2020-2022年四川中考数学3年真题汇编 专题11 解答题之二次函数动点问题(学生卷+教师卷)
展开专题11 解答题之二次函数动点问题
1.(2022·四川德阳·中考真题)抛物线的解析式是.直线与轴交于点,与轴交于点,点与直线上的点关于轴对称.
(1)如图①,求射线的解析式;
(2)在(1)的条件下,当抛物线与折线有两个交点时,设两个交点的横坐标是x1,x2(),求的值;
(3)如图②,当抛物线经过点时,分别与轴交于,两点,且点在点的左侧.在轴上方的抛物线上有一动点,设射线与直线交于点.求的最大值.
【答案】(1),
(2)4
(3)
【解析】
【分析】
(1)先求出直线与坐标轴的交点M、E的坐标,根据G(5,-3)、F关于x轴对称求出F点坐标,再利用待定系数法即可求解;
(2)求出抛物线的对称轴x=2,可确定M点在抛物线对称轴上,可确定抛物线与折线EMF的两个交点,必然是一个点落在射线ME上,一个点落在射线MF,即可得到,①-②,得到,则问题得解;
(3)如图②中,过点P作PT∥AB交直线ME于点T.设P(t,-t2+4t+5),则T(t2-4t-3,-t2+4t+5),利用PT∥AM,则问题可解
(1)
∵直线与坐标轴交于点M、E,
∴令x=0时,y=2;令y=0时,x=2,
∴M点坐标为(2,0),E点坐标为(0,2),
∵G(5,-3),且点G、F关于x轴对称,
∴F(5,3),
设射线MF的解析式为,,
∵M点坐标为(2,0),F(5,3),
∴ ,解得:,
∴射线MF的解析式为,,
(2)
根据题意可知射线ME的解析式为:,,
在(1)中已求得射线MF的解析式为,,
∵的对称轴为x=2,
又∵M点(2,0),
∴M点刚好在的对称轴为x=2上,
∴抛物线与折线EMF的两个交点,必然是一个点落在射线ME上,一个点落在射线MF,
∵,
∴此时交点的坐标为、,且、,
∵、在抛物线上,
∴,
由①-②,得:,
整理得:
∵、,
∴,
∴,
∴,
∴;
(3)
如图②中,过点P作PT∥AB交直线ME于点T.
∵C(0,5),
∴抛物线的解析式为y=-x2+4x+5,
∴A(-1,0),B(5,0),
设P(t,-t2+4t+5),则T(t2-4t-3,-t2+4t+5),
∵PT∥AM,
∴
∵
∴有最大值,最大值为
【点睛】
本题考查了用待定系数法求解析式、抛物线与一元二次方程的根的知识、勾股定理、二次函数求最值等知识,本题的计算量较大,仔细化简所表示出和的代数式是解答本题的关键.
2.(2022·四川广元·中考真题)在平面直角坐标系中,直线y=﹣x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)经过A,B两点,并与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,b满足的关系式及c的值;
(2)当a=时,若点P是抛物线对称轴上的一个动点,求△PAB周长的最小值;
(3)当a=1时,若点Q是直线AB下方抛物线上的一个动点,过点Q作QD⊥AB于点D,当QD的值最大时,求此时点Q的坐标及QD的最大值.
【答案】(1)2a=b+1,c=-2;
(2)△PAB的周长最小值是2+2;
(3)此时Q(-1,-2),DQ最大值为.
【解析】
【分析】
(1)先求得点A、点B的坐标,再利用待定系数法求解即可;
(2)先利用对称性找出△PAB周长最小时点P的位置,此时AP=CP,△PAB的周长最小值为:PB+PA+AB=BC+AB,根据勾股定理求出AB、BC的长即可求出△PAB最小值;
(3)过点Q作QF⊥x轴交于F点,交直线AB于点E,得到∠QED=∠EQD=45°,推出QD=ED=EQ,设Q(t,t2+t-2),E(t,-t-2),求得QE=-t2-2t,再利用二次函数的性质即可求解.
