2021年九年级中考数学考点专题训练——专题二十六:二次函数(含答案)
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1.平面直角坐标系中,平行四边形ABOC如图放置,点A、C的坐标分别为(0,3)、(﹣1,0),将此平行四边形绕点O顺时针旋转90°,得到平行四边形A'B'OC'.
(1)若抛物线过点C,A,A',求此抛物线的解析式;
(2)求平行四边形ABOC和平行四边形A'B'OC'重叠部分△OC'D的周长;
(3)点M是第一象限内抛物线上的一动点,问:点M在何处时;△AMA'的面积最大?最大面积是多少?并求出此时M的坐标.
2.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+6经过点A(﹣3,0)和点B(2,0),直线y=h(h为常数,且0<h<6)与BC交于点D,与y轴交于点E,与AC交于点F.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接AE,求h为何值时,△AEF的面积最大.
(3)已知一定点M(﹣2,0),问:是否存在这样的直线y=h,使△BDM是等腰三角形?若存在,请求出h的值和点D的坐标;若不存在,请说明理由.
3.如图,抛物线y=﹣x2+x+2与x轴交于点A,点B,与y轴交于点C,点D与点C关于x轴对称,点P是x轴上的一个动点,设点P的坐标为(m,0),过点P作x轴的垂线l交抛物线于点Q.
(1)求点A,点B,点C的坐标;
(2)求直线BD的解析式;
(3)在点P的运动过程中,是否存在点Q,使△BDQ是以BD为直角边的直角三角形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
4.已知,如图,抛物线y=ax2+3ax+c(a>0)与y轴交于点C,与x轴交于A、B两点,点A在点B左侧,点B的坐标为(1,0)、C(0,﹣3).
(1)求抛物线的解析式.
(2)若点D是线段AC下方抛物线上的动点,求四边形ABCD面积的最大值.
(3)若点E在x轴上,点P在抛物线上,是否存在以A、C、E、P为顶点且以AC为一边的平行四边形?如存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
5.如图,二次函数y=ax2+x+c的图象交x轴于A,B(4,0)两点,交y轴于点C(0,2).
(1)求二次函数的解析式;
(2)点P为第一象限抛物线上一个动点,PM⊥x轴于点M.交直线BC于点Q,过点C作CN⊥PM于点N.连接PC;
①若△PCQ为以CQ为腰的等腰三角形,求点P的横坐标;
②点G为点N关于PC的对称点,当点G落在坐标轴上时,直接写出点P的坐标.
6.如图,二次函数y=x2+bx的图象与x轴正半轴交于点A,平行于x轴的直线l与该抛物线交于B、C两点(点B位于点C左侧),与抛物线对称轴交于点D(2,﹣3).
(1)求b的值;
(2)设P、Q是x轴上的点(点P位于点Q左侧),四边形PBCQ为平行四边形.过点P、Q分别作x轴的垂线,与抛物线交于点P'(x1,y1)、Q'(x2,y2).若|y1﹣y2|=2,求x1、x2的值.
7.如图,抛物线y=a(x2﹣2mx﹣3m2)(a,m为正的常数)与x轴交于点A,B,与y轴交于点C(0,﹣3),顶点为F,CD∥AB交抛物线于点D.
(1)当a=1时,求点D的坐标.
(2)若点E是第一象限抛物线上的点,过点E作EM⊥x轴于点M,当OM=2CD时,求证:∠EAB=∠ADC.
(3)在(2)的条件下,试探究:在x轴上是否存在点P,使得以PF,AD,AE为边长构成的三角形是以AE为斜边的直角三角形?如果存在,请用含m的代数式表示点P的横坐标;如果不存在,请说明理由.
8.如图①,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+3经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,且与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图①,在抛物线的对称轴上寻找一点M,使得△ACM的周长最小,求点M的坐标;
(3)如图②,用宽为4个单位长度的直尺垂直于x轴,并沿x轴左右平移,直尺的左右两边所在的直线与抛物线相交于P、Q两点(点P在点Q的左侧),连接PQ,在线段PQ方抛物线上有一动点D,连接DP、DQ.若点P的横坐标为﹣,求△DPQ面积的最大值,并求此时点D的坐标.
9.如图1,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(4,0),与y轴交于点B(0,4),在x轴上有一动点D(m,0)(0<m<4),过点D作x轴的垂线交直线AB于点C,交抛物线于点E,
(1)直接写出抛物线和直线AB的函数表达式.
(2)当点C是DE的中点时,求出m的值,并判定四边形ODEB的形状(不要求证明).
(3)在(2)的条件下,将线段OD绕点O逆时针旋转得到OD′,旋转角为α(0°<a<90°),连接D′A、D′B,求D′A+D′B的最小值.
10.在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=﹣ax2+4a与x轴交于A、B两点,顶点C在y轴的正半轴上,且AB=4OC.
