2022年中考数学三轮冲刺过关回归教材重难点11 二次函数与几何的综合应用-【查漏补缺】
展开回归教材重难点11 二次函数与几何的综合应用
二次函数的综合应用是初中《二次函数》章节的重点内容,考查的相对比较综合,把二次函数图像与性质结合起来,联系几何图形的性质综合考查。在中考数学中,主要是以解答题形式出现。通过熟练二次函数性质,提升数学学科素养,提高逻辑思维推断能力。
本考点是中考五星高频考点,在全国各地的中考试卷中均有出现,题目难度较大,甚至有些地方将其作为解答题的压轴题。
1.几何图形存在性问题;
2.最值问题(长度、面积);
3.证明定值问题;
4.相似问题
1.(2021·甘肃兰州·中考真题)如图1,二次函数的图象交坐标轴于点,,点为轴上一动点.
(1)求二次函数的表达式;
(2)过点作轴分别交线段,抛物线于点,,连接.当时,求的面积;
(3)如图2,将线段绕点逆时针旋转90得到线段.
①当点在抛物线上时,求点的坐标;
②点在抛物线上,连接,当平分时,直接写出点P的坐标.
【答案】(1);(2);(3)①或;②或.
【分析】(1)根据点的坐标以及已知条件,将的坐标代入即可求得的值,进而求得抛物线的解析式;
(2)依题意根据(1)的解析式求得的坐标,进而求得,据此求得,根据进而求得的坐标,根据即可求得的面积;
(3)①过作轴,分点在轴上方和下方两种情况讨论,证明,设,将点的坐标代入(1)中抛物线解析式中即可求得点的坐标情形2,方法同情形1;
②分当不平行于轴和轴两种情况讨论,当当不平行于轴时,过点作交于点,过点作于点,证明进而可得的坐标,当轴时,结合已知条件即可求得的坐标.
【详解】(1)二次函数的图象经过,,解得
,
(2)由,令,解得,
,当时,
,,则
;
(3)如图,当点在轴下方时,过点作于点,
由,令,
解得
,
,
将线段绕点逆时针旋转90得到线段,
,,
设,
点在抛物线上,
解得(舍)
当点在轴上方时,如图,
过点作于点,设
同理可得
点在抛物线上,
解得(舍去),
综上所述,或;
②当不平行于轴时,过点作交于点,过点作于点,如图,
平分,,
,
,
,
当不平行于轴时,重合,
,
当轴时,如图,
此时
则
综上所述,当平方时,点的坐标为或.
【点睛】本题考查了待定系数法求二次函数解析式,二次函数与坐标轴交点,正切的定义,三角形全等的性质与判定,分类讨论是解题的关键.
2.(2021·辽宁沈阳·中考真题)如图,平面直角坐标系中,O是坐标原点,拋物线与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),点B坐标是.拋物线与y轴交于点,点P是拋物线的顶点,连接.
(1)求拋物线的函数表达式并直接写出顶点P的坐标.
(2)直线与拋物线对称轴交于点D,点Q为直线上一动点.
①当的面积等于面积的2倍时,求点Q的坐标;
②在①的条件下,当点Q在x轴上方时,过点Q作直线l垂直于,直线交直线l于点F,点G在直线上,且时,请直接写出的长.
【答案】(1),顶点坐标为(1,4);(2)(2,1)或;②或.
【分析】(1)将和代入利用系数法求函数解析式,然后将一般式化为顶点式求顶点坐标;
(2)①求出的面积,设利用求得;
②利用列出方程,求出点的坐标,根据联立直线和的关系式,求出的坐标,从而求得.
【详解】解(1)由题意得,,,,.
(2)①如图1,
作于,
,,
直线,
,可设,
,
,
,
或.
或.
②如图2,
设,
由得,,
化简,得,
,,
,,,
作于,
,
,
,
即:,
,
,,
设直线是:,
,解得
,
由,解得
,
,
,
综上,的长为或.
【点睛】本题考查了二次函数,一次函数图象和性质及相似三角形等知识,解决问题的关键将点的坐标化成长度,转化成图形的相似等知识.