(1)
解:∵直线y=﹣x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴点A的坐标为(-2,0),点B的坐标为(0,-2),
∵抛物线y=ax2+bx+c(a>0)经过A,B两点,
∴,
∴2a=b+1,c=-2;
(2)
解:当a=时,则b=-,
∴抛物线的解析式为y=x2-x-2,
抛物线的对称轴为直线x=1,
∵点A的坐标为(-2,0),
∴点C的坐标为(4,0) ,
△PAB的周长为:PB+PA+AB,且AB是定值,
∴当PB+PA最小时,△PAB的周长最小,
∵点A、C关于直线x=1对称,
∴连接BC交直线x=1于点P,此时PB+PA值最小,
∵AP=CP,
∴△PAB的周长最小值为:PB+PA+AB=BC+AB,
∵A(-2,0),B(0,-2),C(4,0),
∴OA=2,OB=2,OC=4,
由勾股定理得BC=2,AB=2,
∴△PAB的周长最小值是:2+2.
(3)
解:当a=1时,b=1,
∴抛物线的解析式为y=x2+x-2,
过点Q作QF⊥x轴交于F点,交直线AB于点E,
∵A(-2,0),B(0,-2),
∴OA=OB,
∴∠OAB=45°,
∵QD⊥AB,
∴∠AEF=∠QED=∠EQD=45°,
∴QD=ED=EQ,
设Q(t,t2+t-2),E(t,-t-2),
∴QE=-t-2-(t2+t-2)=-t2-2t,
∴DQ=QE=-(t2+2t)= -(t+1)2+,
当t=-1时,DQ有最大值,此时Q(-1,-2).
【点睛】
本题是二次函数的综合题,熟练掌握二次函数的图象及性质,等腰直角三角形的性质是解题的关键.
3.(2020·四川凉山·中考真题)如图,二次函数的图象过、、三点
(1)求二次函数的解析式;
(2)若线段OB的垂直平分线与y轴交于点C,与二次函数的图象在x轴上方的部分相交于点D,求直线CD的解析式;
(3)在直线CD下方的二次函数的图象上有一动点P,过点P作轴,交直线CD于Q,当线段PQ的长最大时,求点P的坐标.
【答案】(1);(2)y=-x+;(3)(-,).
【解析】
【分析】
(1)根据待定系数法即可求解;
(2)先求出直线OB的解析式为y=x与线段OB的中点E的坐标,可设直线CD的解析式为y=x+m,再把E点代入即可求出直线CD的解析式;
(3)设P的横坐标为t,先联立直线CD与抛物线得到D点的横坐标,得到t的取值,再得到线段PQ关于t的关系式,利用二次函数的性质即可求解.
【详解】
(1)把、、代入
得
解得
∴二次函数的解析式为;
(2)如图,∵,
∴其中点E的坐标为
设直线OB的解析式为y=kx
把代入得
解得k=
∴直线OB的解析式为y=x,
∵直线CD垂直平分OB,
∴可设直线CD的解析式为y=-x+m,
把E代入得
解得m=
∴直线CD的解析式为y=-x+;
(3)联立
得到
解得x1=-,x2=1,
设P的横坐标为t,则P(t,),
∵过点P作轴,交直线CD于Q,
∴Q(t,-t+)
∴PQ=(-t+)-()=-
故当t=-时PQ有最大值
此时P的坐标为(-,).
【点睛】
此题主要考查二次函数综合,解题的关键是熟知待定系数法、二次函数的图像与性质.
