2027 中考数学 · 压轴题每日一题 第 12 题 竖线定形,铅垂高定积

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★ 2027 中考数学 · 压轴题每日一题 ★第 12 题 竖线定形,铅垂高定积
竖直段比长短(存在性)+铅垂高求面积(最值)+二次函数配方
九年级 | 建议用时 40 分钟 | 难度 ★★★★☆

这道题一次塞进了三个动点问题:一个动点 M,一条竖直线,一个平行四边形,一个四边形的面积。

先别急着设坐标。看清一件事——题目里新冒出来的线段,几乎全是竖直的:MN 竖着,NP 竖着,DE 也竖着。

竖直线段有个天然的好处:它的长度,就是两个纵坐标相减。于是「平行四边形存在」和「面积最大」这两个看似无关的问题,都变成了同一个动作——盯住一条竖线,算它的长度。

一原题呈现

待定系数法对称轴平行四边形存在性铅垂高二次函数最值增根要舍

【2026 · 凉山州】(平行四边形存在性 + 面积最值)如图,抛物线 y = ax² + bx + c 与 x 轴交于 A,B 两点,与 y 轴交于点 C,其中 B(4,0),C(0,4),对称轴是直线 x = 1。动点 M 以每秒 1 个单位长度的速度沿 x 轴从点 O 向点 B 运动,设运动时间为 t(0 ≤ t ≤ 4)秒。过点 M 作 x 轴的垂线交 BC 于点 N,交抛物线于点 P。(1)求抛物线的解析式;(2)抛物线的对称轴交 BC 于点 E,顶点是点 D,当 t 为何值时,四边形 DENP 为平行四边形?(3)动点 M 开始运动时,另一动点 Q 同时以每秒 0.5 个单位长度的速度沿 x 轴从点 O 向点 A 运动。当 t 为何值时,四边形 PCQB 的面积最大?并求最大面积。
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图 1 过 M 作 x 轴的垂线,一下子切出两条竖线:MN 与 NP。E、D 也在同一条竖直的对称轴上
二第(1)问:对称轴给一半,两个点定死

三个条件,正好配三个未知数。

① 由 C(0,4):把 x = 0 代进 y = ax² + bx + c,得c = 4。

② 由对称轴 x = 1:对称轴公式是 x =−b ÷(2a),于是

−b ÷(2a)= 1 →b = −2a

③ 由 B(4,0):代入 16a + 4b + 4 = 0,再把 b = −2a 塞进去:

16a + 4(−2a)+ 4 = 016a − 8a + 4 = 08a = −4 →a = −½,b = −2 ×(−½)=1
y =−½x² + x + 4配成顶点式:y = −½(x − 1)² + 9/2,顶点 D(1,9/2)

再顺手求 A:令 y = 0,−½x² + x + 4 = 0,两边乘 −2 得 x² − 2x − 8 = 0,即(x − 4)(x + 2)= 0,所以A(−2,0)。

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图 2 对称轴 x = 1 是「白送」的条件:它直接告诉你 b = −2a,省掉一个未知数
对称轴是最好用的隐藏条件。看到「对称轴 x = 1」,马上写出 b = −2a;看到「顶点在 x = 1」,就是配方后的 h = 1。别把 x = 1 当成常数项 c——那是两回事。
三第(2)问:两条竖线,比长短

先把 BC 写出来。B(4,0)、C(0,4),斜率是 −1,所以BC:y = −x + 4。

E在对称轴 x = 1 上,也在 BC 上:把 x = 1 代进 y = −x + 4,得 E(1,3)。D是顶点(1,9/2)。

所以 DE 是一条固定的竖线,长度:

DE = 9/2 − 3 =3/2

再看 M。M 的坐标是(t,0),过 M 作 x 轴的垂线,就是直线 x = t。它和两条线各交于一点:

交 BC 于 N:(t,−t + 4)交抛物线于 P:(t,−½t² + t + 4)

P、N 的横坐标都是 t,所以NP 也是一条竖线,长度是上减下:

NP =(−½t² + t + 4)−(−t + 4)=−½t² + 2t
关键观察。四边形 DENP 的四条边依次是 DE、EN、NP、PD。其中DE 和 NP 都是竖直线段,天然平行。两条对边已经平行了,要它成为平行四边形,只差一步——让它们一样长。

于是令 DE = NP:

3/2 = −½t² + 2t两边乘 2:3 = −t² + 4tt² − 4t + 3 = 0(t − 1)(t − 3)= 0 → t = 1 或 t = 3

两个根,都要回头验一遍——这里正是这道题的分水岭。

t = 1 时:N =(1,3)= E,P =(1,9/2)= D。四边形 DENP 的四点两两重合,退化成一条线段,根本不成四边形,舍去。

t = 3 时:D(1,9/2)、E(1,3)、N(3,1)、P(3,5/2),四点各不相同;EN 与 DP 的坐标差都是(2,−2),两组对边分别平行且相等,是真正的平行四边形。

