专题14 二次函数中点的存在性问题-备战2022年中考数学复习重难点与压轴题型专项训练
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专题14 二次函数中点的存在性问题
【专题训练】
一、解答题
1.(2021·四川广安市·中考真题)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A(一1,0),B(3,0)两点,过点A的直线l交抛物线于点C(2,m).
(1)求抛物线的解析式.
(2)点P是线段AC上一个动点,过点P作x轴的垂线交抛物线于点E,求线段PE最大时点P的坐标.
(3)点F是抛物线上的动点,在x轴上是否存在点D,使得以点A,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,请直接写出所有满足条件的点D的坐标;如果不存在,请说明理由.
【答案】
解:(1)将A(一1,0),B(3,0)两点坐标分别代入抛物线解析式中,得
;解得:
∴抛物线的解析式为;
(2)将点C(2,m)代入抛物线解析式中,得
=-3
∴点C的坐标为(2,-3)
设直线AC的解析式为y=kx+d
将A(一1,0)和点C(2,-3)的坐标分别代入,得
;解得:
∴直线AC的解析式为
设点P的坐标为(x,),易知点E的坐标为(x,)且-1≤x≤2
∴PE=-
=
=
∵-1<0
∴抛物线的开口向下,
∴当时,PE有最大值,最大值为
此时点P的坐标为(,);
(3)存在,
设点D的坐标为(n,0),点F的坐标为(t,)
若AD和CF为平行四边形的对角线时,
∴AD的中点即为CF的中点
∴
解②,得,
将代入①,解得:n=;
将代入①,解得:n=;
∴此时点D的坐标为(,0)或(,0);
若AC和DF为平行四边形的对角线时,
∴AC的中点即为DF的中点
∴
解②,得,(此时点F和点C重合,故舍去)
将代入①,解得:n=1;
∴此时点D的坐标为(1,0);
若AF和CD为平行四边形的对角线时,
∴AF的中点即为CD的中点
∴
解②,得,(此时点F和点C重合,故舍去)
将代入①,解得:n=-3;
∴此时点D的坐标为(-3,0);
综上:存在,此时点D的坐标为(,0)或(,0)或(1,0)或(-3,0).
【点睛】
此题考查的是二次函数与几何图形的综合大题,掌握利用待定系数法求二次函数解析式、一次函数解析式、利用二次函数求最值和平行四边形的性质是解题关键.
2.(2021·柳州市柳林中学中考真题)如图①,在平面直角坐标系xOy中,批物线y=x2﹣4x+a(a<0)与y轴交于点A,与x轴交于E、F两点(点E在点F的右侧),顶点为M.直线与x轴、y轴分别交于B、C两点,与直线AM交于点D.
(1)求抛物线的对称轴;
(2)在y轴右侧的抛物线上存在点P,使得以P、A、C、D为顶点的四边形是平行四边形,求a的值;
(3)如图②,过抛物线顶点M作MN⊥x轴于N,连接ME,点Q为抛物线上任意一点,过点Q作QG⊥x轴于G,连接QE.当a=﹣5时,是否存在点Q,使得以Q、E、G为顶点的三角形与△MNE相似(不含全等)?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】
解:(1)∵y=x2﹣4x+a=(x﹣2)2+a﹣4,
∴抛物线的对称轴为直线x=2;
(2)由y=(x﹣2)2+a﹣4得:A(0,a),M(2,a﹣4),
由y=x﹣a 得C(0,﹣a),
设直线AM的解析式为y=kx+a,
将M(2,a﹣4)代人y=kx+a中,得2k+a=a﹣4,
解得k=﹣2,
直线AM的解析式为y=﹣2x+a,
联立方程组得,解得 ,
∴D(a,-a),
∵a<0,
∴点D在第二象限,
又点A与点C关于原点对称,
∴AC是以P、A、C、D为顶点的平行四边形的对角线,则点P与点D关于原点对称,
即P(-a,a),
将点P(﹣a,a)代入抛物线y=x2﹣4x+a,解得a=或a=0(舍去),
∴a=;
(3)存在,
理由如下:当a=﹣5时,y=x2﹣4x﹣5=(x﹣2)2﹣9,此时M(2,﹣9),
令y=0,即(x﹣2)2﹣9=0,解得x1=﹣1,x2=5,
∴点F(﹣1,0)E(5,0),
∴EN=FN=3 MN=9,
设点Q(m,m2﹣4m﹣5),则G(m,0),
∴EG=|m﹣5|QG=|m2﹣4m﹣5|,
又△QEG与△MNE都是直角三角形,且∠MNE=∠QGE=90°,
如图所示,需分两种情况进行讨论:
i)当时,即=,
解得m=2或m=﹣4或m=5(舍去);
当m=2时点Q与点M重合,不符合题意,舍去,
当m=﹣4时,此时Q坐标为点Q1(﹣4,27);
ii)当时,即=,,
解得m=或m=-或m=5(舍去),
当m=时,Q坐标为点Q2(,),
当m=-,Q坐标为点Q3(-,),
综上所述,点Q的坐标为(﹣4,27)或(,)或(,).