4.(2022·四川凉山·中考真题)在平面直角坐标系xoy中,已知抛物线y=-x2+bx+c经过点A(-1,0)和点B(0,3),顶点为C,点D在其对称轴上,且位于点C下方,将线段DC绕点D按顺时针方向旋转90°,点C落在抛物线上的点P处.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求点P的坐标;
(3)将抛物线平移,使其顶点落在原点O,这时点P落在点E的位置,在y轴上是否存在点M,使得MP+ME的值最小,若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,
【解析】
【分析】
(1)根据点的坐标,利用待定系数法即可得;
(2)先求出抛物线的对称轴,再设点的坐标为,则,根据旋转的性质可得,从而可得,将点代入抛物线的解析式求出的值,由此即可得;
(3)先根据点坐标的平移规律求出点,作点关于轴的对称点,连接,从而可得与轴的交点即为所求的点,再利用待定系数法求出直线的解析式,由此即可得出答案.
(1)
解:将点代入得:,
解得,
则抛物线的解析式为.
(2)
解:抛物线的对称轴为直线,其顶点的坐标为,
设点的坐标为,则,
由旋转的性质得:,
,即,
将点代入得:,
解得或(舍去),
当时,,
所以点的坐标为.
(3)
解:抛物线的顶点的坐标为,
则将其先向左平移1个单位长度,再向下平移4个单位长度恰好落在原点,
这时点落在点的位置,且,
,即,恰好在对称轴直线上,
如图,作点关于轴的对称点,连接,
则,
由两点之间线段最短可知,与轴的交点即为所求的点,此时的值最小,即的值最小,
由轴对称的性质得:,
设直线的解析式为,
将点代入得:,
解得,
则直线的解析式为,
当时,,
故在轴上存在点,使得的值最小,此时点的坐标为.
【点睛】
本题考查了求二次函数的解析式、二次函数的图象与性质、旋转的性质、点坐标的平移规律等知识点,熟练掌握待定系数法和二次函数的图象与性质是解题关键.
5.(2020·四川达州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,已知直线与x轴交于点A,与y轴交于点B,过A、B两点的抛物线与x轴交于另一点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上是否存在一点P,使?若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)点M为直线下方抛物线上一点,点N为y轴上一点,当的面积最大时,求的最小值.
【答案】(1);(2)存在点P,点P坐标为(2+,1+)或(2−,1−)或(2,−3);(3)+
【解析】
【分析】
(1)分别求出A、B坐标,然后将A、B、C三点坐标代入抛物线,即可得出其解析式;
(2)首先假设存在点P,然后分点P在直线AB上方时和点P在直线AB下方时两种情况讨论,即可得解;
(3)过点M作MF⊥AC,交AB于F,设点M(m,),则点F(m,m−2),可求MF的长,由三角形面积公式可求△MAB的面积=−(m−2)2+4,利用二次函数的性质可求点M坐标,过点O作∠KOB=30°,过点N作KN⊥OK于K点,过点M作MP⊥OK于P,延长MF交直线KO于Q,由直角三角形的性质可得KN=ON,可得MN+ON=MN+KN,则当点M,点N,点K三点共线,且垂直于OK时,MN+ON有最小值,即最小值为MP,由直角三角形的性质可求解.
【详解】
(1)由题意,令,即
∴A的坐标为(4,0)
令,即
∴B的坐标为(0,-2)
将A、B、C三点坐标代入抛物线,得
解得
∴抛物线解析式为:;
(2)如图1,当点P在直线AB上方时,过点O作OP∥AB,交抛物线于点P,
∵OP∥AB,
∴△ABP和△ABO是等底等高的两个三角形,
∴S△PAB=S△ABO,
∵OP∥AB,
∴直线PO的解析式为y=x,
联立方程组可得,
解得:或,
∴点P(2+,1+)或(2−,1−);
当点P"在直线AB下方时,在OB的延长线上截取BE=OB=2,过点E作EP"∥AB,交抛物线于点P",连接AP",BP",
∴AB∥EP"∥OP,OB=BE,
∴S△AP"B=S△ABO,
∵EP"∥AB,且过点E(0,−4),
∴直线EP"解析式为y=x−4,
联立方程组可得,
解得,
∴点P"(2,−3),
综上所述:点P坐标为(2+,1+)或(2−,1−)或(2,−3);
(3)如图2,过点M作MF⊥AC,交AB于F,
设点M(m,),则点F(m,m−2),
∴MF=m−2−()=−(m−2)2+2,
∴△MAB的面积=×4×[−(m−2)2+2]=−(m−2)2+4,
∴当m=2时,△MAB的面积有最大值,
∴点M(2,−3),
如图3,过点O作∠KOB=30°,过点N作KN⊥OK于K点,过点M作MP⊥OK于P,延长MF交直线KO于Q,
∵∠KOB=30°,KN⊥OK,
∴KN=ON,
∴MN+ON=MN+KN,
∴当点M,点N,点K三点共线,且垂直于OK时,MN+ON有最小值,即最小值为MP,
∵∠KOB=30°,
∴直线OK解析式为y=x,
当x=2时,点Q(2,2),
∴QM=2+3,
∵OB∥QM,
∴∠PQM=∠PON=30°,
∴PM=QM=+,
∴MN+ON的最小值为+.
