专题07 求二次函数的最值(解析版)

第07讲求二次函数的最值考纲要求:1. 会用描点法画出二次函数的图像，理解二次函数的性质。

2. 利用二次函数的性质解决简单的实际问题；能解决二次函数与其他知识结合的有关问题。

基础知识回顾:二次函数的图象和性质二次函数的图象和性质图象xyy=ax2+bx+c(a＞0)Oxyy=ax2+bx+c(a＜0)O开口向上向下对称轴x＝2ba-顶点坐标24,24b ac ba a⎛⎫--⎪⎝⎭增减性当x>2ba-时，y随x的增大而增大；当x＜2ba-时，y随x的增大而减小.当x>2ba-时，y随x的增大而减小；当x＜2ba-时，y随x的增大而增大.最值x=2ba-，y最小＝244ac ba-. x=2ba-，y最大＝244ac ba-.应用举例:招数一、利用二次函数的图像和性质，用最值的公式解决最值问题问题．【例1】二次函数y＝﹣2x2﹣4x+5的最大值是________．【答案】7【解析】y＝﹣2x2﹣4x+5＝﹣2（x+1）2+7，即二次函数y＝﹣x2﹣4x+5的最大值是7，故答案为：7．【例2】已知二次函数y＝x2－2x＋2在m≤x≤m＋1时有最小值m，则整数m的值是（）A．1 B．2 C．1或2 D．±1或2【答案】C【解析】y=x2-2x+2=（x-1）2+1，分类讨论：（1）若顶点横坐标在范围m≤x≤m+1右侧时，有m＜1，此时y随x的增大而减小，=m=（m+1）2-2（m+1）+2，∴当x=m+1时，函数取得最小值，y最小值方程无解．（2）若顶点横坐标在范围m≤x≤m+1内时，即有m≤1≤m+1，解这个不等式，即 0≤m≤1．此时当x=1时，函数取得最小值，y=1，最小值∴m=1．（3）若顶点横坐标在范围m≤x≤m+1左侧时，即m＞1时，y随x的增大而增大，=m=m2-2m+2，解得m=2或1（舍弃）∵当x=m时，函数取得最小值，y最小值∴m=1或2．故选：C．招数二、解决与二次函数的增减性有关的最之问题时，简便的方法是结合图象，利用数形结合的思想直观地得出结论，不限定自变量的取值范围求最值．【例3】如图抛物线经y＝ax2+bx+c过点A（﹣1，0），点C（0，3），且OB＝OC．（1）求抛物线的解析式及其对称轴；（2）点D、E在直线x＝1上的两个动点，且DE＝1，点D在点E的上方，求四边形ACDE的周长的最小值．【答案】（1）y＝﹣x2+2x+3；（2）+.【解析】（1）∵OB＝OC，∴点B（3，0），则抛物线的表达式为：y＝a（x+1）（x﹣3）＝a（x2﹣2x﹣3）＝ax2﹣2ax﹣3a，故﹣3a＝3，解得：a＝﹣1，故抛物线的表达式为：y＝﹣x2+2x+3…①；（2）ACDE的周长＝AC+DE+CD+AE，其中AC＝、DE＝1是常数，故CD+AE最小时，周长最小，取点C关于函数对称点C（2，3），则CD＝C′D，取点A′（﹣1，1），则A′D＝AE，故：CD+AE＝A′D+DC′，则当A′、D、C′三点共线时，CD+AE＝A′D+DC′最小，周长也最小，四边形ACDE的周长的最小值＝AC+DE+CD+AE＝+A′D+DC′＝+A′C′＝+；【例4】如图，直线y＝﹣x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点，抛物线y＝﹣x2+bx+c经过点B、C，与x轴另一交点为A，顶点为D．（1）求抛物线的解析式；（2）在x轴上找一点E，使EC+ED的值最小，求EC+ED的最小值；【答案】（1）y＝﹣x2+2x+3；（2）E（，0）.