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对一道二次函数大题的分析与解答

如图1,抛物线y=ax2+bx+c(其中a≠0)的图像过点C(0,1),顶点为Q(2,3),点D在x轴正半轴上,且OD=OC.

1)求抛物线的函数表达式.

2)将直线CD绕点C逆时针方向旋转45°所得直线与抛物线相交于另一点E,求证:△CEQ∽△CDO.

3)在第2)小题的条件下,若点P是线段QE上的动点,点F是线段OD上的动点,问:在点P和点F移动过程中,△PCF的周长是否存在最小值?若存在,求出这个最小值;若不存在,请说明理由.

分析1)设抛物线的解析式为y=a(x-2)2+3,将C(0,1)代入,得

1=a(-2)2+3,

解得

从而

2)由题意可知,∠ECD=45°,因为OC=OD,且OC⊥OD,所以△OCD为等腰直角三角形,∠ODC=45°,从而∠ECD=∠ODC,于是CE∥x轴,则点C,E关于对称轴(直线x=2)对称.易知点E(4,1),设对称轴(直线x=2)与CE交于点M,则M(2,1),从而ME=CM=QM=2,于是△QME与△QMC均为等腰直角三角形,因此

∠QEC=∠QCE=45°.又因为△CDO为等腰直角三角形,所以∠ODC=∠OCD=45°,

进而∠QEC=∠QCE=∠ODC=∠OCD=45°.

故△CEQ∽△CDO.

图2

3)△PCF的周长存在最小值.如图2,作点C关于直线QE的对称点C′,作点C关于x轴的对称点C″,联结C′C″,交OD于点F,交QE于点P,则△PCF即为符合题意的周长最小的三角形.由轴对称的性质可知,△PCF的周长等于线段C′C″的长度.联结C′E,因为点C,C′关于直线QE对称,△QCE为等腰直角三角形,所以△QC′E为等腰直角三角形,故△CEC′为等腰直角三角形,易知点C′(4,5).因为点C,C″关于x轴对称,所以点C″(0,-1).过点C

NC′=4,NC″=4+1+1=6.

在Rt△C′NC″中,由勾股定理得

因此,在点P和点F移动过程中,△PCF的周长存在最小值

本题用的是熟悉的数学知识和方法,对三角形周长最小值的处理体现了数感的功能即转化思想,对图形用运动变换的观点来分析,体现渗透几何直观素养.试题对探究能力的考查就是对学生获取信息、加工信息能力的考查,注重对科学探究能力的考查正式是素养导向下的命题特点.

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