【点睛】
本题考查二次函数的图象和性质,平行四边形的性质和判断,相似三角形的判断和性质,综合性强,能力要求高,注意“分类讨论”、“数形结合”数学思想的应用.
3.(2021·山东济南市·中考真题)如图1,抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(﹣1,0),点B(3,0)与y轴交于点C.在x轴上有一动点E(m,0)(0m3),过点E作直线l⊥x轴,交抛物线于点M.
(1)求抛物线的解析式及C点坐标;
(2)当m=1时,D是直线l上的点且在第一象限内,若△ACD是以∠DCA为底角的等腰三角形,求点D的坐标;
(3)如图2,连接BM并延长交y轴于点N,连接AM,OM,设△AEM的面积为S1,△MON的面积为S2,若S1=2S2,求m的值.
【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,
当x=0时,y=3,故点C(0,3);
(2)当m=1时,点E(1,0),设点D的坐标为(1,a),
由点A、C、D的坐标得,AC=,
同理可得:AD=,CD=,
①当CD=AD时,即=,解得a=1;
②当AC=AD时,同理可得a=(舍去负值);
故点D的坐标为(1,1)或(1,);
(3)∵E(m,0),则设点M(m,﹣m2+2m+3),
设直线BM的表达式为y=sx+t,则,解得:,
故直线BM的表达式为y=﹣x+,
当x=0时,y=,故点N(0,),则ON=;
S1=AE×yM=×(m+1)×(﹣m2+2m+3),
2S2=ON•xM=×m=S1=×(m+1)×(﹣m2+2m+3),
解得m=﹣2±(舍去负值),
经检验m=﹣2是方程的根,
故m=﹣2.
【点睛】
本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、等腰三角形的性质、面积的计算等,其中(2),要注意分类求解,避免遗漏.
4.(2021·青海中考真题)如图1(注:与图2完全相同)所示,抛物线经过B、D两点,与x轴的另一个交点为A,与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的解析式.
(2)设抛物线的顶点为M,求四边形ABMC的面积(请在图1中探索)
(3)设点Q在y轴上,点P在抛物线上.要使以点A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,求所有满足条件的点P的坐标(请在图2中探索)
【答案】
解:(1)根据题意,抛物线经过B、D两点,
点D为(,),点B为(3,0),
则,解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)∵,
∴点M的坐标为(1,2)
令,
解得:,,
∴点A为(,0);
令,则,
∴点C为(0,);
∴OA=1,OC=,
过点M作ME⊥AB于点E,如图:
∴,,,
∴,
∴;
(3)根据题意,点Q在y轴上,则设点Q为(0,y),
∵点P在抛物线上,且以点A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,
如图所示,可分为三种情况进行分析:
①AB为对角线时,则为对角线;
由平行四边形的性质,
∴点E为AB和的中点,
∵E为(1,0),
∵点Q1为(0,y),
∴点P1的横坐标为2;
当时,代入,
∴,
∴点;
②当BQ2是对角线时,AP也是对角线,
∵点B(3,0),点Q2(0,y),
∴BQ2中点的横坐标为,
∵点A为(,0),
∴点P2的横坐标为4,
当时,代入,
∴,
∴点P2的坐标为(4,);
③当AQ3为对角线时,BP3也是对角线;
∵点A为(,0),点Q3(0,y),
∴AQ3的中点的横坐标为,
∵点B(3,0),
∴点P3的横坐标为,
当时,代入,
∴,
∴点P3的坐标为(,);
综合上述,点P的坐标为:或(4,)或(,).
【点睛】
本题考查了二次函数的性质,平行四边形的性质,解一元二次方程,以及坐标与图形等知识,解题的关键是熟练掌握二次函数的性质进行解题,注意利用分类讨论和数形结合的思想进行分析.