(1)如图①,求抛物线的解析式;
(2)如图②,连接BC,过点A作BC的平行线,交第四象限的抛物线于点D,求点D的坐标;
(3)在(2)的条件下,点E在第四象限的抛物线上,过点E作EF⊥AD于点F,直线EF交x轴于点G,过点E作x轴的垂线,垂足为H,点K在EH的延长线上,连接BK,CK,且∠BKC=45°,若,求点K的坐标.
11.在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(﹣3,0)、B(1,0),交y轴于点N,点M为抛物线的顶点,对称轴与x轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接AM,点E是线段AM上方抛物线上一动点,EF⊥AM于点F,过点E作EH⊥x轴于点H,交AM于点D.点P是y轴上一动点,当EF取最大值时:
①求PD+PC的最小值;
②如图2,Q点为y轴上一动点,请直接写出DQ+OQ的最小值.
12.如图,点A(﹣2,0),点C(﹣1,0),点A、C关于原点O的对称点分别为点B、D.线段AB沿y轴向下平移2m(m>0)个单位长度,得到线段A1B1,抛物线y=ax2+bx+2过点A1,B1.
(1)当m=1时,a= ;
(2)求a与m之间的关系式;
(3)线段CD沿y轴向下平移2n(n>0)个单位长度,得到线段C1D1,抛物线y=ax2+bx+2过点C1,D1.
①a= ;(用含n的式子来表示)m与n之间的关系式为 .
②点P(x,0)在x轴上,当△PC1B1为等腰直角三角形时,直接写出点P的坐标.
13.如图,已知二次函数y=﹣x2+(a+1)x﹣a与x轴交于A、B两点(点A位于点B的左侧),与y轴交于点C,已知△BAC的面积是6.
(1)求a的值;
(2)在抛物线上是否存在一点P,使S△ABP=S△ABC.若存在请求出P坐标,若不存在请说明理由.
14.我们把方程(x﹣m)2+(y﹣n)2=r2称为圆心为(m,n)、半径长为r的圆的标准方程.例如,圆心为(1,﹣2)、半径长为3的圆的标准方程是(x﹣1)2+(y+2)2=9.在平面直角坐标系中,⊙C与轴交于点A,B,且点B的坐标为(8,0),与y轴相切于点D(0,4),过点A,B,D的抛物线的顶点为E.
(1)求⊙C的标准方程;
(2)试判断直线AE与⊙C的位置关系,并说明理由.
15.如图,已知双曲线C1:y=、抛物线C2:y=x2﹣12,直线l:y=kx+m.
(Ⅰ)若直线l与抛物线C2有公共点,求+m的最小值;
(Ⅱ)设直线l与双曲线C1的两个交点为A、B,与抛物线C2的两个交点为C、D.是否存在直线l,使得A、B为线段CD的三等分点?若存在,求出直线l的解析式,若不存在,请说明理由.
16.如图,抛物线经过点A(1,0),B(5,0),C(0,)三点,顶点为D,设点E(x,y)是抛物线上一动点,且在x轴下方.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点E(x,y)运动时,试求三角形OEB的面积S与x之间的函数关系式,并求出面积S的最大值?
(3)在y轴上确定一点M,使点M到D、B两点距离之和d=MD+MB最小,求点M的坐标.
17.如图,已知抛物线与x轴交于点A(﹣1,0),与y轴交于点C(0,3),且对称轴方程为x=1
(1)求抛物线与x轴的另一个交点B的坐标;
(2)求抛物线的解析式;
(3)设抛物线的顶点为D,在其对称轴的右侧的抛物线上是否存在点P,使得△PDC是等腰三角形?若存在,求出符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(4)若点M是抛物线上一点,以B、C、D、M为顶点的四边形是直角梯形,试求出点M的坐标.
备战2021中考数学考点专题训练——专题二十六:
二次函数参考答案
1.平面直角坐标系中,平行四边形ABOC如图放置,点A、C的坐标分别为(0,3)、(﹣1,0),将此平行四边形绕点O顺时针旋转90°,得到平行四边形A'B'OC'.
(1)若抛物线过点C,A,A',求此抛物线的解析式;
(2)求平行四边形ABOC和平行四边形A'B'OC'重叠部分△OC'D的周长;
(3)点M是第一象限内抛物线上的一动点,问:点M在何处时;△AMA'的面积最大?最大面积是多少?并求出此时M的坐标.
【答案】解:(1)∵▱A′B′O′C′由▱ABOC旋转得到,且A的坐标为(0,3),得
点A′的坐标为(3,0).
设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,
将A,A′C的坐标代入,得
,
解得,
抛物线的解析式y=﹣x2+2x+3;
(2)∵AB∥OC,
∴∠OAB=∠AOC=90°,
∴OB==,
又∠OC′D=∠OCA=∠B,∠C′OD=∠BOA,
∴△C′OD∽△BOA,又OC′=OC=1,
∴==,
又△ABO的周长为4+,
∴△C′OD的周长为=1+.
(3)
作MN⊥x轴交AA′于N点,
设M(m,﹣m2+2m+3),
AA′的解析式为y=﹣x+3,N点坐标为(m,﹣m+3),MN的长为﹣m2+3m,
S△AMA′=MN•xA′=(﹣m2+3m)×3
=﹣(m2﹣3m)=﹣(m﹣)2+,
∵0<m<3,∴当m=时,﹣m2+2m+3=,M(,),
△AMA′的面积有最大值.
