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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(20)
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中考数学二次函数压轴300题终极突破提升训练(20)
1.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于两点(点在点的左侧),经过点的直线与轴负半轴交于点与抛物线的另一个交点为,且点的横坐标为.
(1)直接写出点的坐标,并求直线的函数表达式(其中用含的式子表示);
(2)点是直线上方的抛物线上的动点,若的面积的最大值为,求抛物线的解析式;
(3)在(2)的条件下,求四边形的面积.
【答案】(1)A(-1,0),();(2);(3)
【分析】(1)通过解方程得到点A的横坐标;把点D的横坐标代入二次函数解析式得到,由此求得,结合点A、D的坐标来求直线的函数表达式;
(2)过点E作EF∥y轴,交直线l于点F,由函数图象上点的坐标特征可以设设E(,),则F(,),结合图形得到:S△ACE =S△AFE - S△CFE= ( )2,根据二次函数的最值求得答案;
(3)求得点E的坐标为(,),点D的坐标为(,),利用S四边形CDBE=S四边形ADBE- S△ACE=S△ABE+S△ABD- S△ACE,即可求解.
【详解】解:(1)当时,,
解得:.
∴A(-1,0),B(3,0),
∵直线:经过点A,
∴,,
∴直线的解析式为 ,
∵直线与抛物线的交点D的横坐标为4,令,
∴,
∴,
∴直线的函数表达式为();
(2)如图1,过点E作EF∥y轴,交直线于点F,
设E(,),则F(,),
S△ACE =S△AFE - S△CFE
= ( )( )- ( )
= ( )
= ( )2,
∴当时,△ACE的面积的最大值为 ,
∵△ACE的面积的最大值为 ,
∴,解得,
∴抛物线的解析式为:;
(3)在(2)的条件下可得:
当时,,
∴点E的坐标为(,),
解方程,得:
,
∴点D的坐标为(,),
∴S四边形CDBE=S四边形ADBE- S△ACE=S△ABE+S△ABD- S△ACE
=.
【点评】本题考查了待定系数法求函数解析式,二次函数的图象和性质,二次函数的最值,一次函数的图象和性质,解题的关键是灵活应用待定系数法确定函数解析式.
2.如图1,抛物线y=ax2﹣2ax﹣3a(a≠0)与x轴交于点A,B.与y轴交于点C.连接AC,BC.已知△ABC的面积为2.
(1)求抛物线的解析式;
(2)平行于x轴的直线与抛物线从左到右依次交于P,Q两点.过P,Q向x轴作垂线,垂足分别为G,H.若四边形PGHQ为正方形,求正方形的边长;
(3)如图2,平行于y轴的直线交抛物线于点M,交x轴于点N (2,0).点D是抛物线上A,M之间的一动点,且点D不与A,M重合,连接DB交MN于点E.连接AD并延长交MN于点F.在点D运动过程中,3NE+NF是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1);(2)或;(3)是,3NE+NF为定值4
【分析】(1)先将抛物线解析式变形,可得A和B的坐标,从而得AB=1+3=4,根据三角形ABC的面积为2可得OC的长,确定点C的坐标,根据点C的坐标,利用待定系数法即可求出二次函数的解析式;
(2)设点P的纵坐标为m,当y=m时,﹣x2+x+1=m,解方程可得P和Q两点的坐标,从而得G和H的坐标,再利用正方形的性质可得出关于m的方程,解之即可得出结论;
(3)设点D(n,﹣n2+n+1),利用待定系数法求直线AD和BD的解析式,表示FN和OK的长,直接代入计算可得结论.
【详解】(1)如图1,y=ax2﹣2ax﹣3a=a(x2﹣2x﹣3)=a(x﹣3)(x+1),
∴A(﹣1,0),B(3,0),
∴AB=4,
∵△ABC的面积为2,即,
∴OC=1,
∴C(0,1),
将C(0,1)代入y=ax2﹣2ax﹣3a,得:﹣3a=1,
∴a=﹣,
∴该二次函数的解析式为y=﹣x2+x+1;
(2)如图2,设点P的纵坐标为m,当y=m时,﹣x2+x+1=m,
解得:x1=1+,x2=1﹣,
∴点P的坐标为(1﹣,m),点Q的坐标为(1+,m),
∴点G的坐标为(1﹣,0),点H的坐标为(1+,0),
∵矩形PGHQ为正方形,
∴PQ=PG,
∴1+﹣(1﹣)=m,
解得:m1=﹣6﹣2,m2=﹣6+2,
∴当四边形PGHQ为正方形时,边长为6+2或2﹣6;
(3)如图3,设点D(n,﹣n2+n+1),延长BD交y轴于K,
∵A(﹣1,0),
设AD的解析式为:y=kx+b,
则,解得:,
∴AD的解析式为:y=(﹣)x﹣,
当x=2时,y=﹣n+2﹣n+1=﹣n+3,
∴F(2,3﹣n),
∴FN=3﹣n,
同理得直线BD的解析式为:y=(﹣)x+n+1,
∴K(0,n+1),
∴OK=n+1,
∵N(2,0),B(3,0),
∴,
∵EN∥OK,
∴,
∴OK=3EN,
∴3EN+FN=OK+FN=n+1+3﹣n=4,
∴在点D运动过程中,3NE+NF为定值4.