【点睛】
本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求解析式,二次函数的性质,直角三角形的性质,平行线的性质,垂线段最短等知识,利用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来是本题的关键.
6.(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,,,
【解析】
【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.
7.(2022·四川达州·中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,已知二次函数的图象经过点,,与y轴交于点C.
(1)求该二次函数的表达式;
(2)连接,在该二次函数图象上是否存在点P,使?若存在,请求出点P的坐标:若不存在,请说明理由;
(3)如图2,直线l为该二次函数图象的对称轴,交x轴于点E.若点Q为x轴上方二次函数图象上一动点,过点Q作直线,分别交直线l于点M,N,在点Q的运动过程中,的值是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【解析】
【分析】
(1)待定系数法求解析式即可求解;
(2)根据题意,分情况讨论,①过点作关于的对称点,即可求P的坐标,②轴上取一点,使得,则,设,根据勾股定理求得,建列方程,解方程求解即可;
(3)设,,过点作轴于点,则,证明,根据相似三角形的性质列出比例式求得,即可求解.
(1)
解:∵由二次函数,令,则,
,
过点,,
设二次函数的表达式为,
将点代入得,
,
解得,
,
(2)
二次函数的图象经过点,,
抛物线的对称轴为,
①如图,过点作关于的对称点,
,
,
,
,
②轴上取一点,使得,则,设,
则,
,
解得,
即,
设直线CD的解析式为,
,
解得,
直线CD的解析式为,
联立,
解得或,
,
综上所述,或,
(3)
的值是定值,
设,,
过点作轴于点,则,
,
,
,
,
,
即,
,,
,
,
.
即的值是定值
【点睛】
本题考查了二次函数综合,待定系数法求解析式,角度问题,相似三角形的性质与判定,掌握二次函数的性质是解题的关键.
8.(2021·四川成都·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴相交于O,A两点,顶点P的坐标为.点B为抛物线上一动点,连接,过点B的直线与抛物线交于另一点C.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点B的横坐标与纵坐标相等,,且点C位于x轴上方,求点C的坐标;
(3)若点B的横坐标为t,,请用含t的代数式表示点C的横坐标,并求出当时,点C的横坐标的取值范围.
【答案】(1)或;(2)点C的坐标为或;(3);
【解析】
【分析】
(1)设抛物线的解析式为,把点O(0,0)代入即可求解;
(2)求得B(0,0)或B(8,8),分两种情况讨论,①当点B的坐标为(0,0)时,过点B作BC∥AP交抛物线于点C,利用待定系数法求得直线BC的解析式为,解方程组即可求解;②点B的坐标为(8,8)时,作出如图的辅助线,利用三角形函数以及轴对称的性质求得M (,),同①可求解;
(3)作出如图的辅助线,点B的坐标为(t,),得到AH=,BH=,OH=MN,由AH=,BH=,OH=MN,△ABH△BMN得到M(0,),求得BC的解析式为:,解方程组求得点C的横坐标为,即可求解.
