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2022年中考数学二次函数压轴300题终极突破提升训练(19)
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中考数学二次函数压轴300题终极突破提升训练(19)
1.在平面直角坐标系中,直线AB与抛物线y=ax2+bx+c交于A,B(点A在点B的左侧)两点,点C是该抛物线上任意一点,过C点作平行于y轴的直线交AB于D,分别过点A,B作直线CD的垂线,垂足分别为点E,F.
特例感悟:
(1)已知:a=-2,b=4,c=6.
①如图①,当点C的横坐标为2,直线AB与x轴重合时,CD=____,|a|·AE·BF=___.
②如图②,当点C的横坐标为1,直线AB//x轴且过抛物线与y轴的交点时,CD=_____,|a|·AE·BF=_______.
③如图③,当点C的横坐标为2,直线AB的解析式为y=x-3时,CD=___,|a|·AE·BF=___.
猜想论证:
(2)由(1)中三种情况的结果,请你猜想在一般情况下CD与|a|·AE·BF之间的数量关系,并证明你的猜想.拓展应用.
(3)若a=-1,点A,B的横坐标分别为-4,2,点C在直线AB的上方的抛物线上运动(点C不与点A,B重合),在点C的运动过程中,利用(2)中的结论求出△ACB的最大面积.
【答案】(1)①6,6;②2,2;③7,7;(2),见解析;(3)27
【分析】(1)①求得点A、B、C的坐标,得到点E、D、F三点重合,即可求得CD的长以及|a|·AE·BF的值;
②求得点A、B、C的坐标,得到点E、D、F三点重合,即可求得CD的长以及|a|·AE·BF的值;
③解方程组求得点A、B的坐标,再求得点C、D的坐标,即可求得CD的长以及|a|·AE·BF的值;
(2)利用参数法,设A、B、C三横坐标分别为:,直线AB的解析式为,根据一元二次方程根与的关系,求得|a|·AE·BF,再利用两点之间距离公式求得CD,即可证明;
(3)设点C的横坐标为,△ACB的面积为S,根据,点A,B的横坐标分别为-4,2,得到,,,利用三角形面积公式即可得到关于x的二次函数,利用二次函数的最值即可求解.
【详解】(1)已知:,则抛物线的解析式为,
①令,则或,
∴点A、B的坐标分别为,
∵点C的横坐标为2,
∴点C的坐标为
∵直线AB与x轴重合,
∴点E、D、F三点重合,
如图:
∴CD=6,
|a|·AE·BF=;
②令,则,
∴点A的坐标为
抛物线的对称轴为,
∵直线AB//x轴,
∴点B的坐标分别为
∵点C的横坐标为1,
∴点C的坐标为
∵直线AB//x轴,
∴点E、D、F三点重合,
如图:
∴CD=8-6=2,
|a|·AE·BF=;
③解方程组得:或,
∴点A、B的坐标分别为,
∵点C的横坐标为2,
∴点C的坐标为
∵直线CD平行于y轴,
∴点D的横坐标为2,
把代入得:,
∴点D的坐标为
如图:
∴CD=CF-FD=6+1=7,
|a|·AE·BF=;
(2)数量关系为:,
理由如下:
设A、B、C三横坐标分别为:,直线AB的解析式为,
联立方方程和,消去并整理得:
,
∵是方程的两根,
∴,,
则,,
∴·AE·BF=
,
又∵点C的横坐标为t,
∴点C的坐标为
∵直线CD平行于y轴,
∴点D的横坐标为t,
把代入得:,
∴点D的坐标为
∴CD=
=,
∴CD=·AE·BF;
(2)设点C的横坐标为,△ACB的面积为S,
过点C作CD平行于y轴交AB于D,
∵点A、B的横坐标分别为-4、2,
则,,
∵,点A,B的横坐标分别为-4,2,
则抛物线的解析式为,
∴点A、B的坐标分别为,
设直线AB的解析式为,则,
解得:,
∴直线AB的解析式为,
∴点C的坐标为点D的坐标为
∴,
∵,
由于,
∴当时,.
【点评】本题是二次函数综合题,其中涉及到待定系数法求二次函数解析式、一次函数解析式,函数图象上点的坐标特征等知识.理解坐标与图形性质,记住三角形的面积公式,学会构建二次函数解决最值问题,学会利用方程组确定交点坐标,属于中考压轴题.
2.已知点A(﹣4,8)和点B(2,n)在抛物线y=ax2上.
(Ⅰ)求该抛物线的解析式和顶点坐标,并求出n的值;
(Ⅱ)求点B关于x轴对称点P的坐标,并在x轴上找一点Q,使得AQ+QB最短,求此时点Q的坐标;
(Ⅲ)平移抛物线y=ax2,记平移后点A的对应点为A',点B的对应点为B',点C(﹣2,0)是x轴上的定点.