5.(2021·贵州黔东南苗族侗族自治州·中考真题)已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A、B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C(0,﹣3),顶点D的坐标为(1,﹣4).
(1)求抛物线的解析式.
(2)在y轴上找一点E,使得△EAC为等腰三角形,请直接写出点E的坐标.
(3)点P是x轴上的动点,点Q是抛物线上的动点,是否存在点P、Q,使得以点P、Q、B、D为顶点,BD为一边的四边形是平行四边形?若存在,请求出点P、Q坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】
解:(1)∵抛物线的顶点为(1,﹣4),
∴设抛物线的解析式为y=a(x﹣1)2﹣4,
将点C(0,﹣3)代入抛物线y=a(x﹣1)2﹣4中,得a﹣4=﹣3,
∴a=1,
∴抛物线的解析式为y=a(x﹣1)2﹣4=x2﹣2x﹣3;
(2)由(1)知,抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
令y=0,则x2﹣2x﹣3=0,
∴x=﹣1或x=3,
∴B(3,0),A(﹣1,0),
令x=0,则y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
∴AC=,
设点E(0,m),则AE=,CE=|m+3|,
∵△ACE是等腰三角形,
∴①当AC=AE时,=,
∴m=3或m=﹣3(点C的纵坐标,舍去),
∴E(3,0),
②当AC=CE时,=|m+3|,
∴m=﹣3±,
∴E(0,﹣3+)或(0,﹣3﹣),
③当AE=CE时,=|m+3|,
∴m=﹣,
∴E(0,﹣),
即满足条件的点E的坐标为(0,3)、(0,﹣3+)、(0,﹣3﹣)、(0,﹣);
(3)如图,存在,∵D(1,﹣4),
∴将线段BD向上平移4个单位,再向右(或向左)平移适当的距离,使点B的对应点落在抛物线上,这样便存在点Q,此时点D的对应点就是点P,
∴点Q的纵坐标为4,
设Q(t,4),
将点Q的坐标代入抛物线y=x2﹣2x﹣3中得,t2﹣2t﹣3=4,
∴t=1+2或t=1﹣2,
∴Q(1+2,4)或(1﹣2,4),
分别过点D,Q作x轴的垂线,垂足分别为F,G,
∵抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴的右边的交点B的坐标为(3,0),且D(1,﹣4),
∴FB=PG=3﹣1=2,
∴点P的横坐标为(1+2)﹣2=﹣1+2或(1﹣2)﹣2=﹣1﹣2,
即P(﹣1+2,0)、Q(1+2,4)或P(﹣1﹣2,0)、Q(1﹣2,4).
【点睛】
此题主要考查待定系数法求二次函数解析式、二次函数与几何综合,熟练掌握二次函数的图象和性质是解题关键.
6.(2021·江苏宿迁市·中考真题)二次函数的图象与x轴交于A(2,0),B(6,0)两点,与y轴交于点C,顶点为E.
(1)求这个二次函数的表达式,并写出点E的坐标;
(2)如图①,D是该二次函数图象的对称轴上一个动点,当BD的垂直平分线恰好经过点C时,求点D的坐标;
(3)如图②,P是该二次函数图象上的一个动点,连接OP,取OP中点Q,连接QC,QE,CE,当△CEQ的面积为12时,求点P的坐标.
【答案】
(1)将A(2,0),B(6,0)代入,
得,解得,
∴二次函数的解析式为;
∵,
∴E(4,);
(2)如图1,图2,连接CB,CD,由点C在线段BD的垂直平分线CN上,得CB=CD,
设D(4,m),
当时,,
∴C(0,3),
∵=,由勾股定理可得:
=,
解得m=3±,
∴满足条件的点D的坐标为(4,3+)或(4,3-);
(3)如图3,设CQ交抛物线的对称轴于点M,
设P(,),则Q(,),
设直线CQ的解析式为,则,
解得,
于是直线CQ的解析式为:,
当时,,
∴M(,),ME==,
∵S△CQE=S△CEM+S△QEM=,
∴,
解得或,
当时,P(10,8),
当时,P(,24).
综合以上可得,满足条件的点P的坐标为(10,8)或(-6,24).
【点睛】
本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,二次函数图象与性质,垂直平分线的性质,勾股定理,三角形的面积;熟练掌握二次函数的性质及方程思想是解题的关键.