2.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+6经过点A(﹣3,0)和点B(2,0),直线y=h(h为常数,且0<h<6)与BC交于点D,与y轴交于点E,与AC交于点F.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接AE,求h为何值时,△AEF的面积最大.
(3)已知一定点M(﹣2,0),问:是否存在这样的直线y=h,使△BDM是等腰三角形?若存在,请求出h的值和点D的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+6经过点A(﹣3,0)和点B(2,0),
∴,
解得:.
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣x+6.
(2)∵把x=0代入y=﹣x2﹣x+6,得y=6,
∴点C的坐标为(0,6),
设经过点A和点C的直线的解析式为y=mx+n,则,
解得 ,
∴经过点A和点C的直线的解析式为:y=2x+6,
∵点E在直线y=h上,
∴点E的坐标为(0,h),
∴OE=h,
∵点F在直线y=h上,
∴点F的纵坐标为h,
把y=h代入y=2x+6,得h=2x+6,
解得x=,
∴点F的坐标为( ,h),
∴EF=.
∴S△AEF=•OE•FE=•h•=﹣(h﹣3)2+,
∵﹣<0且0<h<6,
∴当h=3时,△AEF的面积最大,最大面积是 .
(3)存在符合题意的直线y=h.
∵B(2,0),C(0,6),
∴直线BC的解析式为y=﹣3x+6,设D(m,﹣3m+6).
①当BM=BD时,(m﹣2)2+(﹣3m+6)2=42,
解得m=或(舍弃),
∴D(,),此时h=.
②当MD=BM时,(m+2)2+(﹣3m+6)2=42,
解得m=或2(舍弃),
∴D(,),此时h=.
∵综上所述,存在这样的直线y=或y=,使△BDM是等腰三角形,当h=时,点D的坐标为(,);当h=时,点D的坐标为( ,).
3.如图,抛物线y=﹣x2+x+2与x轴交于点A,点B,与y轴交于点C,点D与点C关于x轴对称,点P是x轴上的一个动点,设点P的坐标为(m,0),过点P作x轴的垂线l交抛物线于点Q.
(1)求点A,点B,点C的坐标;
(2)求直线BD的解析式;
(3)在点P的运动过程中,是否存在点Q,使△BDQ是以BD为直角边的直角三角形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)当x=0时,y=2,即C点坐标为(0,2);
当y=0时,﹣x2+x+2=0,解得x1=﹣1,x2=4,
即A(﹣1,0),B(4,0);
(2)∵点D与点C关于x轴对称,
∴D(0,﹣2),设直线BD的解析式为y=kx+b,
将B、D点坐标代入解析式,得
,解得,
直线BD的解析式为y=x﹣2;
(3)存在,∵点P的坐标为(m,0),PQ⊥x轴交抛物线于点Q,
设点Q的坐标为(m,﹣m2+m+2),
∵△BDQ是以BD为直角边的直角三角形,
①当∠QBD=90°时,由勾股定理,得
BQ2+BD2=DQ2,即(m﹣4)2+(﹣m2+m+2)2+202=m2+(﹣m2+m+2+2)2,
解得m1=3,m2=4(不符合题意,舍),
∴Q(3,2);
②当∠QDB=90°时,由勾股定理,得
BQ2=BD2+DQ2,即(m﹣4)2+(﹣m2+m+2)2=20+m2+(﹣m2+m+2+2)2,
解得m1=8,m2=﹣1,
∴Q(8,﹣18);Q(﹣1,0),
综上所述:点Q的坐标为(3,2),(8,﹣18),(﹣1,0).
4.已知,如图,抛物线y=ax2+3ax+c(a>0)与y轴交于点C,与x轴交于A、B两点,点A在点B左侧,点B的坐标为(1,0)、C(0,﹣3).
(1)求抛物线的解析式.
(2)若点D是线段AC下方抛物线上的动点,求四边形ABCD面积的最大值.
(3)若点E在x轴上,点P在抛物线上,是否存在以A、C、E、P为顶点且以AC为一边的平行四边形?如存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)将点B、C的坐标代入抛物线的解析式得:,
解得:a=,c=﹣3.
∴抛物线的解析式为y=x2+x﹣3
(2)令y=0,则x2+x﹣3=0,解得x1=1,x2=﹣4
∴A(﹣4,0)、B(1,0)
令x=0,则y=﹣3
∴C(0,﹣3)
∴S△ABC=×AB×OC=×5×3=
设D(m,m2+m﹣3)
过点D作DE∥y轴交AC于E.直线AC的解析式为y=﹣x﹣3,则E(m,﹣m﹣3)
DE=﹣m﹣3﹣(m2+m﹣3)=﹣(m+2)2+3
当m=﹣2时,DE有最大值为3
此时,S△ACD有最大值为×DE×4=2DE=6
∴四边形ABCD的面积的最大值为6+=.