①当抛物线向左平移到某个位置时,A'C+CB'最短,求此时抛物线的解析式;
②D(﹣4,0)是x轴上的定点,当抛物线向左平移到某个位置时,四边形A'B'CD的周长最短,求此时抛物线的解析式(直接写出结果即可).
【答案】(I)y=;(0,0);2;(II)P(2,﹣2);Q(,0);(III)①y=(x+)2;②y=(x+)2.
【分析】(I)把(﹣4,8)代入y=ax2可求得a的值,可得抛物线的解析式,这条抛物线的顶点是原点,把x=2代入所求的抛物线解析式,可得n的值;
(II)求得AP与x轴的交点即为Q的坐标;
(III)①先计算CQ的长,可知平移的距离和方向,用顶点式设出相应的函数解析式,把新顶点坐标代入即可;
②左右平移时,使A′D+DB′′最短即可,那么作出点A′关于x轴对称点的坐标为A′′,得到直线A′′B′′的解析式,将点D的坐标代入,可得b的值,同理用顶点式设出相应的函数解析式,把新顶点坐标代入即可.
【详解】解:(I)将点A(﹣4,8)的坐标代入y=ax2,
解得a=,
∴抛物线的解析式是y=,顶点坐标是(0,0),
将点B(2,n)的坐标代入y=x2,得n==2;
(II)由(I)知:点B的坐标为(2,2),
则点B关于x轴对称点P的坐标为(2,﹣2),
如图1,连接AP与x轴的交点为Q,此时AQ+BQ最小,
设直线AP的解析式为y=kx+b,,
解得:
∴直线AP的解析式是y=﹣x+,
令y=0,得x=,
即所求点Q的坐标是(,0);
(III)①∵点C(﹣2,0),点Q的坐标是( ,0)
∴CQ=﹣(﹣2)=,
故将抛物线y=x2向左平移个单位时,A′C+CB′最短,
此时抛物线的函数解析式为y=(x+)2;
②左右平移抛物线y=x2,
∵线段A′B′和CD的长是定值,
∴要使四边形A′B′CD的周长最短,只要使A′D+CB′最短;
第一种情况:如果将抛物线向右平移,显然有A′D+CB′在增大,
∴不存在某个位置,使四边形A′B′CD的周长最短;
第二种情况:设抛物线向左平移了b个单位,如图2,
则点A′和点B′的坐标分别为A′(﹣4﹣b,8)和B′(2﹣b,2).
∵CD=2,
∴将点B′向左平移2个单位得B′′(﹣b,2),要使A′D+CB′最短,只要使A′D+DB′′最短,
∵点A′关于x轴对称点的坐标为A′′(﹣4﹣b,﹣8),
由A''和B''两点的坐标得:直线A′′B′′的解析式为y=x+b+2.
要使A′D+DB′′最短,点D应在直线A′′B′′上,
将点D(﹣4,0)代入直线A′′B′′的解析式,解得b=.
∴将抛物线向左平移时,存在某个位置,使四边形A′B′CD的周长最短,
此时抛物线的函数解析式为y=(x+)2.
【点评】此题考查了待定系数法求二次函数的解析式,直线与二次函数的交点问题以及轴对称的最短路径问题等知识.此题综合性很强,难度较大,解题的关键是注意数形结合思想、分类讨论思想与方程思想的应用.
3.如图,抛物线y=ax2+bx+c经过点A(﹣2,5),与x轴相交于B(﹣1,0),C(3,0)两点.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点D在抛物线的对称轴上,且位于x轴的上方,将△BCD沿直线BD翻折得到△BC′D,若点C′恰好落在抛物线的对称轴上,求点C′和点D的坐标;
【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3;(2)点C′的坐标为(1,2),点D的坐标为(1,)
【分析】(1)根据抛物线经过点,与轴相交于,两点,利用待定系数法求得该抛物线的解析式即可;
(2)先确定二次函数对称轴,BC长度,根据题意和翻折的性质,得到B C′长度,利用三角函数求出∠C′BC,再根据角平分线求出∠DBC,解直角三角形可以求得点和点的坐标,本题得以解决.