7.(2021·四川绵阳市·中考真题)如图,抛物线过点A(0,1)和C,顶点为D,直线AC与抛物线的对称轴BD的交点为B(,0),平行于y轴的直线EF与抛物线交于点E,与直线AC交于点F,点F的横坐标为,四边形BDEF为平行四边形.
(1)求点F的坐标及抛物线的解析式;
(2)若点P为抛物线上的动点,且在直线AC上方,当△PAB面积最大时,求点P的坐标及△PAB面积的最大值;
(3)在抛物线的对称轴上取一点Q,同时在抛物线上取一点R,使以AC为一边且以A,C,Q,R为顶点的四边形为平行四边形,求点Q和点R的坐标.
【答案】
解:(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),
∵A(0,1),B(,0),
设直线AB的解析式为y=kx+m,
∴,解得,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+1,
∵点F的横坐标为,
∴F点纵坐标为﹣+1=﹣,
∴F点的坐标为(,﹣),
又∵点A在抛物线上,
∴c=1,
对称轴为:x=﹣,
∴b=﹣2a,
∴解析式化为:y=ax2﹣2ax+1,
∵四边形DBFE为平行四边形.
∴BD=EF,
∴﹣3a+1=a﹣8a+1﹣(﹣),
解得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+1;
(2)设P(n,﹣n2+2n+1),作PP'⊥x轴交AC于点P',
则P'(n,﹣n+1),
∴PP'=﹣n2+n,
S△ABP=OB•PP'=﹣n=﹣,
∴当n=时,△ABP的面积最大为,此时P(,).
(3)∵,
∴x=0或x=,
∴C(,﹣),
设Q(,m),
①当AQ为对角线时,
∴R(﹣),
∵R在抛物线y=+4上,
∴m+=﹣+4,
解得m=﹣,
∴Q,R;
②当AR为对角线时,
∴R(),
∵R在抛物线y=+4上,
∴m﹣+4,
解得m=﹣10,
∴Q(,﹣10),R().
综上所述,Q,R;或Q(,﹣10),R().
【点睛】
本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,二次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,平行四边形的性质等知识,熟练掌握二次函数的性质及方程思想,分类讨论思想是解题的关键.
8.(2021·广西中考真题)如图,已知抛物线y=a(x+6)(x﹣2)过点C(0,2),交x轴于点A和点B(点A在点B的左侧),抛物线的顶点为D,对称轴DE交x轴于点E,连接EC.
(1)直接写出a的值,点A的坐标和抛物线对称轴的表达式;
(2)若点M是抛物线对称轴DE上的点,当△MCE是等腰三角形时,求点M的坐标;
(3)点P是抛物线上的动点,连接PC,PE,将△PCE沿CE所在的直线对折,点P落在坐标平面内的点P′处.求当点P′恰好落在直线AD上时点P的横坐标.
【答案】
(1)∵抛物线y=a(x+6)(x﹣2)过点C(0,2),
∴2=a(0+6)(0﹣2),
∴a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣(x+6)(x﹣2)=﹣(x+2)2+,
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣2;
(2)如图1,由(1)知,抛物线的对称轴为x=﹣2,
∴E(﹣2,0),
∵C(0,2),
∴OC=OE=2,
∴CE=OC=2,∠CED=45°,
∵△CME是等腰三角形,
∴①当ME=MC时,
∴∠ECM=∠CED=45°,
∴∠CME=90°,
∴M(﹣2,2),
②当CE=CM时,
∴MM1=CM=2,
∴EM1=4,
∴M1(﹣2,4),
③当EM=CE时,
∴EM2=EM3=2,
∴M2(﹣2,﹣2),M3(﹣2,2),
即满足条件的点M的坐标为(﹣2,﹣2)或(﹣2,4)或(﹣2,2)或(﹣2,﹣2);
(3)如图2,
由(1)知,抛物线的解析式为y=﹣(x+6)(x﹣2)=﹣(x+2)2+,
∴D(﹣2,),
令y=0,则(x+6)(x﹣2)=0,
∴x=﹣6或x=2,
∴点A(﹣6,0),
∴直线AD的解析式为y=x+4,
过点P作PQ⊥x轴于Q,过点P'作P'Q'⊥DE于Q',
∴∠EQ'P'=∠EQP=90°,
由(2)知,∠CED=∠CEB=45°,
由折叠知,EP'=EP,∠CEP'=∠CEP,
∴△PQE≌△P'Q'E(AAS),
∴PQ=P'Q',EQ=EQ',
设点P(m,n),
∴OQ=m,PQ=n,
∴P'Q'=n,EQ'=QE=m+2,
∴点P'(n﹣2,2+m),
∵点P'在直线AD上,
∴2+m=(n﹣2)+4①,
∵点P在抛物线上,
∴n=﹣(m+6)(m﹣2)②,
联立①②解得,m=(舍)或m=,
即点P的横坐标为.