3.(2021·四川德阳·中考真题)如图,已知:抛物线y=x2+bx+c与直线l交于点A(﹣1,0),C(2,﹣3),与x轴另一交点为B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上找一点P,使△ACP的内心在x轴上,求点P的坐标;
(3)M是抛物线上一动点,过点M作x轴的垂线,垂足为N,连接BM.在(2)的条件下,是否存在点M,使∠MBN=∠APC?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x2-2x-3;(2)P(4,5);(3)存在符合条件的点M,M的坐标为,,,
【分析】(1)把点A,C代入抛物线的解析式,利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)先作出点C关于x轴的对称点C',然后连接AC'并延长交抛物线与点P,根据对称性可知P
为所求的点;
(3)根据勾股定理先求出∠APC的正切值,再设出点M的坐标为(m,m2-2m-3),利用∠MBN=∠APC列出关于m的方程,求出m,即可确定M的坐标.
【详解】解:(1)把点,代入,得到方程组:,解得,
抛物线的解析式为;
(2)作点关于轴的对称点,则,连接并延长与抛物线交与点,由图形的对称性可知为所求的点,
设直线的解析式为,由题意得:,解得:,
直线的解析式为,
将直线和抛物线的解析式联立得:解得(舍去)或,;
(3)存在点,过点作轴的垂线,由勾股定理得,
同理可求得,,
,,
,
,
,,
设点,则,解得或,
当时,,
,,
当,,
,,
存在符合条件的点,的坐标为,,,.
【点睛】本题主要考查二次函数的综合应用,关键是要会用待定系数法求抛物线的解析式,第二问中三角形的内角到三边的距离是相等的,可考虑作关于轴的对称图形,此方法比较简洁,当题目中出现相等的角时,一般要考虑它们的三角函数值相等.
4.(2021·贵州毕节·中考真题)如图,抛物线与轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,对称轴为直线,项点为D,点B的坐标为.
(1)填空:点A的坐标为_________,点D的坐标为_________,抛物线的解析式为_________;
(2)当二次函数的自变量:满足时,函数y的最小值为,求m的值;
(3)P是抛物线对称轴上一动点,是否存在点P,使是以AC为斜边的直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)(1,0),(2,-1),;(2)m的值为或;(3)点P的坐标为:(2,1),(2,2)
【分析】(1)根据抛物线的对称轴及点B坐标可求出点A坐标,根据对称轴可求出b的值,把点A或B的坐标代入抛物线解析式可求出C的值,通过配方可求出顶点坐标;
(2)根据抛物线开口向上,分两种情况讨论求解即可;
(3)设P(1,t),由为斜边,则,根据相似三角形的性质求解即可.
【详解】解:(1)∵抛物线的对称轴为x=2,点B坐标为(3,0),且点A在B点的左侧,
∴A(1,0)
又x=
∴
把A(1,0)代入得,
∴抛物线的解析式为
∴顶点D坐标为(2,-1)
故答案为:(1,0),(2,-1),;
(2)∵抛物线开口向上,当时,y随x的增大而减小;当时,y随x的增大而增大,
①当,即时,
解得,(舍去)或
②当时,解得,或(舍去)
所以,m的值为或
(3)假设存在,设P(2,t)
当时,如图,
过点C作CG⊥PE于点G,则CG=2,PG=3-t
,∴ ,即
整理得, 解得,,
经检验:,是原方程的根且符合题意,∴点P的坐标为(2,1),(2,2)
综上,点P的坐标为:(2,1),(2,2)
【点睛】本题考查了二次函数综合题,二次函数图象的性质,相似三角形的判定与性质,灵活应用以上知识解决问题是本题的关键.
5.(2021·湖南湘西·中考真题)如图,已知抛物线经过,两点,交轴于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接,求直线的解析式;
(3)请在抛物线的对称轴上找一点,使的值最小,求点的坐标,并求出此时的最小值;
(4)点为轴上一动点,在抛物线上是否存在一点,使得以、、、四点为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)直线的解析式为;(3),此时
的最小值为;(4)存在,或.