【点评】本题考查了待定系数法求二次函数解析式、二次函数图象上点的坐标特征、正方形的性质、待定系数法求一次函数解析式以及平行线分线段成比例定理等知识,解题的关键是:(1)根据点的坐标,利用待定系数法求出二次函数解析式;(2)利用正方形的性质,找出关于m的方程;(3)利用AD和BD的解析式确定FN和OK的长,可解决问题.
3.在平面直角坐标系中,已知抛物线经过A(-4,0),B(0,-4),C(2,0)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点M为第三象限内抛物线上一动点,点M的横坐标为m,△AMB的面积为S.求S关于m的函数关系式,并求出S的最大值.
(3)若点P是抛物线上的动点,点Q是直线y=-x上的动点,判断有几个位置能够使得点P、Q、B、 O为顶点的四边形为平行四边形,直接写出相应的点Q的坐标.
【答案】(1);(2),时有最大值;(3)或或或.
【分析】(1)先假设出函数解析式,利用三点法求解函数解析式.
(2)设出M点的坐标,利用S=S△AOM+S△OBM−S△AOB即可进行解答;
(3)当OB是平行四边形的边时,表示出PQ的长,再根据平行四边形的对边相等列出方程求解即可;当OB是对角线时,由图可知点A与P应该重合.
【详解】解:(1)设此抛物线的函数解析式为:,
将,,三点代入函数解析式得:
,
解得,
所以此函数解析式为:;
(2)∵点的横坐标为,且点在这条抛物线上,
∴点的坐标为:,
∴
∵,
当时,有最大值为:.
答:时有最大值.
(3)设.
当为边时,根据平行四边形的性质知,且,
∴的横坐标等于的横坐标,
又∵直线的解析式为,则.
由,得,
解得,,.(不合题意,舍去)
如图,当为对角线时,知与应该重合,.
四边形为平行四边形则,横坐标为4,
代入得出为.
由此可得或或或.
【点评】本题考查了三点式求抛物线的方法,以及抛物线的性质和最值的求解方法.
4.如图,直线与轴交于点,与轴交于点,抛物线经过点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)为轴上一动点,过点作轴,交直线于点,交拋物线于点,连接.
①点在线段上运动,若为直角三角形,求点的坐标;
②点在轴的正半轴上运动,若,请直接写出的值.
【答案】(1) ;(2)①点的坐标为或;②的值为5或.
【分析】(1)把点A坐标代入直线解析式可求出n,进而可得点B坐标,再根据待定系数法解答即可;
(2)①由于,故分两种情况考虑,当时,如图1,可得轴,于是可得点的纵坐标为3,代入抛物线的解析式即可求出点P的横坐标,进而可得点E坐标;当时,设直线与轴交于点,如图2,易得△BAH是等腰直角三角形,于是可得点H的坐标,然后利用待定系数法即可求出直线PB的解析式,再联立直线和抛物线的解析式即可求出点P的坐标,进而可得点E坐标;
②若点P在直线BA的上方,如图3,由题意可得PB⊥BC,易求得直线BC的解析式,则直线PB的解析式可得,然后联立直线PB与抛物线的解析式即可求出点P的坐标,进而可得m的值;若点P在直线BA的下方,如图4,由题意易得∠CBO=∠PBO,进而可得直线PB与x轴的交点M的坐标,于是可求出直线PB的解析式,然后联立直线PB与抛物线的解析式即可求出交点P的坐标,从而可得结果.
【详解】解:(1)∵与轴交于点,与轴交于点,
∴,解得,∴.
∵抛物线经过点、,
∴,解得,
∴抛物线的解析式为;
(2)①∵轴,∴.
∴分两种情况考虑,
当时,如图1,则轴,∴点的纵坐标为3.
当时,,解得,.
∴点的坐标为,
∴点的坐标为;
当时,设直线与轴交于点,如图2,
∵OA=OB=3,
∴,
∴.
∴,∴点H的坐标为.
设直线的解析式为,
将,代入,得,解得,
∴直线的解析式为.
