二次函数之三角形面积最大-教师版

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突破中考压轴类型二:二次函数之三角形面积最大例3.(12分)(2014•达州)如图,在平面直角坐标系中,己知点O(0,0),A(5,0),B(4,4).(1)求过O、B、A三点的抛物线的解析式.(2)在第一象限的抛物线上存在点M,使以O、A、B、M为顶点的四边形面积最大,求点M的坐标.(3)作直线x=m交抛物线于点P,交线段OB于点Q,当△PQB为等腰三角形时,求m的值.解答:解:(1)∵该抛物线经过点A(5,0),O(0,0),∴该抛物线的解析式可设为y=a(x﹣0)(x﹣5)=ax(x﹣5).∵点B(4,4)在该抛物线上,∴a×4×(4﹣5)=4.∴a=﹣1.∴该抛物线的解析式为y=﹣x(x﹣5)=﹣x2+5x.(2)以O、A、B、M为顶点的四边形中,△OAB的面积固定,因此只要另外一个三角形面积最大,则四边形面积即最大.①当0<x≤4时,点M在抛物线OB段上时,如答图1所示.∵B(4,4),∴易知直线OB的解析式为:y=x.设M(x,﹣x2+5x),过点M作ME∥y轴,交OB于点E,则E(x,x),∴ME=(﹣x2+5x)﹣x=﹣x2+4x.S△OBM=S△MEO+S△MEB=ME(xE﹣0)+ME(xB﹣xE)=ME•xB=ME×4=2ME,∴S△OBM=﹣2x2+8x=﹣2(x﹣2)2+8∴当x=2时,S△OBM最大值为8,即四边形的面积最大.②当4<x≤5时,点M在抛物线AB段上时,图略.可求得直线AB解析式为:y=﹣4x+20.设M(x,﹣x2+5x),过点M作ME∥y轴,交AB于点E,则E(x,﹣4x+20),∴ME=(﹣x2+5x)﹣(﹣4x+20)=﹣x2+9x﹣20.S△ABM=S△MEB+S△MEA=ME(xE﹣xB)+ME(xA﹣xE)=ME•(xA﹣xB)=ME×1=ME,∴S△ABM=﹣x2+x﹣10=﹣(x﹣)2+∴当x=时,S△ABM最大值为,即四边形的面积最大.比较①②可知,当x=2时,四边形面积最大.当x=2时,y=﹣x2+5x=6,∴M(2,6).(3)由题意可知,点P在线段OB上方的抛物线上.设P(m,﹣m2+5m),则Q(m,m)当△PQB为等腰三角形时,①若点B为顶点,即BP=BQ,如答图2﹣1所示.过点B作BE⊥PQ于点E,则点E为线段PQ中点,∴E(m,).∵BE∥x轴,B(4,4),∴=4,解得:m=2或m=4(与点B重合,舍去)∴m=2;②若点P为顶点,即PQ=PB,如答图2﹣2所示.易知∠BOA=45°,∴∠PQB=45°,则△PQB为等腰直角三角形.∴PB∥x轴,∴﹣m2+5m=4,解得:m=1或m=4(与点B重合,舍去)∴m=1;③若点P为顶点,即PQ=QB,如答图2﹣3所示.∵P(m,﹣m2+5m),Q(m,m),∴PQ=﹣m2+4m.又∵QB=(xB﹣xQ)=(4﹣m),∴﹣m2+4m=(4﹣m),解得:m=或m=4(与点B重合,舍去),∴m=.综上所述,当△PQB为等腰三角形时,m的值为1,2或.例4.(12分)(2013•雅安)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣3,0),B(1,0),C(0,3)三点,其顶点为D,对称轴是直线l,l与x轴交于点H.(1)求该抛物线的解析式;(2)若点P是该抛物线对称轴l上的一个动点,求△PBC周长的最小值;(3)如图(2),若E是线段AD上的一个动点(E与A、D不重合),过E点作平行于y轴的直线交抛物线于点F,交x轴于点G,设点E的横坐标为m,△ADF的面积为S.①求S与m的函数关系式;②S是否存在最大值?若存在,求出最大值及此时点E的坐标;若不存在,请说明理由.