【点睛】
本题主要考查了二次函数的应用,结合等腰三角形、全等三角形等几何图形,熟练运用数形结合利用几何关系寻找等量关系是解题的关键.
9.(2021·甘肃兰州市·中考真题)如图,抛物线经过A(-3,6),B(5,-4)两点,与y轴交于点C,连接AB,AC,BC.
(1)求抛物线的表达式;
(2)求证:AB平分;
(3)抛物线的对称轴上是否存在点M,使得是以AB为直角边的直角三角形.若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】
解:(1)将A(-3,0),B(5,-4)两点的坐标分别代入,
得解得
故抛物线的表达式为y=.
(2)证明:∵AO=3,OC=4,
∴AC==5.
取D(2,0),则AD=AC=5.
由两点间的距离公式可知BD==5.
∵C(0,-4),B(5,-4),
∴BC=5.
∴BD=BC.
在△ABC和△ABD中,AD=AC,AB=AB,BD=BC,
∴△ABC≌△ABD,
∴∠CAB=∠BAD,
∴AB平分∠CAO;
(3)存在.如图所示:抛物线的对称轴交x轴与点E,交BC与点F.
抛物线的对称轴为x=,则AE=.
∵A(-3,0),B(5,-4),
∴tan∠EAB=.
∵∠M′AB=90°.
∴tan∠M′AE=2.
∴M′E=2AE=11,
∴M′(,11).
同理:tan∠MBF=2.
又∵BF=,
∴FM=5,
∴M(,-9).
∴点M的坐标为(,11)或(,-9).
【点睛】
本题考查了二次函数的综合应用,主要应用了待定系数法求二次函数的解析式,全等三角形的性质和判定、锐角三角函数的定义,求得FM和M′E的长是解题的关键
10.(2021·辽宁葫芦岛市·中考真题)如图,抛物线与轴相交于点和点,与轴相交于点,作直线.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在直线上方的抛物线上存在点,使,求点的坐标;
(3)在(2)的条件下,点的坐标为,点在抛物线上,点在直线上,当以为顶点的四边形是平行四边形时,请直接写出点的坐标.
【答案】
解:(1):抛物线经过点
,解得
∴抛物线的解析式为
(2)过点作轴交抛物线于点,则
过点作交抛物线于点
过点作于点,则
设点的横坐标为,则
∵点是与轴的交点
,
解得
的坐标为,
解得(舍去),
∴点的纵坐标为:
则点坐标为
(3)设直线BC的解析式为:,
将C(0,3),B(4,0)分别代入得,
,解得,
∴直线BC的解析式为:,
设,
①当FD为平行四边形的边时,
如图,当N点在M点左侧时,
则即
整理得,即,
故,
解得:,
此时;
同理当N点在M点右侧时可得,
故,
解得,
此时;
①当FD为平行四边形的对角线时,
则,即
故,整理得,
该方程无解.
综上所述:,.
【点睛】
本题考查二次函数综合,分别考查了求二次函数解析式,相似三角形的性质,和二次函数与平行四边形问题.(1)中直接代入点的坐标即可,难度不大;(2)中能正确作辅助线,构造相似三角形是解题关键;(3)中能分类讨论是解题关键,需注意平行四边形对边平行且相等,可借助这一点结合图象表示M点坐标.
11.(2021·辽宁阜新市·中考真题)如图,二次函数的图象交x轴于点,,交y轴于点C.点是x轴上的一动点,轴,交直线于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段上运动,如图1.求线段的最大值;
②若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形.若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】
解:(1)把代入中,得
解得
∴.
(2)设直线的表达式为,把代入.
得,解这个方程组,得
∴.
∵点是x轴上的一动点,且轴.
∴.
∴
.
∵,
∴此函数有最大值.
又∵点P在线段上运动,且
∴当时,有最大值.
②∵点是x轴上的一动点,且轴.
∴.