解方程组,得,,
∴点的坐标为,
∴点的坐标为.
综上所述:当是直角三角形时,点的坐标为或;
②若点P在直线BA的上方,如图3,
∵,∠ABO=45°,
∴∠CBP=90°,即PB⊥BC,
∵C(﹣1,0),B(0,3),
∴直线BC的解析式是,
∴直线PB的解析式为,
解方程组,得,,
∴点P的坐标为,
∴;
若点P在直线BA的下方,如图4,
∵,∠ABO==45°,
∴∠CBO=∠PBO,
设直线PB交x轴于点M,则OM=OC=1,
∵B(0,3),M(1,0),
∴直线PB的解析式为,
解方程组,得,,
∴点P的坐标为(5,﹣12),
∴m=5;
综上,的值为5或.
【点评】本题是二次函数综合题,主要考查了待定系数法求函数的解析式、函数图象上点的坐标特征、一元二次方程的解法以及直线与抛物线的交点等知识,综合性较强,属于试卷压轴题,熟练掌握二次函数的相关知识、灵活应用数形结合思想是解题的关键.
5.如图1,已知:抛物线过点,交轴于点,点(在左边),交轴于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)为抛物线上一动点,,求点的坐标;
(3)如图2,交抛物线于两点(不与重合),直线分别交轴于点,点,试求此时是否为定值?如果是,请求出它的值;如果不是,请说明理由.
【答案】(1);(2)不存在点D;(3)是,7
【分析】(1)根据已知条件,将分别代入,解得的值即可;
(2)取作轴于S,构造,计算抛物线与两坐标轴的交点,解得根据题意,证明,从而得到,因为直线,联立直线与抛物线的解析式,求得点D的坐标即可解题;
(3)先联立直线与抛物线的方程组,求得两交点的坐标关系,分别计算直线NC与直线MC的解析式,再代入计算的值即可.
【详解】(1)将代入,
得
(2)取作轴于,
,
在和中
∴
∴,
,
∴,
∴,
而,
∴,∴
∵
∴重合,
∴此时不存在,
∴无解;
(3),设
∴:
同理::
∴
【点评】本题考查二次函数与一次函数的综合,其中涉及二次函数解析式求法、一次函数解析式求法、全等三角形的判断与性质、等腰直角三角形的性质、平行线判定与性质、一元二次方程的解法、韦达定理等知识,是重要考点,难度较难,作出正确辅助线,掌握相关知识是解题关键.
6.如图,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于点B,点C,经过B,C两点的抛物线y=x2+bx+c与x轴的另一个交点为A,顶点为P,点M为抛物线的对称轴上的一个动点.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)当点M在x轴的上方时,求四边形COAM周长的最小值;
(3)在平面直角坐标系内是否存在点N,使以C,P,M,N为顶点的四边形为菱形?若存在,请写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);见详解;(2);见详解;(3)存在,点M的坐标为或或或;见详解.
【分析】1)先求出点B,点C坐标,代入解析式可求解;
(2)由抛物线的对称性可得AM=BM,点A(1,0),由四边形COAM周长=OC+OA+AM+CM=4+BM+CM,则点B,点M,点C三点共线时,BM+CM有最小值为BC的长,即四边形COAM周长的最小值=4+BC,由勾股定理可求解;
(3)由菱形的性质可得△CPM是等腰三角形,分三种情况讨论,由两点距离公式可求解.
【详解】解:(1)∵直线与x轴、y轴分别交于点B,点C,
∴点B,点C,
∵抛物线经过B,C两点,
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为:;
(2)如图,连接AM,
∵,
∴抛物线的对称轴为直线x=2,
∵点A与点B关于对称轴对称,
∴AM=BM,点A,
∵点C,点A,点B,
∴OA=1,OC=3,OB=3,
∵四边形COAM周长=OC+OA+AM+CM,
∴四边形COAM周长=4+BM+CM,
∴当点B,点M,点C三点共线时,BM+CM有最小值为BC的长,
∴四边形COAM周长的最小值=4+BC,
∵BC===,
∴四边形COAM周长的最小值=;
(3)∵,
∴顶点P,
又∵点C,
∴PC==,
设点M,
∴MC==,
MP=|t+1|,
∵以C,P,M,N为顶点的四边形为菱形,
∴△CPM是等腰三角形,
若MC=MP,则=|t+1|,
∴t=,
∴点M;
若MP=PC,则=|t+1|,
∴, ,
∴点M或;
若MC=PC,则=,
解得:(不合题意舍去),,
∴点M;
综上所述:点M的坐标为或或或.
【点评】本题主要考查二次函数与几何的综合运用,熟练掌握二次函数的知识及菱形、等腰三角形的分类讨论是解题的关键.
