「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

在中考里,二次函数背景下求三角形面积的题型,往往以压轴题的形式出现,教学中发现同学们对此类题还不甚熟悉,为此本文再强调一次,以期同学们更好地掌握.

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

【题目呈现】

1.如图,在平面直角坐标系中,⊙A与x轴相交于C(一2,0),D(一8,0)两点,与y轴相切于点B(0,4).

(1)求经过B,C,D三点的抛物线的函数表达式;

(2)设抛物线的顶点为E,证明:直线CE与⊙A相切;

(3)在x轴下方的抛物线上,是否存在一点F,使△BDF的面积最大,最大值是多少?并求出点F的坐标.

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

【分析】(1)用一般式或交点式或顶点式都可求出解析式为y=x²/4+5x/2+4.

(2)要证CE为⊙A的切线,则连AC,AE,证AC⊥CE,即∠ACE=90°,如图

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

题中给出信息为数据信息,想到用构股定理的逆定理,由抛物线与圓都关于抛物线的对称轴对称,又由抛物线的解析式可知,顶点E的坐标为(一5,一9/4),∵⊙A与y轴相切于B点,∴半径r=|xA|=|xE|=5,∴A点坐标为(一5,4),AE=yA一yE=4一(一9/4)=25/4,又可算出CE=15/4,∴AE²=AC²+CE²,∴∠ACE=90°,∴AC⊥CE,∴直线CE与⊙A相切

(3)欲求△BDF的最大面积时F点的坐标及最大面积,我们联想到①"铅垂高,水平宽"面积法,②割补法,③切线法,④三角函数法,下面一一介绍.

(一)铅垂高,水平宽,面积法

如图,过点F作y轴的平行线FM,交x轴于点N,交BD于M,

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

设F(x,x²/4+5x/2+4),由B,D两点易求直线BD的解析式为y=x/2+4,∴M(x,x/2+4)∴MF=yM一yF=x/2+4一(x²/4+5x/2+4)=一x²/4一2x,∴S△BDF=S△DMF+S△BMF=1/2×MF×DN+1/2×MF×ON=1/2MF(DN+ON)=1/2(一x²/4一2x)×8=一x²一8x=一(x+4)²+16,∴当x=一4时,S最大=16,此时yF=一2,∴F(一4,一2),∴x轴下方存在点F,使△BDF面积最大,最大值为16,此时点F的坐标为(一4,一2).

(二)割补法

过点F作x轴的平行线FN交y轴于N,过D作DM⊥FN于于M,如图

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

设F点坐标为(x,x²/4十5x/2+4),则BN=4一(x²/4+5x/2+4)=一x²/4一5x/2,DM=一x²/4一5×/2一4,MN=8,MF=x+8,FN=一x,∴S△BDF=S梯形DMNB一S△BFN一S△DMF=1/2(DM+BN)MN一1/2×DM×MF一1/2×FN×BN,代入数据化简得S△BDF=一x²一8x,与方法一相同,不再叙述,就是化简有点麻烦,考验同学们的计算能力,建议用换元法,如设DM=a,BN=b代入化简,或直接先写DM,BN,最后再代入,比较简单.

(三)切线法

如图,平移直线BD,当平移后的直线L与抛物线相切时,切点F可确定,此时F到线段BD的距离最大,则S△BDF的面积最大,易求直线BD的解析式为y=x/2+4,可设直线L的解析式为y=x/2+b,联立抛物线解析式得x²/4十2x+4一b=0,当△=0时有唯一公共点,此时解得b=0,直线L的解析式为y=x/2,它过原点,解y=x/2与y=x²/4+5x/2+4组成方程组得,×=一4,y=一2,∴F点坐标为(一4,一2),过F作FM⊥DB于M,过B点作BN⊥L于N,过F作FH⊥y轴于H,如图

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

此时FM=BN,易知FO=2√5,,由△BNO∽△FOH,得BN/FH=OB/FO,即BN/4=4/2√5,∴BN=8√5/5,又BD=4√5,∴S△BDF=1/2×FM×BD=1/2×4√5×8√5/5=16,∴所有符合条件F点为(一4,一2),S△BDF的最大值为16.

(四)三角函数法

如图过点F作FN∥y轴交BD于M,过B作BH∥x轴,过D作DH⊥BH于H,过F作FQ⊥BD于Q

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

设F(x,x²/4+5x/2+4),易求BD解析式为y=x/2十4,则M(x,x/2+4),FM=x/2+4一x²/4一5x/2一4=一x²/4一2x,S△BDF=1/2×BD×QF=1/2×BD×MF×Sin∠FMQ=1/2BD×MF×MF×Sin∠BDH=1/2×BD×MF×HB/BD=1/2×MF×HB=1/2(一x²/4一2x)×8=一x²一8x,至此S△BDF的表达式与方法一相同,后续与第一问相同,不管哪种解法,只不过是从不同角度,运用不同的知识点,达到殊途同归,同学们要多体会,多总结,举一反三,融会贯通,下面给出一道练习题,试一试你的伸手,

如图,抛物线y=ax²十bx+5/2与直线AB交于点A(一1,0),B(4,5/2),点D是抛物线A,B两点间部分上的一个动点(不与点A,B重合),直线CD与y轴平行,交直线AB于点C,连接AD,BD.

(1)求抛物线的解析式;

(2)设D点横坐标为m,△ADB的面积为S,求S取最大值时点C,点D的坐标及S的最大值.

「初中数学」二次函数背景下的三角形面积

答案:(1)抛物线解析式为y=一x²/2+2x+5/2.(2),C(3/2,5/4),D(3/2,35/8),S=一5m²/4十15m/4+5,S最大=125/16.


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