如图,直线 $y=\dfrac 34x+3$ 分别与 $x$ 轴,$y$ 轴交于点 $A,B$,抛物线 $y=-x^2+2x+1$ 与 $y$ 轴交于点 $C$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与线段
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    线段最值
    >
    轴对称之最短路径
  1. 若点 $P(x,y)$ 是抛物线 $y=-x^2+2x+1$ 上的任意一点,设点 $P$ 到直线 $AB$ 的距离为 $d$,求 $d$ 关于 $x$ 的函数解析式,并求 $d$ 取最小值时点 $P$ 的坐标;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      函数与线段
    答案
    $d=\dfrac45x^2-x+\dfrac 85$,$P\left(\dfrac 58,\dfrac{119}{64}\right)$
    解析
    过点 $P$ 作 $PH\perp AB$ 于点 $H$,过点 $H$ 作 $x$ 轴的平行线 $MN$,分别过点 $A,P$ 作 $MN$ 的垂线段,垂足分别为 $M,N$.设 $H(m,\dfrac 34m+3)$,则 $M(-4,\dfrac 34m+3)$,$N(x,\dfrac 34m+3)$,$P(x,-x^2+2x+1)$,
    因为 $PH\perp AB$,所以 $\angle CHN+\angle AHM=90^\circ$,
    因为 $AM\perp MN$,所以 $\angle MAH+\angle AHM=90^\circ$,
    所以 $\angle MAH=\angle CHN$,
    因为 $\angle AMH=\angle CNH=90^\circ$,
    所以 $\triangle AMH\cong \triangle HNP$,
    因为 $MN\parallel y$ 轴,所以 $\triangle MAH\backsim \triangle OBA$,
    所以 $\triangle OBA\backsim \triangle NHP$,
    所以 $\dfrac{NH}{3}=\dfrac{CN}{4}=\dfrac{CH}{5}$,
    所以 $\dfrac{x-m}{3}=\dfrac{(\dfrac 34m+3)-(-x^2+2x+1)}{4}=\dfrac{d}{5}$,
    整理得:$d=\dfrac45x^2-x+\dfrac 85$,所以当 $x=\dfrac 58$,即 $P\left(\dfrac 58,\dfrac{119}{64}\right)$.
  2. 若点 $E$ 在抛物线 $y=-x^2+2x+1$ 的对称轴上移动,点 $F$ 在直线 $AB$ 上移动,求 $CE+EF$ 的最小值.
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      线段最值
      >
      轴对称之最短路径
    答案
    $\dfrac{14}{5}$
    解析
    作点 $C$ 关于对称轴 $x=1$ 的对称点 $C'$,则 $C'(2,1)$.
    过点 $C'$ 作 $C'F\perp AB$ 于点 $F$,且与对称轴交于点 $E$,此时 $FC'$ 的长为 $ CE+EF $ 的最小值.
    连接 $C'B,C'A$,作 $C'K\perp x$ 轴于点 $K$.则 $S_{\triangle ABC'}=S_{\triangle ABO}+S_{\text{梯形}C'KOB}-S_{\triangle C'KA}$,
    所以 $FC'=\dfrac{14}{5}$,则 $CE+EF$ 的最小值是 $\dfrac{14}{5}$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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