备考2022数学专题17 二次函数的面积问题(解析版).doc
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1、决胜2021中考数学压轴题全揭秘精品专题17二次函数的面积问题【考点1】二次函数的线段最值问题【例1】(2020·湖北荆门·中考真题)如图,抛物线与x轴正半轴交于点A,与y轴交于点B(1)求直线的解析式及抛物线顶点坐标;(2)如图1,点P为第四象限且在对称轴右侧抛物线上一动点,过点P作轴,垂足为C,交于点D,求的最大值,并求出此时点P的坐标;(3)如图2,将抛物线向右平移得到抛物线,直线与抛物线交于M,N两点,若点A是线段的中点,求抛物线的解析式【答案】(1)直线的解析式为,抛物线顶点坐标为;(2)当时,的最大值为; ;(3)【分析】(1)先根据函数关系式求出A、B两点的坐
2、标,设直线的解析式为,利用待定系数法求出AB的解析式,将二次函数解析式配方为顶点式即可求得顶点坐标;(2)过点D作轴于E,则求得AB=5,设点P的坐标为,则点D的坐标为,ED=x,证明,由相似三角形的性质求出,用含x的式子表示PD,配方求得最大值,即可求得点P的坐标;(3)设平移后抛物线的解析式,将L的解析式和直线AB联立,得到关于x的方程,设,则是方程的两根,得到,点A为的中点,可求得m的值,即可求得L的函数解析式【详解】(1)在中,令,则,解得,令,则,设直线的解析式为,则,解得:,直线的解析式为,抛物线顶点坐标为(2)如图,过点D作轴于E,则,设点P的坐标为,则点D的坐标为,而,由二次函
3、数的性质可知:当时,的最大值为, (3)设平移后抛物线的解析式,联立,整理,得:,设,则是方程的两根, 而A为的中点,解得:抛物线的解析式【点睛】本题考查二次函数的图象和性质、相似三角形的判定与性质、待定系数法求一次函数解析式,解题的关键是熟练掌握二次函数的图象和性质【变式1-1】(2020·前郭尔罗斯蒙古族自治县哈拉毛都镇蒙古族中学九年级期中)如图,二次函数的图象交x轴于点,交y轴于点C点是x轴上的一动点,轴,交直线于点M,交抛物线于点N (1)求这个二次函数的表达式;(2)若点P仅在线段上运动,如图1求线段的最大值;若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为
4、顶点的四边形为菱形若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2),存在,【分析】(1)把代入中求出b,c的值即可;(2)由点得,从而得,整理,化为顶点式即可得到结论;分MN=MC和两种情况,根据菱形的性质得到关于m的方程,求解即可【详解】解:(1)把代入中,得 解得(2)设直线的表达式为,把代入得,解这个方程组,得 点是x轴上的一动点,且轴 ,此函数有最大值又点P在线段上运动,且当时,有最大值 点是x轴上的一动点,且轴 (i)当以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形,则有MN=MC,如图,C(0,-3)MC= 整理得, ,解得,当时,CQ=MN=,OQ=-
5、3-()=Q(0,);当m=时,CQ=MN=-,OQ=-3-(-)=Q(0,);(ii)若,如图,则有整理得, ,解得,当m=-1时,MN=CQ=2,Q(0,-1),当m=-5时,MN=-100(不符合实际,舍去)综上所述,点Q的坐标为【点睛】本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是待定系数法;解(2)的关键是利用线段的和差得出二次函数,又利用了二次函数的性质,解(3)的关键是利用菱形的性质得出关于m的方程,要分类讨论,以防遗漏【变式1-2】如图1,已知抛物线y=x2+mx+m2的顶点为A,且经过点B(3,3)(1)求顶点A的坐标(2)若P是抛物线上且位于直线OB上方的一个动点,求OPB的面
6、积的最大值及比时点P的坐标;(3)如图2,将原抛物线沿射线OA方向进行平移得到新的抛物线,新抛物线与射线OA交于C,D两点,请问:在抛物线平移的过程中,线段CD的长度是否为定值?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由【答案】(1)(1,1);(2)P(32,34);(3)2.【解析】【分析】(1)根据待定系数法,可得函数解析式,根据配方法,可得顶点坐标;(2)过点P作y轴的平行线交OB与点Q,求出直线BP的解析式,表示出点Q的坐标,根据三角形的面积公式列出函数关系式,利用二次函数的最值可得P点坐标;(3)根据平移规律,可得新抛物线,根据联立抛物线与OA的解析式,可得C、D点的横坐标,根据勾股
7、定理,可得答案【详解】解:(1)把B(3,3)代入y=x2+mx+m2得:3=32+3m+m2,解得m=2,y=x2+2x=(x+1)2+1,顶点A的坐标是(1,1);(2)过点P作y轴的平行线交OB与点Q.直线OB的解析式为y=x,故设P(n,n2+2n),Q(n,n),PQ=n2+2n(n)=n2+3n,SOPB=(n2+3n)=(n)+,当n=时,SOPB的最大值为此时y=n2+2n=,P(,);(3)直线OA的解析式为y=x,可设新的抛物线解析式为y=(xa)2+a,联立,(xa)2+a=x,x1=a,x2=a1,即C、D两点间的横坐标的差为1,CD=【点睛】本题考查了待定系数法求函数
