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专题65胡不归中的双线段模型与最值问题(解析版)

2023-09-19 来源:步旅网
专题65胡不归中的双线段模型与最值问题

【专题说明】

胡不归模型问题解题步骤如下;

fc

1、 将所求线段和改写为TA+-PB\"的形式(?vl),若->1,提取系数,转化为小于1的形式解决。

a a a

2、 在PB的一侧,PA的异侧,构造一个角度a,使得siiia=—

3、 最后利用两点之间线段最短及垂线段最短解题

【模型展示】

如图,一动点P在直线外的运动速度为H,在直线妣V上运动的速度为巾,且VlR

AC +

V2

BC 1

即求BC+kAC的最小值.

构造射线使得sinZDJ#=乩CH/AC=k. CH=kAC・

A,

CH-kAC

CH sina= =k AC

将问题转化为求BC+CH最小值,过B点作BH丄AD交妣V于点C,交.Q于丹点,此时BC+CH取到最小 值,即

BC+kAC最小.

在求形如・迟」+好歹的式子的最值问题中,关键是构造与kPB相等的线段,将•迟型问题转化为加+PC、 型. 【精典例题】

1、在平而直角坐标系中,将二次函数y = ox-2(«>0)的图象向右平移1个单位,再向下平移2个单位,得 到

如图所示的抛物线,该抛物线与尤轴交于点A、3(点A在点3的左侧),04 = 1,经过点A的一次函数 y = /a+b(k^0)的图象与y轴正半轴交于点C,且与抛物线的另一个交点为D , WD的面积为5・

(2) 抛物线上的动点£在一次函数的图象下方,求AACE面积的最大值,并求岀此时点E的坐标; (3) 若点戶为尤轴上任意一点,在(2)的结论下,求PE + -PA的最小值.

【答案】(l)y =丄疋一兀一3;『=丄x + - : (2) MCE的而积最人值是孚,此时E,点坐标为(学一學

2

⑶PE + -PA的最小值是3.

2 2 2 16 \\2 © 7 3

【详解】

解:(1)将

.y = m2(n>0)的国象向右平移1个单位,再向下平移2个单位,得到的抛物线解析式

为 y = a(x-l)'-2,

-OA = \\,二点4的坐标为(-1,0),

代入抛物线的解析式得,4d — 2 = 0・ Za = -.

2

二抛物线的解析式为 >'=扣— 1)2 - 2,即)U 令 y = °,解得召=一1・ x》=3,二 3(3,0).

_x_| .

ZAB = OA + OB = 4.二的而积为 5, -SMBD=-AB yD=5 , ZyD=-,

2 2

5

1

3

代入抛物线解叭得,2

一2, X2=4, ZDp,|

r-—-

解得坷=RAD的解析式为y=kx+b9

解得:

H+/? = o

一〕工线AD的解析式为y =

— —.

1 3

⑵过点E作EM H y轴公AD于M,如图,设E;匕牙/一“一亍

仏打+\\ z

丄]

Z EM = -a + ---a2 +a + - = --a2 +-a + 2 .

2 2 2 2 2 2

二 SMCE = SMME - SACME = £ X EM 'I =-

x 1 = - —(f/2

1 2 2

丿

_3a I), =-lf(4V

丿4V

3

25

25 3

二当a=-时,

MCE的而积有最大值,最大值2

16

是花•此时E点坐标为(亍 7)

⑶作E关于x轴的对称点F.连接EF交x轴于点G,过点F作阳丄AE F点H.交兀轴于点P.

3) 25 2丿 H -- »16

a ---

OA = \\.

5

ZAC=1+

I=

r £G=

T

_ AG _2_4 ~ EG _]5 _3

T

二 ZAGE = ZAHP = 90 •

二sin存-少二竺丄二P」P,

AP AE 5 5

二E、F关于x轴对称,二PE = PF ,

3

二 PE +二AP = FP+HP = FH ,此时皿最小,

ZEF = — x2 = — , ZAEG = ZHEF •

8 4

二 sin ZAEG = sin ZHEF =

AG

FH

HE

5 4

ZFH=-x — = 3

2、如图,二逝中,gg。,⑷42, BE…E, D是线段肌的-个动点,则CD +晳购

的最小值是( )

【答案】B

【详解】

如图,作DH二AB于H, CMZAB于M.

二 BE 二 AC,

ZZAEB=90°,

BE

二 taiiA= =2 ♦设 AE=a, BE=2a,

AE 则有:100=a2

+4a2

,

Za2=20,

二a=2j?或-2循(舍弃), 二 BE=2a=4 辰

二AB=AC・ BE二AC, CMZAB,

ZCM=BE=4./5(等腰三角形两腰上的高相等))二二DBHYABE,二BHDYBEA,

BD AB 5

ZDH=^BD,

5

二 CD+逻 BD二CD-DH,

5

二 CD+DHNCM, 二 CD+匹 BDN 亦,

5

二CD+匹BD的最小值为4腐.