(3)如图所示:
①过点C作CP1∥x轴交抛物线于点P1,过点P1作P1E1∥AC交x轴于点E1,此时四边形ACP1E1为平行四边形,
∵C(0,﹣3)
∴设P1(x,﹣3)
∴x2+x﹣3=﹣3
解得x1=0,x2=﹣3
∴P1(﹣3,﹣3);
②平移直线AC交x轴于点E,交x轴上方的抛物线于点P,当AC=PE时,四边形ACEP为平行四边形,
∵C(0,﹣3)
∴设P(x,3),
∴x2+x﹣3=3,
解得x=或x=,
∴P2(,3)或P3(,3)
综上所述存在3个点符合题意,坐标分别是P1(﹣3,﹣3)或P2(,3)或P3(,3).
5.如图,二次函数y=ax2+x+c的图象交x轴于A,B(4,0)两点,交y轴于点C(0,2).
(1)求二次函数的解析式;
(2)点P为第一象限抛物线上一个动点,PM⊥x轴于点M.交直线BC于点Q,过点C作CN⊥PM于点N.连接PC;
①若△PCQ为以CQ为腰的等腰三角形,求点P的横坐标;
②点G为点N关于PC的对称点,当点G落在坐标轴上时,直接写出点P的坐标.
【答案】解:(1)∵直线y=﹣x+2经过B,C,
∴B(4,0),C(0,2),
∵抛物线y=ax2+x+c交x轴于点A,交y轴于点C,
∴,解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+2;
(2)∵点P在抛物线在第一象限内的图象上,点P的横坐标为m,
∴0<m<4,P(m,﹣m2+m+2),
①∵PM⊥x轴,交直线y=﹣x+2于点Q,
∴Q(m,﹣m+2),
∴PQ=(﹣m2+m+2)﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m,
∵PD∥CO,
∴,
∴CQ==m,
当PQ=CQ时,﹣m2+2m=m,
解得m1=4﹣,m2=0(舍去);
当PC=CQ时,PM+QM=2CO,
即(﹣m2+m+2)+(﹣m+2)=2×2,
∴﹣m2+m=0,
解得m1=2,m2=0(舍去);
综上,当△PCQ是等腰三角形时,m的值为m=4﹣,2;
②存在,理由如下:
当点N'落在坐标轴上时,存在两种情形:
如图1,当点N'落在y轴上时,点P(m,﹣m2+m+2)在直线y=x+2上,
∴﹣m2+m+2=m+2,
解得m1=1,m2=0(舍去),
∴P(1,3);
如图2,当点N'落在x轴上时,△CON'∽△N'DP,
∴,
∴,
∵PN=2﹣(﹣m2+m+2)=m(m﹣3),
∴N'M==m﹣3,
∴ON'=OM﹣MN=m﹣(m﹣3)=3,
在△CON'中,CN'==,
∴m=,
则P(,),
综上所述,当点N′落在坐标轴上时,点P的坐标为(1,3)或(,).
6.如图,二次函数y=x2+bx的图象与x轴正半轴交于点A,平行于x轴的直线l与该抛物线交于B、C两点(点B位于点C左侧),与抛物线对称轴交于点D(2,﹣3).
(1)求b的值;
(2)设P、Q是x轴上的点(点P位于点Q左侧),四边形PBCQ为平行四边形.过点P、Q分别作x轴的垂线,与抛物线交于点P'(x1,y1)、Q'(x2,y2).若|y1﹣y2|=2,求x1、x2的值.
【答案】解:(1)直线与抛物线的对称轴交于点D(2,﹣3),
故抛物线的对称轴为x=2,即b=2,解得:b=﹣4,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣4x;
(2)把y=﹣3代入y=x2﹣4x并解得x=1或3,
故点B、C的坐标分别为(1,﹣3)、(3,﹣3),则BC=2,
∵四边形PBCQ为平行四边形,
∴PQ=BC=2,故x2﹣x1=2,
又∵y1=x12﹣4x1,y2=x22﹣4x2,|y1﹣y2|=2,
故|(x12﹣4x1)﹣(x22﹣4x2)=2,|x1+x2﹣4|=1.
∴x1+x2=5或x1+x2=﹣3,
由,解得;
由,解得.
7.如图,抛物线y=a(x2﹣2mx﹣3m2)(a,m为正的常数)与x轴交于点A,B,与y轴交于点C(0,﹣3),顶点为F,CD∥AB交抛物线于点D.
(1)当a=1时,求点D的坐标.
(2)若点E是第一象限抛物线上的点,过点E作EM⊥x轴于点M,当OM=2CD时,求证:∠EAB=∠ADC.