【详解】
(1)∵抛物线的顶点坐标为P(2,-1),
∴设抛物线的解析式为,
∵抛物线经过原点O,即经过点O(0,0),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)在中,令,
得:,
解得或,
∴B(0,0)或B(8,8),
①当点B的坐标为(0,0)时,过点B作BC∥AP交抛物线于点C,
此时∠ABC=∠OAP,如图:
在中,令,
得:,
解得:或,
∴A(4,0),
设直线AP的解析式为,
将A(4,0),P(2,-1)代入得
,解得:,
∴直线AP的解析式为,
∵BC∥AP,
∴设直线BC的解析式为,
将B(0,0)代入得,
∴直线BC的解析式为,
由,
得:(此点为点O,舍去)或,
∴点C的坐标为(6,3);
②点B的坐标为(8,8)时,过点P作PQ⊥轴于点Q,过点B作BH⊥轴于点H,作H关于AB的对称点M,作直线BM交抛物线于C,连接AM,如图:
∵A(4,0),P(2,-1),
∴PQ=1,AQ=2,
在Rt△APQ中,,
∵A(4,0),B (8,8),
∴AH=4,BH=8,
在Rt△ABH中,,
∴∠OAP=∠ABH,
∵H关于AB的对称点为M,
∴∠ABM=∠ABH,
∴∠ABC=∠OAP,即C为满足条件的点,
设M (x,y),
∵H关于AB的对称点为M,
∴AM=AH=4,BM=BH=8,
∴
两式相减得:,代入即可解得:
(此点为点H,舍去)或,
∴M (,),
同理求得BM的解析式为:,
解得:(此点为点B,舍去)或,
∴点C的坐标为(-1,);
综上,点C的坐标为(6,3)或(-1,);
(3)设BC交y轴于点M,过点B作BH⊥轴于点H,过点M作MN⊥于点N,如图:
∵点B的横坐标为t,
∴点B的坐标为(t,),又A(4,0),
∴AH=,BH=,OH=MN,
∵∠ABC=90°,
∴∠MBN=90°-∠ABH=∠BAH,
且∠N=∠AHB=90°,
∴△ABH△BMN,
∴,即,
∴BN=,
∴HN=,
∴M(0,),
同理求得BC的解析式为:,
由,得,
解得(点B的横坐标),或,
∴点C的横坐标为,
当时,
,
∴当时,的最小值是12,此时;
∴当时,点C的横坐标的取值范围是.
【点睛】
本题考查二次函数综合知识,涉及解析式、锐角三角函数、对称变换、两条直线平行、两条直线互相垂直、解含参数的方程等,综合性很强,难度较大,解题的关键是熟练掌握、应用各种综合知识,用含字母的式子表示线段长度及函数解析式.
9.(2021·四川雅安·中考真题)已知二次函数.
(1)当该二次函数的图象经过点时,求该二次函数的表达式;
(2)在(1) 的条件下,二次函数图象与x轴的另一个交点为点B,与y轴的交点为点C,点P从点A出发在线段AB上以每秒2个单位长度的速度向点B运动,同时点Q从点B出发,在线段BC上以每秒1个单位长度的速度向点C运动,直到其中一点到达终点时,两点停止运动,求△BPQ面积的最大值;
(3)若对满足的任意实数x,都使得成立,求实数b的取值范围.
【答案】(1);(2);(3)-3≤b≤1.
【解析】
【分析】
(1)根据待定系数法,即可求解;
(2)先求出A(1,0),B(-3,0),C(0,-3),设运动时间为t,则AP=2t,BQ=t,BP=4-2t,过点M作MQ⊥x轴,可得MQ=t,从而得到△BPQ的面积的表达式,进而即可求解;
(3)设,结合函数图像的对称轴,开口方向,分两种情况:或,进而即可求解.