解答:解:(1)由题意可知:解得:∴抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣2x+3;(2)∵△PBC的周长为:PB+PC+BC∵BC是定值,∴当PB+PC最小时,△PBC的周长最小,∵点A、点B关于对称轴I对称,∴连接AC交l于点P,即点P为所求的点∵AP=BP∴△PBC的周长最小是:PB+PC+BC=AC+BC∵A(﹣3,0),B(1,0),C(0,3),∴AC=3,BC=;(3)①∵抛物线y=﹣x2﹣2x+3顶点D的坐标为(﹣1,4)∵A(﹣3,0)∴直线AD的解析式为y=2x+6∵点E的横坐标为m,∴E(m,2m+6),F(m,﹣m2﹣2m+3)∴EF=﹣m2﹣2m+3﹣(2m+6)=﹣m2﹣4m﹣3∴S=S△DEF+S△AEF=EF•GH+EF•AC=EF•AH=(﹣m2﹣4m﹣3)×2=﹣m2﹣4m﹣3;②S=﹣m2﹣4m﹣3=﹣(m+2)2+1;∴当m=﹣2时,S最大,最大值为1此时点E的坐标为(﹣2,2).1.(12分)(2013•攀枝花)如图,抛物线y=ax2+bx+c经过点A(﹣3,0),B(1.0),C(0,﹣3).(1)求抛物线的解析式;(2)若点P为第三象限内抛物线上的一点,设△PAC的面积为S,求S的最大值并求出此时点P的坐标;(3)设抛物线的顶点为D,DE⊥x轴于点E,在y轴上是否存在点M,使得△ADM是直角三角形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.解答:解:(1)由于抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣3,0),B(1,0),可设抛物线的解析式为:y=a(x+3)(x﹣1),将C点坐标(0,﹣3)代入,得:a(0+3)(0﹣1)=5,解得a=1,则y=(x+3)(x﹣1)=x2+2x﹣3,所以抛物线的解析式为:y=x2+2x﹣3;(2)过点P作x轴的垂线,交AC于点N.设直线AC的解析式为y=kx+m,由题意,得,解得,∴直线AC的解析式为:y=﹣x﹣3.设P点坐标为(x,x2+2x﹣3),则点N的坐标为(x,﹣x﹣3),∴PN=PE﹣NE=﹣(x2+2x﹣3)+(﹣x﹣3)=﹣x2﹣3x.∵S△PAC=S△PAN+S△PCN,∴S=PN•OA=×3(﹣x2﹣3x)=﹣(x+)2+,∴当x=﹣时,S有最大值,此时点P的坐标为(﹣,﹣);(3)在y轴上是否存在点M,能够使得△ADE是直角三角形.理由如下:∵y=x2+2x﹣3=y=(x+1)2﹣4,∴顶点D的坐标为(﹣1,﹣4),∵A(﹣3,0),∴AD2=(﹣1+3)2+(﹣4﹣0)2=20.设点M的坐标为(0,t),分三种情况进行讨论:①当A为直角顶点时,如图3①,由勾股定理,得AM2+AD2=DM2,即(0+3)2+(t﹣0)2+20=(0+1)2+(t+4)2,解得t=,所以点M的坐标为(0,);②当D为直角顶点时,如图3②,由勾股定理,得DM2+AD2=AM2,即(0+1)2+(t+4)2+20=(0+3)2+(t﹣0)2,解得t=﹣,所以点M的坐标为(0,﹣);③当M为直角顶点时,如图3③,由勾股定理,得AM2+DM2=AD2,即(0+3)2+(t﹣0)2+(0+1)2+(t+4)2=20,解得t=﹣1或﹣3,所以点M的坐标为(0,﹣1)或(0,﹣3);综上可知,在y轴上存在点M,能够使得△ADE是直角三角形,此时点M的坐标为(0,)或(0,﹣)或(0,﹣1)或(0,﹣3).2.(12分)(2013•泸州)如图,在直角坐标系中,点A的坐标为(﹣2,0),点B的坐标为(1,﹣),已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过三点A、B、O(O为原点).(1)求抛物线的解析式;(2)在该抛物线的对称轴上,是否存在点C,使△BOC的周长最小?若存在,求出点C的坐标;若不存在,请说明理由;(3)如果点P是该抛物线上x轴上方的一个动点,那么△PAB是否有最大面积?若有,求出此时P点的坐标及△PAB的最大面积;若没有,请说明理由.(注意:本题中的结果均保留根号)解答:解:(1)将A(﹣2,0),B(1,﹣),O(0,0)三点的坐标代入y=ax2+bx+c(a≠0),可得:,解得:,故所求抛物线解析式为y=﹣x2﹣x;(2)存在.理由如下:如答图①所示,∵y=﹣x2﹣x=﹣(x+1)2+,∴抛物线的对称轴为x=﹣1.