【详解】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c经过点A(﹣2,5),与x轴相交于B(﹣1,0),C(3,0)两点,
∴,得,
即抛物线的函数表达式是y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵与x轴相交于B(﹣1,0),C(3,0)两点,
∴BC=3﹣(﹣1)=3+1=4,该抛物线的对称轴是直线x==1,
设抛物线的对称轴与x轴的交点为H,
则点H的坐标为(1,0),
∴BH=2,
∵将△BCD沿直线BD翻折得到△BC′D,点C′恰好落在抛物线的对称轴上,
∴BC=BC′=4,∠C′HB=90°,∠C′BD=∠DBC,
∴OC′==2,cos∠C′BH===,
∴C′的坐标为(1,2),∠C′BH=60°,
∴∠DBC=30°,
∵BH=2,∠DBH=30°,
∴OD=BH•tan30°=2×=,
∴点D的坐标为(1,),
由上可得,点C′的坐标为(1,2),点D的坐标为(1,).
【点评】本题考查待定系数法求抛物线解析式,图形翻折变化、二次函数的性质、特殊角的三角函数值,解答本题的关键是明确题意,利用数形结合的思想解答.
4.如图,抛物线经过两点,与轴交于点.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)已知点为轴上一点,点关于直线的对称点为.
①当点刚好落在第四象限的抛物线上时,求出点的坐标;
②点在抛物线上,连接,是否存在点,使为等腰直角三角形?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)①;②存在,(3,0)或(0,-3)或( 4,5)或(,−)或(2,-3).
【分析】(1)由点A、B的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的表达式;
(2)①可知△OBC为等腰直角三角形,求出点D′的纵坐标为-3,代入抛物线解析式可得CD=2,求出D点坐标;②可分别以P、D、D′为直角顶点画图,求出点P的坐标.
【详解】(1)∵抛物线经过两点
∴
解得
所以,抛物线的解析式
(2)①当x=0时,y=x2-2x-3=-3,
∴C(0,-3),
∵B(3,0),
∴OB=OC=3,
∴△OBC为等腰直角三角形,∠OCB=45°,
如图1,设D(0,t),
∵点关于直线的对称点为, 连接
∴由对称性可知:
∴轴
∴点的纵坐标为-3
当点在第四象限抛物线上时, 将代入,解得=2 , 或 =0 (舍去)
∴
∴
∴
②分别以P、D、D′为直角顶点画图:
如图2,若以P为直角顶点,此时P与点B重合,则P(3,0),
如图3,以P为直角顶点,此时点P与C重合,则P(0,-3),
如图4以D为直角顶点,此时PC∥x轴,则P(2,-3),
如图5,以D为直角顶点,此时PD′∥y轴,则P(4,5),
如图6,以D′为直角顶点,此时PD∥x轴,则P(,−),
综上可得点P的坐标为(3,0)或(0,-3)或( 4,5)或(,−)或(2,-3).
【点评】此题考查二次函数的综合题,利用待定系数法求二次函数,一次函数的解析式,三角形的面积求法,等腰直角三角形的性质,综合性较强,有一定难度.解题关键在于求有关动点问题时要注意分析题意分情况讨论结果.
5.已知:如图,抛物线与轴交于点.
(1)试确定该抛物线的函数表达式;
(2)已知点是该抛物线的顶点,求的面积;
(3)若点是线段上的一动点,求的最小值.
【答案】(1);(2);(3)OP的最小值是.
【分析】(1)将点A与点B坐标代入抛物线解析式得到关于的方程组,由此求出的值,从而进一步得出解析式即可;
(2)利用配方法求出抛物线的顶点坐标,然后根据三角形的面积公式进一步计算即可;
(2)根据垂线段最短可知当OP⊥BC时,OP最小,据此进一步利用三角形的面积公式求出OP即可.
【详解】(1)∵抛物线与轴交于点A(,0)与点B(3,0),
∴
解得:
∴抛物线的解析式为;
(2)∵,
∴抛物线的顶点的坐标为(1,2).
∴;
(3)当是边上的高时,的值最小,
∵B点坐标为(3,0),C点坐标为(1,2),
∴
∵,
∴,
即OP的最小值是.
【点评】本题主要考查了用待定系数法求解析式以及二次函数图象的性质,熟练掌握相关方法是解题关键.
6.如图,抛物线与轴交于,两点(点在点的左侧),与轴相交于点,顶点为,连接,与抛物线的对称轴交于点,点为线段上的一个动点(不与,两点重合),过点作轴的垂线交抛物线于点,设点的横坐标为
(1)当为何值时,四边形为平行四边形;
(2)设的面积为,求的最大值.
【答案】(1)当时,四边形为平行四边形;(2)的最大值为.
【分析】(1)对于抛物线解析式,令x=0求出y的值确定出C的坐标,令y=0求出x的值,确定出A与B坐标,根据B与C坐标,利用待定系数法确定出直线BC解析式,进而表示出E与P坐标,根据抛物线解析式确定出D与F坐标,表示出PF,利用平行四边形的判定方法确定出m的值即可;
(2)先求出OB的长,△BCF面积,列出S关于m的二次函数解析式,利用二次函数性质确定出S的最大值即可.