【分析】(1)把点A、B的坐标代入求解即可;
(2)设直线的解析式为,然后把点B、C的坐标代入求解即可;
(3)由题意易得点A、B关于抛物线的对称轴对称,根据轴对称的性质可得,要使的值为最小,则需满足点B、P、C三点共线时,即为BC的长,然后问题可求解;
(4)由题意可设点,然后可分①当AC为对角线时,②当AM为对角线时,③当AN为对角线时,进而根据平行四边形的性质及中点坐标公式可进行求解.
【详解】解:(1)∵抛物线经过,两点,∴,解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)由(1)可得抛物线的解析式为,
∵抛物线与y轴的交点为C,∴,
设直线的解析式为,把点B、C的坐标代入得:,解得:,
∴直线的解析式为;
(3)由抛物线可得对称轴为直线,由题意可得如图所示:
连接BP、BC,
∵点A、B关于抛物线的对称轴对称,
∴,
∴,
要使的值为最小,则需满足点B、P、C三点共线时,即为BC的长,此时BC与对称轴的交点即为所求的P点,
∵,
∴,
∴的最小值为,
∵点P在直线BC上,
∴把代入得:,
∴;
(4)存在,理由如下:
由题意可设点,,当以、、、四点为顶点的四边形是平行四边形,则可分:
①当AC为对角线时,如图所示:
连接MN,交AC于点D,
∵四边形ANCM是平行四边形,
∴点D为AC、MN的中点,
∴根据中点坐标公式可得:,即,解得:,∴;
②当AM为对角线时,同理可得:,即,
解得:,∴;
③当AN为对角线时,同理可得:
,即,解得:,∴;
∴综上所述:当以、、、四点为顶点的四边形是平行四边形,点的坐标为或.
【点睛】本题主要考查二次函数的综合,熟练掌握二次函数的性质与图象是解题的关键.
6.(2021·山东淄博·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于两点,与轴交于点,连接.
(1)若,求抛物线对应的函数表达式;
(2)在(1)的条件下,点位于直线上方的抛物线上,当面积最大时,求点的坐标;
(3)设直线与抛物线交于两点,问是否存在点(在抛物线上).点(在抛物线的对称轴上),使得以为顶点的四边形成为矩形?若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2);(3)当以为顶点的四边形成为矩形时,点,.
【分析】(1)由题意易得,则有,然后把点C的坐标代入求解即可;
(2)由(1)可得,,然后可求出线段BC的解析式为,过点P作PE∥y轴,交BC于点E,设,则有,进而可根据铅垂法进行求解点P的坐标;
(3)由题意易得,抛物线的对称轴为,则可得,点
F的横坐标为,①当以GB为矩形的对角线时,根据中点坐标公式可得点E的横坐标为,进而可得,,然后根据相似三角形可求解;②当以GB为矩形的对边时,最后分类求解即可.
【详解】解:(1)∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
把点C的坐标代入得:,解得:,
∴抛物线解析式为;
(2)由(1)可得抛物线解析式为,,,
设线段BC的解析式为,把点B、C代入得:
,解得:,
∴线段BC的解析式为,
过点P作PE∥y轴,交BC于点E,如图所示:
设,则有,
∴,
设的面积为S,由铅垂法可得△PCB的面积可以点B、C的水平距离为水平宽,PE为铅垂高,则有:
,
∴当a=2时,S有最大值,
∴点;
(3)存在,理由如下:
由题意可把点B的坐标代入直线得:,∴,
联立抛物线与直线BG的解析式得:,解得:,∴,
由抛物线可得对称轴为,∴点F的横坐标为,
①当以GB为矩形的对角线时,如图所示:
∴根据中点坐标公式可得点E的横坐标为,即为,∴,
根据中点坐标公式可知,即,
∴,∴,
∵,且四边形是矩形,
∴点E、F分别落在x轴的两侧才能构成矩形,即,
分别作EH⊥x轴于点H,过点G、B作过点F与x轴平行的直线的垂线,分别交于点M、N,如图,
∴,
∵四边形是矩形,∴,
∴,
∴,∴,∴,
∴,
∵,∴,∴,即,
∴,解得:(负根舍去),∴,;
②当以GB为矩形的边时,不存在以点E、F、G、B顶点的四边形为矩形;
综上所述:当以为顶点的四边形成为矩形时,点,.