【详解】
解:(1)把代入,
得:,解得:b=1,
∴该二次函数的表达式为:;
(2)令y=0代入,
得:,
解得:或,
令x=0代入得:y=-3,
∴A(1,0),B(-3,0),C(0,-3),
设运动时间为t,则AP=2t,BQ=t,
∴BP=4-2t,
过点M作MQ⊥x轴,
∵OB=OC=3,
∴∠OBC=45°,
∴是等腰直角三角形,
∴MQ=BQ=t,
∴△BPQ的面积==,
∴当t=1时,△BPQ面积的最大值=;
(3)抛物线的对称轴为:直线x=-b,开口向上,
设,
∵对的任意实数x,都使得成立,
∴或,
∴-1≤b≤1或-3≤b<-1,
∴-3≤b≤1.
【点睛】
本题主要考查二次函数综合,掌握待定系数法,二次函数的性质以及根据图像对称轴位置,列出不等式组,是解题的关键.
10.(2021·四川眉山·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线经过点和点.
(1)求这条抛物线所对应的函数表达式;
(2)点为该抛物线上一点(不与点重合),直线将的面积分成2:1两部分,求点的坐标;
(3)点从点出发,以每秒1个单位的速度沿轴移动,运动时间为秒,当时,求的值.
【答案】(1);(2)点(6,-8);(3)当点从点出发,以每秒1个单位的速度沿轴正方向移动时,秒;沿CO方向在轴移动时,秒.
【解析】
【分析】
(1)根据待定系数法将AB两点坐标代入函数解析式求解即可;
(2)在的AB边上找到将AB分成2:1两部分的点Q,此时CQ将的面积分成2:1两部分,求出直线CQ与抛物线交点坐标即是点P坐标;
(3)先利用图形在内构造,求出,在中由,,求出OM长即可解答,
【详解】
解:(1)由抛物线经过点和点,得:
,
解得:
即:条抛物线所对应的函数表达式为:;
(2)由(1)可知点C坐标为(0,4)
∵点和点.
∴,
∴将AB分成2:1两部分的点有原点和Q(2,0),此时CQ将的面积分成2:1两部分,如解(2)图,
∵点为该抛物线上一点(不与点重合),
∴直线CP经过Q点,
设直线CP解析式为:,经过C(0,4),Q(2,0)两点,得:
,
∴,
即可设直线CP解析式为:,
联立函数解析式为:,
解得:,,
故P点坐标为(6,-8),
(3)如解(3)图取点A关于y轴对称点,连接,过点作,垂足为H,
由轴对称性质可知:,,
∴,
∵,即,
∴
∵,,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∴,
点从点出发,以每秒1个单位的速度远动:
当沿轴正方向移动时,,则秒,
当沿轴CO方向移动时,,则秒,
综上所述:当点从点出发,以每秒1个单位的速度沿轴正方向移动时,秒;沿CO方向在轴移动时,秒.
【点睛】
本题主要考查了二次函数与几何综合,问题(1)关键是在三角形边上找到将的面积分成2:1两部分直线CP经过的点,问题(3)关键是通过对称构造,再通过解三角形求解OM长.
11.(2021·四川泸州·中考真题)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线与两坐标轴分别相交于A,B,C三点
(1)求证:∠ACB=90°
(2)点D是第一象限内该抛物线上的动点,过点D作x轴的垂线交BC于点E,交x轴于点F.
①求DE+BF的最大值;
②点G是AC的中点,若以点C,D,E为顶点的三角形与AOG相似,求点D的坐标.
【答案】(1)(2)①9;②或.
【解析】
【分析】
(1)分别计算A,B,C三点的坐标,再利用勾股定理求得AB、BC、AC的长,最后利用勾股定理逆定理解题;
(2)①先解出直线BC的解析式,设,接着解出,利用二次函数的配方法求最值;②根据直角三角形斜边的中线性质,解得AG的长,再证明,再分两种情况讨论以点C,D,E为顶点的三角形与AOG相似,结合相似三角形对应边成比例性质解题即可.
【详解】
解:(1)令x=0,得
令得
,
(2)①设直线BC的解析式为:,代入,得
设
即DE+BF的最大值为9;
②点G是AC的中点,
在中,
即为等腰三角形,
若以点C,D,E为顶点的三角形与AOG相似,
则①
又
,
或
经检验:不符合题意,舍去,
②,
又
整理得,
,
或,
同理:不合题意,舍去,
综上所述,或.