【解析】（1）直线y＝﹣x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点，则点B、C的坐标分别为（3，0）、（0，3），将点B、C的坐标代入二次函数表达式得：，解得：，故函数的表达式为：y＝﹣x2+2x+3，（2）如图1，作点C关于x轴的对称点C′，连接CD′交x轴于点E，则此时EC+ED为最小，函数顶点坐标为（1，4），点C′（0，﹣3），将CD的坐标代入一次函数表达式并解得：直线CD的表达式为：y＝7x﹣3，当y＝0时，x＝，故点E（，0）.招数三、二次函数的最值一定要结合实际问题中自变量的取值范围确定，即限定自变量的取值范围求最值．【例5】当﹣2≤x≤1时，关于x的二次函数y＝﹣（x﹣m）2+m2+1有最大值4，则实数m的值为（）A．2 B．2或 C．2或或 D．2或或【答案】B【解析】当m＜﹣2，x＝﹣2时，y最大＝﹣（﹣2﹣m）2+m2+1＝4，解得m＝﹣（舍），当﹣2≤m≤1，x＝m时，y最大＝m2+1＝4，解得m＝﹣；当m＞1，x＝1时，y最大＝﹣（1﹣m）2+m2+1＝4，解得m＝2，综上所述：m的值为-或2，故选：B ．招数四、由函数的最大值，确定的自变量的取值范围。

【例6】二次函数y ＝ax 2+bx +c （a ，b ，c 是常数，a ≠0）的自变量x 与函数值y 的部分对应值如下表：x … ﹣2 ﹣1 0 1 2 … y ＝ax 2+bx +c…t m ﹣2﹣2n…且当x ＝﹣时，与其对应的函数值y ＞0．有下列结论：①abc ＞0；②﹣2和3是关于x 的方程ax 2+bx +c ＝t 的两个根；③0＜m +n ＜．其中，正确结论的个数是（ ） A ．0 B ．1C ．2D ．3【答案】C【解析】当x ＝0时，c ＝﹣2， 当x ＝1时，a +b ﹣2＝﹣2，∴a +b ＝0，∴y ＝ax 2﹣ax ﹣2，∴abc ＞0，①正确；x ＝是对称轴，x ＝﹣2时y ＝t ，则x ＝3时，y ＝t ， ∴﹣2和3是关于x 的方程ax 2+bx +c ＝t 的两个根，②正确；m ＝a +a ﹣2，n ＝4a ﹣2a ﹣2， ∴m ＝n ＝2a ﹣2，∴m +n ＝4a ﹣4， ∵当x ＝﹣时，y ＞0，∴a ＞，∴m +n ＞，③错误；故选：C ． 方法、规律归纳:一、二次函数最值的方法与技巧：1、若自变量的取值范围是全体实数，则函数在顶点处取得最大值或最小值。

2、若自变量的取值范围是21x x x ≤≤，若-a b 2在自变量的取值范围内，则当x=-ab 2时，y=a b ac 442-是其中的一个最值。

另一个最值在1x x =或2x x =处取得。

若ab 2-不在自变量的取值范围内，则函数的最值即为函数在1x x =，2x x =时的函数值，且较大的为最大值，较小的为最小值，最大值和最小值是同时存在的。

二、解决最值应用题要注意两点①设未知数，在 “当某某为何值时，什么最大（最小）”的设问中，“某某”要设为自变量，“什么”要设为函数；②求解最值时，一定要考虑顶点（横、纵坐标）的取值是否在 自变量的取值范围内.实战演练:1.已知抛物线y ＝ax 2+4ax +4a +1（a ≠0）过点A （m ，3），B （n ，3）两点，若线段AB 的长不大于4，则代数式a 2+a +1的最小值是________．【答案】根据题意得4a +1≥3，解不等式求得a ≥，把x ＝代入代数式即可求得． 【解析】∵抛物线y ＝ax 2+4ax +4a +1（a ≠0）过点A （m ，3），B （n ，3）两点， ∴＝﹣＝﹣2，∵y ＝ax 2+4ax +4a +1=a(x+2)2+1，∴顶点坐标为（-2，1），∴a ＞0， ∵线段AB 的长不大于4， ∴4a +1≥3，∴a ≥，∴a 2+a +1的最小值为：（）2++1＝； 故答案为．