【详解】(1)对于抛物线,
顶点
令,得到;
令,得到,即,
解得:或,
则,,,抛物线对称轴为直线;
设直线的函数解析式为,
把,分别代入得:,
解得:,,
直线的解析式为,
当时,,
,
,
轴,
,,
线段,
连接,由,得到当时,四边形为平行四边形,
由,得到或(不合题意,舍去),
当时,四边形为平行四边形;
(2),
,
,
则当时,取得最大值为.
【点评】此题属于二次函数综合题,涉及的知识有:抛物线与坐标轴的交点,二次函数的图象与性质,待定系数法确定一次函数解析式,坐标与图形性质,熟练掌握二次函数性质是解本题的关键.
7.如图,二次函数y=ax2+bx-3的图象与x轴相交于A(-1,0),B(3,0)两点.与y轴相交于点C
(1)求这个二次函数的解析式.
(2)若P是第四象限内这个二次函数的图象上任意一点,PH⊥x轴于点H,与BC交于点M,请问:当点P的坐标为多少时,线段PM的长最大?并求出这个最大值.
【答案】(1);(2)的坐标为时,最大值为
【分析】(1)根据待定系数法,即可得到答案;
(2)根据待定系数法,先求出直线的函数解析式,设的坐标为,的坐标为,可得PM关于t的二次函数解析式,进而即可求解.
【详解】(1)由题意得:,解得:,
∴这个二次函数的解析式为:;
(2)当时,,
∴为,
∴直线的函数解析式为:,
∵P是第四象限内这个二次函数的图象上任意一点,
∴设的坐标为,则的坐标为,
∴,
∵且,
∴当时,取得最大值,且为,
此时的坐标为.
【点评】本题主要考查二次函数与一次函数的综合问题,掌握待定系数法,函数图象上点的坐标特征以及二次函数的最值求法,是解题的关键.
8.已知,如图1,抛物线过三点,顶点为点,连接,点为抛物线对称轴上一点,连接,直线过点两点.
(1)求抛物线及直线的函数解析式;
(2)求的最小值;
(3)求证:∽;
(4)如图2,若点是在抛物线上且位于第一象限内的一动点,请直接写出面积的最大值及此时点的坐标.
【答案】(1),;(2);(3)详见解析;(4)(4),此时.
【分析】(1)根据A,B坐标用两点式设出抛物线解析式,再把C点坐标代入,求出解析式,然后再根据B,C坐标求出直线的函数解析式即可;
(2)关于抛物线的对称轴对称,则当的值最小时,直线与抛物线的对称轴的交点即为点,此时,根据B,C坐标求出BC长即可;
(3)作轴于点,设抛物线的对称轴与轴交于点,求出CD和AC长,得到,即可证明;
(4)设M点为,则N点为,表示出△MBC的面积,求出最大值即可.
【详解】(1)∵抛物线过,
∴可设抛物线的函数解析式为,
把代入得,,
,
∴抛物线的解析式为,
把代入得,
,
解得,,
∴直线的解析式为;
(2)关于抛物线的对称轴对称,
∴当的值最小时,直线与抛物线的对称轴的交点即为点,
∴此时,
,
∴的最小值是;
(3)如图3,作轴于点,设抛物线的对称轴与轴交于点,
∵抛物线的对称轴为直线,
∴把代入得,
∴,
,,
又,
,
,
∽;
(4)过点M作MN⊥x轴,交CB于点N,
∵M在抛物线上,N在CB上,
∴设M点为,则N点为,
则
则当时,有最大值,
此时.
【点评】本题是对二次函数知识的综合考查,熟练掌握二次函数知识和相似三角形的判定是解决本题的关键.
9.如图,抛物线过,两点,点,关于抛物线的对称轴对称,过点作直线轴,交轴于点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点是抛物线上一动点,且位于第四象限,当的面积为6时,求出点的坐标;
(3)若点在直线上运动,点在轴上运动,当以点,,为顶点的三角形为等腰直角三角形时称这样的点为“美丽点”,共有多少个“美丽点”?请直接写出当点为“美丽点”时,的面积.
