☉湖北省武漢市吳家山第三中學 吳 波
初中階段,涉及到“最”值問題的定理、性質(zhì)有三個:1.兩點之間,線段最短,以及其派生出來的三角形兩邊之和大于第三邊,兩邊之差小于第三邊;2.二次函數(shù)的最大值和最小值;3.垂線段最短.縱觀近年相關中考題,拋物線中的最值問題,大約涉及以下四個方面:線段最長、面積最大、線段之和最小、線段之差最大,前面二者可轉(zhuǎn)化成用“二次函數(shù)最值”解決,后二者常用軸對稱轉(zhuǎn)化成用“兩點之間,線段最短”來解決.本文擬以去年山東兩個地方中考題為例,敘述架構在拋物線上的最值問題,及可能的變式.為與本文所述最值相關,故將原題中無關問題舍去.
例1(2011山東威海)如圖1,拋物線y=ax2+bx+c交x軸于點A(-3,0)和點B(1,0),交y軸于點E(0,-3).點C是點A關于點B的對稱點,直線y=-x+m過點C,交y軸于點D.點K為線段AB上一動點,過點K作x軸的垂線與直線CD交于點H,與拋物線交于點G,求線段HG長度的最大值.
略解:易求拋物線表達式為y=x2+2x-3,直線CD的表達式為y=-x+5.設K點的坐標為(t,0),則H點的坐標為(t,-t+5),G點的坐標為(t,t2+2t-3).
因為點K為線段AB上一動點,
所以-3≤t≤1.
變式2:如圖2,點G在何處時,△GDC的面積最大?
分析1:由于CD為定值,所以高GS最大時,面積最大.
分析2:要高GS最大,可平移直線CD,當其與拋物線只有一個交點時,這個交點即為所求點G.
分析3:過C、D兩點作GH的垂線段,將△GDC重新分割組合,則有:
求線段最長和面積最大,關鍵在于將其表示出來,再用二次函數(shù)最值解決.
分析:本題本質(zhì)即為已知點C、點D在x軸同側(cè),在x軸上找一點M,使MC+MD最短.作出點C關于x軸的對稱點C′,連接C′D交x軸于點M,根據(jù)軸對稱性及兩點之間線段最短可知,MC+MD的值最小.求直線C′D的解析式,進而可求點M坐標.
變式1:如圖3,在拋物線對稱軸上找一點E,使△EAC的周長最小,并求其值及點E的坐標.
分析:使△EAC的周長最小,即AC+CE+EA的值最小,而線段AC長度不變,從而轉(zhuǎn)化成兩條線段之和最小.題中易找到點A關于對稱軸的對稱點B,所以連BC,與對稱軸的交點即為所求點E.此時,CE+EA=CE+EB=BC.線段AC和BC可用勾股定理求出,從而可求出△EAC的周長最小值.求直線BC的解析式,即可得點E坐標.
變式2:點C關于對稱軸的對稱點為N,在直線AC上找點P,使四邊形BNDP的周長最短,并求點P的坐標.
變式3:如圖3,在拋物線對稱軸上找一點F,使點F到點B和點C的距離之差最大,并求點F的坐標.
分析:由點A、點B關于對稱軸對稱,可知FA=FB,要使得FBFC的值最大,即是使得FA-FC的值最大.根據(jù)三角形兩邊之差小于第三邊可知,當點A、C、F三點在同一直線上時,其差值最大,所以過點A、C的直線交拋物線對稱軸于點F,則該點即為所求.
變式4:如圖4,點A關于BC的對稱點為N,AG∥BN交直線BC于點G,若點P,點Q為直線BC、BN上的兩動點,連NP、PQ、QG,求這三條線段和的最小值.
分析:由點A、N關于直線BC對稱可知NP+PQ的最小值為AQ,而AQ+QG的最小值,則可找點G關于BN的對稱點G′,連AG′,交BC、BN的交點即為所求的P、Q點的位置,最小值為AG′的長,在直角三角形AGG′中用勾股定理可求.
求線段和最小及差最大,題中的拋物線只是一個載體,本質(zhì)是利用軸對稱將多線段轉(zhuǎn)化在一條直線上求最大(?。┲档膯栴}.