【点睛】
本题考查二次函数的图象与性质、相似三角形的判定与性质、直角三角形斜边中线的性质、勾股定理及其逆定理、二次函数的最值、解一元二次方程等知识,是重要考点,有难度,掌握相关知识是解题关键.
12.(2020·四川巴中·中考真题)如图,抛物线与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧),交y轴正半轴于点C,M为BC中点,点P为抛物线上一动点,已知点A坐标,且.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当时,求PM的长;
(3)当时,求点P的坐标.
【答案】(1);(2)或;(3)或或
【解析】
【分析】
(1)先求出点B,点C坐标,利用待定系数法可求解析式;
(2)由全等三角形的性质可得PO=PC,,可得点P在CO的垂直平分线上,即可求解;
(3)分两种情况讨论,利用面积关系列出方程即可求解.
【详解】
解:(1)∵,
∴,
又∵,
∴,,
∴,,
∵点B,点C,点A在抛物线上,
∴,
解得:,
∴抛物线解析式为:;
(2)连接OM,
∵M为BC中点,
∴,
∵,
∴,,
∴MP是OC的垂直平分线,
∴轴,
∴点P的纵坐标为1,
当时,代入,
解得:,
∴或,
∴或;
(3)∵,,
∴,
∵,,
∴直线BC解析式为,
当点P在BC上方时,如图2,过点P作轴,交BC于点E,
设点,则点,
∴,
∴,
∴,
∴点;
当点P在BC下方时,如图3,过点P作轴,交BC于点E,
∴,
∴,
∴,
∴点或;
综上,点P的坐标为:或或.
【点睛】
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,全等三角形的性质等知识,利用分类讨论思想解决问题是本题的关键.
13.(2020·四川成都·中考真题)在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于,两点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数表达式
(2)如图1,点为第四象限抛物线上一点,连接,交于点,连接,记的面积为,的面积为,求的最大值;
(3)如图2,连接,,过点作直线,点,分别为直线和抛物线上的点.试探究:在第一象限是否存在这样的点,,使.若存在,请求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2);(3)存在,或
【解析】
【分析】
(1)利用待定系数法进行求解即可;
(2)过点作轴于点,交于点,过点作轴交的延长线于点,则可得△AEK∽△DEF,继而可得,先求出BC的解析式,继而求得AK长,由可得,设点,进而可得,从而可得,再利用二次函数的性质即可求得答案;
(3)先确定出∠ACB=90°,再得出直线的表达式为.设点的坐标为,然后分点在直线右侧,点在直线左侧两种情况分别进行讨论即可.
【详解】
(1)∵抛物线与轴交于,两点,与轴交于点.
∴,
∴,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)过点作轴于点,交于点,过点作轴交的延长线于点.
则DG//AK,
∴△AEK∽△DEF,
∴,
设直线BC的解析式为y=kx+n,
将、代入则有:,
解得,
∴直线的表达式为,
当x=-1时,,
即K(-1,),
∴.
∵.
∴
设点,则F点坐标为(m,),
∴.
∴,
当时,有最大值.
(3)∵,,.
∴AC=,BC=,AB=5,
∴AC2+BC2=25=52=AB2,
∴∠ACB=90°,
∵过点作直线,直线的表达式为,
∴直线的表达式为.
设点的坐标为.
①当点在直线右侧时,如图,∠BPQ=90°,过点P作PN⊥x轴于点N,过点Q作QM⊥PN于点M,
∴∠M=∠PNB=90°,
∴∠BPN+∠PBN=90°,
∵∠QPM+∠BPN=180°-∠QPB=180°-90°=90°,
∴∠QPM=∠PBN,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵NB=t-4,PN=,
∴,
∴QM=,PM=,
∴MN=+,,
∴点的坐标为.
将点的坐标为代入,得
,
解得:,t2=0(舍去),
此时点的坐标为.