所以 t = 3
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图 3 t = 3 时的 DENP:DE 与 NP 等长(红色等号),两组对边分别平行——标准平行四边形
只写「DE = NP,得 t = 1 或 3」是拿不到满分的。压轴题的「平行四边形存在」,解完方程必须再问一句:四个点还各不相同吗?t = 1 让 N 撞上 E、P 撞上 D,就是那个必须舍掉的退化解。
也别用「斜率相等」来比这两条边。DE、NP 都是竖线,斜率根本不存在,写「斜率相等」会卡死。竖直段最靠谱的比法是比长度(纵坐标相减),不是比斜率。
四第(3)问:把四边形劈成两个三角形

现在多了个 Q。Q 从 O 出发,每秒 0.5 个单位,朝 A(左边)走。t 秒走了 0.5t,所以

Q(−0.5t,0)

因为 A(−2,0)、t ∈ [0,4],Q 一直落在 OA 上,不会跑出线段。

四边形 PCQB 的四个顶点是 P、C、Q、B。注意Q、B 都躺在 x 轴上。要求它的面积,连一条对角线 CB,就能把它劈成两个三角形:

S(PCQB)= S(△CQB)+ S(△PCB)
① △CQB:底在 x 轴上,最好算

底 QB = 4 −(−0.5t)= 4 + 0.5t,高就是 C 到 x 轴的距离 4。

S(△CQB)= ½ ×(4 + 0.5t)× 4 =8 + t
② △PCB:请出「铅垂高」

△PCB 没有一条边在坐标轴上,硬算很麻烦。但它有个现成的好东西——P 到 BC 的竖直距离,正好是刚才那条 NP(P、N 横坐标都是 t)。

这条竖线叫铅垂高。它的算法是:面积 = ½ × 铅垂高 × 水平宽,而水平宽就是 B、C 横坐标之差(4 − 0 = 4)。

S(△PCB)= ½ × NP ×(xB− xC)= ½ ×(−½t² + 2t)× 4 =−t² + 4t
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图 4 连 CB 把四边形劈成两块:△CQB 的底在 x 轴上,△PCB 用竖直的铅垂高 NP 来算
③ 加起来,配方求最值
S =(8 + t)+(−t² + 4t)= −t² + 5t + 8= −(t − 5/2)² + 57/4

开口向下,t = 5/2 时取最大值。t = 5/2 = 2.5,稳稳落在 [0,4] 里,合法。

t = 5/2 时,四边形 PCQB 面积最大,最大面积 = 57/4
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图 5 t = 5/2 时的 PCQB,此时面积最大,S = 57/4
铅垂高法是这类题的通用武器。一个三角形若有两点在竖直线上、第三点在别处,或者反过来,就过顶点竖直切下去,交对边于 N,PN 就是铅垂高,面积 = ½ × PN × 水平宽。二次函数里的面积最值,十有八九靠它。
Q 的坐标最容易写反。Q 是朝 A(负方向)走的,所以是(−0.5t,0),不是(+0.5t,0)。一旦写反,QB 就变成 4 − 0.5t,整道面积式全跟着错。
五易错点清单

把「对称轴 x = 1」当成 c = 1

错解:对称轴给的是 b 与 a 的关系:−b÷(2a)=1,即b = −2a。c 只能由 y 轴交点定,这里 c = 4。

算出 t = 1、t = 3 就交卷

错解:t = 1 时 N 与 E 重合、P 与 D 重合,四边形退化成线段。解完必须验四点是否互异,t = 1 要舍。

用「斜率相等」比 DE 与 NP

错解:两条都是竖线,斜率不存在。「竖线比长短」要用纵坐标相减,不是比斜率。

Q 的坐标写成(+0.5t,0)

错解:Q 朝 A(负方向)运动,应为(−0.5t,0)。写反会让 QB、面积式全错。

四边形直接当梯形算

错解:一般情形下 CP 并不平行 QB(P、C 纵坐标一般不相等)。必须连对角线 CB 劈成两个三角形再分别算。

铅垂高拿成「P 到 x 轴的距离」

错解:铅垂高是P 到 BC 的竖直距离 PN,不是 P 到 x 轴。用错了,面积会少一大截。

最值不检查 t 的范围

错解:顶点 t = 5/2 要落在 [0,4] 内才成立。本题落在里面;若顶点跑出区间,最值只能在端点取。

六多题一解:这一类题的骨架

把这道题的动作拆开,会发现每一步都能搬到别的题上:

「过 M 作 x 轴垂线,交两线于 N、P」

固定动作:设 M(t,0),则 N、P 横坐标都为 t;竖直段长 = 上点纵坐标 − 下点纵坐标。

「四边形 … 是平行四边形」(含两条已知竖边)