【点睛】本题主要考查二次函数的综合、矩形的性质及相似三角形的性质与判定,熟练掌握二次函数的综合、矩形的性质及相似三角形的性质与判定是解题的关键.
7.(2021·山东枣庄·一模)如图1,直线y=x﹣4与x轴交于点B,与y轴交于点A,抛物线经过点B和点C(0,4),△ABO从点,开始沿射线AB方向以每秒个单位长度的速度平移,平移后的三角形记为△DEF(点A,B,O的对应点分别为点D,E,F),平移时间为t(0<t<4)秒,射线DF交x轴于点G,交抛物线于点M,连接ME.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当tan∠EMF=时,请求出t的值;
(3)如图2,点N在抛物线上,点N的横坐标是点M的横坐标的,连接OM,NF,OM与NF相交于点P,当NP=FP时,请直接写出t的值.
【答案】(1)y= ;(2)或 ;(3) .
【分析】
(1)求出点B的坐标,把点B和点C的坐标代入抛物线解析式,利用待定系数法即可求解;
(2))设点D的坐标为(m,m﹣4),则点M的坐标为(m,﹣),用含m的式子表示出DM的长,求出DM=1或7,分类讨论即可求解;
(3)连接OF,过点N作NH∥MF交OM于Q,交OB于H,证明四边形OADF是平行四边形,得到FG=
OG=t,利用SAS证明△PQN≌△PMF,得到NQ=ME=,证明△OQH∽△OMG,得到﹣=2(),即可求解.
【详解】(1)将y=0代入y=x﹣4,得x﹣4=0,∴x=4,∴B(4,0),
∵抛物线经过点B(4,0)和点C(0,4),
∴,∴抛物线的解析式为y=﹣;
(2)设点D的坐标为(m,m﹣4),
则点M的坐标为(m,﹣),∴DM=(﹣)﹣(m﹣4)=﹣,
∵△ABO平移得到△DEF,∴DF=EF=4,
∵tan∠EMF=,∴MF=3,
如图3,
当M位于EF上方时,MD=DF+MF=7,∴﹣=7,
∴解得:m1=,m2=﹣(不合题意,舍去),
如图4,当M位于EF下方时,MD=DF﹣MF=1,
∴﹣=1,解得:m=不合题意,舍去)或,
∵t==m,∴t=或,
(3)连接OF,过点N作NH∥MF交OM于Q,交OB于H,
将x=0代入y=x﹣4,解得:y=﹣4,∴A(0,﹣4),
∵B(4,0),∴OA=OB=4,
∵∠AOB=90°,∴∠OAB=45°,
由平移知OA∥FD,OA=FD,∴四边形OADF是平行四边形,∴OF=AD= t,∠OFD=∠OAD=45°,
∵∠OGF=90°,
FG=OG=t,∴MF=MG﹣FG=,
∵NH∥MF,∴∠PQN=∠PMF,∠PNQ=∠PFM,
∵PN=PF,∴△PQN≌△PMF(SAS),∴NQ=MF= ,
由题意得点N的横坐标是点M的横坐标的,∴N(,),
QH=NH﹣NQ=﹣=,
∵QH∥MG,∴∠OQH=∠OMG,∠OHQ=∠OGM,∴△OQH∽△OMG,
∴= ,∴MG=2QH,∴﹣=2(),
解得:t1=,t2=﹣(不符合题意,舍去),
∴t=.
【点睛】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法,解直角三角形等知识,解题的关键是学会利用参数构建方程解决问题,属于中考压轴题.
8.(2021·江苏淮安·二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A和点B(1,0),与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求抛物线的函数表达式.
(2)若点P为第三象限内抛物线上一动点,作PD⊥x轴于点D,交AC于点E,过点E作AC的垂线与抛物线的对称轴和y轴分别交于点F、G,设点P的横坐标为m.
①求PE+EG的最大值;
②连接DF、DG,若∠FDG=45°,求m的值.