8、解析式,三角形的面积公式,利用二次函数求最值,勾股定理二次函数与一次函数的交点问题,难度适中,是常见题型.【考点2】二次函数的面积定值问题【例2】已知二次函数(1)图象经过点时,则_;(2)当时,函数值y随x的增大而减小,求m的取值范围;(3)以抛物线的顶点A为一个顶点作该抛物线的内接正三角形(M,N两点在抛物线上),请问:的面积是与m无关的定值吗?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由【答案】(1)4;(2)m2;(3)的面积是与m无关的定值,SAMN.【解析】【分析】(1)将点代入二次函数解析式即可求出m;(2)求出二次函数的对称轴为xm,由抛物线的开口向上,在对称轴的左边y随x的增大而
9、减小,可求出m的取值范围;(3)在抛物线内作出正三角形,求出正三角形的边长,然后计算三角形的面积,可得到AMN的面积是与m无关的定值【详解】解:(1)将点代入可得:,解得:m=4;(2)二次函数的对称轴是:xm,当x2时,函数值y随x的增大而减小,m2;(3)的面积是与m无关的定值;如图:顶点A的坐标为(m,m24m8),AMN是抛物线的内接正三角形,MN交对称轴于点B,tanAMBtan60°,ABBMBN,设BMBNa,则ABa,点M的坐标为(ma,am24m8),点M在抛物线上,am24m8(ma)22m(ma)4m8,整理得:,解得:a或a0(舍去),AMN是边长为的正三角形
10、,AB=3,SAMN,与m无关.【点睛】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的图象和性质、等边三角形的性质以及特殊角三角函数的应用,其中(3)问有一定难度,根据点M在抛物线上,求出正三角形的边长是解题关键【变式2-1】(2020·湖南九年级其他模拟)若抛物线L:yax2+bx+c(a,b,c是常数,a0)与直线l:yax+b满足a2+b22a(2cb),则称此直线l与该抛物线L具有“支干”关系此时,直线l叫做抛物线L的“支线”,抛物线L叫做直线l的“干线”(1)若直线yx2与抛物线yax2+bx+c具有“支干”关系,求“干线”的最小值;(2)若抛物线yx2+bx+c的“支线”与y的图
11、象只有一个交点,求反比例函数的解析式; (3)已知“干线”yax2+bx+c与它的“支线”交于点P,与它的“支线”的平行线l:yax+4a+b交于点A,B,记ABP得面积为S,试问:的值是否为定值?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由【答案】(1);(2)y或y;(3)是定值,理由见解析【分析】(1)根据“支干”关系的定义,求出a、b、c的值,利用配方法确定函数的最值(2)由题意a1,1+b22(2cb) ,可得抛物线yx2+bx+c的“支线”为yx+b,由,消去y得到x2+bx+4c0,由抛物线yx2+bx+c的“支线”与的图象只有一个交点,可知0,得b216c0 ,由解方程组即可解决问
12、题(3) 的值是定值不妨设a0,如图所示,yax2+bx+c与它的“支线”交y轴于C,直线yax+4a+b与y轴交于点D,A(x1,y1),B(x2,y2),由 ,消去y得到ax2+(ba)x+c4ab0,推出x1+x2,x1x2 ,推出|x1x2| ,把 2a(2cb)代入上式化简4,由ABPC,可得SSPABSCABSCDBSCDA CD 48 ,由此即可解决问题【详解】解:(1)由题意a1,b2,12+(2)22(2c+2),解得c,抛物线的解析式为yx22x+,yx22x+ (x1)2,a10,x1时,y有最小值,最小值为(2)由题意a1,1+b22(2cb) 抛物线yx2+bx+c的
13、“支线”为yx+b,由,消,消去y得到x2+bx+4c0,抛物线yx2+bx+c的“支线”与的图象只有一个交点,0,b216c0 由可得b2, 或, 反比例函数的解析式为y或y(3)是定值理由如下:不妨设a0,如图所示,yax2+bx+c与它的“支线”交y轴于C,直线yax+4a+b与y轴交于点D,A(x1,y1),B(x2,y2),由 得到ax2+(ba)x+c4ab0,x1+x2,x1x2 ,|x1x2| 把a2+b22a(2cb)代入上式化简得到|x1x2|4,ABPC,SSPABSCABSCDBSCDACD|BxAx|4a|48|a|,8,的值是定值 【点睛】本题考查了二次函数综合题、
14、一次函数的应用、反比例函数的性质、一元一次方程的根与系数的关系等知识,解题的关键是理解题意,学会构建方程组解决问题,学会用分割法求三角形的面积【变式2-2】(2020·山东济南·中考真题)如图1,抛物线yx2bxc过点A(1,0),点B(3,0)与y轴交于点C在x轴上有一动点E(m,0)(0m3),过点E作直线lx轴,交抛物线于点M(1)求抛物线的解析式及C点坐标;(2)当m1时,D是直线l上的点且在第一象限内,若ACD是以DCA为底角的等腰三角形,求点D的坐标;(3)如图2,连接BM并延长交y轴于点N,连接AM,OM,设AEM的面积为S1,MON的面积为S2,若S12S2