∵点C在对称轴x=﹣1上,△BOC的周长=OB+BC+CO;∵OB=2,要使△BOC的周长最小,必须BC+CO最小,∵点O与点A关于直线x=﹣1对称,有CO=CA,△BOC的周长=OB+BC+CO=OB+BC+CA,∴当A、C、B三点共线,即点C为直线AB与抛物线对称轴的交点时,BC+CA最小,此时△BOC的周长最小.设直线AB的解析式为y=kx+t,则有:,解得:,∴直线AB的解析式为y=﹣x﹣,当x=﹣1时,y=﹣,∴所求点C的坐标为(﹣1,﹣);(3)设P(x,y)(﹣2<x<0,y<0),则y=﹣x2﹣x①如答图②所示,过点P作PQ⊥y轴于点Q,PG⊥x轴于点G,过点A作AF⊥PQ轴于点F,过点B作BE⊥PQ轴于点E,则PQ=﹣x,PG=﹣y,由题意可得:S△PAB=S梯形AFEB﹣S△AFP﹣S△BEP=(AF+BE)•FE﹣AF•FP﹣PE•BE=(y++y)(1+2)﹣y•(2+x)﹣(1﹣x)(+y)=y+x+②将①代入②得:S△PAB=(﹣x2﹣x)+x+=﹣x2﹣x+=﹣(x+)2+∴当x=﹣时,△PAB的面积最大,最大值为,此时y=﹣×+×=,∴点P的坐标为(﹣,).3.(2012眉山)已知:如图,直线与x轴交于C点,与y轴交于A点,B点在x轴上,△OAB是等腰直角三角形.(1)求过A.B.C三点的抛物线的解析式;(2)若直线CD∥AB交抛物线于D点,求D点的坐标;(3)若P点是抛物线上的动点,且在第一象限,那么△PAB是否有最大面积?若有,求出此时P点的坐标和△PAB的最大面积;若没有,请说明理由.解答:解:(1)令y=3x+3=0得:x=﹣1,故点C的坐标为(﹣1,0);令x=0得:y=3x+3=3×0+3=3故点A的坐标为(0,3);∵△OAB是等腰直角三角形.∴OB=OA=3,∴点B的坐标为(3,0),设过A.B.C三点的抛物线的解析式y=ax2+bx+c,解得:∴解析式为:y=﹣x2+2x+3;(2)设直线AB的解析式为y=kx+b,∴解得:∴直线AB的解析式为:y=﹣x+3∵线CD∥AB∴设直线CD的解析式为y=﹣x+b∵经过点C(﹣1,0),∴﹣(﹣1)+b=0解得:b=﹣1,∴直线CD的解析式为:y=﹣x﹣1,令﹣x+1=﹣x2+2x+3,解得:x=﹣1,或x=4,将x=4代人y=﹣x2+2x+3=﹣16+2×4+3=﹣5,∴点D的坐标为:(4,﹣5);(3)存在.如图1所示,设P(x,y)是第一象限的抛物线上一点,过点P作PN⊥x轴于点N,则ON=x,PN=y,BN=OB﹣ON=3﹣x.S△ABP=S梯形PNOA+S△PNB﹣S△AOB=(OA+PN)•ON+PN•BN﹣OA•OB=(3+y)•x+y•(3﹣x)﹣×3×3=(x+y)﹣,∵P(x,y)在抛物线上,∴y=﹣x2+2x+3,代入上式得:S△ABP=(x+y)﹣=﹣(x2﹣3x)=﹣(x﹣)2+,∴当x=时,S△ABP取得最大值.当x=时,y=﹣x2+2x+3=,∴P(,).所以,在第一象限的抛物线上,存在一点P,使得△ABP的面积最大;P点的坐标为(,).4.(2012•乐山)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(m,m),点B的坐标为(n,﹣n),抛物线经过A、O、B三点,连接OA、OB、AB,线段AB交y轴于点C.已知实数m、n(m<n)分别是方程x2﹣2x﹣3=0的两根.(1)求抛物线的解析式;(2)若点P为线段OB上的一个动点(不与点O、B重合),直线PC与抛物线交于D、E两点(点D在y轴右侧),连接OD、BD.①当△OPC为等腰三角形时,求点P的坐标;②求△BOD面积的最大值,并写出此时点D的坐标.解答:解(1)解方程x2﹣2x﹣3=0,得x1=3,x2=﹣1.∵m<n,∴m=﹣1,n=3…(1分)∴A(﹣1,﹣1),B(3,﹣3).∵抛物线过原点,设抛物线的解析式为y=ax2+bx.∴解得:,∴抛物线的解析式为.…(4分)(2)①设直线AB的解析式为y=kx+b.∴解得:,∴直线AB的解析式为.∴C点坐标为(0,).…(6分)∵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