2.如图所示，点C 是线段AB 上的一个动点，AB ＝1，分别以AC 和CB 为一边作正方形，用S 表示这两个正方形的面积之和，下列判断正确的是( )A ．当点C 是AB 的中点时，S 最小 B ．当点C 是AB 的中点时，S 最大C ．当点C 为AB 的三等分点时，S 最小D ．当点C 为AB 的三等分点时，S 最大 【答案】A【解析】设AC=x ，则CB=1-x ， S=x 2+（1-x ）2即S=2x 2-2x+1， 所以当x==时，S 最小．此时，C 是AB 的中点． 故选：A ．3.抛物线2(y ax bx c a =++，b ，c 是常数），0a >，顶点坐标为1(2，)m ，给出下列结论：①若点1(,)n y 与3(22n -，2)y 在该抛物线上，当12n <时，则12y y <；②关于x 的一元二次方程210ax bx c m -+-+=无实数解，那么( )A ．①正确，②正确B ．①正确，②错误C ．①错误，②正确D ．①错误，②错误 【答案】A【解析】解：①顶点坐标为1(2，)m ，12n <，∴点1(,)n y 关于抛物线的对称轴12x =的对称点为1(1,)n y -， ∴点1(1,)n y -与3(22n -，2)y 在该抛物线上，31(1)(2)022n n n ---=-<，3122n n ∴-<-，0a >，∴当12x >时，y 随x 的增大而增大， 12y y ∴<，故此小题结论正确；②把1(2，)m 代入2y ax bx c =++中，得1142m a b c =++，∴一元二次方程210ax bx c m -+-+=中，△2221144444()4()4042b ac am a b ac a a b c a a b a =-+-=-+++-=+-<，∴一元二次方程210ax bx c m -+-+=无实数解，故此小题正确；故选：A ．4.抛物线与直线y=-x+5一个交点A（2，m），另一个交点B在x轴上，点P是线段AB上异于A、B的一个动点，过点P做x轴的垂线，交抛物线于点E；（1）求抛物线的解析式；（2）是否存在这样的点P，使线段PE长度最大？若存在求出最大值及此时点P的坐标，若不存在说明理由；（3）求当ΔPAE为直角三角形时点P的坐标.【答案】（1）；(2) 当P时，PE长度的最大值为（3）.【解析】（1）由题意A(2,3) , B(5，0)把A(2，3) 、B(5，0) 代入得：b=6, c=-5∴（2）设P的横坐标 m,则..m=时,当P 时，PE 长度的最大值为当时，直线AE 垂直于直线AB ，直线AE 的解析式为联立方程解得： （不合题意，舍去）即当时，点P 的纵坐标与点A 的纵坐标相等，解得即综上所述，ΔPAE 为直角三角形时点P 的坐标为.5.一次函数4y kx =+与二次函数2y ax c =+的图象的一个交点坐标为(1,2)，另一个交点是该二次函数图象的顶点 （1）求k ，a ，c 的值；（2）过点(0A ，)(04)m m <<且垂直于y 轴的直线与二次函数2y ax c =+的图象相交于B ，C 两点，点O 为坐标原点，记22W OA BC =+，求W 关于m 的函数解析式，并求W 的最小值． 【答案】（1）2k =-，4c =，2a =-；（2）7 【解析】（1）由题意得，42k +=-，解得2k =-， 又二次函数顶点为(0,4)，4c ∴=把(1,2)代入二次函数表达式得2a c +=，解得2a =-（2）由（1）得二次函数解析式为224y x =-+，令y m =，得2240x m +-=∴42m x -=±B ，C 两点的坐标分别为1(x ，2)(m x ，)m ，则124||||22mx x -+= 222224428(1)72mW OA BC m m m m -∴=+=+⨯=-+=-+ ∴当1m =时，W 取得最小值7.6.