二次函数中的面积计算问题(包含铅垂高).pdf
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1、(D)二次函数中的面积计算问题【典型例子】例如,如图所示,二次函数2yxbxc图像x在A和B两点(A在B的左边)与y轴相交,在C点与轴相交,顶点为M,MAB为直角三角形,图像的对称轴是一条直线2x,该点P是两点之间抛物线上的移动点,A C,则PAC面积的最大值为(C)A.274B.112C。278D.3 二次函数中常见的面积问题类型:1.选择填空的简单应用 2.不规则三角形的面积用S=3.使用 4.使用相似的三角形 5.使用分割法将不规则图形转为规则图形 例 1如图 1 所示,已知正方形ABCD的边长为 1,E,F,G,H为每边的点,AE=BF=CG=DH,设面积为小s正方形EFGH 为,AE
2、为x,那么abouts的x函数图大致为(乙)示例 2.回答以下问题:如图1所示,抛物线的顶点坐标为C点(1,4),与x轴相交于A点(3,0),与y轴相交于B点。抛物线和直线AB 的解析公式;(2)求 CA AB和S CAB的垂直高度CD;(3)假设点P是抛物线上(第一象限)上的一个移动点,是否存在点P,使得S PA B=89S CA B,如果存在,求点P的坐标;如果不存在,请解释原因。思想分析 这个问题是二次函数中的常见面积问题。该方法不是唯一的。可以使用截补法,但是有点麻烦。如图第10题 xyABCOM图1 B C 铅垂高 水平宽 h a 图2 A x C O y A B D 1 1 图1
3、2所示,我们可以画出一种计算三角形面积的新方法:ahSABC21即三角形的面积等于水平宽度与前导垂直乘积的一半。掌握了这个公式之后,思路就直截了当,过程也比较简单,计算量也相对少了很多。答:(1)据已知,抛物线的解析公式可以设为y 1=a(x-1)2+4(a 0)。将A(3,0)代入解析表达式,得到a=-1,抛物线的解析公式为y 1=-(x-1)2+4,即y 1=-x 2+2 x+3。设直线AB的解析公式为y 2=kx+b,从y 1=-x 2+2 x+3得到的点B的坐标是(0,3)。将A(3,0)和B(0,3)代入y 2=kx+b,得到k=-1,b=3。直线AB的解析公式为y 2=x+3。(2
4、)C(1,4),当x=1,y 1=4,y 2=2。C AB的垂直高度CD=4-2=2。S CAB=21 3 2=3(平方单位)。(3)解决方案:存在。设P点的横坐标为 x,PAB的垂直高度为h。那么h=y 1-y 2=(-x 2+2 x+3)-(-x+3)=-x 2+3 x 从S PA B=89S CA B:21 3 (-x 2+3 x)=89 3。排列为 4 x 2-12 x+9=0,解为x=23。x=23代入y 1=-x 2+2 x+3,我们得到y 1=415。P点坐标为(23,415)。例3.如图(省市),在平面直角坐标系中,RtAOB的顶点坐标为A(0,2),O(0,0),B(4,0)
5、。O点逆时针旋转90 得到 COD(A点转C点),抛物线y=a 2+b +c(a 0)经过C、D、B三点。(1)求抛物线的解析公式;(2)若抛物线的顶点为P,求PAB的面积;(3)抛物线上是否有一点M使得MBC的面积等于PAB的面积?如果存在,则请求出口点M的坐标;如果不存在,请说明原因。x C O y A B D 1 1 图2 P-3 B A x y O 2-1-1 1 2 3 4 5-2 1 3 4 5 思路分析:根据题中给出的信息,很容易找到PAB的函数关系和面积。问题(3)是二次函数中常见的移动点问题。由于点 M 是抛物线上的一个不确定点,所以点 M 可以在不同的位置,而图的形状则以该