【答案】(1)y=x2+2x﹣3;(2)①;②-1或
【分析】(1)运用待定系数法将B(1,0),C(0,﹣3)代入y=x2+bx+c,解方程组求出b、c即可;
(2)①利用待定系数法求出直线AC的解析式,过点E作EK⊥y轴于点K,设P(m,m2+2m﹣3),则E(m,﹣m﹣3),从而得出EG,运用二次函数求最值方法即可;
②作EK⊥y轴于K,FM⊥y轴于M,直线EG与x轴交于点N.先证明△DGF∽△EGD,可得出DG2=FG•EG=×(﹣m)=﹣2m,再运用勾股定理建立方程求解即可.
【详解】(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点B(1,0),C(0,﹣3),∴,解得:,
∴抛物线的函数表达式为:y=x2+2x﹣3;
(2)①当y=0时,x2+2x﹣3=0,解得:x1=﹣3,x2=1,∴A(﹣3,0),
设直线AC的解析式为y=kx+n,把A(﹣3,0),C(0,﹣3)代入,
得:,解得:,∴直线AC的解析式为:y=﹣x﹣3,
∵OA=OC=3,∴∠OAC=∠OCA=45°,
过点E作EK⊥y轴于点K,
∵EG⊥AC,∴∠KEG=∠KGE=45°,∴EG==EK=OD,
设P(m,m2+2m﹣3),则E(m,﹣m﹣3),∴PE=﹣m﹣3﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2﹣3m,
∴PE+EG=PE+2OD=﹣m2﹣3m﹣2m=﹣m2﹣5m=﹣(m+)2+,
由题意有﹣3<m<0,且﹣3<﹣<0,﹣1<0,
当m=﹣时,PE+EG取最大值,PE+EG的最大值为;
②作EK⊥y轴于K,FM⊥y轴于M,记直线EG与x轴交于点N,
∵EK⊥y轴,PD⊥x轴,∠KEG=45°,∴∠DEG=∠DNE=45°,∴DE=DN.
∵∠KGE=∠ONG=45°,∴OG=ON,
∵y=x2+2x﹣3的对称轴为直线x=﹣1,∴MF=1,
∵∠KGF=45°,∴GF==MF=,
∵∠FDG=45°,∴∠FDN=∠DEG.
又∵∠DGF=∠EGD,∴△DGF∽△EGD,∴=,
∴DG2=FG•EG=×(﹣m)=﹣2m,
在Rt△ONG中,OG=ON=|OD﹣DN|=|OD﹣DE|=|﹣m﹣(m+3)|=|﹣2m﹣3|,
OD=﹣m,
在Rt△ODG中,∵DG2=OD2+OG2=m2+(2m+3)2=5m2+12m+9,
∴5m2+12m+9=﹣2m,解得m1=﹣1,m2=.
【点睛】本题考查二次函数解析式、线段和最短问题、相似三角形,能够灵活使用方程思想解决问题是解题的关键,常用勾股定理、相似比列方程.
9.(2022·浙江·嘉兴一中一模)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A(﹣2,0)和点B(8,0),与y轴交于点C,顶点为D,连接AC,BC,BC与抛物线的对称轴l交于点E.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点P是第一象限内抛物线上的动点,连接PB,PC,当S△PBC=S△ABC时,求点P的坐标;
(3)点N是对称轴l右侧抛物线上的动点,在射线ED上是否存在点M,使得以点M,N,E为顶点的三角形与△OBC相似?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)P1(1,10.5),P2(7,4.5);(3)存在,(3,8)或或(3,11)
【分析】(1)直接将A(﹣2,0)和点B(8,0)代入y=x2+bx+c(a≠0),解出b,c的值即可得出答案;
(2)先求出点C的坐标及直线BC的解析式,再根据图及题意得出三角形PBC的面积;过点P作PG⊥x轴,交x轴于点G,交BC于点F,设,根据三角形PBC的面积列关于t的方程,解出t的值,即可得出点P的坐标;
(3)由题意得出三角形BOC为等腰直角三角形,然后分MN=EM,MN=NE,NE=EM三种情况讨论结合图形得出边之间的关系,即可得出答案.