7.如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2+k的顶点A在直线:y=x﹣3上,将抛物线沿直线向右上方平移,使其顶点P始终保持在直线上,设平移后的抛物线与原抛物线交于B点.
(1)请直接写出k的值;
(2)若抛物线y=x2+k与直线:y=x﹣3的另一个交点为C.当点B与点C重合时.求平移后抛物线的解析式;
(3)连接AB,BP,当△ABP为直角三角形时,求出P点的坐标.
【答案】(1)k=﹣3
(2)y=x2﹣2x﹣1
(3)(3,0)或(,﹣3)
【分析】(1)先根据直线:y=x﹣3,可得直线与y轴的交点A的坐标,从而代入抛物线的解析式y=x2+k,可得k的值;
(2)将两函数的解析式列方程后可得交点C的坐标,因为点B与点C重合,所以平移后的抛物线的顶点P与C重合,由此可得平移后的抛物线的解析式;
(3)分两种情况:①当∠APB=90°,如图2,利用勾股定理和两点的距离公式,列方程可得结论;②当∠ABP=90°,利用勾股定理和两点的距离公式计算量太大,所以作辅助线,构建两个直角三角形,利用等角的正切列比例式可得结论.
【详解】解:(1)直线:y=x﹣3,
当x=0时,y=﹣3,
∴顶点(0,﹣3),
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣3,即k=﹣3;
(2)由题意得:x2﹣3=x﹣3,
解得:x1=0,x2=1,
∴C(1,﹣2),
当点B与点C重合时,如图1,顶点P(1,﹣2),
∴平移后抛物线的解析式为:y=(x﹣1)2﹣2=x2﹣2x﹣1;
(3)∵抛物线顶点P始终保持在直线上,
∴设P(m,m﹣3),则平移后的抛物线的解析式为:y=(x﹣m)2+m﹣3,
∴,
解得:,
∴B(,),
∵抛物线x2﹣3沿直线向右上方平移,
∴当△ABP为直角三角形时,∠PAB不可能为直角,
所以分两种情况:
①当∠APB=90°时,如图2,AP2+BP2=AB2,
∴+=,
∴m(m﹣1)(m﹣3)=0,
∴m1=0(舍),m2=1(舍),m3=3,
∴P(3,0);
②当∠ABP=90°时,如图3,过B作EF⊥y轴于F,过P作PE⊥EF于E,
∴∠ABF+∠EBP=∠EBP+∠EPB=90°,
∴∠ABF=∠EPB,
∴tan∠ABF=tan∠EPB,即,
∴=,
解得:m1=﹣(舍),m2=,
∴P(,﹣3),
综上,P点的坐标是(3,0)或(,﹣3).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法求解析式,三角函数,两点距离公式,勾股定理,平移等知识,灵活运用这些性质进行推理是本题的关键.
8.如图1,抛物线与x轴交于A,B两点(点A位于点B的左侧),与y轴负半轴交于点C,若AB=4.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,E是第三象限内抛物线上的动点,过点E作EF∥AC交抛物线于点F,过E作EG⊥x轴交AC于点M,过F作FH⊥x轴交AC于点N,当四边形EMNF的周长最大值时,求点E的横坐标;
(3)在x轴下方的抛物线上是否存在一点Q,使得以Q、C、B、O为顶点的四边形被对角线分成面积相等的两部分?如果存在,求点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1);见解析;(2);见解析;(3)存在,点Q的坐标为:(﹣1,﹣4)或(﹣,﹣)或(,);详解解析.
【分析】(1)=0,则根据根与系数的关系有AB=,即可求解;
(2)设点E,点F,四边形EMNF的周长C=ME+MN+EF+FN,即可求解;
(3)分当点Q在第三象限、点Q在第四象限两种情况,分别求解即可.
【详解】解:(1)依题意得:=0,
则,
则AB=,
解得:a=5或﹣3,
抛物线与y轴负半轴交于点C,故a=5舍去,则a=﹣3,
则抛物线的表达式为:…①;
(2)由得:点A、B、C的坐标分别为:、,
设点E,OA=OC,故直线AC的倾斜角为45°,EF∥AC,
直线AC的表达式为:y=﹣x﹣3,
则设直线EF的表达式为:y=﹣x+b,将点E的坐标代入上式并解得:
直线EF的表达式为:y=﹣x+…②,
联立①②并解得:x=m或﹣3﹣m,
故点F,点M、N的坐标分别为:、,
则EF=,
四边形EMNF的周长C=ME+MN+EF+FN=,
∵﹣2<0,故S有最大值,此时m=,
故点E的横坐标为:;
(3)①当点Q在第三象限时,当QC平分四边形面积时,
则,故点Q;
当BQ平分四边形面积时,
则,
则,
解得:,故点Q;
②当点Q在第四象限时,
同理可得:点Q;
综上,点Q的坐标为:或或.