固定动作:两竖边天然平行,只需令它们等长;解完必须检验四点是否重合,退化解要舍。

「求四边形面积最大」

固定动作:找对角线劈成两个三角形:含 x 轴那条边的用「底 × 高 ÷ 2」,另一个用「铅垂高 × 水平宽 ÷ 2」。

「两个动点同时出发」

固定动作:各自动点先用 t 表示坐标,注意方向的正负号,再代进面积式。

「二次函数求最值」

固定动作:配成 a(t − h)² + k,顶点即最值;最后一定检查 h 是否在 t 的取值范围内。

下面两道同类题,就是把数字换了换,骨架一模一样。

七同类题(先做,再看答案)
同类题 1抛物线 y = ax² + bx + c 与 x 轴交于 A,B 两点,与 y 轴交于点 C,其中 B(6,0),C(0,12),对称轴是直线 x = 1。动点 M 以每秒 1 个单位的速度沿 x 轴从 O 向 B 运动,设时间为 t(0 ≤ t ≤ 6)秒。过 M 作 x 轴的垂线交 BC 于 N,交抛物线于 P。(1)求抛物线的解析式;(2)抛物线的对称轴交 BC 于点 E,顶点是 D,当 t 为何值时,四边形 DENP 为平行四边形?(3)M 开始运动时,另一点 Q 同时以每秒 0.5 个单位的速度沿 x 轴从 O 向 A 运动。当 t 为何值时,四边形 PCQB 的面积最大?并求最大面积。
同类题 2抛物线 y = ax² + bx + c 与 x 轴交于 A,B 两点,与 y 轴交于点 C,其中 B(4,0),C(0,8),对称轴是直线 x = 1。动点 M 以每秒 1 个单位的速度沿 x 轴从 O 向 B 运动,设时间为 t(0 ≤ t ≤ 4)秒。过 M 作 x 轴的垂线交 BC 于 N,交抛物线于 P。(1)求抛物线的解析式;(2)抛物线的对称轴交 BC 于点 E,顶点是 D,当 t 为何值时,四边形 DENP 为平行四边形?(3)M 开始运动时,另一点 Q 同时以每秒 0.5 个单位的速度沿 x 轴从 O 向 A 运动。当 t 为何值时,四边形 PCQB 的面积最大?并求最大面积。
做的时候留意:B、C 的数字换了,抛物线的 a、b 跟着变,DE 的长度、NP 的表达式、面积的最大值都变了。但「看 DE 是不是竖的 → 比 NP → 解方程 → 验退化」和「劈成两个三角形 → 一个底×高、一个铅垂高」这两条主线,一个字都不用改。
八参考答案
原题(1)c = 4;由对称轴 −b÷(2a)=1 得 b = −2a;由 B(4,0)得 16a + 4b + 4 = 0,即 8a = −4,a = −½,b = 1。抛物线为y = −½x² + x + 4。顶点 D(1,9/2),A(−2,0)。
原题(2)BC:y = −x + 4,E(1,3),DE = 9/2 − 3 = 3/2(竖)。N(t,−t + 4),P(t,−½t² + t + 4),NP = −½t² + 2t(竖)。DE = NP → t² − 4t + 3 = 0 → t = 1 或 3。t = 1 时 N 与 E、P 与 D 重合,四边形退化,舍去。故t = 3。
原题(3)Q(−0.5t,0)。S = S(△CQB)+ S(△PCB)= ½(4 + 0.5t)× 4 + ½(−½t² + 2t)× 4=(8 + t)+(−t² + 4t)= −t² + 5t + 8 = −(t − 5/2)² + 57/4。t = 5/2 ∈ [0,4],故t = 5/2 时面积最大,最大面积 = 57/4。
同类题 1(1)c = 12,b = −2a,由 B(6,0)得 36a + 6b + 12 = 0,a = −½,b = 1,y = −½x² + x + 12;A(−4,0),D(1,25/2),BC:y = −2x + 12,E(1,10),DE = 5/2。(2)NP = −½t² + 3t,DE = NP → t² − 6t + 5 = 0 → t = 1 或 5;t = 1 退化舍,t = 5。(3)S = ½(6 + 0.5t)× 12 + ½(−½t² + 3t)× 6 = −1.5t² + 12t + 36 = −1.5(t − 4)² + 60,t = 4 时面积最大,最大 60。
同类题 2(1)c = 8,b = −2a,由 B(4,0)得 16a + 4b + 8 = 0,a = −1,b = 2,y = −x² + 2x + 8;A(−2,0),D(1,9),BC:y = −2x + 8,E(1,6),DE = 3。(2)NP = −t² + 4t,DE = NP → t² − 4t + 3 = 0 → t = 1 或 3;t = 1 退化舍,t = 3。(3)S = ½(4 + 0.5t)× 8 + ½(−t² + 4t)× 4 = −2t² + 10t + 16 = −2(t − 5/2)² + 57/2,t = 5/2 时面积最大,最大 57/2。
最后说一句。这道题真正考的,不是抛物线,是「看见竖直」。M 一动,N、P、DE 全都竖着——竖着的东西最好量,因为长度就是两个纵坐标相减。平行四边形的「存在」,变成了「两段竖线等长」;四边形的「面积最大」,变成了「一段竖线(铅垂高)最长」。两个看起来毫不相干的问题,其实是同一个动作:盯住那条竖线,算它有多长。压轴题常常这样:把会动的东西全摆在你面前,真正不动的,是一条你一开始没留意的竖线。

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