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压轴大题类型-

抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C。

【分析】

题目给出了抛物线方程,可直接求出点A、B、C的坐标为(-4/3,0)、(3,0)、(0,4)

问题(1)根据题意,点M在直线BC的上方。(后续注意根据此限制验证点M的范围

设点M坐标为(m,-m² + 5m/3 + 4)

点B、C都是定点,可先求出其直线方程: y=-4x/3 + 4

这里有两种方法求解:

  1. 采用竖直切割法,

  2. 过点M做MN⊥x轴交BC为点T,点T坐标为(m,-4m/3+4)

    所以  MT= -m² +3m

    △MBC的面积就转化为:S△MBC = S△MBT+S△MCT

    其中,S△MBT+S△MCT 这俩三角形是共底边MT,且底边MT上的高之和就等于OB的长度。

    所以 S△MBC = MT*OB/

    = -3(m²-3m)/2 

    = -3(m-3/2)²/2 + 27/8

    显然,当m=3/2时,△MBC可取最大面积=27/8,

    此时点M坐标为(3/2,17/4)

  3. 平行线法

在△MBC中,BC边是定值,只要找出抛物线上的点与BC之间距离的最大值,那△MBC的面积就是最大值,而此时抛物线上的点就是所求的点。

所以,只要找出与BC平行且与抛物线相切的直线与抛物线的切点,即为所求。

设这条切线的方程为: y=-4x/3 + b   (与直线BC平行,所以斜率k相等)

将其与抛物线方程联立,可得:

-x² + 5x/3 + 4 =-4x/3 + b 

直线与抛物线相切时,只有一个交点,故一元二次方程判别式△=0

用根公式可直接写出方程的解x = 3/2

此时点M坐标为(3/2,17/4)

问题(2)

先求出AC的直线方程: y=3x+4

设点P坐标为(m,-m² + 5m/3 + 4)

已知AC是直角边,

所以点P的位置又分为两种情况

1. PC⊥AC且过点C

可以直接写出PC的方程: y=-x/3 +b (两直线垂直,斜率的乘积等于-1过C点,截距是点C的纵坐标

将点P坐标代入这个方程,可求得m= 2,m=0(此时就是点C坐标,舍去)

2. PA⊥AC且过点A

设PA的方程: y=-x/3 +b (两直线垂直,斜率的乘积等于-1

显然点A也是直线PA上的点,将点A坐标代入,可求得b=-4/9

所以直线PA的方程 y=-x/3 - 4/9

将点P坐标代入,可求得

m=10/3   或者是m=-4/3(点A横坐标,舍掉)

综合上述两种情况,符合题意的点P横坐标为210/3

问题(3)

已知∠ABQ=2∠ACO,如上图,我们做点A关于点O的对称点E,则由对称性可知,∠ACE=2∠ACO,

△ACE∽△ABF,(∠QBA=∠ACE,∠BAC是公共角)

所以△ABF也是等腰三角形,AB=BF,

第二问中,已求出AC的直线方程: y=3x+4,点B坐标为(3,0)

设点F坐标为(m,3m+4)

根据两点间距离公式可得 √[(m-3)²+(3m+4)²] = 3+4/3

可解得m=-7/15   m=-4/3(此时为点A的横坐标,舍掉)

此时点F的坐标为(-7/15,13/5),

故直线BF的方程: y=-3x/4 + 9/4

与抛物线方程联立,可求得交点坐标 Q(-7/12,43/16), B(3,0)

另一种情形:

∠ABQ的一条边AB在x轴上,既然是x轴上方存在∠ABQ=2∠ACO,根据对称性,在x轴下方也必然存在一点F',使得∠ABF'=2∠ACO

点F'与点F关于x轴对称,故点F坐标为(-7/15,-13/5)

直线BQ'的方程: y=3x/4 -9/4

与抛物线方程联立,可求得交点坐标 Q'(-25/12, -61/16), B(3,0)

综合上述两种情况,抛物线上存在两点Q(-7/12,43/16)、 Q'(-25/12, -61/16)使得∠ABQ=2∠ACO

【小结】

直角坐标系中,常采用水平分割或竖直分割法计算不规则图形的面积。

对于存在性问题,往往要多种情形综合考虑,否则容易漏解。

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