(3)在(2)的条件下,试探究:在x轴上是否存在点P,使得以PF,AD,AE为边长构成的三角形是以AE为斜边的直角三角形?如果存在,请用含m的代数式表示点P的横坐标;如果不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)当a=1时,y=a(x2﹣2mx﹣3m2)=x2﹣2mx﹣3m2,
∵与y轴交于点C(0,﹣3),
∴﹣3m2=﹣3,
解得:m=±1,
∵m>0,
∴m=1,
∴抛物线解析式为:y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∵CD∥AB,
∴C,D关于直线x=1对称,
∴D点坐标为:(2,﹣3);
(2)如图,过点A作AN⊥CD交CD的延长线于N,
对于y=a(x2﹣2mx﹣3m2),
当y=0,则0=a(x2﹣2mx﹣3m2),
解得:x1=﹣m,x2=3m,
当x=0,y=﹣3am2,
可得:A(﹣m,0),B(3m,0),C(0,﹣3am2),
∵点C,点D关于对称轴直线x=m对称,
∴点D(2m,﹣3am2)
∴CD=2m,
∵OM=2CD=4m,
∴点E横坐标为4m,
∴点E坐标(4m,5am2),
∵A(﹣m,0),B(3m,0),C(0,﹣3am2),点E坐标(4m,5am2),点D(2m,﹣3am2),
∴AM=5m,EM=5am2,DN=3m,AN=3am2,
∵tan∠EAB==am,tan∠ADC==am,
∴tan∠EAB=tan∠ADC
∴∠EAB=∠ADC;
(3)存在,理由:
当x=m时,y=a(m2﹣2m2﹣3m2)=﹣4am2,
∴F(m,﹣4am2),
∵A(﹣m,0),点E坐标(4m,5am2),点D(2m,﹣3am2),
设P(b,0),
∴PF2=(m﹣b)2+16(am2)2,AD2=9m2+9(am2)2,AE2=25m2+25(am2)2,
∴(m﹣b)2+9m2=25m2,
解得:b1=﹣3m,b2=5m
∴P(﹣3m,0)或(5m,0).
8.如图①,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+3经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,且与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图①,在抛物线的对称轴上寻找一点M,使得△ACM的周长最小,求点M的坐标;
(3)如图②,用宽为4个单位长度的直尺垂直于x轴,并沿x轴左右平移,直尺的左右两边所在的直线与抛物线相交于P、Q两点(点P在点Q的左侧),连接PQ,在线段PQ方抛物线上有一动点D,连接DP、DQ.若点P的横坐标为﹣,求△DPQ面积的最大值,并求此时点D的坐标.
【答案】解:(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式得:,解得:,
故抛物线的表达式为;y=﹣x2+2x+3;
(2)由抛物线的表达式知,点C(0,3),对称轴为:x=1,
根据抛物线的对称性知点A关于对称轴的对称点为点B,连接BC交对称轴于点M,则点M为所求,
由点B、C的坐标得,直线BC的表达式为:y=﹣x+3;
当x=1,y=﹣1+3=2,
故点M(1,2);
故△ACM的周长最小时点M的坐标为:(1,2);
(3)当点P的横坐标为﹣时,点Q横坐标为:,
故点P的坐标为:(﹣,),点Q(,﹣),
将点P、Q的坐标代入一次函数表达式:y=mx+n得:,
解得:,
故直线PQ的表达式为:y=﹣x+,
如图②过点D作DE∥y轴交直线PQ与点E,设点D(x,﹣x2+2x+3),
则点E(x,﹣x+),则DE=﹣x2+2x+3+x﹣=﹣x2+3x+,
△DPQ面积S=×DE×(xQ﹣xP)4=﹣2x2+6x+=﹣2(x﹣)2+8,
∵﹣2<0,
∴S有最大值,最大值为8,此时,点D(,).
9.如图1,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(4,0),与y轴交于点B(0,4),在x轴上有一动点D(m,0)(0<m<4),过点D作x轴的垂线交直线AB于点C,交抛物线于点E,
(1)直接写出抛物线和直线AB的函数表达式.
(2)当点C是DE的中点时,求出m的值,并判定四边形ODEB的形状(不要求证明).
(3)在(2)的条件下,将线段OD绕点O逆时针旋转得到OD′,旋转角为α(0°<a<90°),连接D′A、D′B,求D′A+D′B的最小值.
【答案】解:(1)将点B、A的坐标代入抛物线y=﹣x2+bx+c得,
,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为y=﹣.
设直线AB的解析式为y=kx+b,
∴,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+4;
(2)∵过点D(m,0)(0<m<4)作x轴的垂线交直线AB于点C,交抛物线于点E,
∴E(m,),C(m,﹣m+4).
∴EC==.
∵点C是DE的中点,
∴.
解得:m=2,m=4(舍去).
∴ED=OB=4,
∴四边形ODEB为矩形.
(3)如图,由(2)可知D(2,0),在y轴上 取一点M′使得OM′=1,连接AM′,在AM′上取一点D′使得OD′=OD.
∵OD′=2,OM′•OB=1×4=4,
∴OD′2=OM′•OB,
∴,
∵∠BOD′=∠M′OD′,
∴△M′OD′∽△D′OB,
∴.
∴.
∴D′A+D′B=D′A+M′D′=AM′,此时D′A+D′B最小(两点间线段最短,A、M′、D′共线时),
∴D′A+D′B的最小值=AM′==.