∴
(i)当以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形,则有MN=MC,如图,
∵C(0,-3)
∴MC=
∴
整理得,
∵,
∴,
解得,,
∴当时,CQ=MN=,
∴OQ=-3-()=
∴Q(0,);
当m=时,CQ=MN=-,
∴OQ=-3-(-)=
∴Q(0,);
(ii)若,如图,
则有
整理得,
∵,
∴,
解得,,
当m=-1时,MN=CQ=2,
∴Q(0,-1),
当m=-5时,MN=-10<0(不符合实际,舍去)
综上所述,点Q的坐标为
【点睛】
本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是待定系数法;解(2)的关键是利用线段的和差得出二次函数,又利用了二次函数的性质,解(3)的关键是利用菱形的性质得出关于m的方程,要分类讨论,以防遗漏.
12.(2021·内蒙古鄂尔多斯市·中考真题)如图1,抛物线y=x2+bx+c交x轴于A,B两点,其中点A的坐标为(1,0),与y轴交于点C((0,﹣3).
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)点D为y轴上一点,如果直线BD与直线BC的夹角为15°,求线段CD的长度;
(3)如图2,连接AC,点P在抛物线上,且满足∠PAB=2∠ACO,求点P的坐标.
【答案】
解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c交x轴于点A(1,0),与y轴交于点C(0,﹣3),
∴,解得:,
∴抛物线解析式为:y=x2+2x﹣3;
(2)∵抛物线y=x2+2x﹣3与x轴于A,B两点,
∴点B(﹣3,0),
∵点B(﹣3,0),点C(0,﹣3),
∴OB=OC=3,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
如图1,当点D在点C上方时,
∵∠DBC=15°,
∴∠OBD=30°,
∴tan∠DBO==,
∴OD=×3=,
∴CD=3﹣;
若点D在点C下方时,
∵∠DBC=15°,
∴∠OBD=60°,
∴tan∠DBO==,
∴OD=3,
∴DC=3﹣3,
综上所述:线段CD的长度为3﹣或3﹣3;
(3)如图2,在BO上截取OE=OA,连接CE,过点E作EF⊥AC,
∵点A(1,0),点C(0,﹣3),
∴OA=1,OC=3,
∴AC===,
∵OE=OA,∠COE=∠COA=90°,OC=OC,
∴△OCE≌△OCA(SAS),
∴∠ACO=∠ECO,CE=AC=,
∴∠ECA=2∠ACO,
∵∠PAB=2∠ACO,
∴∠PAB=∠ECA,
∵S△AEC=AE×OC=AC×EF,
∴EF==,
∴CF===,
∴tan∠ECA==,
如图2,当点P在AB的下方时,设AO与y轴交于点N,
∵∠PAB=∠ECA,
∴tan∠ECA=tan∠PAB==,
∴ON=,
∴点N(0,),
又∵点A(1,0),
∴直线AP解析式为:y=x﹣,
联立方程组得:,
解得:或,
∴点P坐标为:(﹣,﹣)
当点P在AB的上方时,同理可求直线AP解析式为:y=﹣x+,
联立方程组得:,
解得:或,
∴点P坐标为:(﹣,),
综上所述:点P的坐标为(﹣,),(﹣,﹣).
【点睛】
本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求解析式,全等三角形的判定和性质,直角三角形的性质,锐角三角函数等知识,求出tan∠ECA=tan∠PAB=是本题的关键.
13.(2021·四川眉山市·中考真题)如图1,抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,已知点坐标为,点坐标为.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点为直线上方抛物线上的一个动点,当的面积最大时,求点的坐标;
(3)如图2,点为该抛物线的顶点,直线轴于点,在直线上是否存在点,使点到直线的距离等于点到点的距离?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】
解:(1)由题意得:,解得,
抛物线的解析式为
(2)设点的坐标为,过点作轴于点,交于点,
点,,
直线的解析式为:,
点为,
.
,
当时,最大,此时点坐标为.
(3)存在点满足要求.
,
顶点为,
直线的表达式为:.设直线与轴交于点,则点为,
,.
设满足要求的点坐标为,则.
过点作于点,则,
,,而,
,
整理得,
解得.
存在点满足要求,点坐标为或.
【点睛】
本题是二次函数的综合题,解题的关键是熟练掌握待定系数法可求抛物线的解析式,三角形面积公式,二次函数的最值,抛物线的顶点坐标,两点间的距离公式,以及方程思想的应用,综合性较强.
14.(2021·辽宁营口市·中考真题)在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣3过点A(﹣3,0),B(1,0),与y轴交于点C,顶点为点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P为直线CD上的一个动点,连接BC;
①如图1,是否存在点P,使∠PBC=∠BCO?若存在,求出所有满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
②如图2,点P在x轴上方,连接PA交抛物线于点N,∠PAB=∠BCO,点M在第三象限抛物线上,连接MN,当∠ANM=45°时,请直接写出点M的坐标.