6、点的不确定性为特征。因此,采用分类讨论的思想来解决问题。答案:(1)C(-2,0)和D(0,4)从问题中得知。抛物线经过B(4,0),C(-2,0)。抛物线的解析公式可以设置为y=a(x+2)(x-4)D(0,4)代入上式,得到a=-21。抛物线的解析公式为y=-21(x+2)(x-4)也就是说,y=-21x 2+x+4。(2)y=-21x 2+x+4=-21(x-1)2+29。抛物线顶点29P的坐标为(1,)。通过点P,使PE y轴在点E处,如图所示。则S PAB=S四边形PEOB-S AOB-S PEA=21(1+4)29-21 4 2-21(29-2)1=6。(3)假设存在一个坐标为M(
7、x,y)的点M。那么S MBC=21|是|6=S PAB=6 那是21|是|6=6,y=2。当y=2,-21(x-1)2+29=2 时,解为x=51;当y=-2,-21(x-1)2+29=-2 时,解为x=131。存在一点M使得 MBC的面积等于 PAB的面积,其坐标为:M1(51,2),M2(51,2),M3(131,2),M4(,1312)例4.如图,抛物线与x轴相交于A(x1,0)、B(x2,0)点,且x1x2,y轴相交于C(0,4)点),其中 x1,x 2 是方程 x 2-2 x-8=0的两个根。(1)求这条抛物线的解析公式;(2)P点为线段AB上的移动点,经过P点,做PEAC,与BC
8、交于E点,连接CP,当CPE面积最大时,求P点坐标;(3)探究:如果点Q是抛物线对称轴上的一点,是否存在使 QBC成为等腰三角形的点Q,如果有,请直接写下所有满足的点Q的坐标条件;如果不是,请解释原因。-3 B A x y O 2-1-1 1 2 3 4 5-2 1 3 4 5 P E B A y O P E C x 解:(1)解方程x 2-2 x-8=0,得到x 1=-2,x 2=4。A(4,0),B(-2,0)。抛物线与x轴相交于A点和B点。抛物线的解析公式可以设置为y=a(x+2)(x-4)(a 0)抛物线与y轴相交于点C(0,4),a 2 (-4)=4,a=-21。抛物线的解析公式为y
9、=-21(x+2)(x-4),即y=-21x 2+x+4(2)设P点坐标为(m,0),在G点通过E点使EGx轴,如图所示。A(4,0),B(2,0),AB 6,BP m 2 PE AC,BPE BAC COEG ABBP,4EG 62m,EG 34m2 S CPE S CBP S BPE 21BP CO 21BP EG 21(m 2)(4 34m2)31(m 1)2 3 且-2 m4,当 m=1 时,S CPE的最大值为 3。此时点P的坐标为(1,0)(3)有这样一个点Q使 QBC成为等腰三角形,点Q的坐标为:Q 1(1,1),Q 2(1,11),Q 3(1,11),Q 4(1,194),Q
10、5(1,194)设点 Q 的坐标为(1,n)。B(-2,0),C(0,4),BC 2=(-2)2+4 2=20。当QB=QC时,QB 2=QC 2。即(-2-1)2+y 2=(-1)2+(4-y)2,y=1。Q 1(1,1)当BC=BQ,则BQ 2=BC 2。即(-2-1)2+y 2=20,y=11。Q 2(1,11),Q 3(1,11)。当QC=BC,则QC 2=BC 2。即1 2+(4-y)2=20,y=194。Q 4(1,194),Q 5(1,194)。B A y O P E C x G B A y O C x Q1 Q2 Q4 Q3 Q5 示例 5.如图 1 所示,抛物线y=x 2-2