5

故选B.

3、已知抛物线y = aF+加+ C(“HO)过点A(1,O), 3(3,0)两点,与y轴交于点C, OCT. (1) 求抛物线的解析式及顶点D的坐标;

(2) 过点2作AM丄BC,垂足为M,求证:四边形dDBM为正方形;

(3) 点P为抛物线在直线BC下方图形上的一动点,当 MC而积最大时,求点P的坐标:

(4) 若点。为线段OC上的一动点,问:AQ + -QC是否存在最小值?若存在,求岀这个最小值;若不存在请说明理由.

,

【答案】(1)抛物线的表达式为:y = F—4x + 3,顶点D(2, —1): (2)证明见解析;(3)点P

存在,AQ + -QC的最小值为

§返土如. 4

2

【详解】

(1) 函数的表达式为:y = a(x-l)(x-3)= a(x'-4x+3),

即:3a=3,解得:a=l,

故抛物线的表达式为:y = x2-4x + 3,

则顶点D(2, — l);

(2) OB = OC = 3, NOBC = /OCB = 45°二A(l,0), B(3.0), Z OB=3, OA=1,

ZAB=2,

=AM = MB = ABsin45° =近,

又二D(2, -1),

ZAD=BD= ^(2-l)2+(-l-0)2

=迈, ZANI=MB=AD=BD,

二四边形ADBM为菱形,

又二 NAMB=90°,

二菱形ADBM为正方形:

(3) 设直线BC的解析式为y=mx-n,

,3m + n = 0

将点B、C的坐标代入得: .

in = -1

解得: o ,

n = 3

所以直线BC的表达式为:尸-x+3, 过点P作y轴的平行线交BC于点N,

设点P(x,x'—4x + 3),则点N(x,-x+3),

13 3

则 S =-PNXOB = -(-X + 3-X2+4X-3)= --(X2

APBC-3X),

2 2 2 3 3 v--乙 厶

故点P :

(4)存在,理由:

如图,过点C作与y轴夹角为30°的直线CF交x轴于点F.过点A作AH丄CF,Q,

此时HQ=#CQ

,

则 AQ + — QC 最小值=AQ+HQ=AH ,

2

FO

在 Rt二COF 中,ZCOF=90% 二FOC=30。,003, tanZFC0=——■

CO

Z0F=V3 *

垂足为H,交y轴于点

二F(J, 0),

利用待定系数法可求得直线HC的表达式为:y = J/ + 3…二,

ZZCOF=90°, ZFOC=30°,

ZZCFO=90-30=60°, ZZAHF=90°, ZZFAH=90°-60°=30%

oo

二 OQ=AO«tan Z FAQ=

二 Q(0、〈),

3

利川待定系数法可求得直线AH的表达式为:y = 一迺X +逅•-

3 3

联立二二并解得:x =

4

故点H(匕学,而点A(1,O),

4 4

则A卄竿.

4、已知抛物线y = x2-bx + c ( b, c为常数,b>0 )经过点A(-LO),点M(«z,0)是x轴正半轴上的动

点・

(匚)当b = 2时,求抛物线的顶点坐标;

(口)点》(仅儿)在抛物线上,当m = 5时,求/?的值;

(匚)点Q(b + g,y° )在抛物线上,当屈 M+20M的最小值为丄乎时,求【答案】(二〉(1,7):(二)方=3迈一 1;(二)b = 4

【详解】

解:(二)二抛物线 y = x2 -bx+c 经过点 4(一1,0),

二 l+b+c = O. HI c = -Z?-l.

当/? = 2时,y = x2

-2A-3 = (x-l)2

-4,

::抛物线的顶点坐标为(1,7).

(::)由(二)知,抛物线的解析式为y = x2-bx-b-\\.

二点 D(b, yD)在抛物线 y = x2 -hx-b-\\ I:,

Z yD = b2 - b ■ h - b - \\ = -b - \\ .

由b>0,得Z?>->0, _b — lvO,

2

二点D(b,—b -1)在第四象限,且在抛物线对称轴x =-的右侧.

2

如图,过点D作DE丄x轴,垂足为E,则点E&0).

/?的值.

二 AE = b + 1, DE = /?+!. f j AE = DE ・ 二在 RtAADE 中,ZADE =乙DAE = 45° ・

-AD =近AE •

由己知 AM = AD• in = 5 <

二 5-(-1)=血@ + 1)・

二b = 3忑-1・

(二)二点+

在抛物线 y = x‘一/处一〃一1 (:.