【答案】
解:(1)y=ax2+bx﹣3=a(x+3)(x﹣1),
解得:a=1,
故抛物线的表达式为:y=x2+2x﹣3①;
(2)由抛物线的表达式知,点C、D的坐标分别为(0,﹣3)、(﹣1,﹣4),
由点C、D的坐标知,直线CD的表达式为:y=x﹣3;
tan∠BCO=,则cos∠BCO=;
①当点P(P′)在点C的右侧时,
∵∠P′AB=∠BCO,
故P′B∥y轴,则点P′(1,﹣2);
当点P在点C的左侧时,
设直线PB交y轴于点H,过点H作HN⊥BC于点N,
∵∠PBC=∠BCO,
∴△BCH为等腰三角形,则
BC=2CH•cos∠BCO=2×CH×=,
解得:CH=,则OH=3﹣CH=,故点H(0,﹣),
由点B、H的坐标得,直线BH的表达式为:y=x﹣②,
联立①②并解得:,
故点P的坐标为(1,﹣2)或(﹣5,﹣8);
②∵∠PAB=∠BCO,而tan∠BCO=,
故设直线AP的表达式为:y=,将点A的坐标代入上式并解得:s=1,
故直线AP的表达式为:y=x+1,
联立①③并解得:,故点N(,);
设△AMN的外接圆为圆R,
当∠ANM=45°时,则∠ARM=90°,设圆心R的坐标为(m,n),
∵∠GRA+∠MRH=90°,∠MRH+∠RMH=90°,
∴∠RMH=∠GAR,
∵AR=MR,∠AGR=∠RHM=90°,
∴△AGR≌△RHM(AAS),
∴AG=m+3=RH,RG=﹣n=MH,
∴点M(m+n,n﹣m﹣3),
将点M的坐标代入抛物线表达式得:n﹣m﹣3=(m+n)2+2(m+n)﹣3③,
由题意得:AR=NR,即(m+3)2=(m﹣)2+()2④,
联立③④并解得:,
故点M(﹣,﹣).
【点睛】
本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、三角形全等、圆的基本知识等,其中(2)①,要注意分类求解,避免遗漏.
15.(2021·山东烟台市·中考真题)如图,抛物线y=ax2+bx+2与x轴交于A,B两点,且OA=2OB,与y轴交于点C,连接BC,抛物线对称轴为直线x=,D为第一象限内抛物线上一动点,过点D作DE⊥OA于点E,与AC交于点F,设点D的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当线段DF的长度最大时,求D点的坐标;
(3)抛物线上是否存在点D,使得以点O,D,E为顶点的三角形与相似?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
【答案】
解:(1)设OB=t,则OA=2t,则点A、B的坐标分别为(2t,0)、(﹣t,0),
则x==(2t﹣t),解得:t=1,
故点A、B的坐标分别为(2,0)、(﹣1,0),
则抛物线的表达式为:y=a(x﹣2)(x+1)=ax2+bx+2,
解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+2;
(2)对于y=﹣x2+x+2,令x=0,则y=2,故点C(0,2),
由点A、C的坐标得,直线AC的表达式为:y=﹣x+2,
设点D的横坐标为m,则点D(m,﹣m2+m+2),则点F(m,﹣m+2),
则DF=﹣m2+m+2﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m,
∵﹣1<0,故DF有最大值,此时m=1,点D(1,2);
(3)存在,理由:
点D(m,﹣m2+m+2)(m>0),则OD=m,DE=﹣m2+m+2,
以点O,D,E为顶点的三角形与△BOC相似,
则或,即=2或,即=2或,
解得:m=1或﹣2(舍去)或或(舍去),
故m=1或.
【点睛】
主要考查了二次函数的解析式的求法和与几何图形结合的综合能力.会利用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来,利用点的坐标的意义表示线段的长度,从而求出线段之间的关系是解题的关键.
16.(2021·四川雅安市·中考真题)已知二次函数的图象与轴交于两点,与轴交于点,
(1)求二次函数的表达式及点坐标;
(2)是二次函数图象上位于第三象限内的点,求点到直线的距离取得最大值时点的坐标;
(3)是二次函数图象对称轴上的点,在二次函数图象上是否存在点.使以为顶点的四边形是平行四边形?若有,请写出点的坐标(不写求解过程).