【点评】本题考查的是二次函数的综合运用,涉及到一次函数、图形的面积计算等,其中(1)(3)都要注意分类求解,避免遗漏.
9.如图,在平面直角坐标系xOy中,直线l:y=x+m与x轴、y轴分别交于点A和点B(0,﹣1),抛物线y=+bx+c经过点B,且与直线l的另一个交点为C(4,n).
(1)求n的值和抛物线的解析式;
(2)P是直线AC下方的抛物线上一动点,设其横坐标为a.当a为何值时,△APC的面积最大,并求出其最大值.
(3)M是平面内一点,将△AOB绕点M沿逆时针方向旋转90°后,得到△A1O1B1,点A、O、B的对应点分别是点A1、O1、B1,若△A1O1B1的两个顶点恰好落在抛物线上,请直接写出点A1的横坐标.
【答案】(1)2,y=x2﹣x﹣1;(2)a=2时,△APC的面积最大,最大值为2;(3)或﹣.
【分析】(1)把点B的坐标代入直线解析式求出m的值,再把点C的坐标代入直线求解即可得到n的值,然后利用待定系数法求二次函数解析式解答;
(2)过点P作PD∥y轴交AC于点D,由题意得P(a,a﹣1),则D(a,a﹣1),得出PD的长,则可求出△APC的面积,由二次函数的性质可得出答案;
(3)根据逆时针旋转角为90°可得A1O1∥y轴时,B1O1∥x轴,然后分①点O1、B1在抛物线上时,表示出两点的横坐标,再根据纵坐标相同列出方程求解即可;②点A1、B1在抛物线上时,表示出点B1的横坐标,再根据两点的纵坐标相差A1O1的长度列出方程求解即可.
【详解】(1)直线l:y=x+m过点B(0,﹣1),
则m=﹣1,
则直线l:y=x﹣1,
将点C(4,n)代入上式并解得:n=2,
故点C(4,2),
将点B、C的坐标代入二次函数表达式得:
,
解得:,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣x﹣1;
(2)如图1,过点P作PD∥y轴交AC于点D,
由题意得P(a,a﹣1),则D(a,a﹣1),
∴PD==﹣+2a,
∵A(2,0),C(4,2),
∴△APC的面积为PD×(4﹣2)==﹣+2a=﹣+2,
∴a=2时,△APC的面积最大,最大值为2;
(3)∵△AOB绕点M沿逆时针方向旋转90°,
∴A1O1∥y轴时,B1O1∥x轴,设点A1的横坐标为x,
①如图2,点O1、B1在抛物线上时,点O1的横坐标为x,点B1的横坐标为x+1,
∵点O1和B1的纵坐标相等,
∴x2﹣x﹣1=(x+1)2﹣(x+1)﹣1,
解得x=,
②如图3,点A1、B1在抛物线上时,点B1的横坐标为x+1,点A1的纵坐标比点B1的纵坐标大,
∴x2﹣x﹣1=(x+1)2﹣(x+1)﹣1+,
解得x=﹣,
综上所述,点A1的横坐标为或﹣.
【点评】本题是二次函数综合题型,考查了一次函数图象上点的坐标特征,待定系数法求二次函数解析式,二次函数的性质等知识,熟练掌握方程思想和分类讨论思想是解题的关键.
10.如图,抛物线与轴交于两点,与轴交于点连接.点沿以每秒个单位长度的速度由点向点运动,到达点后再以同样的速度沿轴正半轴运动,同时,点沿以每秒个单位长度的速度由点向点运动,当点停止运动时,点也随之停止运动,连接.过点作轴,与抛物线交于点连接.设点的运动时间为秒,已知点、点的坐标分别为.
(1)求抛物线的解析式.
(2)①直接写出点的坐标(用含的代数式表示,结果需化简);
②当点在线段上运动,且满足时,求的值.
(3)试探究:在点运动的过程中,是否存在某一时刻,使得的中点落在坐标轴上?若存在,请直接写出此时的值与点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)①;②当点在线段上运动,且满足时,的值是;(3)存在.时,;时,
【分析】(1)利用待定系数法代入计算即可;
(2)①过点Q作QH⊥y轴于点H,证得∽利用相似三角形的性质求出HQ及OH,从而表示出点Q的坐标;
②过点Q作QD⊥PM于D,QE⊥x轴于E,得到四边形PDQE是矩形,利用矩形及等腰三角形的性质证得PM=2PE,再根据坐标表示出线段建立方程求解即可;
(3)分“点P在OA上时”和“在y轴正半轴上时”两种情况计算,先根据点P、Q的坐标表示出中点坐标,然后由“中点落在y轴上”或“中点落在x轴上”建立方程求解即可.