15、,求m的值【答案】(1);(2)或;(3)【分析】(1)用待定系数法即可求解;(2)若ACD是以DCA为底角的等腰三角形,则可以分CDAD或ACAD两种情况,分别求解即可;(3)S1AE×yM,2S2ONxM,即可求解【详解】解:(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式得,解得,故抛物线的表达式为yx22x3,当x0时,y3,故点C(0,3);(2)当m1时,点E(1,0),设点D的坐标为(1,a),由点A、C、D的坐标得,AC,同理可得:AD,CD,当CDAD时,即,解得a1;当ACAD时,同理可得a(舍去负值);故点D的坐标为(1,1)或(1,);(3)E(m,0),则设点M(m,
16、m22m3),设直线BM的表达式为ysxt,则,解得:,故直线BM的表达式为yx,当x0时,y,故点N(0,),则ON;S1AE×yM×(m1)×(m22m3),2S2ONxM×mS1×(m1)×(m22m3),解得m2±(舍去负值),经检验m2是方程的根,故m2【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、等腰三角形的性质、面积的计算等,其中(2),要注意分类求解,避免遗漏【考点3】二次函数的面积最值问题【例3】(2020·四川绵阳·中考真题)如图,抛物线过点A(0,1)和C,顶点为D,直
17、线AC与抛物线的对称轴BD的交点为B(,0),平行于y轴的直线EF与抛物线交于点E,与直线AC交于点F,点F的横坐标为,四边形BDEF为平行四边形(1)求点F的坐标及抛物线的解析式;(2)若点P为抛物线上的动点,且在直线AC上方,当PAB面积最大时,求点P的坐标及PAB面积的最大值;(3)在抛物线的对称轴上取一点Q,同时在抛物线上取一点R,使以AC为一边且以A,C,Q,R为顶点的四边形为平行四边形,求点Q和点R的坐标【答案】(1)(,);yx2+2x+1 (2)(,); (3)Q,R或Q(,10),R()【分析】(1)由待定系数法求出直线AB的解析式为yx+1,求出F点的坐标,由平行四边形的性
18、质得出3a+1a8a+1(),求出a的值,则可得出答案;(2)设P(n,n2+2n+1),作PP'x轴交AC于点P',则P'(n,n+1),得出PP'n2+n,由二次函数的性质可得出答案;(3)联立直线AC和抛物线解析式求出C(,),设Q(,m),分两种情况:当AQ为对角线时,当AR为对角线时,分别求出点Q和R的坐标即可【详解】解:(1)设抛物线的解析式为yax2+bx+c(a0),A(0,1),B(,0),设直线AB的解析式为ykx+m,解得,直线AB的解析式为yx+1,点F的横坐标为,F点纵坐标为+1,F点的坐标为(,),又点A在抛物线上,c1,对称轴为:x
19、,b2a,解析式化为:yax22ax+1,四边形DBFE为平行四边形BDEF,3a+1a8a+1(),解得a1,抛物线的解析式为yx2+2x+1;(2)设P(n,n2+2n+1),作PP'x轴交AC于点P',则P'(n,n+1),PP'n2+n,SABPOBPP'n,当n时,ABP的面积最大为,此时P(,)(3),x0或x,C(,),设Q(,m),当AQ为对角线时,R(),R在抛物线y+4上,m+4,解得m,Q,R;当AR为对角线时,R(),R在抛物线y+4上,m+4,解得m10,Q(,10),R()综上所述,Q,R;或Q(,10),R()【点睛】本题是
20、二次函数综合题,考查了待定系数法,二次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,平行四边形的性质等知识,熟练掌握二次函数的性质及方程思想,分类讨论思想是解题的关键【变式3-1】(2020·重庆中考真题)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线与直线AB相交于A,B两点,其中,(1)求该抛物线的函数表达式;(2)点P为直线AB下方抛物线上的任意一点,连接PA,PB,求面积的最大值;(3)将该抛物线向右平移2个单位长度得到抛物线,平移后的抛物线与原抛物线相交于点C,点D为原抛物线对称轴上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点E,使以点B,C,D,E为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点E的坐
21、标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2)面积最大值为;(3)存在,【分析】(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;(2)设,求得解析式,过点P作x轴得垂线与直线AB交于点F,设点,则,即可求解;(3)分BC为菱形的边、菱形的的对角线两种情况,分别求解即可【详解】解:(1)抛物线过,(2)设,将点代入过点P作x轴得垂线与直线AB交于点F设点,则由铅垂定理可得面积最大值为(3)(3)抛物线的表达式为:yx24x1(x2)25,则平移后的抛物线表达式为:yx25,联立上述两式并解得:,故点C(1,4);设点D(2,m)、点E(s,t),而点B、C的坐标分别为(0,1)、(1,4);当
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