【答案】
解:(1)将B(1,0),带入函数关系式得,
,解得:,
∴二次函数表达式为:;
(2)当点到直线的距离取得最大值时,
∵A(-3,0),,
设直线AC的表达式为:y=kx+n,,将A和C代入,
,解得:,
∴直线AC的表达式为y=-x-3,将直线AC向下平移m(m>0)个单位,得到直线l,
当直线l与二次函数图像只有一个交点时,该交点为点D,此时点D到直线AC的距离最大,
此时直线l的表达式为y=-x-3-m,
联立:,得:,
令△=,解得:m=,
则解方程:,得x=,
∴点D的坐标为(,);
(3)∵M在抛物线对称轴上,设M坐标为(-1,t),
当OB为平行四边形的边时,
如图1,可知MN和OB平行且相等,
∴点N(-2,t)或(0,t),代入抛物线表达式得:
解得:t=-3,
∴N(-2,-3)或(0,-3);
当OB为平行四边形对角线时,
线段OB的中点为(,0),对角线MN的中点也为(,0),
∵M坐标为(-1,t),
可得点N(2,-t),代入抛物线表达式得:
4+4-3=-t,
解得:t=-5,
∴点N的坐标为(2,-5),
综上:以为顶点的四边形是平行四边形时,点N的坐标为(-2,-3)或(0,-3)或(2,-5).
【点睛】
本题是二次函数综合题,考查了求二次函数表达式,二次函数与一元二次方程的关系,平行四边形的性质,最值问题,解题的关键是要结合函数图像,得到结论.
17.(2021·山东淄博市·中考真题)如图,在直角坐标系中,四边形OABC是平行四边形,经过A(﹣2,0),B,C三点的抛物线y=ax2+bx+(a<0)与x轴的另一个交点为D,其顶点为M,对称轴与x轴交于点E.
(1)求这条抛物线对应的函数表达式;
(2)已知R是抛物线上的点,使得△ADR的面积是平行四边形OABC的面积的,求点R的坐标;
(3)已知P是抛物线对称轴上的点,满足在直线MD上存在唯一的点Q,使得∠PQE=45°,求点P的坐标.
【答案】
(1)∵A(-2,0),四边形OABC是平行四边形,
∴BC//OA,BC=OA=2,
∵抛物线与y轴交于点B,
∴抛物线的对称轴为直线x==1,则x=﹣=1①,
将点A的坐标代入抛物线表达式得:0=4a﹣2b+②,
联立①②得,
解得,
∴抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+;
(2)∵A(-2,0),抛物线对称轴为直线x=1,
∴点D(4,0);
∵△ADR的面积是▱OABC的面积的,
∴×AD×|yR|=×OA×OB,则×6×|yR|=×2×,
解得:yR=±,
当y=时,,
解得:,,
∴R1(,)或R2(,),
当y=-时,,
解得:x3=,x2=,
∴R3(,)或R4(,)
综上所述:点R的坐标为(1+,)或(1﹣,)或(1+,)或(1﹣,).
(3)作△PEQ的外接圆R,过点R作RH⊥ME于点H,
∵∠PQE=45°,
∴∠PRE=90°,
∵RP=RE,
∴△PRE为等腰直角三角形,
∵直线MD上存在唯一的点Q,
∴⊙R与直线MD相切,
∴RQ⊥MD,
∵抛物线对称轴为直线x=1,
∴当x=1时y==3,
∴点M坐标为(1,3),
∵D(4,0),
∴ME=3,ED=4﹣1=3,
∴MD==,
设点P(1,2m),则PH=HE=HR=m,则圆R的半径为m,则点R(1+m,m),
∵S△MED=S△MRD+S△MRE+S△DRE,即×ME•ED=×MD×RQ+×ED•yR+×ME•RH,
∴×3×3=××m+×4×m+×3×m,
解得m=,
∴点P坐标为(1,),
∵ME=MD=3,
∴∠MDE=45°,
∴点P与点M重合时,符合题意,即P(1,3),
过点D作DF⊥MD,交对称轴于F,则∠FDE=45°,符合题意,
∴EF=DE=3,
∴点F坐标为(1,-3),
∴点P坐标为(1,-3),
综上所述:点P的坐标为(1,)或(1,3)或(1,-3).
【点睛】
本题考查平行四边形的性质、待定系数法求二次函数解析式,熟练掌握二次函数的性质并灵活运用分类讨论的思想是解题关键.
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