【详解】解:(1)将,分别代入,得,
解得,
故抛物线的解析式为;
(2)①过点Q作QH⊥y轴于点H,如图,
则∠CHQ=∠COB=90°,
又∵∠HCQ=∠OCB,
∴∽,
∴,
∵当x=0时,,即C(0,-3),
∴OC=3,
∵B(4,0),
∴OB=4,
∴在中,,
又∵,
∴,
∴,,
∴,
∴;
②过点Q作QD⊥PM于D,QE⊥x轴于E,如图,
则四边形是矩形,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
解得(舍去),,
∴当点在线段上运动,且满足时,的值是;
(3)存在,时,;时,.
当点P在OA上时,,,中点落在y轴上,
∴中点坐标为,
∴,
∴,,
当点P在y轴正半轴上时,,,中点落在x轴上,
∴中点坐标为,
∴,
∴,,
综上所述,时,;时,.
【点评】本题考查了二次函数与几何动点的综合应用,相似三角形的判定与性质,矩形的判定与性质,等腰三角形的性质,勾股定理,中点公式及坐标轴上点的特征等知识,较为综合,能够熟练应用知识是解题的关键.
11.抛物线y=ax2-2ax-3a(a<0)交x轴于点A、B,交y轴于点C,它的对称轴交x轴于点E.
(1) 直接写出点E的坐标为__________
(2) 如图,直线y=x与抛物线交于点M、N,求OM·ON的值.
(3) 如图2,过点C作CD∥x轴交抛物线于点D,连接DE并延长交y轴于点F,交抛物线于点G.直线AF交CD于点H,交抛物线于点K,连接HE、GK,求证:HE∥GK.
【答案】(1) (1,0);(2) 6;(3) 见解析.
【分析】(1)利用对称轴公式求解即可.
(2)设M(m,m)、N(n,n),则OM=,ON=,然后利用一元二次方程根与系数的关系即可求解;
(3)求出直线HF,DF的解析式,利用方程组确定点K,G的坐标,再求出直线EH,GK的解析式即可判断.
【详解】解:(1)对于抛物线y=ax2-2ax-3a,对称轴x= =1,
∴E(1,0),
故答案为(1,0).
(2)∵M、N在直线y=x上,
∴设M(m,m)、N(n,n),
∵M、N是直线y=x与抛物线y= ax2-2ax-3a的交点,
∴m、n是方程ax2-2ax-3a=x即ax2-(2a+1)x-3a=0的两个根,
∴mn=-3,
∵OM=,ON=,
∴OM·ON====6;
(3)证明:如图,
由题意可得A(-1,0),C(0,-3a),D(2,-3a),E(1,0),
∴直线DE的解析式为y=-3ax+3a,
∴F(0,3a),
∴直线AF的解析式为y=3ax+3a,
∴H(-2,-3a),
∴直线HE的解析式为y=ax-a,
由,
解得或,
∴K(6,21a),
由,
解得或,
∴G(-3,12a),
∴直线GK的解析式为y=ax+15a,
∵直线HE的解析式为y=ax-a,
∴HE∥GK.
【点评】本题属于二次函数综合题,解题的关键是利用方程组确定交点坐标,属于中考压轴题.
12.已知抛物线交x轴于A,B两点(A在B右边),A(3,0),B(1,0)交y轴于C点,C(0,3),连接AC;
(1)求抛物线的解析式;
(2)P为抛物线上的一点,作PE⊥CA于E点,且CE=3PE,求P点坐标;
(3)将原抛物线向上平移1个单位抛物线的对称轴交x轴于H点,过H作直线MH,NH,当MH⊥NH时,求MN恒过的定点坐标.
【答案】(1)y=x2﹣4x+3;(2)(2,﹣1)或(,);(3)MN恒过的定点(2,1)
【分析】(1)用待定系数解答便可;
(2)分两种情况:P点AC的上方,点P在AC的下方.过点P作PD⊥x轴于点D,过E作EF⊥y轴于F,与PD交于点G,证明EF=3EG,设EG=m,用m的代数式表示P点的横纵坐标,再代入二次函数解析式,便可求得m的值,进而得P点的坐标;
(3)过M作MK⊥x轴于点K,过点N作NL⊥x轴于点L,先求出H点的坐标与新抛物线的解析式,设出M、N的坐标,得出两坐标的联系,表示出MN的解析式,再代入定点(2,1)的坐标进行验证便可得解.
