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二次函数面积最值问题是初中数学的重要内容。我们将几何图形的面积表示为关于某个变量的二次函数,然后利用二次函数的顶点性质来求解最值。当二次项系数为负时,抛物线开口向下,顶点为最高点,函数在此处取得最大值。
解决二次函数面积最值问题需要遵循五个步骤。首先设元,选择合适的变量;然后列出面积的函数关系式;接着确定变量的实际取值范围;利用顶点公式求最值;最后检查结果是否符合实际意义。以矩形为例,当周长固定时,面积随边长变化呈二次函数关系。
例题一:用长为20米的篱笆围成矩形菜地,如何围才能使面积最大?设一边长为x米,则另一边长为10减x米。面积函数为S等于x乘以10减x,即负x平方加10x。这是开口向下的抛物线,顶点横坐标为5,此时面积最大为25平方米。答案是围成边长为5米的正方形时面积最大。
例题二:在直角三角形ABC中,角C等于90度,AC等于6,BC等于8。矩形PQCR内接于三角形,求矩形的最大面积。设PC等于x,利用相似三角形的性质,可得CQ等于8减3分之4x。面积函数为S等于8x减3分之4x的平方。通过求导或顶点公式,得到当x等于3时,矩形面积最大,为12平方单位。
通过这两个例题,我们掌握了二次函数面积最值问题的解题方法。关键是要合理设元,建立正确的函数关系式,确定实际的定义域,然后利用二次函数的顶点性质求解最值。在实际应用中,要特别注意顶点是否在定义域内,以及结果是否符合几何意义。这类问题将代数与几何完美结合,是初中数学的重要内容。