为正方形,C(4,﹣5),
∴AD=AB=5,B(4,0),
∴OA=1,
∴A(﹣1,0),
将点A,C代入y=﹣x2+bx+c,
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)连接OC,交对称轴x=1于点Q,
∵PQ⊥y轴,
∴AO∥PQ,
∵AO=PQ=1,
∴四边形AOQP是平行四边形,
∴AP=OQ,
∴EQ+PQ+AP=EQ+1+OQ
若使EQ+PQ+AP值为最小,则EQ+OQ的值为最小,
∵E,C关于对称轴x=1对称,
∴EQ=CQ,
∴EQ+OQ=CQ+OQ,
此时EQ+OQ的值最小,最小值为线段OC长,
∵C(4,﹣5),
∴,
∴EQ+PQ+AP的最小值为,
即EQ+PQ+AP的最小值为;
10.如图,抛物线y=x2﹣2x﹣6与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,点D为顶点,点E在抛物线上,且横坐标为4,AE与y轴交F.
(1)求抛物线的顶点D和F的坐标;
(2)点M、N是抛物线对称轴上两点,且M(2,a),N(2,a+),是否存在a使F,C,M,N四点所围成的四边形周长最小,若存在,求出这个周长最小值,并求出a的值;
【解答】解:(1)∵y=x2﹣2x﹣6=(x﹣2)2﹣8,
∴顶点D坐标(2,﹣8),
由题意E(4,﹣8),A(﹣2,0),B(6,0),
设直线AE解析式为y=kx+b,则有,解得,
∴直线AE解析式为y=﹣x﹣2,
∴点F坐标(0,﹣2).
(2)如图1中,作点F关于对称轴的对称点F′,连接FF′交对称轴于G,在CF上取一点C′,使得CC′=,连接C′F′与对称轴交于点N,此时四边形CMNF周长最小.
∵四边形CMNF的周长=CF+NM+CM+FN=5+CM+NF,CM+NF=C′N+NF=C′N+NF′=C′F′(两点之间线段最短),
∴此时四边形CMNF的周长最小.
∵C′F=3
∴GN=C′F=,
∴﹣(a+)=2+,
∴a=﹣,
∵C′F′==5,
∴四边形CMNF的周长最小值=5+5=10.
11.如图,过点A(5,)的抛物线y=ax2+bx的对称轴是直线x=2,点B是抛物线与x轴的一个交点,点C在y轴上,点D是抛物线的顶点.
(1)求a、b的值;
(2)当△BCD是直角三角形时,求△OBC的面积;
(3)设点P在直线OA下方且在抛物线y=ax2+bx上,点M、N在抛物线的对称轴上(点M在点N的上方),且MN=2,过点P作y轴的平行线交直线OA于点Q,当PQ最大时,请直接写出四边形BQMN的周长最小时点Q、M、N的坐标.
【解答】解:(1)∵过点的抛物线y=ax2+bx的对称轴是直线x=2,
∴
解之,得;
(2)设点C的坐标是(0,m).由(1)可得抛物线,
∴抛物线的顶点D的坐标是(2,﹣3),点B的坐标是(4,0).
当∠CBD=90°时,有BC2+BD2=CD2.
∴,
解之,得,
∴;
当∠CDB=90°时,有CD2+BD2=BC2.
∴,
解之,得,
∴;
当∠BCD=90°时,有CD2+BC2=BD2.
∴,此方程无解.
综上所述,当△BDC为直角三角形时,△OBC的面积是或;
(3)设直线y=kx过点,可得直线.
由(1)可得抛物线,
∴,
∴当时,PQ最大,此时Q点坐标是.
∴PQ最大时,线段BQ为定长.
∵MN=2,
∴要使四边形BQMN的周长最小,只需QM+BN最小.
将点Q向下平移2个单位长度,得点,作点关于抛物线的对称轴的对称点,直线BQ2与对称轴的交点就是符合条件的点N,此时四边形BQMN的周长最小.
设直线y=cx+d过点和点B(4,0),
则
解之,得
∴直线过点Q2和点B.
解方程组得
∴点N的坐标为,∴点M的坐标为,
所以点Q、M、N的坐标分别为,,.
12.如图1,已知抛物线y=x2+2x﹣3与x轴相交于A,B两点,与y轴交于点C,D为顶点.
(1)求直线AC的解析式和顶点D的坐标;
(2)已知E(0,),点P是直线AC下方的抛物线上一动点,作PR⊥AC于点R,当PR最大时,有一条长为的线段MN(点M在点N的左侧)在直线BE上移动,首尾顺次连接A、M、N、P构成四边形AMNP,请求出四边形AMNP的周长最小时点N的坐标;
【解答】解:(1)对于抛物线y=x2+2x﹣3,令y=0,得x2+2x﹣3=0,解得x=﹣3或1,
∴A(﹣3,0),B(1,0),
令x=0,得y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
∵抛物线y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴顶点D坐标为(﹣1,﹣4),
设直线AC的解析式为y=kx+b,则有,解得,
∴直线AC的解析式为y=﹣x﹣3,点D坐标(﹣1,﹣4).
(2)如图1中,设P(m,m2+2m﹣3),
由题意,当PR最大时,△ACP的面积最大,即四边形APCO的面积最大,
∵S四边形APCO=S△AOP+S△POC﹣S△AOC=•3•(﹣m2﹣2m+3)+•3•(﹣m)﹣•3•3=﹣m2﹣m=﹣(m+)2+,
∴当m=﹣时,四边形APCO的面积最大,即PR最长,
∴P(﹣,﹣),
将点P沿BE方向平移个单位得到G(﹣,﹣),作点A关于直线BE的对称点K,连接GK交BE于M,此时四边形APNM的最长最小,
∵直线BE的解析式为y=﹣x+,直线AK的解析式为y=2x+6,
由解得,
∴J(﹣,),
∵AJ=JK,
∴k(﹣,),
∴直线KG的解析式为y=x+,
由解得,
∴M(﹣2,),将点M向下平移1个单位,向右平移2个单位得到N,
∴N(0,).
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