二 %=(“+$_ 也+ *)—_1 = 一£一扌.

可知点Q(^+-,----)在第四象限,且在r - xub的右侧.

厶 乙 *•

考虑到迈AM + 2QM = 2(— AM + QM),町取点 N(0,1),

如图,过点0作直线4N的垂线,垂足为G, QG hj x轴相交于点A/,

有ZGAM =45°,得— AM=GM ,

2

则此时点M满足题意.

过点Q作QH丄兀轴于点则点H(b + -.O).

2

在 RtAMQH 中,町知 ZQMH = ZMQH = 45°.

二 QH = MH , QM =^MH ・

二屈M+2QM

_

—)~(_l)l + 2^[(/? + y)-(y- —

Zb = 4・

5、如图,在平而在角坐标系中,抛物线y=x--2x3与x轴交与点A, B 点D为抛物线的顶点,对称轴与x轴交于点E.

(点A在点B的左侧)交y轴于点C,

(1) 连结BD,点M是线段BD上一动点(点M不与端点氏D重合),过点M作NINZBD交抛物线于点

N (点N在对称轴的右侧),过点N作NH二x轴,垂足为H,交BD于点F,点P是线段0C上一动点,当 取得

最大值时,求HF+FP+lpc的最小值;

3

(2) 在(1)中,当MN取得最大值HF+FP+1/3PC取得小值时,把点P向上平移个迟单位得到点Q,连

2

结AQ,把ZAOQ绕点0瓶时针旋转一泄的角度Q (0。<&<360。),得到二AOQ,其中边AQ交坐标轴于点

C在旋转过程中,是否存在一点G使得ZQ =ZQ'OG2若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标: 若不存

在,谙说明理由.

【答案】(1)丄+ 空:(2)存在,Q的坐标(匹,-土5), (土色,匹),(-±5, 土匕),

3 3 555555

(也,-込 5

5

【详解】 解:(1)如图1

二抛物线v=x2

・2x・3与X轴交于点儿E (点J在点E的左侧),交y轴于点c 二令y=o 解得:1, X2=3,令 X=0,解得:y= - 3,

ZA ( - 1, 0〉, B (3, 0), C (0, -3)

一「小 “ u_m、八,b 一2 . 4ac-b2 4xlx(-3)-4 4 -点D为抛物线的顶点,且——=—— =1, ---------- = --------- - ・4

2a 2 4a 4x1

二点D的坐标为D (1, -4) ::直线加的解析式为:>=2x-6,

由题意,可设点N (加•加2・2加・3〉,则点F (w. 2m - 6)

ZJA77

|= (2m - 6)・(m2 - 2?n - 3) = - nr+4ni - 3

二、打加=_

=2时,NF取到最犬你 此时MV取到最大值,此时HF=2,

2a

此时,N (2> ・ 3), F (2, -2)t H (2, 0)

在X轴上找一点K (一込2, 0),连接CK,过点F作CK的垂线交CK于点丿点,交y轴于点P,

二 sin 二 0仮=一,直线 KC 的解析式为:y = -2y/2x-3,且点 F (2, -2),

X1= -

»护宜炯的解析式为:y斗呼

-19-4>/2

?

9

二叫护的最小值即\"的长,且曲寺芈

Z\\HF + FP + -PC\\ =

3 \\fftin

7 + 4>/2

(2)由(1〉知,点 P (0,

二把点吓上平移刍个单位得到点。

匚点。(0, -2)

匚在 RtEJOe ■ PJOG=90°, AQ=JS9 取 的中点 G,连接 OG,则 OG=GO=-AQ=^-.此

2 2

时,ZAOO=ZGOO

把二90绕点0顺时针旋转一定的角度a (0°9二如图2

0

号过点0作如轴心轴于点丄且匚GO—二0

G点落在y轴的负半轴,则G (0,

则二 ZO0=二 OzT0= ZOAO,

二 sin 二 02Q=

OQ

AQ 书

二弘“_2=型=座,解得:2仝

OQ 2 5 5

二在Rt二OZ0中根据勾股定■ 得|0/|= 迹

5

二点0的坐标为G (竺,-士5):

5 5

二如图

3,

当G点落在5半・同理可得\"攀寧

二如图4

当G点落在y轴的正半轴上时,同理可得0

二如图5

当\"落虹轴的负半轴上时,同理可得0 一等,

普亜 4书 5

5

5

4序亜 5

逻亜 亜

综卜•所述,所有满足条件的点0的坐标为:- )・( ,丁),(-〒, ),( 迹

-—)

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