2023年中考数学压轴培优专题:二次函数与面积最值定值问题(含答案解析)
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1、二次函数与面积最值定值问题面积是平面几何中一个重要的概念,关联着平面图形中的重要元素边与角,由动点而生成的面积问题,是抛物线与直线形结合的觉形式,常见的面积问题有规则的图形的面积(如直角三角形、平行四边形、菱形、矩形的面积计算问题)以及不规则的图形的面积计算,解决不规则的图形的面积问题是中考压轴题常考的题型,此类问题计算量较大。有时也要根据题目的动点问题产生解的不确定性或多样性。解决这类问题常用到以下与面积相关的知识:图形的割补、等积变形、等比转化等数学方法. 面积的存在性问题常见的题型和解题策略有两类:一是先根据几何法确定存在性,再列方程求解,后检验方程的根二是先假设关系存在,再列方程,后根
2、据方程的解验证假设是否正确解决动点产生的面积问题,常用到的知识和方法,如下:如图1,如果三角形的某一条边与坐标轴平行,计算这样“规则”的三角形的面积,直接用面积公式如图2,图3,三角形的三条边没有与坐标轴平行的,计算这样“不规则”的三角形的面积,用“割”或“补”的方法图1 图2 图3计算面积长用到的策略还有:如图4,同底等高三角形的面积相等平行线间的距离处处相等如图5,同底三角形的面积比等于高的比如图6,同高三角形的面积比等于底的比图4 图5 图6【例1】(2022青海)如图1,抛物线yx2+bx+c与x轴交于A(1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C(1)求该抛物线的解析式;(2)若点E
3、是抛物线的对称轴与直线BC的交点,点F是抛物线的顶点,求EF的长;(3)设点P是(1)中抛物线上的一个动点,是否存在满足SPAB6的点P?如果存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由(请在图2中探讨)【分析】(1)根据点A,B的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;(2)利用二次函数的性质,可求出抛物线顶点F的坐标及抛物线的对称轴,利用二次函数图象上点的坐标特征可求出点C的坐标,根据点B,C的坐标,利用待定系数法即可求出直线BC的解析式,再利用一次函数图象上点的坐标特征可求出点E的坐标,结合点F的坐标,即可求出线段EF的长;(3)又点A,B的坐标可求出线段AB的长,设点P的坐标为(t
4、,t22t3),利用三角形的面积计算公式,结合SPAB6,即可得出关于t的方程,解之即可得出t值,进而可得出点P的坐标【解析】(1)将A(1,0),B(3,0)代入yx2+bx+c,得:,解得:,该抛物线的解析式为yx22x3(2)抛物线的解析式为yx22x3,抛物线的顶点F的坐标为(1,4),抛物线的对称轴为直线x1当x0时,y022033,点C的坐标为(0,3)设直线BC的解析式为ymx+n(m0),将B(3,0),C(0,3)代入ymx+n,得:,解得:,直线BC的解析式为yx3当x1时,y132,点E的坐标为(1,2),EF|2(4)|2(3)点A的坐标为(1,0),点B的坐标为(3,
5、0),AB|3(1)|4设点P的坐标为(t,t22t3)SPAB6,4|t22t3|6,即t22t33或t22t33,解得:t11,t21+,t30,t42,存在满足SPAB6的点P,点P的坐标为(1,3)或(1+,3)或(0,3)或(2,3)【例2】(2022随州)如图1,平面直角坐标系xOy中,抛物线yax2+bx+c(a0)与x轴分别交于点A和点B(1,0),与y轴交于点C,对称轴为直线x1,且OAOC,P为抛物线上一动点(1)直接写出抛物线的解析式;(2)如图2,连接AC,当点P在直线AC上方时,求四边形PABC面积的最大值,并求出此时P点的坐标;(3)设M为抛物线对称轴上一动点,当P
6、,M运动时,在坐标轴上是否存在点N,使四边形PMCN为矩形?若存在,直接写出点P及其对应点N的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)判断出A,B两点坐标,可以假设抛物线的解析式为ya(x+3)(x1),把(0,3)代入抛物线的解析式,得a1,可得结论;(2)如图(2)中,连接OP设P(m,m22m+3),构建二次函数,利用二次函数的性质求解即可;(3)分两种情形,点N在y轴上,点N在x轴上,分别求解即可【解析】(1)抛物线的对称轴是直线x1,抛物线交x轴于点A,B(1,0),A(3,0),OAOC3,C(0,3),可以假设抛物线的解析式为ya(x+3)(x1),把(0,3)代入抛物线的解析式