10.在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=﹣ax2+4a与x轴交于A、B两点,顶点C在y轴的正半轴上,且AB=4OC.
(1)如图①,求抛物线的解析式;
(2)如图②,连接BC,过点A作BC的平行线,交第四象限的抛物线于点D,求点D的坐标;
(3)在(2)的条件下,点E在第四象限的抛物线上,过点E作EF⊥AD于点F,直线EF交x轴于点G,过点E作x轴的垂线,垂足为H,点K在EH的延长线上,连接BK,CK,且∠BKC=45°,若,求点K的坐标.
【答案】解:(1)y=﹣ax2+4a=﹣a(x2﹣4),
∴A(﹣2,0),B(2,0),
∴AB=4,
∵AB=4OC,
∴OC=1,
∴C(0,1),
∴a=,
∴函数解析式为y=﹣x2+1;
(2)直线BC的解析式为y=﹣x+1,
∴AD 直线解析式为y=﹣x﹣1,
∴﹣x﹣1=﹣x2+1,
解得x=4或x=﹣2,
∵D点在第四象限,
∴D(4,﹣3);
(3)设E(m,﹣m2+1),
∵EF⊥AD,
∴EF的解析式为y=2x﹣m2+1﹣2m,
∴2x﹣m2+1﹣2m=﹣x﹣1,
∴x=m2+m﹣,
∴F(m2+m﹣,﹣m2﹣m﹣),
∵,
∴=,
∴=,
∴m=3或m=﹣2,
∵点E在第四象限,
∴E(3,﹣),
∴K点横坐标为3,
∴CK=1,
∵∠BKC=45°,
∴当AC⊥CK时,AC=CK,
∴K(3,2).
11.在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(﹣3,0)、B(1,0),交y轴于点N,点M为抛物线的顶点,对称轴与x轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接AM,点E是线段AM上方抛物线上一动点,EF⊥AM于点F,过点E作EH⊥x轴于点H,交AM于点D.点P是y轴上一动点,当EF取最大值时:
①求PD+PC的最小值;
②如图2,Q点为y轴上一动点,请直接写出DQ+OQ的最小值.
【答案】解:(1)抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+2ax﹣3a,
即﹣3a=3,解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)由抛物线的表达式得,点M(﹣1,4),点N(0,3),
则tan∠MAC==2,
则设直线AM的表达式为:y=2x+b,
将点A的坐标代入上式并解得:b=6,
故直线AM的表达式为:y=2x+6,
∵∠EFD=∠DHA=90°,∠EDF=∠ADH,
∴∠MAC=∠DEF,则tan∠DEF=2,则cs∠DEF=,
设点E(x,﹣x2﹣2x+3),则点D(x,2x+6),
则FE=EDcs∠DEF=(﹣x2﹣2x+3﹣2x﹣6)×=(﹣x2﹣4x﹣3),
∵﹣<0,故EF有最大值,此时x=﹣2,故点D(﹣2,2);
①点C(﹣1,0)关于y轴的对称点为点B(1,0),连接BD交y轴于点P,则点P为所求点,
PD+PC=PD+PB=DB为最小,
则BD==;
②过点O作直线OK,使sin∠NOK=,过点D作DK⊥OK于点K,交y轴于点Q,则点Q为所求点,
DQ+OQ=DQ+QK=DK为最小值,
则直线OK的表达式为:y=x,
∵DK⊥OK,故设直线DK的表达式为:y=﹣x+b,
将点D的坐标代入上式并解得:b=2﹣,
则直线DK的表达式为:y=﹣x+2﹣,
故点Q(0,2﹣),
由直线KD的表达式知,QD与x负半轴的夹角(设为α)的正切值为,则csα=,
则DQ===,而OQ=(2﹣),
则DQ+OQ为最小值=+(2﹣)=.
12.如图,点A(﹣2,0),点C(﹣1,0),点A、C关于原点O的对称点分别为点B、D.线段AB沿y轴向下平移2m(m>0)个单位长度,得到线段A1B1,抛物线y=ax2+bx+2过点A1,B1.
(1)当m=1时,a= ;
(2)求a与m之间的关系式;
(3)线段CD沿y轴向下平移2n(n>0)个单位长度,得到线段C1D1,抛物线y=ax2+bx+2过点C1,D1.
①a= ;(用含n的式子来表示)m与n之间的关系式为 .
②点P(x,0)在x轴上,当△PC1B1为等腰直角三角形时,直接写出点P的坐标.