【答案】(1);(2)P(5,﹣5);(3)或或17或5
【分析】(1)利用待定系数法求抛物线表达式即可;
(2)过P点作PD⊥BH交BH于点D,如图1,设点P(m,-m2+4m),BH=AH=3,HD=,PD=m﹣1,根据三角形面积公式,利用得到,然后解方程即可得到P点坐标;
(3)先利用抛物线的对称性确定C(3,3),分以下几种情况讨论:①以点M为直角顶点且M在x轴上方时,如图2;②以点M为直角顶点且M在x轴下方时,如图3;③以点N为直角顶点且N在y轴左侧时,如图4;④以点N为直角顶点且N在y轴右侧时,作辅助线,如图5;⑤以C为直角顶点时,不能构成满足条件的等腰直角三角形,作适当的辅助线,利用全等三角形和勾股定理求得MC或NC的长,再根据三角形面积公式即可解答.
【详解】(1)将点A(4,0)、B(1,3)代入中,
得:,
解得:,
∴抛物线表达式为:;
(2)过点P作PD⊥BH于D,如图1,
设点P(m,)(m﹥4)
则:BH=AH=3,HD=,PD=m﹣1,
∵
=,
整理得:,
解得:(舍去),
∴点P的坐标为(5,﹣5)
(3)∵抛物线的对称性为直线x=2,而点C. B关于抛物线的对称轴对称,
∴点C坐标为(3,3),
以点C. M、N为顶点的三角形为等腰直角三角形时,分以下情况讨论:
①以点M为直角顶点且M在x轴上方时,如图2,CM=MN,∠CMN=90°,
∴∠CMB+∠NMH=90°,
∵∠CBM=∠MHN=90°,
∴∠CBM+∠BCM=90°,
∴∠NMH=∠BCM,
∴△CBM≌△MHN(AAS)
∴BC=MH=2,BM=HN=3−2=1,
∴MC=,
∴;
②以点M为直角顶点且M在x轴下方时,如图3,过点M作DE⊥y轴,作NE⊥DE于E,CD⊥DE于D,易得Rt△NEM≌Rt△MDC,
MD=NE=BC=2,EM=CD=BM=3+2=5,
∴MC=
∴;
③以点N为直角顶点且N在y轴左侧时,如图4,CN=MN,∠MNC=90°,过点N作DE⊥x轴,作ME⊥DE于E,CD⊥DE于D,
易得Rt△NEM≌Rt△CDN,
∴EM=DN=BH=3,NE=CD=BD+BC=EM+BC=3+2=5,
∴NC=
∴;
④以点N为直角顶点且N在y轴右侧时,如图5,过点N作DE⊥x轴,作ME⊥DE于E,CD⊥DE于D,
易得Rt△NEM≌Rt△CDN,
∴EM=DN=BH=3,NE=CD=BD−BC=EM−BC=1,
∴NC=,
∴,
⑤以C为直角顶点时,不能构成满足条件的等腰直角三角形;
综上所述:△CMN的面积为或或17或5.
【点评】本题考查二次函数的综合,涉及待定系数法求二次函数的解析式、二次函数的性质、坐标与图形、全等三角形的判定与性质、三角形的面积、勾股定理等知识,题目较难,主要难在第(3)问,解答的关键认真分析,寻找关联信息,适当作辅助线,构造全等三角形,利用分类讨论、数形结合等方法进行推理、论证和计算.
10.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c,经过矩形OABC的A(3,0),C(0,2),连结OB.D为横轴上一个动点,连结CD,以CD为直径作⊙M,与线段OB有一个异于点O的公共点E,连结DE.过D作DF⊥DE,交⊙M于F.
(1)求抛物线的解析式;
(2)tan∠FDC的值;
(3)①当点D在移动过程中恰使F点落在抛物线上,求此时点D的坐标;
②连结BF,求点D在线段OA上移动时,BF扫过的面积.
【答案】(1) y=﹣x2+x+2;(2);(3)①(﹣,0);②3
【分析】(1)将点A、C的坐标代入抛物线的表达式,即可求解;
(2) 连接CE、CF、FO,证明∠FDC=∠ECD=∠EOD=∠BOA,即可求解;
(3) ①如图2,连接FO,则∠FOG=∠FCD,证明∠FOG=∠FCD=∠CDE=∠COE,通过tan∠FOG=tan∠COB=,来确定直线OF的表达式,进而求解;
②如图3,当点D、O重合时,连接CF、BF,由①知tan∠FOG=,设FG=3a,则OG=2a=HC,HF=2﹣GF=2﹣3a,由①同理可得:△CHF∽△FGO,则,求得a的值,根据BF扫过的面积为△BOF的面积,即可求解.