7、,得a1,抛物线的解析式为yx22x+3;(2)如图(2)中,连接OP设P(m,m22m+3),SSPAO+SPOC+SOBC,3(m22m+3)3(m)+13(m23m+4)(m+)2+,0,当m时,S的值最大,最大值为,此时P(,);(3)存在,理由如下:如图31中,当点N在y轴上时,四边形PMCN是矩形,此时P(1,4),N(0,4);如图32中,当四边形PMCN是矩形时,设M(1,n),P(t,t22t+3),则N(t+1,0),由题意,解得,消去n得,3t2+5t100,解得t,P(,),N(,0)或P(,),N(,0)综上所述,满足条件的点P(1,4),N(0,4)或P(,),N(
8、,0)或P(,),N(,0)【例3】(2022成都)如图,在平面直角坐标系xOy中,直线ykx3(k0)与抛物线yx2相交于A,B两点(点A在点B的左侧),点B关于y轴的对称点为B(1)当k2时,求A,B两点的坐标;(2)连接OA,OB,AB,BB,若BAB的面积与OAB的面积相等,求k的值;(3)试探究直线AB是否经过某一定点若是,请求出该定点的坐标;若不是,请说明理由【分析】(1)当k2时,直线为y2x3,联立解析式解方程组即得A(3,9),B(1,1);(2)分两种情况:当k0时,根据BAB的面积与OAB的面积相等,知OBAB,可证明BODBCD(ASA),得ODOC,D(0,),可求B
9、(,),即可得k;当k0时,过B作BFAB交y轴于F,由BAB的面积与OAB的面积相等,可得OEEF3,证明BGFBGE(ASA),可得OGOE+GE,G(0,),从而B(,),即可得k;(3)设x2+kx30二根为a,b,可得a+bk,ab3,A(a,a2),B(b,b2),B(b,b2),设直线AB解析式为ymx+n,可得,即可得m(ab)ba,nab(3)3,从而直线AB解析式为yx+3,故直线AB经过定点(0,3)【解析】(1)当k2时,直线为y2x3,由得:或,A(3,9),B(1,1);(2)当k0时,如图:BAB的面积与OAB的面积相等,OBAB,OBBBBC,B、B关于y轴对称
10、,OBOB,ODBODB90,OBBOBB,OBBBBC,ODB90CDB,BDBD,BODBCD(ASA),ODCD,在ykx3中,令x0得y3,C(0,3),OC3,ODOC,D(0,),在yx2中,令y得x2,解得x或x,B(,),把B(,)代入ykx3得:k3,解得k;当k0时,过B作BFAB交y轴于F,如图:在ykx3中,令x0得y3,E(0,3),OE3,BAB的面积与OAB的面积相等,OEEF3,B、B关于y轴对称,FBFB,FGBFGB90,FBBFBB,BFAB,EBBFBB,EBBFBB,BGE90BGF,BGBG,BGFBGE(ASA),GEGFEF,OGOE+GE,G(
11、0,),在yx2中,令y得x2,解得x或x,B(,),把B(,)代入ykx3得:k3,解得k,综上所述,k的值为或;(3)直线AB经过定点(0,3),理由如下:由得:x2+kx30,设x2+kx30二根为a,b,a+bk,ab3,A(a,a2),B(b,b2),B、B关于y轴对称,B(b,b2),设直线AB解析式为ymx+n,将A(a,a2),B(b,b2)代入得:,解得:,a+bk,ab3,m(ab)ba,nab(3)3,直线AB解析式为yx+3,令x0得y3,直线AB经过定点(0,3)【例4】(2022岳阳)如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线F1:yx2+bx+c经过点A(3,0)和
12、点B(1,0)(1)求抛物线F1的解析式;(2)如图2,作抛物线F2,使它与抛物线F1关于原点O成中心对称,请直接写出抛物线F2的解析式;(3)如图3,将(2)中抛物线F2向上平移2个单位,得到抛物线F3,抛物线F1与抛物线F3相交于C,D两点(点C在点D的左侧)求点C和点D的坐标;若点M,N分别为抛物线F1和抛物线F3上C,D之间的动点(点M,N与点C,D不重合),试求四边形CMDN面积的最大值【分析】(1)将点A(3,0)和点B(1,0)代入yx2+bx+c,即可求解;(2)利用对称性求出函数F1顶点(1,4)关于原点的对称点为(1,4),即可求函数F2的解析式;(3)通过联立方程组,求出
13、C点和D点坐标即可;求出直线CD的解析式,过点M作MFy轴交CD于点F,过点N作NEy轴交于点E,设M(m,m2+2m3),N(n,n2+2n+5),则F(m,2m+2),N(n,2n+1),可求MFm2+4,NEn2+4,由S四边形CMDNSCDN+SCDM2(MF+NE),分别求出MF的最大值4,NE的最大值4,即可求解【解析】(1)将点A(3,0)和点B(1,0)代入yx2+bx+c,解得,yx2+2x3;(2)yx2+2x3(x+1)24,抛物线的顶点(1,4),顶点(1,4)关于原点的对称点为(1,4),抛物线F2的解析式为y(x1)2+4,yx2+2x+3;(3)由题意可得,抛物线
