例谈抛物线中三角形面积最值问题的解法

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  三角形面积的最值问题一般比较简单,但抛物线中的三角形面积最值问题却较为复杂,这类三角形的面积常与动点的坐标有关,因而此类问题的难度一般较大.解题时需灵活运用平面几何知识、函数的图象和性质、基本不等式、三角形的性质和面积公式、抛物线的定义和性质等知识.那么,如何解答此类问题呢?一般可运用构造法和分割法来求解.下面我们结合实例来进行探讨.
  一、构造法
  构造法是指通过添加辅助线,构造出三角形的底或高,以能直接利用三角形的面积公式求得问题的答案.通常,可过三角形的一个顶点作 x 轴或 y 轴的垂线,使其与三角形的一条边相交,从而确定三角形的底或高,这样就可以根据三角形的面积公式进行计算了.
  例1.如图1所示,在平面直角坐标系中,点 B 的坐标为(-3,-4),线段 OB 绕原点逆时针旋转后与 x 轴的正半轴重合,点 B 的对应点为 A,如果点 P 是抛物线上的一个动点且在 x 轴的上方,当点 P 运动到什么位置时,△PAB 的面积最大?
  解析:由于点 P 是抛物线上的一个动点,所以我们无法确定△PAB 的形状,也就无法确定三角形的高和底,不能直接利用三角形的面积公式来求解,需要构造出三角形的高和底.可过点 P 作 PE 垂直 x轴交 AB 于点 E,则,此时△APE 的底为 PE,高为 A 到 PE 的距离;△BPE 的底为 PE,高为 B 到 PE 的距离,而 A 、B 到 PE 的距离之和为 A 、B 的横坐标之差.当|PE|最大时,△PAB 的面积最大.借助两点间的距离公式和二次函数的性质便可顺利求得△PAB 面积的最值.
  解:
  一般地,当三角形底边的长为定值时,三角形的高与面积成正比,高越大其面积越大,只要求得高的最大值,便可求得面积的最大值.
  二、分割法
  当求三角形的面积遇到困难时,我们可以运用分割法,将三角形分割为两个或者两个以上的简单几何图形,借助简单几何图形的面积公式求得三角形的面积.当求抛物线中三角形面积的最值时,我们也可以将三角形分割为几个小三角形、平行四边形、梯形等,然后分别利用三角形、平行四边形、梯形面积公式求出各图形的面积,最后综合所得的结果即可求得三角形面积的表达式,借助函数的性质、基本不等式来求得最值.
  例2.
  解:
  由于点 P 是该抛物线上位于直线 AC 上方的一个动点,所以我们无法确定△APC 的形状,可以采用分割法来求解.将△APC 分割成兩个小三角形△APE 、△AGC 和一个直角梯形形 PHGC ,从而把三角形分割成几个规则的简单几何图形,运用三角形的面积公式和梯形的面积公式便可快速求得△APC 面积的表达式,将其视为关于 x 的二次函数,借助二次函数的性质就能求得△APC 面积的最大值.
  总之,同学们在解答抛物线中三角形面积最值问题时,可根据三角形的特点和已知条件合理添加辅助线,构造出三角形的底或高,也可以将三角形分割为几个简单的几何图形,借助简单几何图形的面积公式来求解.在求得三角形面积的表达式后,可借助函数的性质或基本不等式来求得最值.
  (作者单位:江苏省盐城中学)
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