【详解】(1)解:∵抛物线y=x2+bx+c过点A(﹣2,0)和点B(8,0),
∴,∴抛物线解析式为:;
(2)解:当x=0时,y=8,∴C(0,8),∴直线BC解析式为:y=﹣x+8,
∵,∴ 14
过点P作PG⊥x轴,交x轴于点G,交BC于点F,
设,∴F(t,﹣t+8),∴,∴,
即 ,∴t1=1,t2=7,
∴P1(1,10.5),P2(7,4.5);
(3)解:存在,点M的坐标为:(3,8),或(3,11).
∵C(0,8),B(8,0),∠COB=90°,
∴△OBC为等腰直角三角形,
抛物线的对称轴为,∴点E的横坐标为3,
又∵点E在直线BC上,∴点E的纵坐标为5,∴E(3,5),
设,
①当MN=EM,∠EMN=90°,△NME∽△COB,则, 解得或(舍去),
∴此时点M的坐标为(3,8),
②当ME=EN,当∠MEN=90°时,则,解得:或(舍去),
∴此时点M的坐标为;
③当MN=EN,∠MNE=90°时,此时△MNE与△COB相似,
此时的点M与点E关于①的结果(3,8)对称,
设M(3,m),则m﹣8=8﹣5,解得m=11,∴M(3,11);此时点M的坐标为(3,11);
故在射线ED上存在点M,使得以点M,N,E为顶点的三角形与△OBC相似,点M的坐标为:(3,8)或或(3,11).
【点睛】本题是一道综合题,涉及二次函数的综合、相似三角形的判定及性质、等腰三角形的性质、勾股定理、正方形的性质等知识点,综合性比较强,解答类似题的关键是添加合适的辅助线.
10.(2022·重庆·模拟预测)如图1,二次函数与x轴交于点A(﹣2,0)、点B(点A在点B左侧),与y轴交于点C(0,3),.
(1)求二次函数解析式;
(2)如图2,点P是直线BC上方抛物线上一点,PD∥y轴交BC于D,PE∥BC交x轴于点E,求PD+BE的最大值及此时点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,当PD+BE取最大值时,连接PC,将绕原点O顺时针旋转至;将原抛物线沿射线CA方向平移个单位长度得到新抛物线,点M在新抛物线的对称轴上,点N为平面内任意一点,当以点M,N,,D′为顶点的四边形是矩形时,请直接写出点N的坐标.
【答案】(1);(2)当时,PD+BE的最大值为,点P的坐标为(3,)
(3)当以点M,N,,D′为顶点的四边形是矩形时,点N的坐标为(, )或(,)或(,)或(,).
【分析】(1)先求出点B的坐标为(6,0),然后利用待定系数法求解即可;
(2)过P作PF∥x轴交BC于点F,则四边形PEBF为平行四边形,从而得到PD+BE=PD+PF,求出直线BC的解析式为,设点P的坐标为(m,),则点D的坐标为(m,),则,再求出点F的坐标为(,),得到,则,由此利用二次函数的性质求解即可;
(3)分三种情况①以MN为对角线时,如图①,有,,,②以为对角线时,如图②,有,,,③以为对角线时,如图③,有,,,由此讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵点C的坐标为(0,3),∴OC=3,
∵,∴OB=6,∴点B的坐标为(6,0),
由抛物线经过点A(﹣2,0),B(6,0)设抛物线的解析式为,
将点C(0,3)代入解析式为,∴,
∴抛物线的解析式为;
(2)解:过P作PF∥x轴交BC于点F,
∵PE∥BC,∴四边形PEBF为平行四边形,∴PF=BE,∴PD+BE=PD+PF,
设直线BC的解析式为,则,解得:,
∴直线BC的解析式为,设点P的坐标为(m,),则点D的坐标为(m,),
∴,
∵PF∥x轴,∴点F和点P的纵坐标相等,即,
∴,∴点F的坐标为(,),
∴,
∴,
∴当m=3时,的最大值为,
此时,点P的坐标为(3,);
(3)由(2)中得,点P的坐标为(3,),∴点D的坐标为(3,),
∵△PCD绕着点O顺时针旋转得到,C(0,3),
∴点C'的坐标为(3,0),点D'的坐标为(,﹣3),
∵A(﹣2,0),C(0,3),∴
∵抛物线沿射线CA方向平移,∴抛物线向左平移了1个单位长度,向下平移了个单位长度,
∴平移后抛物线的对称轴为直线
设点M(1,y),N(m,n,C'(3,0),(,﹣3),
①以MN为对角线时,如图①,
有,,,
∴,解得:或,
∴点N的坐标为(,)或(,);
②以MC'为对角线时,如图②,
有,,,
∴,解得:,∴点N的坐标为(,);
③以MD'为对角线时,如图③,
有,,,
∴,解得:,∴点N的坐标为(,);
综上所述,当以点M,N,C′,D′为顶点的四边形是矩形时,点N的坐标为(,)或(,);或(,)或(,).