【答案】解:(1)点A、C关于原点O的对称点分别为点B、D,则点B、D的坐标分别为(2,0)、(1,0),
则平移后A1、B1的坐标分别为(﹣2,﹣2m)、(2,﹣2m),则,
∴4a+4=﹣4m,
∴a=﹣m﹣1,
当m=1时,a=﹣2,
故答案为﹣2;
(2)由(1)得:a=﹣m﹣1,
(3)①平移后点C1、D1的坐标分别为(﹣1,﹣2n)、(1,﹣2n),则,
解得:a=﹣2n﹣2,而a=﹣m﹣1,
故m=2n+1,
故答案为:﹣2n﹣2;m=2n+1;
②平移后点B1的坐标为(2,﹣2m),即(2,﹣4n﹣2),而点C1(﹣1,﹣2n),
(Ⅰ)当∠B1PC1为直角时,如图1,
连接BB1、CC1,
∵∠CPC1+∠BPB1=90°,∠CPC1+∠CC1P=90°,
∴∠BPB1=∠CC1P,
而PB1=PC1,∠PCC1=∠B1BP=90°,
∴△PCC1≌△B1BP(AAS),
∴CC1=PB,BB1=PC,
即2n=2﹣x且x+1=4n+2,解得:x=,
故点P的坐标为(,0);
(Ⅱ)当∠C1B1P为直角时,过C1作C1M⊥A1B1,过点P作PN⊥A1B1交A1B1的延长线于点N,
同理可得:△C1MB1≌△B1NP(AAS),
∴MC1=B1N且MB1=PN,
即2n+2=x﹣2且4n+2=3,解得:x=;
(Ⅲ)当∠B1C1P为直角时,简图如图3,
过点C1作C1M⊥x轴,过点B1作x轴的平行线交MC1的延长线于点N,
同理可得:△PMC1≌△C1NB1(AAS),
∴PM=C1N,C1M=NB1,
即x+1=2n+2,2n=3,
解得:x=4,故点P(4,0);
综上,点P的坐标为(,0)或(4,0)或(,0).
13.如图,已知二次函数y=﹣x2+(a+1)x﹣a与x轴交于A、B两点(点A位于点B的左侧),与y轴交于点C,已知△BAC的面积是6.
(1)求a的值;
(2)在抛物线上是否存在一点P,使S△ABP=S△ABC.若存在请求出P坐标,若不存在请说明理由.
【答案】解:(1)∵y=﹣x2+(a+1)x﹣a,
令x=0,则y=﹣a,
∴C(0,﹣a),
令y=0,即﹣x2+(a+1)x﹣a=0
解得x1=a,x2=1
由图象知:a<0
∴A(a,0),B(1,0)
∵S△ABC=6
∴(1﹣a)(﹣a)=6
解得:a=﹣3,(a=4舍去);
(2)∵a=﹣3,
∴C(0,3),
∵S△ABP=S△ABC.
∴P点的纵坐标为±3,
把y=3代入y=﹣x2﹣2x+3得﹣x2﹣2x+3=3,解得x=0或x=﹣2,
把y=﹣3代入y=﹣x2﹣2x+3得﹣x2﹣2x+3=﹣3,解得x=﹣1+或x=﹣1﹣,
∴P点的坐标为(﹣2,3)或(﹣1+,﹣3)或(﹣1﹣,﹣3).
14.我们把方程(x﹣m)2+(y﹣n)2=r2称为圆心为(m,n)、半径长为r的圆的标准方程.例如,圆心为(1,﹣2)、半径长为3的圆的标准方程是(x﹣1)2+(y+2)2=9.在平面直角坐标系中,⊙C与轴交于点A,B,且点B的坐标为(8,0),与y轴相切于点D(0,4),过点A,B,D的抛物线的顶点为E.
(1)求⊙C的标准方程;
(2)试判断直线AE与⊙C的位置关系,并说明理由.
【答案】解:(1)如图,连接CD,CB,过点C作CM⊥AB于M.设⊙C的半径为r.
∵与y轴相切于点D(0,4),
∴CD⊥OD,
∵∠CDO=∠CMO=∠DOM=90°,
∴四边形ODCM是矩形,
∴CM=OD=4,CD=OM=r,
∵B(8,0),
∴OB=8,
∴BM=8﹣r,
在Rt△CMB中,∵BC2=CM2+BM2,
∴r2=42+(8﹣r)2,
解得r=5,
∴C(5,4),
∴⊙C的标准方程为(x﹣5)2+(y﹣4)2=25.
(2)结论:AE是⊙C的切线.
理由:连接AC,CE.
∵CM⊥AB,
∴AM=BM=3,
∴A(2,0),B(8,0)
设抛物线的解析式为y=a(x﹣2)(x﹣8),
把D(0,4)代入y=a(x﹣2)(x﹣8),可得a=,
∴抛物线的解析式为y=(x﹣2)(x﹣8)=x2﹣x+4=(x﹣5)2﹣,
∴抛物线的顶点E(5,﹣),
∵AE==,CE=4+=,AC=5,
∴EC2=AC2+AE2,
∴∠CAE=90°,
∴CA⊥AE,
∴AE是⊙C的切线.
15.如图,已知双曲线C1:y=、抛物线C2:y=x2﹣12,直线l:y=kx+m.
(Ⅰ)若直线l与抛物线C2有公共点,求+m的最小值;
(Ⅱ)设直线l与双曲线C1的两个交点为A、B,与抛物线C2的两个交点为C、D.是否存在直线l,使得A、B为线段CD的三等分点?若存在,求出直线l的解析式,若不存在,请说明理由.