【详解】(1)∵抛物线过A(3,0),B(1,0),
∴可设抛物线的解析式为y=a(x﹣3)(x﹣1)(a≠0),
把c(0,3)代入,得3a=3,
∴a=1,
∴抛物线的解析式是y=(x﹣3)(x﹣1)=x2﹣4x+3,
即y=x2﹣4x+3;
(2)当P点在AC上方时,过点P作PD⊥x轴于点D,过E作EF⊥y轴于F,延长FE与PD交于点G,如图1,
∵A(3,0),C(0,3),
∴OA=OC=3,
∴∠OAC=45°,
∵FG∥OA,
∴∠CEF=45°,
∴CF=EF=CE,
∵PE⊥CA,
∴∠PEG=45°,
∴PG=EG=PE,
∵CE=3PE,
∴EF=3FG,
设EF=3m,则PG=EG=m,FG=4m,
∴DG=OF=OC﹣CF=3﹣3m,
PD=PG+DG=3﹣2m,
∴P(4m,3﹣2m),
把P(4m,3﹣2m)代入y=x2﹣4x+3中得,
3﹣2m=16m2﹣16m+3,
∴m=,或m=0(舍去),
∴P(,);
当P点AC下方时,如图2,过点P作PD⊥x轴于点D,过E作EF⊥y轴于F,延长FE与PD交于点G,
∵A(3,0),C(0,3),
∴OA=OC=3,
∴∠OAC=45°,
∵FE∥OA,
∴∠CEF=45°,
∴CF=EF=CE,
∵PE⊥CA,
∴∠PEG=45°,
∴PG=EG=PE,
∵CE=3PE,
∴EF=3FG,
设EF=3m,则PG=EG=m,EG=2m,
∴DG=OF=OC﹣CF=3﹣3m,
PD=PG﹣DG=4m﹣3,
∴P(2m,3﹣4m),
把P(2m,3﹣4m)代入y=x2﹣4x+3中得,
3﹣4m=4m2﹣8m+3,
∴m=1,或m=0(舍去),
∴P(2,﹣1);
综上,P点的坐标为(2,﹣1)或(,);
(3)∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴抛物线y=x2﹣4x+3的顶点为(2,﹣1),
∵将原抛物线向上平移1个单位抛物线的对称轴交x轴于H点,
∴H(2,0),
由题意知,点H是新抛物线的顶点,
∴新抛物线的解析式为y=(x﹣2)2,
设M(m,(m﹣2)2),N(n,(n﹣2)2),
过M作MK⊥x轴于点K,过点N作NL⊥x轴于点L,如图3,
则MK=(m﹣2)2,KH=2﹣m,HL=n﹣2,NL=(n﹣2)2,
∵MH⊥NH,
∴∠MHK+∠HMK=∠MHK+∠NHL=90°,
∴∠HMK=∠NHL,
∵∠MKH=∠HLN=90°,
∴△KHM∽△LNH,
∴,
,
∴,
∴,
设直线MN的解析式为:y=kx+b(k≠0),则,
∴,
∴直线MN的解析式为:,
当x=2时,=(m-2)2﹣(m2﹣4m+3)
=m2﹣4m+4﹣m2+4m﹣3=1,
∴MN恒过的定点(2,1).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求二次函数解析式,勾股定理,一次函数图象与性质,相似三角形的性质与判定,平移的性质等相关知识点.第三题难度极大,关键是构造相似三角形,找到M、N两点坐标的联系,运用直线的解析式确定定点坐标.第二题要分两种情况解决,容易漏掉第二种情况的解.
13.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】(1)(,﹣);y=﹣x2+2x+1 (2)(,); (3)Q,R或Q(,﹣10),R()
【分析】(1)由待定系数法求出直线AB的解析式为y=﹣x+1,求出F点的坐标,由平行四边形的性质得出﹣3a+1=a﹣8a+1﹣(﹣),求出a的值,则可得出答案;
(2)设P(n,﹣n2+2n+1),作PP'⊥x轴交AC于点P',则P'(n,﹣n+1),得出PP'=﹣n2+n,由二次函数的性质可得出答案;
(3)联立直线AC和抛物线解析式求出C(,﹣),设Q(,m),分两种情况:①当AQ为对角线时,②当AR为对角线时,分别求出点Q和R的坐标即可.
【详解】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().
【点评】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.
