一、二次函数中常见的关于线段的最值问题有:
(1)单线段最值问题
(2)两条线段之和的最值
(3)线段之差绝对值的最值
(4)三条线段之和的最值问题
(5)三角形周长最值
二、理论依据
(1)垂线段最短
(2)两点之间线段最短
(3)点关于线对称
(4)线段的平移
(5)三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边
(6)二次函数的最值问题
三、例题详解
3.1、单线段最值问题
原理:垂线段最短
例1、已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于C点,点P是抛物线上在第一象限内的一个动点,且点P的横坐标为t.
(1)求抛物线的表达式;
(2)设抛物线的对称轴为l,l与x轴的交点为D.在直线l上是否存在点M,使得四边形CDPM是平行四边形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,连接BC,PB,PC,设△PBC的面积为S.
①求S关于t的函数表达式;
②求P点到直线BC的距离的最大值,并求出此时点P的坐标.
解:(1)将A(﹣1,0)、B(3,0)代入y=﹣x2+bx+c,
解得抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3.
(2)在图1中,连接PC,交抛物线对称轴l于点E,
∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,
∴抛物线的对称轴为直线x=1.
当t=2时,点C、P关于直线l对称,此时存在点M,使得四边形CDPM是平行四边形.
∵抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3,
∴点C的坐标为(0,3),点P的坐标为(2,3),
∴点M的坐标为(1,6);
当t≠2时,不存在,理由如下:
若四边形CDPM是平行四边形,则CE=PE,
∵点C的横坐标为0,点E的横坐标为0,
∴点P的横坐标t=1×2﹣0=2.
又∵t≠2,
∴不存在.
(3)①在图2中,过点P作PF∥y轴,交BC于点F.
设直线BC的解析式为y=mx+n(m≠0),
将B(3,0)、C(0,3)代入y=mx+n,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3.
∵点P的坐标为(t,﹣t2+2t+3),∴点F的坐标为(t,﹣t+3),
∴PF=﹣t2+2t+3﹣(﹣t+3)=﹣t2+3t,
3.2、两条线段之和的最值
原理:两点之间线段最短、对称性
例2、如图,已知抛物线y=﹣x2+mx+3与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,点B的坐标为(3,0)
(1)求m的值及抛物线的顶点坐标.
(2)点P是抛物线对称轴l上的一个动点,当PA+PC的值最小时,求点P的坐标.
3.3、线段之差绝对值的最值
原理:三角形两边之差小于第三边、对称性
例3、如图,平面直角坐标系中,四边形OABC是直角梯形,AB∥OC,OA=5,AB=10,OC=12,抛物线y=ax2+bx经过点B、C.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)一动点P从点A出发,沿AC以每秒2个单位长度的速度向点C运动,同时动点Q从点C出发,沿CO以每秒1个单位长度的速度向点O运动,当点P运动到点C时,两点同时停止运动,设运动时间为t秒,当t为何值时,△PQC是直角三角形?
(3)问在抛物线的对称轴上是否存在一点M,使得|MO﹣MB|的值最大?若存在,直接写出最大值和点M的坐标;若不存在,请说明理由.