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题型专项(八)二次函数与几何图形综合题
类型1 探究图形面积数量关系及最值等问题
1.(2016·贵港模拟)如图甲,四边形OABC的边OA,OC分别在x轴,y轴的正半轴上,顶点在B点的抛物线交x轴于点A,D,交y轴于点C.已知A(3,0),D(-1,0),C(0,3).
(1)求抛物线的解析式及顶点B的坐标;
(2)设△AOC沿x轴正方向平移t个单位长度(0<t≤3)时,△AOC与△ABC重叠部分的面积为S,求S与t之间的函数关系式,并指出t的取值范围;
(3)当0<t≤时,求S的最大值.
解:(1)设抛物线的解析式为y=a(x-3)(x+1).
∵将C(0,3)代入,得-3a=3,解得a=-1.
∴y=-x2+2x+3.
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴B(1,4).
(2)设直线AB的解析式为y=kx+b.
∵将A(3,0),B(1,4)代入y=kx+b得解得
∴y=-2x+6.
过点C作射线CF∥x轴交AB于点F.
∵将y=3代入直线AB的解析式得:
-2x+6=3,得x=,∴F(,3).
图1
①当0<t≤时,如图1所示.
设△AOC平移到△PNM的位置,PM交AB于点H,MN交AC于点G.则ON=AP=t,过点H作LK⊥x轴于点K,交CF于点L.
由△AHP∽△FHM,得
=,即=.解得HK=2t.
∴S=S△MNP-S△GNA-S△HAP=×3×3-(3-t)2-t×2t=-t2+3t.
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图2
②当<t≤3时,如图2所示:
设△AOC平移到△PQR的位置,RQ交AB于点I,交AC于点V.
∵直线AC的解析式为y=-x+3,直线AB的解析式为y=-2x+6,
∴V(t,t+3),I(t,-2t+6).
∴IV=-2t+6-(-t+3)=-t+3,AQ=3-t.
∴S=S△IVA=AQ·IV=(3-t)2=t2-3t+.
综上所述,S=
(3)当0<x≤时,S=-t2+3t=-(t-1)2+,当t=1时,S最大=.
2.(2016·十堰模拟)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)经过点A(-1,0)和点B(3,0).
(1)求抛物线的解析式,并写出顶点D的坐标;
(2)若点P在直线x=2上运动,当点P到直线AD的距离d等于点P到x轴的距离时,求d的值;
(3)如图2,直线AC:y=-x+m经过点A,交y轴于点C.探究:在x轴上方的抛物线上是否存在点M,使得S△CDA=2S△ACM?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)经过点A(-1,0)和点B(3,0),
∴解得
∴y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4.∴D(1,4).
(2)设P(2,yP),过P作PE⊥AD于点E,设直线AD与直线x=2交于点G,
则PE=d=|yP|,直线AD的解析式为y=2x+2,
∴G(2,6).∴PG=6-yP.
∵sin∠AGP==,
∴=.∴PG=|yP|=d.
①若点P在第一象限,则PG=6-d,
∴d=6-d,解得d=.
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②若点P在第四象限,则PG=6+d,
∴d=6+d,解得d=.
∴d的值为或.
(3)∵直线AC过点A,所以可求得直线AC:
y=-x-1.
过点D作DE∥AC,交y轴于点E,可求得直线DE:y=-x+5.
∴E(0,5).∴EC的中点F(0,2).
∴过点F平行于AC的直线为y=-x+2.
∴
解得或(舍去)
∴M(,).
3.(2016·玉林模拟)已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.其中点A在x轴的负半轴上,点C在y轴的负半轴上,线段OA,OC的长(OA<OC)是方程x2-5x+4=0的两个根,且抛物线的对称轴是直线x=1.
(1)求A,B,C三点的坐标;
(2)求此抛物线的解析式;
(3)若点D是线段AB上的一个动点(与点A,B不重合),过点D作DE∥BC交AC于点E,连接CD,设BD的长为m,△CDE的面积为S,求S与m的函数关系式,并写出自变量m的取值范围.S是否存在最大值?若存在,求出最大值并求此时D点坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵OA,OC的长是
x2-5x+4=0的根,OA<OC,
∴OA=1,OC=4.
∵点A在x轴的负半轴,点C在y轴的负半轴,
∴A(-1,0),C(0,-4).
∵抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为x=1,
∴由对称性可得B点坐标为(3,0).
∴A,B,C三点坐标分别是A(-1,0),B(3,0),C(0,-4).
(2)∵点C(0,-4)在抛物线y=ax2+bx+c图象上,∴c=-4.
将A(-1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx-4,得
解得
∴所求抛物线解析式为y=x2-x-4.
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(3)根据题意,BD=m,则AD=4-m.
在Rt△OBC中,BC==5.
∵DE∥BC,∴△ADE∽△ABC.∴=.
∴DE===.
过点E作EF⊥AB于点F,则sin∠EDF=sin∠CBA==.∴=.
∴EF=DE=×=4-m.
∴S△CDE=S△ADC-S△ADE=(4-m)×4-(4-m)(4-m)=-m2+2m(0<m<4).
∵S=-(m-2)2+2,a=-<0,
∴当m=2时,S有最大值2.
∴点D的坐标为(1,0).
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