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- 2021-05-10 发布
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定值问题解
1、如图,在平面直角坐标系O中,矩形AOCD的顶点A的坐标是(0,4),现有两动点P、Q,点P从点O出发沿线段OC(不包括端点O,C)以每秒2个单位长度的速度,匀速向点C运动,点Q从点C出发沿线段CD(不包括端点C,D)以每秒1个单位长度的速度匀速向点D运动.点P,Q同时出发,同时停止,设运动时间为t秒,当t=2秒时PQ=.
(1)求点D的坐标,并直接写出t的取值范围;
(2)连接AQ并延长交轴于点E,把AE沿AD翻折交CD延长线于点F,连接EF,则△AEF的面积S是否随t的变化而变化?若变化,求出S与t的函数关系式;若不变化,求出S的值.
(3)在(2)的条件下,t为何值时,四边形APQF是梯形?
【答案】解:(1)由题意可知,当t=2(秒)时,OP=4,CQ=2,
在Rt△PCQ中,由勾股定理得:PC==4,
∴OC=OP+PC=4+4=8。
又∵矩形AOCD,A(0,4),∴D(8,4)。
t的取值范围为:0<t<4。
(2)结论:△AEF的面积S不变化。
∵AOCD是矩形,∴AD∥OE,∴△AQD∽△EQC。
∴,即,解得CE=。
由翻折变换的性质可知:DF=DQ=4-t,则CF=CD+DF=8-t。
S=S梯形AOCF+S△FCE-S△AOE=(OA+CF)•OC+CF•CE-OA•OE
= [4+(8-t)]×8+(8-t)•-×4×(8+)。
化简得:S=32为定值。
所以△AEF的面积S不变化,S=32。
(3)若四边形APQF是梯形,因为AP与CF不平行,所以只有PQ∥AF。
由PQ∥AF可得:△CPQ∽△DAF。
∴CP:AD=CQ:DF,即8-2t:8= t:4-t,化简得t2-12t+16=0,
解得:t1=6+2,t2=。
由(1)可知,0<t<4,∴t1=6+2不符合题意,舍去。
∴当t=秒时,四边形APQF是梯形。
2、如图所示,在菱形ABCD中,AB=4,∠BAD=120°,△AEF为正三角形,点E、F分别在菱形的边BC.CD上滑动,且E、F不与B.C.D重合.
(1)证明不论E、F在BC.CD上如何滑动,总有BE=CF;
(2)当点E、F在BC.CD上滑动时,分别探讨四边形AECF和△CEF的面积是否发生变化?如果不变,求出这个定值;如果变化,求出最大(或最小)值.
【答案】解:(1)证明:如图,连接AC
∵四边形ABCD为菱形,∠BAD=120°,
∠BAE+∠EAC=60°,∠FAC+∠EAC=60°,
∴∠BAE=∠FAC。
∵∠BAD=120°,∴∠ABF=60°。
∴△ABC和△ACD为等边三角形。
∴∠ACF=60°,AC=AB。∴∠ABE=∠AFC。
∴在△ABE和△ACF中,∵∠BAE=∠FAC,AB=AC,∠ABE=∠AFC,
∴△ABE≌△ACF(ASA)。∴BE=CF。
(2)四边形AECF的面积不变,△CEF的面积发生变化。理由如下:
由(1)得△ABE≌△ACF,则S△ABE=S△ACF。
∴S四边形AECF=S△AEC+S△ACF=S△AEC+S△ABE=S△ABC,是定值。
作AH⊥BC于H点,则BH=2,
。
由“垂线段最短”可知:当正三角形AEF的边AE与BC垂直时,边AE最短.
故△AEF的面积会随着AE的变化而变化,且当AE最短时,正三角形AEF的面积会最小,
又S△CEF=S四边形AECF﹣S△AEF,则此时△CEF的面积就会最大.
∴S△CEF=S四边形AECF﹣S△AEF。
∴△CEF的面积的最大值是。
(二) 由运动产生的线段和差问题(最值问题)
1、如图所示,已知A,B为反比例函数图像上的两点,动
点P在x正半轴上运动,当线段AP与线段BP之差达到最大时,点P的坐标是【 】
A. B. C. D.
【答案】D。
【考点】反比例函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,三角形三边关系。
【分析】∵把A,B分别代入反比例函数 得:y1=2,y2= ,
∴A( ,2),B(2, )。
∵在△ABP中,由三角形的三边关系定理得:|AP-BP|<AB,
∴延长AB交x轴于P′,当P在P′点时,PA-PB=AB,
即此时线段AP与线段BP之差达到最大。
设直线AB的解析式是y=kx+b,把A、B的坐标代入得:
,解得:。∴直线AB的解析式是。
当y=0时,x= ,即P( ,0)。故选D。
2、如图,抛物线l交x轴于点A(﹣3,0)、B(1,0),交y轴于点C(0,﹣3).将抛物线l沿y轴翻折得抛物线l1.