11、 x+k在点A和B处与x轴相交,并在点C(0,-3)处与y轴相交。(图2和图3为答案备用图)(1)k=_,A点坐标为_,B点坐标为_;抛物线的顶点y=x 2-2 x+k 为M,求四边形ABMC的面积;x 轴下方的抛物线上是否有一个点D 使四边形ABDC的面积最大化?如果存在,请求点D的坐标;如果不存在,请说明原因;抛物线y=x 2-2 x+k上的点Q使得 BCQ是一个以 BC 为右侧的直角三角形。解:(1)-3,(-1,0),(3,0);(2)连接OM,如图1所示。y=x 2-2 x+k=(x-1)2-4 抛物线顶点M的坐标为(1,-4)。S四边形ABMC=S AOC+S COM+S MOB=
12、21 1 3+21 3 1+21 3 4=9 注:也可以通过点M作为抛物线的对称轴,将四边形ABMC 的面积转换为 一个梯形和两个直角三角形。(3)设置D(m,m 2-2m-3),连接OD,如图2所示。那么 0 m 3,m 2-2m-3 0,x 0)。BC x-轴与y-轴相交于C点。运动点P从坐标原点O出发,沿O A B C匀速运动(图中“”表示的路线),终点是C。通过P,使PM x轴,PN y轴,垂直脚分别为M和N。假设四边形OMPN 的面积为 S,点P 的运动时间为 t,则S关于t的函数图像大致为 3.如图,在四边形ABCD中,BAD=ACB=90,A B=A D,AC=4 BC,设CD的
13、长度为 x,四边形ABCD的面积为y,则y与x的函数关系为 A B O t S O t S O t S O t S C D y x B A O C 图4 F Q2 A B C N O M P x y(第2题图)4、如图所示,两条抛物线y 1=-21 2+1,y 2=21 2-1 和两条平行线通过点(-2,0)、(2,0)并平行于y轴分别被包围的阴影部分的面积是 5.如图,在笛卡尔坐标系中,点A的坐标为(-2,0),连接OA,将线段OA绕原点O顺时针旋转 120,得到线段OB。(1)求B点坐标;A、O、B三点的抛物线的解析公式;C在(2)中抛物线的对称轴上,它使 BOC 的周长最小化?如果存在,
14、求点C的坐标;如果不是,请说明原因。(4)如果点P是(2)中抛物线上的一个移动点,并且在x轴的下方,那么 PAB是否有最大面积?如果是,求P点坐标和PAB的最大面积;如果不是,请说明原因。6、如图所示,抛物线y=-x 2+b x+c与x轴相交于A(1,0)和B(-3,0)两点。(1)求抛物线的解析公式;(2)假设(1)中的抛物线在C点与y轴相交。抛物线的对称轴上是否有一个点Q,使得 QAC的周长最小?如果存在,求点Q的坐标;如果不是,请说明原因;(3)(1)中抛物线的第二象限中是否存在使PBC的面积最大的点 P?,如果存在,求P点坐标与 PBC之间面积的最大值;如果不存在,请说明原因。(第3题
15、)A B C D A x y B O O B A C y x 7、如图所示,已知抛物线y=a x 2+b x-4与直线y=x相交于A点和B点,A和B的横坐标分别为-1和4分别。(1)求这条抛物线的解析公式。(2)如果平行于y轴的直线x=m(0 m 5+1)在点M处与抛物线相交,在点N处与直线y=x相交,在点P处与x轴相交,求线段MN的长度(由包含m 的代数公式表示)。(3)在(2)的条件下,连接OM和BM,是否存在使 BOM的面积S最大的 m值?如果存在,请求m的值,如果不存在,请说明原因。8.二次函数y=x 2+a x+a-2 已知。(1)证明:不管是什么实数,这个函数的图形总是有两个与x轴
16、相交的点;(2)设a 0,当函数图与x轴的两个交点的距离为 时,求二次函数的解析公式;13(3)如果二次函数的图形在点A和B处与x轴相交,函数图形上是否存在点P,使得PAB的面积为2133?如果存在,求点P的坐标;如果不存在,请说明原因。9.给定:t 1,t 2 是方程t 2+2 t-24=0的两个实根,并且t 1 t 2,抛物线y=32x 2+b x+c的图像通过点A(t 1,0),B(0,t 2)。(1)求这条抛物线的解析公式;(2)假设点P(x,y)是抛物线上的移动点,位于第三象限,四边形OPAQ是以OA为对角线的平行四边形。找出OPAQ的面积S与的函数关系,x并写出x自变量的取值范围;