14.如图,已知抛物线y=ax2+bx+5经过A(﹣5,0),B(﹣4,﹣3)两点,与x轴的另一个交点为C,顶点为D,连接BD,CD.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)判断△BCD的形状,并说明理由;
(3)点为该抛物线上一动点P (与点B、C不重合),该抛物线上是否存在点P,使得∠PBC=∠BCD?若存在,请直接写出满足条件的所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x2+6x+5;(2)直角三角形,理由见解析;(3)存在,点P的坐标为(﹣,﹣)或(0,5)
【分析】(1)由题意利用待定系数法将点A、B坐标代入二次函数表达式,即可求解;
(2)根据题意令y=0,则x2+6x+5=0,解得x得出点C,进而利用勾股定理逆定理进行判断即可;
(3)根据题意分点P在直线BC下方、上方两种情况,分别进行分析求解即可.
【详解】解:(1)将点A、B坐标代入二次函数表达式得:
,解得:,
故抛物线的表达式为:y=x2+6x+5①.
(2)令y=0,则x2+6x+5=0,解得x=﹣1或﹣5,
即点C(﹣1,0),
∵y=(x+3)2﹣4,
∴D(﹣3,﹣4),
∵B(﹣4,﹣3),
∴BD==,BC==3,CD==2,
∴CD2=BD2+BC2,
∴∠CBD=90°,
∴△CBD是直角三角形.
(3)设直线BP与CD交于点H,
当点P在直线BC下方时,
∵∠PBC=∠BCD,
∴点H在BC的中垂线上,
线段BC的中点坐标为(﹣,﹣),
过该点与BC垂直的直线的k值为﹣1,
设BC中垂线的表达式为:y=﹣x+m,将点(﹣,﹣)代入上式并解得:
直线BC中垂线的表达式为:y=﹣x﹣4③,
同理直线CD的表达式为:y=2x+2④,
联立③④并解得:x=﹣2,即点H(﹣2,﹣2),
同理可得直线BH的表达式为:y=x﹣1⑤,
联立①⑤并解得:x=﹣或﹣4(舍去﹣4),
故点P(﹣,﹣);
当点P(P′)在直线BC上方时,
∵∠PBC=∠BCD,
∴BP′//CD,
则直线BP′的表达式为:y=2x+s,将点B坐标代入上式并解得:s=5,
即直线BP′的表达式为:y=2x+5⑥,
联立①⑥并解得:x=0或﹣4(舍去﹣4),
故点P(0,5);
故点P的坐标为(﹣,﹣)或(0,5).
【点评】本题属于二次函数综合题,考查二次函数的性质,涉及到一次函数、等腰三角形性质、图形的面积计算等,同时解题时要注意分类讨论求解,避免遗漏.
15.如图,在平面直角坐标系中,直线交x轴,y轴于A,C两点,二次函数的图象经过A,C两点,与x轴另一个交点是B.动点P从A点出发,沿以每秒2个单位长度的速度,向终点B运动,过点P作于点D.(点P不与点A,B重合)作,边交射线于点Q.设P点运动时间为t.
(1)求二次函数关系式;
(2)设与重叠面积为S,求S与t之间函数关系;
(3)拋物线上是否存在点M,使,若存在,直接写出点M坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2);(3)存在,,
【分析】(1)确定点A、C坐标,再把抛物线经过两点,坐标代入求解即可;
(2)分情况讨论,当时,在中,利用三角函数值求出PD、AD的值,再利用面积公式解答即可;当时,计算CQ的值,在中,三角形PDQ面积减三角形ECQ的面积即可;
(3)根据分两种情况设出直线解析式并求出解析式,联立抛物线即可求出点M的坐标.
【详解】解:(1)∵直线与x轴,y轴交于点A,C
∴,
∵二次函数经过A,C两点
∴解得
∴二次函数关系式为:;
(2)在中,
∴
∵
∴
∴
当点Q和点C重合时,,
当时
在中,,
∴,
当时,
在中,,
∴CE=CQ tan∠CQE,
∴2(t-1)
∴
∴
(3),
∵∠OAC=30°,即∠BAC=30°,
若M在第二象限,设M ,作MN⊥x轴于点N,如图,
∴MN=- ,ON=-x,
∴BN=ON+OB=1-x,
在Rt△MNB中,tan∠ABM=,
即:
解得:x=-2或x=1(舍去)
当x=-2时,-=- ,
∴M点的坐标为(-2, );
若M在第三象限,设M,作M’N’⊥x轴于点N’,
此时,M´N´=-(-)=,
ON´=-x,BN´=1-x,
∴tan∠ABM´= ,即 ,
解得:(舍去),
当x=-4时,
-=-=-;
此时,M´(-4,)
故M(-2, )或(-4,).
【点评】此题主要考查二次函数的综合问题,会根据点求抛物线和直线的解析式,会运用变量表示三角形面积并解决最值问题,会根据角相等分析点的坐标的存在性是解题的关键.
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