【点睛】本题考查二次函数综合和一次函数综合、二次函数的解析式和一次函数的解析式、二次函数的性质及平移、矩形的性质、锐角三角函数,解题的关键是熟知函数图像上点的坐标特征及二次函数的相关知识,并会用含由未知数的式子表示函数图像上点的坐标.
11.(2022·重庆·模拟预测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线的图像开口向上,对称轴为直线,与x轴交于A、B两点,其中B点的坐标为(,0),与y轴交于点C,且OB=OC,连接AC.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)如图1,P为直线AC下方抛物线上一点,过点P作PE⊥x轴交直线AC于点E,过点A作AF⊥AC交直线PE于点F,若,求点P的坐标;
(3)如图2,点D是抛物线y的顶点,将抛物线y沿着射线AC平移得到,为抛物线的顶点,过作⊥x轴于点M.在平移过程中,是否存在以D、、M为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,直接写出的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)P(﹣,﹣)
(3)存在,(2,﹣)或(,)或(,)
【分析】(1)利用对称轴为直线,可求得A(,0),再根据OB=OC,可得C(0, ),再运用待定系数法即可求得答案;
(2)如图1,设PE交x轴于点H,运用待定系数法可得:直线AC的解析式为,设P(t,),则E(t,),H(t,0),运用勾股定理可得,利用∽,可求得,再利用,建立方程求解即可;
(3)利用待定系数法求得直线DD′的解析式,设(m,),则M(m,0),可得出:,,,根据以D、D'、M为顶点的三角形是等腰三角形,分三种情况:或或,分别建立方程求解即可.
【详解】(1)解:∵对称轴为直线,与x轴交于A、B(,0)两点,
∴A(,0),OB=,
∵OB=OC,∴C(0,),
设抛物线为,将C(0,)代入,
得:,解得:,
∴,
∴该抛物线的解析式为;
(2)解:如图3,设PE交x轴于点H,
设直线AC的解析式为,
∵A(,0),C(0,),∴ ,解得: ,
∴直线AC的解析式为,
设P(t,),则E(t,),H(t,0),
∴,EH=,
∵,∴ ,
∵AF⊥AC,∴,
∵,∴∽,∴ ,即,∴,
∵,∴,∴ ,
解得:,(舍去),又,
∴P(,);
(3)解:存在以D、、M为顶点的三角形是等腰三角形.
如图2,∵点D是抛物线y的顶点,将抛物线y沿着射线AC平移得到,D'为抛物线的顶点,
∴,
设直线的解析式为,将D(,)代入,得:,
解得:,∴直线的解析式为,
设(m,),则M(m,0),∴,
,,
∵以D、、M为顶点的三角形是等腰三角形,∴或或,
当时,,解得:,(舍去),
∴(,);
当时,,解得:,(舍去),
∴(,);
当时,,
解得:,(舍去),
∴(,);
综上,的坐标为(,)或(,)或(,).
【点睛】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,二次函数图像和性质,相似三角形的判定和性质,抛物线的平移变换,等腰三角形性质,勾股定理等,熟练掌握相似三角形的判定和性质及等腰三角形性质,灵活运用分类讨论思想是解题关键.
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