【答案】解:(Ⅰ)∵直线l与抛物线C2有公共点,
∴联立,得x2﹣kx﹣m﹣12=0,
∴△=k2+4m+48≥0,
∴,
∴的最小值为﹣12;
(Ⅱ)设A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)、D(x4,y4),显然k≠0,
联立,得kx2+mx﹣1=0,
则,
联立,得x2﹣kx﹣m﹣12=0,
则x3+x4=k,x3x4=﹣m﹣12,
若A、B为线段CD的三等分点,则线段AB与CD的中点重合,且|CD|=3|AB|,
则,即m=﹣k2,
且|x3﹣x4|=3|x1﹣x2|,即,
将m=﹣k2代入上式并化简得k3﹣4k+3=0,
解得k=1或,对应的m=﹣1或,经检验均符合题意.
故直线l的解析式为y=x﹣1或或.
16.如图,抛物线经过点A(1,0),B(5,0),C(0,)三点,顶点为D,设点E(x,y)是抛物线上一动点,且在x轴下方.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点E(x,y)运动时,试求三角形OEB的面积S与x之间的函数关系式,并求出面积S的最大值?
(3)在y轴上确定一点M,使点M到D、B两点距离之和d=MD+MB最小,求点M的坐标.
【答案】解:(1)设抛物线解析式为y=ax2+bx+c,则
,解得:.
故抛物线解析式为y=x2﹣4x+.
(2)过点E作EF⊥x轴,垂足为点F,如图1所示.
E点坐标为(x,x2﹣4x+),F点的坐标为(x,0),
∴EF=0﹣(x2﹣4x+)=﹣x2+4x﹣.
∵点E(x,y)是抛物线上一动点,且在x轴下方,
∴1<x<5.
三角形OEB的面积S=OB•EF=×5×(﹣x2+4x﹣)=﹣(x﹣3)2+(1<x<5).
当x=3时,S有最大值.
(3)作点D关于y轴的对称点D′,连接BD′,如图2所示.
∵抛物线解析式为y=x2﹣4x+=(x﹣3)2﹣,
∴D点的坐标为(3,﹣),
∴D′点的坐标为(﹣3,﹣).
由对称的特性可知,MD=MD′,
∴MB+MD=MB+MD′,
当B、M、D′三点共线时,MB+MD′最小.
设直线BD′的解析式为y=kx+b,则
,解得:,
∴直线BD′的解析式为y=x﹣.
当x=0时,y=﹣,
∴点M的坐标为(0,﹣).
17.如图,已知抛物线与x轴交于点A(﹣1,0),与y轴交于点C(0,3),且对称轴方程为x=1
(1)求抛物线与x轴的另一个交点B的坐标;
(2)求抛物线的解析式;
(3)设抛物线的顶点为D,在其对称轴的右侧的抛物线上是否存在点P,使得△PDC是等腰三角形?若存在,求出符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(4)若点M是抛物线上一点,以B、C、D、M为顶点的四边形是直角梯形,试求出点M的坐标.
【答案】解:(1)∵抛物线与x轴交于点A(﹣1,0),对称轴方程为x=1,
∴抛物线与x轴的另一个交点B的坐标为(3,0).
(2)∵抛物线与y轴交于点C(0,3),
∴设抛物线解析式为 y=ax2+bx+3(a不等于0),
根据题意,得 a﹣b+3=0 9a+3b+3=0 解得 a=﹣1,b=2,
∴抛物线的解析式为 y=﹣x2+2x+3;
(3)存在,由y=﹣x2+2x+3得,D点坐标为(1,4),对称轴为x=1,
①若以CD为底边,则PD=PC,设P点坐标为(x,y)根据勾股定理得x2+(3﹣y)2=(x﹣1)2+(4﹣y)2 即y=4﹣x 又P点(x,y)在抛物线上,
∴4﹣x=﹣x2+2x+3,即 x2﹣3x+1=0 解得 x=,
<1 (舍去),
∴x=,
∴y=4﹣x=,
即点P坐标为 (,)
②若以CD为一腰,因为点P在对称轴右侧的抛物线上,
由抛物线对称性知,点P与点C关于直线x=1对称,此时点P坐标为(2,3),
∴符合条件的点P坐标为(,) 或(2,3);
(4)由B(3,0),C(0,3),D(1,4),根据勾股定理,得CB=,CD=,BD=
∴CD2+CB2=BD2=20,
∴∠BCD=90°,
设对称轴交x轴于点E,过C作CM⊥DE,交抛物线于点M,垂足为F,在Rt△DCF中,
∵CF=DF=1,
∴∠CDF=45°,
由抛物线对称性可知,∠CDM=2×45°=90°,点坐标M为(2,3),
∴DM∥BC,
∴四边形BCDM为直角梯形由∠BCD=90°及题意可知以BC为一底时,顶点M在抛物线上的直角梯形只有上述一种情况;以CD为一底或以BD为一底,且顶点M在抛物线上的直角梯形均不存在.
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