【详解】解:(1)将点A、C的坐标代入抛物线的表达式得: ,
解得:,
故抛物线的解析式为:y=﹣x2+x+2;
(2)如图1,连接CE、CF、FO,
∵CD是直径,
∴∠CED=90°,即CE⊥DE,
又∵DF⊥DE,
∴∠FDC=∠ECD=∠EOD=∠BOA,
∴tan∠FDC=tan∠BOA=;
(3)①如图2,
连接FO,则∠FOG=∠FCD,
∵CD是直径,
∴∠CFD=90°,
同理∠FDE=90°,
∴FC∥DE,
∴∠FCD=∠CDE=∠COE,
∴∠FOG=∠FCD=∠CDE=∠COE,
∴tan∠FOG=tan∠COE=tan∠COB=,
故直线OF的表达式为:y=﹣x②,
联立①②并解得:,故点F(﹣1,);
过点F作y轴的平行线GH,交x轴于点G,交过点C与x轴的平行线于点H,
∴FG=,CH=1,HF=2﹣=,
∵∠HFC+∠GFD=90°,∠HFC+∠HCF=90°,
∴∠HCF=∠GFD,
又∠CHF=∠FGD=90°,
∴△CHF∽△FGD,
∴,即,解得:GD=,
∴OD=1﹣=,
故点D的坐标为:(﹣,0);
②如图3,当点D、O重合时,连接CF、BF,
则BF扫过的面积为△BOF的面积,∠CFO=90°,
过点F作y轴的平行线HG,交x轴于点G,交过点C与x轴的平行线于点H,
由①同理可得:△CHF∽△FGO,则,
由①知tan∠FOG=,设FG=3a,则OG=2a=HC,HF=2﹣GF=2﹣3a,
∴,解得:a=;
在Rt△FOG中,FO=,
同理在Rt△AOB中,OB=,
∵EF是圆的直径,故OF⊥OE,
BF扫过的面积=S△BOF=×BO×FO=,
故BF扫过的面积为3.
【点评】本题主要考查二次函数与几何综合,圆的综合问题,相似三角形的判定与性质等,综合性较强,属于压轴题,解此题的关键在于熟练掌握并灵活运用其知识点,根据题意作适当辅助线帮助解题.
11.如图二次函数的图象与x轴交于A,B两点,其中点A(-1,0),点C(0,5),点D(1,8)都在抛物线上,M为抛物线的顶点,
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)求的面积;
(3)根据图形,直接写出直线CM在抛物线上方时x的取值范围.
【答案】(1);(2)15;(3)或.
【分析】(1)将点A、C、D坐标代入,即可求出函数解析式;
(2)根据(1)的函数解析式求出顶点M的坐标,过点M作ME⊥x轴与点E,连接BM,再利用求出结果;
(3)根据函数图象解答即可.
【详解】(1)将点A、C、D坐标代入,
∴,解得,
∴抛物线的函数解析式为;
(2)∵=,
∴顶点M(2,9),
∵对称轴为x=2,A(-1,0),
∴B(5,0),
过点M作ME⊥x轴与点E,连接BM,
∴OE=2,ME=9,BE=OB-OE=5-2=3,
∴
=
=
=15;
(3)根据图象,抛物线与直线CM相交于点C(0,5)、M(2,9),
∴直线CM在抛物线上方时x的取值范围是或.
【点评】此题考查待定系数法求抛物线解析式,把二次函数化为顶点式,函数图象与坐标轴的交点坐标,几何图形与函数图象的结合,求几何图形的面积,利用函数图象判断自变量的取值范围.
12.如图,直线y=﹣3x+3与x轴、y轴分别交于点A、B,抛物线y=a(x﹣2)2+k经过点A、B,并与X轴交于另一点C,其顶点为P.
(1)求a,k的值;
(2)抛物线的对称轴上有一点Q,使△ABQ是以AB为底边的等腰三角形,求Q点的坐标;
(3)在抛物线及其对称轴上分别取点M、N,使以A,C,M,N为顶点的四边形为正方形,求此正方形的边长.
【答案】(1)a=1,k=﹣1;(2)(2,2);(3)
【解析】试题分析:(1)先求出直线y=﹣3x+3与x轴交点A,与y轴交点B的坐标,再将A、B两点坐标代入y=a(x﹣2)2+k,得到关于a,k的二元一次方程组,解方程组即可求解;
(2)设Q点的坐标为(2,m),对称轴x=2交x轴于点F,过点B作BE垂直于直线x=2于点E.在Rt△AQF与Rt△BQE中,用勾股定理分别表示出AQ2=AF2+QF2=1+m2,BQ2=BE2+EQ2=4+(3﹣m)2,由AQ=BQ,得到方程1+m2=4+(3﹣m)2,解方程求出m=2,即可求得Q点的坐标;
(3)当点N在对称轴上时,由NC与AC不垂直,得出AC为正方形的对角线,根据抛物线的对称性及正方形的性质,得到M点与顶点P(2,﹣1)重合,N点为点P关于x轴的对称点,此时,MF=NF=AF=CF=1,且AC⊥MN,则四边形AMCN为正方形,在Rt△AFN中根据勾股定理即可求出正方形的边长.