如图，已知抛物线y ＝ax 2+bx +5经过A （﹣5，0），B （﹣4，﹣3）两点，与x 轴的另一个交点为C，顶点为D，连结CD．（1）求该抛物线的表达式；（2）点P为该抛物线上一动点（与点B、C不重合），当点P在直线BC的下方运动时，求△PBC 的面积的最大值；【答案】（1）y＝x2+6x+5；（2）．【解析】（1）将点A、B坐标代入二次函数表达式得：，解得：，故抛物线的表达式为：y＝x2+6x+5；（2）①如图，过点P作y轴的平行线交BC于点G，令y＝0，则x＝﹣1或﹣5，即点C（﹣1，0）；将点B、C的坐标代入一次函数表达式并解得：直线BC的表达式为：y＝x+1，设点G（t，t+1），则点P（t，t2+6t+5），S△PBC＝PG（x C﹣x B）＝（t+1﹣t2﹣6t﹣5）＝﹣t2﹣t﹣6，∵＜0，∴S△PBC有最大值，当t＝﹣时，其最大值为.7.如图，过抛物线上一点A作x轴的平行线，交抛物线于另一点B，交y轴于点C，已知点A的横坐标为﹣1，在AB上任取一点P，连结OP，作点C关于直线OP的对称点D，连结BD，则线段BD的最小值为______.【答案】2【解析】（1）把x=-1代入中，得y=3，故A（-1，3），C（0，3），对称轴x=-，∵A、B关于对称轴对称，∴B（4，3），如图1中，由题意点D在以O为圆心OC为半径的圆上，∴当O、D、B共线时，BD的最小值=OB-OD=-3=2．故答案为：28.如图，已知抛物线y＝﹣x2+bx+c与一直线相交于A（1，0）、C（﹣2，3）两点，与y轴交于点N，其顶点为D．（1）求抛物线及直线AC的函数关系式；（2）若P是抛物线上位于直线AC上方的一个动点，求△APC的面积的最大值及此时点P的坐标；（3）在对称轴上是否存在一点M，使△ANM的周长最小．若存在，请求出M点的坐标和△ANM 周长的最小值；若不存在，请说明理由．【答案】（1）y＝﹣x2﹣2x+3；y＝﹣x+1；（2）当x＝﹣时，△APC的面积取最大值，最大值为，此时点P的坐标为（﹣，）；（3）在对称轴上存在一点M（﹣1，2），使△ANM的周长最小，△ANM周长的最小值为3．【解析】（1）将A（1，0），C（﹣2，3）代入y＝﹣x2+bx+c，得：，解得：，∴抛物线的函数关系式为y＝﹣x2﹣2x+3；设直线AC的函数关系式为y＝mx+n（m≠0），将A（1，0），C（﹣2，3）代入y＝mx+n，得：，解得：，∴直线AC的函数关系式为y＝﹣x+1．（2）过点P作PE∥y轴交x轴于点E，交直线AC于点F，过点C作CQ∥y轴交x轴于点Q，如图1所示．设点P的坐标为（x，﹣x2﹣2x+3）（﹣2＜x＜1），则点E的坐标为（x，0），点F的坐标为（x，﹣x+1），∴PE＝﹣x2﹣2x+3，EF＝﹣x+1，EF＝PE﹣EF＝﹣x2﹣2x+3﹣（﹣x+1）＝﹣x2﹣x+2．∵点C的坐标为（﹣2，3），∴点Q的坐标为（﹣2，0），∴AQ＝1﹣（﹣2）＝3，∴S△APC＝AQ•PF＝﹣x2﹣x+3＝﹣（x+）2+．∵﹣＜0，∴当x＝﹣时，△APC的面积取最大值，最大值为，此时点P的坐标为（﹣，）．（3）当x＝0时，y＝﹣x2﹣2x+3＝3，∴点N的坐标为（0，3）．∵y＝﹣x2﹣2x+3＝﹣（x+1）2+4，∴抛物线的对称轴为直线x＝﹣1．∵点C的坐标为（﹣2，3），∴点C，N关于抛物线的对称轴对称．令直线AC与抛物线的对称轴的交点为点M，如图2所示．