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例談二次函數(shù)中面積最值問題的求解方法

2024-12-21 00:00:00施建兵
數(shù)理天地(初中版) 2024年23期

【摘要】二次函數(shù)作為中學(xué)數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容,在數(shù)學(xué)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用.其中,涉及二次函數(shù)的面積最值問題是常見的題型之一.本文通過實(shí)例分析,探討求解二次函數(shù)中面積最值問題的方法,旨在幫助學(xué)生掌握有效的解題策略,提高數(shù)學(xué)思維能力和解題技巧.

【關(guān)鍵詞】二次函數(shù);初中數(shù)學(xué);解題方法

1 未知參數(shù)函數(shù)上形成三角形面積的最值問題

例1 已知拋物線y=ax2-5ax+c與y軸交于點(diǎn)C,與直線y=mx+n交于點(diǎn)A-3,0和點(diǎn)B5,4,如圖1所示.

(1)求直線與拋物線的解析式以及C點(diǎn)的坐標(biāo);

(2)如果點(diǎn)M是直線AB上方拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求△MAB的最大面積.

解析 (1)把點(diǎn)A-3,0和點(diǎn)B5,4代入y=ax2-5ax+c中,

得9a+15a+c=025a-25a+c=4,

解得a=-16c=4,

所以y=-16x2+56x+4,

把點(diǎn)A-3,0和點(diǎn)B5,4代入y=mx+n中,

解得m=12n=32.

所以y=12x+32,

當(dāng)x=0時(shí),y=-16x2+56x+4=4,

所以C0,4.

(2)過點(diǎn)M作MF⊥x軸于點(diǎn)F,交直線AB于點(diǎn)E,過點(diǎn)B作BN⊥x軸于點(diǎn)N,如圖2.

設(shè)M(t,-16t2+56t+4),

則E(t,12t+32),

S△MAB=S△AME+S△BME

=12ME×AF+12ME×FN

=12ME×AN

=12(-16t2+56t+4-12t-32)×8

=-23t2+43t+10

=-23t-12+323.

因-23<0,所以△MAB的最大面積是323.

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了拋物線的頂點(diǎn)公式的運(yùn)用及三角形最大面積的求法.第(2)問中,過點(diǎn)M作MF⊥x軸,交直線AB于點(diǎn)E,設(shè)M、E兩點(diǎn)的橫坐標(biāo)為t,分別用拋物線、直線的解析式表示兩點(diǎn)的縱坐標(biāo),根據(jù)S△MAB=S△AME+S△BME,列出關(guān)于m的二次函數(shù),求二次函數(shù)的最大值就是最大面積的值.

2 拋物線上的動(dòng)點(diǎn)與兩個(gè)定點(diǎn)形成三角形的最大面積

例2 如圖3,已知拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于A、B兩點(diǎn),過點(diǎn)A的直線l與拋物線交于點(diǎn)C4,3,已知A點(diǎn)的坐標(biāo)為1,0.

(1)求此拋物線的解析式;

(2)若點(diǎn)E是此拋物線上且位于直線AC下方的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求△ACE的最大面積以及E點(diǎn)的坐標(biāo).

解析 (1)把1,0,4,3代入y=ax2+bx+3,

得a+b+3=016a+4b+3=3,

解得a=1b=-4.

所以拋物線的解析式為y=x2-4x+3.

(2)如圖4,過E作DE⊥x軸交AC于點(diǎn)D.

設(shè)過A1,0,C4,3的直線為y=mx+n.

所以m+n=04m+n=3,

解得m=1n=-1.

所以直線AC的解析式為y=x-1.

當(dāng)y=0,則x2-4x+3=0,

解得:x1=1,x2=3,

所以B3,0,而C4,3,

所以xC-xA=4-1=3.

設(shè)Ex,x2-4x+3,

則Dx,x-1,

所以DE=x-1-x2-4x+3=-x2+5x-4,

所以S△ACE=12×3-x2+5x-4=-32x2+152x-6.

所以當(dāng)x=-1522×-32=52時(shí),△ACE的面積最大,

最大面積為:S△ACE=-32×254+152×52-6=278.

此時(shí):y=254-4×52+3=-34.

所以E52,-34.

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了運(yùn)用待定系數(shù)法求函數(shù)解析式的方法,根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)求面積最大值的方法,掌握利用二次函數(shù)的性質(zhì)求解最值是解題的關(guān)鍵.

3 結(jié)語(yǔ)

通過以上實(shí)例分析可以看出,求解二次函數(shù)中面積最值問題需要綜合運(yùn)用多種數(shù)學(xué)知識(shí)和方法.在實(shí)際解題過程中,學(xué)生應(yīng)根據(jù)具體問題的特點(diǎn),選擇合適的方法.同時(shí),隨著數(shù)學(xué)知識(shí)的不斷深入學(xué)習(xí),還會(huì)有更多更高級(jí)的數(shù)學(xué)工具和方法可以應(yīng)用到這類問題的求解中.教師在教學(xué)過程中,應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力和創(chuàng)新意識(shí),引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題.

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