试题解析:(1)∵直线y=﹣3x+3与x轴、y轴分别交于点A、B,
∴A(1,0),B(0,3).
又∵抛物线y=a(x﹣2)2+k经过点A(1,0),B(0,3),
∴,解得,
故a,k的值分别为1,﹣1;
(2)设Q点的坐标为(2,m),对称轴x=2交x轴于点F,过点B作BE垂直于直线x=2于点E.
在Rt△AQF中,AQ2=AF2+QF2=1+m2,
在Rt△BQE中,BQ2=BE2+EQ2=4+(3﹣m)2,
∵AQ=BQ,
∴1+m2=4+(3﹣m)2,
∴m=2,
∴Q点的坐标为(2,2);
(3)当点N在对称轴上时,NC与AC不垂直,所以AC应为正方形的对角线.
又∵对称轴x=2是AC的中垂线,
∴M点与顶点P(2,﹣1)重合,N点为点P关于x轴的对称点,其坐标为(2,1).
此时,MF=NF=AF=CF=1,且AC⊥MN,
∴四边形AMCN为正方形.
在Rt△AFN中,AN==,即正方形的边长为.
考点:1、二元一次方程组的解法,2、等腰三角形的性质,3、勾股定理,4、二次函数的性质,5、正方形的判定与性质
13.抛物线与轴交于点,,与轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,直线交抛物线于另一点,过点作轴于点,过点作交于点.求证:轴;
(3)如图2,,为抛物线上两点,直线,交轴于点,,,求面积的最小值.
【答案】(1);(2)见解析;(3)的最小值为1.
【分析】(1)把点,代入解析式构建方程组求解即可;
(2)由题易得,设,则,,然后根据在平面直接坐标系里两条直线平行时,进行求解即可;
(3)设直线的解析式为:,直线的解析式为,直线的解析式为,由题意得,,进而可得,然后把三角形的面积表示出来利用二次函数的性质求解即可.
【详解】(1)∵过,
∴解得.
∴抛物线的解析式为.
(2)当时,.∴
设,则,,∴,.
∴,,∴,∵,
∴设,则,.
∴.
设直线,
∴,,∴.
由得
∵,∴轴.
(3)设直线的解析式为:,
由得,.
∴,∴.
设直线的解析式为,同理可得:,∴.
设直线的解析式为,
由得.
∴,.
∵,∴,
,,,
∴直线.
不论为何值,当时,,∴直线过点.
∵,,∴轴,,
∴的最小值为1.
【点评】本题主要考查二次函数与一次函数的综合,关键是根据题意得到二次函数的表达式,然后利用一次函数的知识点进行求解问题即可.
14.已知抛物线过点A(-4,0),顶点坐标为C(-2,-1).
(1)求这个抛物线的解析式.
(2)点B在抛物线上,且B点的横坐标为-1,点P在x轴上方抛物线上一点,且∠PAB=45°,求点P的坐标.
(3)点M在x轴下方抛物线上一点,点M、N关于x轴对称,直线AN交抛物线于点D.连结MD交两坐标轴于E、F点. 求证:OE=OF.
【答案】(1)y=;(2)(,);(3)证明见解析
【分析】(1)设抛物线的解析式为,然后将点A的坐标代入即可求出结论;
(2)先求出点B的坐标,过点B作BQ⊥BA,交AP于点Q,作BH⊥x轴于H,过点Q作QG⊥BH,交BH的延长线于点G,利用AAS证出△AHB≌△BGQ,即可求出点Q的坐标,利用待定系数法求出直线AQ的解析式,然后联立方程组即可求出点P的坐标;
(3)设点M的坐标为(m,),利用对称性即可求出点N的坐标,利用待定系数法求出直线AN的解析式,联立方程组即可求出点D的坐标,从而求出直线MD的解析式,从而求出点E、F的坐标,即可证出结论.