(1)求l1的解析式;
(2)在l1的对称轴上找出点P,使点P到点A的对称点A1及C两点的距离差最大,并说出理由;
【答案】解:(1)如图1,设经翻折后,点A.B的对应点分别为A1、B1,
依题意,由翻折变换的性质可知A1(3,0),B1(﹣1,0),C点坐标不变,
∴抛物线l1经过A1(3,0),B1(﹣1,0),C(0,﹣3)三点,
设抛物线l1的解析式为y=ax2+bx+c,则
,解得。
∴抛物线l1的解析式为:y=x2﹣2x﹣3。
(2)抛物线l1的对称轴为:x=,
如图2,连接B1C并延长,与对称轴x=1交于点P,则点P即为所求。
此时,|PA1﹣PC|=|PB1﹣PC|=B1C。
设P′为对称轴x=1上不同于点P的任意一点,
则有:|P′A﹣P′C|=|P′B1﹣P′C|<B1C(三角形两边之差小于第三边),
∴|P′A﹣P′C|<|PA1﹣PC|,即|PA1﹣PC|最大。
设直线B1C的解析式为y=kx+b,则
,解得k=b=﹣3。∴直线B1C的解析式为:y=﹣3x﹣3。
令x=1,得y=﹣6。∴P(1,﹣6)。
3、如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与一直线相交于A(﹣1,0),C(2,3)两点,与y轴交于点N.其顶点为D.
(1)抛物线及直线AC的函数关系式;
(2)设点M(3,m),求使MN+MD的值最小时m的值;
(3)若抛物线的对称轴与直线AC相交于点B,E为直线AC上的任意一点,过点E作EF∥BD交抛物线于点F,以B,D,E,F为顶点的四边形能否为平行四边形?若能,求点E的坐标;若不能,请说明理由;
(4)若P是抛物线上位于直线AC上方的一个动点,求△APC的面积的最大值.
【答案】解:(1)由抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(﹣1,0)及C(2,3)得,
,解得。∴抛物线的函数关系式为。
设直线AC的函数关系式为y=kx+n,由直线AC过点A(﹣1,0)及C(2,3)得
,解得。
∴直线AC的函数关系式为y=x+1。
(2)作N点关于直线x=3的对称点N′,
令x=0,得y=3,即N(0,3)。
∴N′(6,3)
由得
D(1,4)。
设直线DN′的函数关系式为y=sx+t,则
,解得。
∴故直线DN′的函数关系式为。
根据轴对称的性质和三角形三边关系,知当M(3,m)在直线DN′上时,MN+MD的值最小,
∴。
∴使MN+MD的值最小时m的值为。
(3)由(1)、(2)得D(1,4),B(1,2),
①当BD为平行四边形对角线时,由B、C、D、N的坐标知,四边形BCDN是平行四边形,此时,点E与点C重合,即E(2,3)。
②当BD为平行四边形边时,
∵点E在直线AC上,∴设E(x,x+1),则F(x,)。
又∵BD=2
∴若四边形BDEF或BDFE是平行四边形时,BD=EF。
∴,即。
若,解得,x=0或x=1(舍去),∴E(0,1)。
若,解得,,∴E或E。
综上,满足条件的点E为(2,3)、(0,1)、、。
(4)如图,过点P作PQ⊥x轴交AC于点Q;过点C作CG⊥x轴于点G,
设Q(x,x+1),则P(x,﹣x2+2x+3)。
∴。
∴
。
∵,
∴当时,△APC的面积取得最大值,最大值为。
4、如图,已知抛物线经过A(4,0),B(2,3),C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式及对称轴.
(2)在抛物线的对称轴上找一点M,使得MA+MB的值最小,并求出点M的坐标.
(3)在抛物线上是否存在一点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)∵抛物线经过A(4,0),B(2,3),C(0,3)三点,
∴ ,解得。
∴抛物线的解析式为:,其对称轴为:。
(2)由B(2,3),C(0,3),且对称轴为x=1,可知点B、C是关于对称轴x=1的对称点。
如图1所示,连接AC,交对称轴x=1于点M,连接MB,则MA+MB=MA+MC=AC,根据两点之间线段最短可知此时MA+MB的值最小。
设直线AC的解析式为y=kx+b,
∵A(4,0),C(0,3),∴ ,解得。
∴直线AC的解析式为:y=x+3。
令x=1,得y= 。∴M点坐标为(1,)。
(3)结论:存在。
如图2所示,在抛物线上有两个点P满足题意:
①若BC∥AP1,此时梯形为ABCP1。
由B(2,3),C(0,3),可知BC∥x轴,则x轴与抛物线的另一个交点P1即为所求。
在中令y=0,解得x1=-2,x2=4。
∴P1(-2,0)。
∵P1A=6,BC=2,∴P1A≠BC。
∴四边形ABCP1为梯形。
②若AB∥CP2,此时梯形为ABCP2。
设CP2与x轴交于点N,
∵BC∥x轴,AB∥CP2,∴四边形ABCN为平行四边形。∴AN=BC=2。∴N(2,0)。
设直线CN的解析式为y=k1x+b1,则有: ,解得。
∴直线CN的解析式为:y=x+3。
∵点P2既在直线CN:y=x+3上,又在抛物线:上,
∴x+3=,化简得:x2-6x=0,解得x1=0(舍去),x2=6。
∴点P2横坐标为6,代入直线CN解析式求得纵坐标为-6。∴P2(6,-6)。
∵ABCN,∴AB=CN,而CP2≠CN,∴CP2≠AB。∴四边形ABCP2为梯形。
综上所述,在抛物线上存在点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形,点P的坐标为(-2,0)或(6,-6)。