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1、類型一 二次函數(shù)與線段問題
例1、 如圖1-1,拋物線y=x2-2x-3與x軸交于A、B兩點,與y軸交于點C,點P是拋物線對稱軸上的一個動點,如果△PAC的周長最小,求點P的坐標.
圖1-1
【解析】如圖1-2,把拋物線的對稱軸當作河流,點A與點B對稱,連結(jié)BC,那么在△PBC中,PB+PC總是大于BC的.如圖1-3,當點P落在BC上時,PB+PC最小,因此PA+PC最小,△PAC的周長也最?。?
由y=x2-2x-3,可知OB=OC=3,OD=1.所以DB=DP=2,因此P(1,-2).
圖1-2 圖1-3
例2、如圖,
2、拋物線與y軸交于點A,B是OA的中點.一個動點G從點B出發(fā),先經(jīng)過x軸上的點M,再經(jīng)過拋物線對稱軸上的點N,然后返回到點A.如果動點G走過的路程最短,請找出點M、N的位置,并求最短路程.
圖2-1
【解析】如圖2-2,按照“臺球兩次碰壁”的模型,作點A關(guān)于拋物線的對稱軸對稱的點A′,作點B關(guān)于x軸對稱的點B′,連結(jié)A′B′與x軸交于點M,與拋物線的對稱軸交于點N.
在Rt△AA′B′中,AA′=8,AB′=6,所以A′B′=10,即點G走過的最短路程為10.根據(jù)相似比可以計算得到OM=,MH=,NH=1.所以M(, 0),N(4, 1).
圖2-2
例3、如圖3-1,拋物線與
3、y軸交于點A,頂點為B.點P是x軸上的一個動點,求線段PA與PB中較長的線段減去較短的線段的差的最小值與最大值,并求出相應的點P的坐標.
圖3-1
【解析】題目讀起來像繞口令,其實就是求|PA-PB|的最小值與最大值.
由拋物線的解析式可以得到A(0, 2),B(3, 6).設P(x, 0).
絕對值|PA-PB|的最小值當然是0了,此時PA=PB,點P在AB的垂直平分線上(如圖3-2).解方程x2+22=(x-3)2+62,得.此時P.
在△PAB中,根據(jù)兩邊之差小于第三邊,那么|PA-PB|總是小于AB了.如圖3-3,當點P在BA的延長線上時,|PA-PB|取得最大值,最大值
4、AB=5.此時P.
圖3-2 圖3-3
例4、如圖4-1,菱形ABCD中,AB=2,∠A=120°,點P、Q、K分別為線段BC、CD、BD上的任意一點,求PK+QK的最小值.
圖4-1
【解析】如圖4-2,點Q關(guān)于直線BD的對稱點為Q′,在△KPQ′中,PK+QK總是大于PQ′的.如圖4-3,當點K落在PQ′上時,PK+QK的最小值為PQ′.如圖4-4,PQ′的最小值為Q′H,Q′H就是菱形ABCD的高,Q′H=.
這道題目應用了兩個典型的最值結(jié)論:兩點之間,線段最短;垂線段最短.
圖4-2 圖4
5、-3 圖4-4
例5、如圖5-1,菱形ABCD中,∠A=60°,AB=3,⊙A、⊙B的半徑分別為2和1,P、E、F分別是邊CD、⊙B和⊙A上的動點,求PE+PF的最小值.
圖5-1
【解析】E、F、P三個點都不確定,怎么辦?BE=1,AF=2是確定的,那么我們可以求PB+PA-3的最小值,先求PB+PA的最小值(如圖5-2).
如圖5-3,PB+PA的最小值為AB′,AB′=6.所以PE+PF的最小值等于3.
圖5-2 圖5-3
例6、如圖6-1,已知A(0, 2)、B(6, 4)、E(a
6、, 0)、F(a+1, 0),求a為何值時,四邊形ABEF周長最小?請說明理由.
圖6-1
【解析】在四邊形ABEF中,AB、EF為定值,求AE+BF的最小值,先把這兩條線段經(jīng)過平移,使得兩條線段有公共端點.
如圖6-2,將線段BF向左平移兩個單位,得到線段ME.
如圖6-3,作點A關(guān)于x軸的對稱點A′,MA′與x軸的交點E,滿足AE+ME最小.
由△A′OE∽△BHF,得.解方程,得.
圖6-2 圖6-3
例7、如圖7-1,△ABC中,∠ACB=90°,AC=2,BC=1.點A、C分別在x軸和y軸的正半軸上,當
7、點A在x軸上運動時,點C也隨之在y軸上運動.在整個運動過程中,求點B到原點的最大距離.
圖7-1
【解析】如果把OB放在某一個三角形中,這個三角形的另外兩條邊的大小是確定的,那么根據(jù)兩邊之和大于第三邊,可知第三邊OB的最大值就是另兩邊的和.
顯然△OBC是不符合條件的,因為OC邊的大小不確定.
如圖7-2,如果選AC的中點D,那么BD、OD都是定值,OD=1,BD=.
在△OBD中,總是有OB<OD+BD.
如圖7-3,當點D落在OB上時,OB最大,最大值為.
圖7-2 圖7-3
例8、如圖8-1,已知A(-2,0
8、)、B(4, 0)、.設F為線段BD上一點(不含端點),連結(jié)AF,一動點M從點A出發(fā),沿線段AF以每秒1個單位的速度運動到F,再沿線段FD以每秒2個單位的速度運動到D后停止.當點F的坐標是多少時,點M在整個運動過程中用時最少?
圖8-1
【解析】點B(4, 0)、的坐標隱含了∠DBA=30°,不由得讓我們聯(lián)想到30°角所對的直角邊等于斜邊的一半.
如果把動點M在兩條線段上的速度統(tǒng)一起來,問題就轉(zhuǎn)化了.
如圖8-2,在Rt△DEF中,F(xiàn)D=2FE.如果點M沿線段FD以每秒2個單位的速度運動到點D時,那么點M沿線段FE以每秒1個單位的速度正好運動到點E.因此當AF+FE最小時,點M用時
9、最少.
如圖8-3,當AE⊥DE時,AF+FE最小,此時F.
圖8-2 圖8-3
例9、如圖9-1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8.點E是BC邊上的點,連結(jié)AE,過點E作AE的垂線交AB邊于點F,求AF的最小值.
圖9-1
【解析】如圖9-2,設AF的中點為D,那么DA=DE=DF.所以AF的最小值取決于DE的最小值.
如圖9-3,當DE⊥BC時,DE最小.設DA=DE=m,此時DB=.
由AB=DA+DB,得.解得.此時AF=.
圖9-2 圖9-3
10、
例10、如圖10-1,已知點P是拋物線上的一個點,點D、E的坐標分別為(0, 1)、(1, 2),連結(jié)PD、PE,求PD+PE的最小值.
圖10-1
【解析】點P不在一條筆直的河流上,沒有辦法套用“牛喝水”的模型.
設P,那么PD2=.所以PD=.
如圖10-2,的幾何意義可以理解為拋物線上的動點P到直線y=-1的距離PH.所以PD=PH.因此PD+PE就轉(zhuǎn)化為PH+PE.
如圖10-3,當P、E、H三點共線,即PH⊥x軸時,PH+PE的最小值為3.
高中數(shù)學會學到,拋物線是到定點的距離等于到定直線的距離的點的集合,在中考數(shù)學壓軸題里, 如果要用到這個性質(zhì),最好鋪墊一個小題,求證PD=PH.
圖10-2 圖10-3
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