【详解】解:(1)由抛物线的顶点坐标C(-2,-1),可设抛物线的解析式为
将点A(-4,0)代入,得
解得:
∴这个抛物线的解析式为=;
(2)将x=-1代入中,解得y=
∴点B的坐标为(-1,)
过点B作BQ⊥BA,交AP于点Q,作BH⊥x轴于H,过点Q作QG⊥BH,交BH的延长线于点G
∴∠AHB=∠BGQ=∠ABQ=90°
∴∠ABH+∠GCQ=90°,∠BQG+∠GCQ=90°
∴∠ABH=∠BQG
∵∠PAB=45°,
∴△ABQ为等腰直角三角形
∴AB=BQ
∴△AHB≌△BGQ
∴QG=BH=,BG=AH=-1-(-4)=3
∴GH=BG-BH=
∴点Q的坐标为(-1+,)=(,)
设直线AQ的解析式为y=kx+b
将点A和点Q的坐标分别代入,得
解得:
∴直线AQ的解析式为
联立
解得:或(符合点A的坐标)
∴点P的坐标为(,);
(3)设点M的坐标为(m,)
∴点N的坐标为(m,)
设直线AN的解析式为y=cx+d
将点A和点N的坐标分别代入,得
解得:
∴直线AN的解析式为
联立
解得:或(符合点A的坐标)
∴点D的坐标为(,)
设直线MD的解析式为y=ex+f
将M、D的坐标分别代入,得
解得:
∴直线MD的解析式为y=x+
将x=0代入y=x+中,解得y=;将y=0代入y=x+中,解得x=
∴点E的坐标为(0,),点F的坐标为(,0)
∴OE=OF=
【点评】此题考查的是二次函数与一次函数的综合大题,此题难度较大,掌握利用待定系数法求二次函数解析式、一次函数解析式、联立方程组求点的坐标是解题关键.
15.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c的图象与x轴交于A(﹣4,0)和点B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴是x=﹣1与x轴交于点D.
(1)求拋物线的函数表达式;
(2)若点P(m,n)为抛物线上一点,且﹣4<m<﹣1,过点P作PE∥x轴,交抛物线的对称轴x=﹣1于点E,作PF⊥x轴于点F,得到矩形PEDF,求矩形PEDF周长的最大值;
(3)点Q为抛物线对称轴x=﹣1上一点,是否存在点Q,使以点Q,B,C为顶点的三角形是直角三角形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣x2﹣2x+8;(2)当m=﹣时,矩形PEDF的周长有最大值是;(3)存在,点Q (﹣1,)或(﹣1,﹣)或(﹣1,4+)或(﹣1,4﹣).
【分析】(1)根据抛物线对称轴公式求b的值,然后将A点坐标代入解析式求c的值,从而求解;
(2)设P点坐标为(m,n),由题意n═﹣m2﹣2m+8,从而表示出矩形周长的函数关系式,然后利用二次函数的性质求最值;
(3)设Q(﹣1,y),结合图形用勾股定理分别表示出QB2 =9+y2,QC2=1+(y﹣8)2,BC2=68,然后分∠QCB=90°,∠QBC=90°,∠BQC=90°三种情况列方程求解,从而确定点Q坐标.
【详解】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c的对称轴是x=﹣1,
∴﹣=﹣1,b=﹣2,
∴y=﹣x2﹣2x+c,
把A(﹣4,0)代入得:﹣16+8+c=0,∴c=8,
∴拋物线的函数表达式为:y=﹣x2﹣2x+8;
(2)∵点P(m,n)为抛物线上一点,且﹣4<m<﹣1,如图1,
,
∴n═﹣m2﹣2m+8.
∵四边形PEDF是矩形,
∴矩形PEDF的周长=2PE+2PF
=2(﹣1﹣m)+2(﹣m2﹣2m+8)
=﹣2m2﹣6m+14
=﹣2(m+)2+.
∵﹣2<0,∴当m=﹣时,矩形PEDF的周长有最大值是;
(3)存在点Q,使以点Q,B,C为顶点的三角形是直角三角形.
∵点Q为抛物线对称轴x=﹣1上一点,∴设Q(﹣1,y),
由对称得:B(2,0).
∵C(0,8),
∴QB2=(2+1)2+y2=9+y2,QC2=(﹣1)2+(y﹣8)2=1+(y﹣8)2,BC2=22+82=4+64=68,
分三种情况:
①当∠QCB=90°时,QB是斜边,∴QB2=QC2+BC2,∴9+y2=1+(y﹣8)2+68
解得:y=,
∴Q(﹣1,);
②当∠QBC=90°时,QC是斜边.
∵QC2=BC2+QB2,∴1+(y﹣8)2=68+9+y2,
解得:y=﹣,
∴Q(﹣1,﹣);
③当∠BQC=90°时,BC是斜边.
∵BC2=BQ2+QC2,∴68=1+(y﹣8)2+9+y2,
解得:y=4±,∴Q(﹣1,4+)或(﹣1,4﹣);
综上,点Q的坐标是(﹣1,)或(﹣1,﹣)或(﹣1,4+)或(﹣1,4﹣).
【点评】本题考查二次函数综合题、一次函数的应用、直角三角形的判定和性质、勾股定理等知识,解题的关键是学会构建二次函数解决最值问题,学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考压轴题.
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