14、F3的解析式为y(x1)2+6x2+2x+5,联立方程组,解得x2或x2,C(2,3)或D(2,5);设直线CD的解析式为ykx+b,解得,y2x+1,过点M作MFy轴交CD于点F,过点N作NEy轴交于点E,设M(m,m2+2m3),N(n,n2+2n+5),则F(m,2m+1),E(n,2n+1),MF2m+1(m2+2m3)m2+4,NEn2+2n+52n1n2+4,2m2,2n2,当m0时,MF有最大值4,当n0时,NE有最大值4,S四边形CMDNSCDN+SCDM4(MF+NE)2(MF+NE),当MF+NE最大时,四边形CMDN面积的最大值为16声明:试题解析著作权属所有,未经书面同
15、意,不得复制发布日期:2022/9/5 13:56:14;用户:账号1;邮箱:yzsysx1;学号:256700251(2022金坛区二模)如图,在平面直角坐标系xOy中,二次函数yx2+bx2的图象与x轴交于点A(3,0),B(点B在点A左侧),与y轴交于点C,点D与点C关于x轴对称,作直线AD(1)填空:b;(2)将AOC平移到EFG(点E,F,G依次与A,O,C对应),若点E落在抛物线上且点G落在直线AD上,求点E的坐标;(3)设点P是第四象限抛物线上一点,过点P作x轴的垂线,垂足为H,交AC于点T若CPT+DAC180,求AHT与CPT的面积之比【分析】(1)把A(3,0)代入yx2+
16、bx2,求出b;(2)令x0,y2,求出C(0,2),根据点D与点C关于x轴对称,求出D(0,2),进而得到直线AD解析式:yx+2,根据平移的性质及点的坐标特点,得出E(m,m2m2),则Gm3,(m3)+2,Fm3,(m3)+4,再根据平行于x轴的直线点的纵坐标相等,得出m2m2(m3),解出即可;(3)如图所示:过C作CKAD,CQHP,根据勾股定理及等面积法,求出AD,CK,DK,AK,再根据锐角三角函数定义,得出tanCPQtanCAK,tanOAC,进而求出AHT与CPT的面积之比【解析】(1)把A(3,0)代入yx2+bx2,得9+3b20,解得b;故答案为:;(2)如图所示:由
17、(1)得yx2x2,令x0,y2,C(0,2),点D与点C关于x轴对称,D(0,2),设直线AD:ykx+2,把A(3,0)代入ykx+2,得3k+20,解得k,直线AD解析式:yx+2,将AOC平移到EFG,OAEF3,FGOC2,设E(m,m2m2),则G(m3,(m3)+2),F(m3,(m3)+4),EFx轴,m2m2(m3)2+4,解得m3或m4,E(3,8)或(4,);(3)如图所示:过C作CKAD,CQHP,OD2,OA3AD,CKADCDAOADCK,CK,DK,AK,tanCAK,CQHP,CPQ+CPT180,CPT+DAC180,CPQCAK,tanCPQtanCAK,设
18、P(n,n2n2),PQn2n,CQn,解得n,P(,),CQ,AH3,tanOAC,THAH,TP,即AHT与CPT的面积之比为8:1472(2022罗城县模拟)如图,已知抛物线yax2+b经过点A(2,6),B(4,0),其中E、F(m,n)为抛物线上的两个动点(1)求抛物线的解析式并写出其顶点坐标;(2)若C(x,y)是抛物线上的一点,当4x2且SABC最大时,求点C的坐标;(3)若EFx轴,点A到EF的距离大于8个单位长度,求m的取值范围【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;(2)如图,过点C作CDy轴交AB于点D,运用待定系数法求得直线AB的解析式为yx+4,可得SABCCD(x
19、AxB)(x+1)2+,利用二次函数性质即可求得答案;(3)根据EFx轴,可得点A到EF的距离为|6n|,进而可得|6(m2+8)|8,求解即可【解析】(1)抛物线yax2+b经过点A(2,6),B(4,0),解得:,抛物线的解析式为yx2+8,顶点坐标为(0,8);(2)如图,过点C作CDy轴交AB于点D,设直线AB的解析式为ykx+d,则,解得:,直线AB的解析式为yx+4,C(x,x2+8),D(x,x+4),CDx2+8(x+4)x2x+4,SABCCD(xAxB)(x2x+4)6(x+1)2+,0,当x1时,SABC最大,此时点C的坐标为(1,);(3)EFx轴,点A到EF的距离为|
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