∵点C，N关于抛物线的对称轴对称，∴MN＝CM，∴AM+MN＝AM+MC＝AC，∴此时△ANM周长取最小值．当x＝﹣1时，y＝﹣x+1＝2，∴此时点M的坐标为（﹣1，2）．∵点A的坐标为（1，0），点C的坐标为（﹣2，3），点N的坐标为（0，3），∴AC＝＝3，AN＝＝，∴C △ANM＝AM+MN+AN＝AC+AN＝3+．∴在对称轴上存在一点M（﹣1，2），使△ANM的周长最小，△ANM周长的最小值为3+．9.我市某超市销售一种文具，进价为5元/件．售价为6元/件时，当天的销售量为100件．在销售过程中发现：售价每上涨0.5元，当天的销售量就减少5件．设当天销售单价统一为x元/件（x≥6，且x是按0.5元的倍数上涨），当天销售利润为y元．（1）求y与x的函数关系式（不要求写出自变量的取值范围）；（2）要使当天销售利润不低于240元，求当天销售单价所在的范围；（3）若每件文具的利润不超过80%，要想当天获得利润最大，每件文具售价为多少元？并求出最大利润．【答案】（1）y＝﹣10x2+210x﹣800；（2）8≤x≤13；（3）每件文具售价为9元时，最大利润为280元.【解析】（1）y＝（x﹣5）（100﹣×5）＝﹣10x2+210x﹣800故y与x的函数关系式为：y＝﹣10x2+210x﹣800；（2）要使当天利润不低于240元，则y≥240，∴y＝﹣10x2+210x﹣800＝﹣10（x﹣10.5）2+302.5＝240解得，x1＝8，x2＝13∵﹣10＜0，抛物线的开口向下，∴当天销售单价所在的范围为8≤x≤13；（3）∵每件文具利润不超过80%∴，得x≤9∴文具的销售单价为6≤x≤9，由（1）得y＝﹣10x2+210x﹣800＝﹣10（x﹣10.5）2+302.5∵对称轴为x＝10.5∴6≤x≤9在对称轴的左侧，且y随着x的增大而增大∴当x＝9时，取得最大值，此时y＝﹣10（9﹣10.5）2+302.5＝280即每件文具售价为9元时，最大利润为280元.10.为落实“精准扶贫”精神，市农科院专家指导李大爷利用坡前空地种植优质草莓．根据场调查，在草莓上市销售的30天中，其销售价格m（元/公斤）与第x天之间满足m＝（x为正整数），销售量n（公斤）与第x天之间的函数关系如图所示：如果李大爷的草莓在上市销售期间每天的维护费用为80元．（1）求销售量n与第x天之间的函数关系式；（2）求在草莓上市销售的30天中，每天的销售利润y与第x天之间的函数关系式；（日销售利润＝日销售额﹣日维护费）（3）求日销售利润y的最大值及相应的x．【答案】（1）销售量n与第x天之间的函数关系式：n＝；（2）销售利润y与第x天之间的函数关系式: y＝；（3）草莓销售第13天时，日销售利润y最大，最大值是1313.2元．【解析】解：（1）当1≤x≤10时，设n＝kx+b，由图知可知，解得∴n＝2x+10同理得，当10＜x≤30时，n＝﹣1.4x+44∴销售量n与第x天之间的函数关系式：n＝；（2）∵y＝mn﹣80∴y＝整理得，y＝；（3）当1≤x≤10时，∵y＝6x2+60x+70的对称轴x＝＝＝﹣5∴此时，在对称轴的右侧y随x的增大而增大∴x＝10时，y取最大值，则y10＝1270当10＜x＜15时∵y＝﹣4.2x2+111x+580的对称轴是x＝﹣＝＝≈13.2＜13.5 ∴x在x＝13时，y取得最大值，此时y＝1313.2当15≤x≤30时∵y＝1.4x2﹣149x+3220的对称轴为x＝＝＞30∴此时，在对称轴的左侧y随x的增大而减小∴x＝15时，y取最大值，y的最大值是y15＝1300综上，草莓销售第13天时，日销售利润y最大，最大值是1313.2元.。