17、A B M P O N x y xm yx(3)在(2)的条件下,当OPAQ的面积为24 时,是否存在使OPAQ成为正方形的点 P?如果存在,求点P的坐标;如果不存在,请说明原因。10、如图所示,已知抛物线y=a x 2+b x+c与x轴相交于A、B点,与y轴相交于C点。A点在x轴的负半轴,C点在y轴的负半轴上。线段OA和OC(OA OC)的长度是方程x 2-5 x+4=0的两个根,抛物线的对称轴是线x=1。(1)求三点A、B、C 的坐标;(2)求这条抛物线的解析公式;(3)若D点为线段 AB 上的动点(与 A 点和B点不重合),过D点,DE BC与AC 交于E点,连接CD,设BD 的长度为
18、m,得 CDE的长度面积为S,求S与m的函数关系,写出自变量m的取值范围。S有最大值吗?如果存在,求最大值,求此时D点坐标;如果不存在,请说明原因。11.如图所示,在梯形ABCD中,DC AB,A=90 ,AD=6 cm,DC=4 cm,BC i=3:4的斜率。运动点P从A 出发,沿 AB方向以 2 cm/s 的速度运动到 B 点,运动点Q从B点出发,沿 B C D方向运动到 D 点,速度为3厘米/秒。点同时开始,当其中一个移动点到达终点时,另一个移动点也停止。设移动点的时间为t秒。(1)求边BC的长度;(2)当t值为t时,PC和BQ相互平分;(3)连接PQ,设 PBQ 的面积为y,求y与t的
19、函数关系,寻找t的值,y的最大值是多少?最大值是多少?12 如图所示,已知抛物线y=a x 2+b x+3(a 0)在A点(1,0)和B点(-3,0)处与x轴相交,并在C点与y轴相交。_(1)求抛物线的解析公式;(2)假设抛物线的对称轴与x轴相交于点M,问对称轴上是否有点P,使得 CMP是等腰三角形?如果B A O Q P x y y x B D O A E C CDABQP存在,请直接写出所有满足条件的点 P的坐标;如果不是,请说明原因;(3)如图所示,如果E点是第二象限抛物线上的移动点,连接BE和CE,求四边形 BOCE面积的最大值,求此时E点的坐标。13、如图所示,已知抛物线y=a(x-
20、1)2+(a 0)经过点A(-2,0 33),抛物线的顶点为D,且射线OMAD经过O。通过顶点D并平行于轴x的直线OM在C点,B在x轴的正半轴上,连接BC。(1)求抛物线的解析公式;(2)若运动点P从O点开始沿射线 OM以每秒1个长度单位的速度运动,设P点运动的时间为 t(s)。问题:t的值是多少,四边形DAOP是平行四边形?直角梯形?等腰梯形?(3)若OC=OB,则移动点P和移动点Q同时从O点和B 点开始,分别以每秒 1 个长度单位和 2 个长度单位的速度沿 OC和BO移动,当一个的点 当运动停止时,另一点也停止运动。设它们的运动时间为t(s),连接PQ,四边形BCPQ的面积最小的t 值是多
21、少?并求此时 PQ的最小值和长度。14、如图所示,OAB是一个边长为2的等边三角形,通过A点的直线y=-x+m在33E点与x轴相交。(1)求点E的坐标;A、O、E三点的抛物线的解析公式;(3)若点P 为(2)得到的抛物线 AE 段上的动点(与 A和E 不重合),设四边形OAPE 的面积为 S,求 S 的最大值。15.已知二次函数的图经过A(2,0)和C(0,12)两点,对称轴为直线x=4。设顶点为 点P,与 x 轴的另一个交点是点 B。(1)求二次函数的解析表达式和顶点P的坐标;(2)如图 1 所示,直线 y=2 x上是否有点 D使四边形OPBD成为等腰梯形?如果存在,求点D的坐标;O C A
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