②当点在直线左侧时.如图,∠BPQ=90°,过点P作PN⊥x轴于点N,过点Q作QM⊥PN于点M,
∴∠M=∠PNB=90°,
∴∠BPN+∠PBN=90°,
∵∠QPM+∠BPN=180°-∠QPB=180°-90°=90°,
∴∠QPM=∠PBN,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵NB=4-t,PN=,
∴,
∴QM=,PM=,
∴MN=+,,
∴点的坐标为.
将点的坐标为代入,得
,
解得:,<0(舍去),
此时点的坐标为.
【点睛】
本题是二次函数综合题,涉及了待定系数法,二次函数的性质,勾股定理的逆定理,相似三角形的判定与性质等,综合性较强,难度较大,熟练掌握相关知识,正确进行分类讨论是解题的关键.
14.(2022·四川乐山·中考真题)如图1,已知二次函数的图象与x轴交于点、,与y轴交于点C,且.
(1)求二次函数的解析式;
(2)如图2,过点C作轴交二次函数图象于点D,P是二次函数图象上异于点D的一个动点,连接PB、PC,若,求点P的坐标;
(3)如图3,若点P是二次函数图象上位于BC下方的一个动点,连接OP交BC于点Q.设点P的横坐标为t,试用含t的代数式表示的值,并求的最大值.
【答案】(1);
(2)P(1+)或(1-);
(3)
【解析】
【分析】
(1)在Rt△AOC中求出OC的长,从而确定点C的坐标,将二次函数设为交点式,将点C的坐标代入,进一步求得结果;
(2)可分为点P在第三象限和第一象限两种情况:当点P在第三象限时,设点P(a,),可表示出△BCD的面积,作PE∥AB交BC于E,先求出直线BC,从而得到E点坐标,从而表示出△PBC的面积,根据S△PBC=S△BCD,列出方程,进一步求得结果,当P在第一象限,同样的方法求得结果;
(3)作PN⊥AB于N,交BC于M,根据P(t,),M(t,),表示出PM的长,根据PN∥OC,得出△PQM∽△OQC,从而得出,从而得出的函数表达式,进一步求得结果.
(1)
∵A(-1,0),
∴OA=1,
又∵∠AOC=90°,tan∠OAC=,
∴OC=2OA=2即点C的坐标为(0,-2),
设二次函数的解析式为y=a(x+1)(x-2),
将C点坐标代入得:a=1,
∴y=(x+1)(x-2)=;
(2)
设点P(a,),如图所示,当点P在第三象限时,作PE∥AB交BC于E,
∵B(2,0),C(0,-2),
∴直线BC的解析式为:y=x-2,
∴当时,x=y+2=,
∴PE==,
∴S△PBC=PE·OC,
∵抛物线的对称轴为y=,CD∥x轴,C(0,-2),
∴点D(1,-2),
∴CD=1,
∴S△BCD=CD·OC,
∴PE·OC=CD·OC,
∴a2-2a=1,
解得a1=1+(舍去),a2=1-;
当x=1-时,y==a-1=-,
∴P(1-,-),
如图,当点P在第一象限时,作PE⊥x轴于点E,交直线BC于F,
∴F(a,a-2),
∴PF=()-(a-2)=,
∴S△PBC=PF·OB=CD·OC,
∴=1,
解得a1=1+,a2=1-(舍去);
当a=1+时,y==,
∴P(1+,),
综上所述,P点坐标为(1+)或(1-);
(3)
如图,作PN⊥AB于N,交BC于M,
由题意可知,P(t,),M(t,t-2),
∴PM=(t-2)-()=-,
又∵PN∥OC,
∴△PQM∽△OQC,
∴+,
∴当t=1时,()最大=.
【点睛】
本题考查二次函数的综合应用,三角函数的应用、二次函数的解析式、相似三角形的综合和配方法求最值等,熟练掌握二次函数的图象与性质是解决此类问题的关键.
15.(2020·四川内江·中考真题)如图,抛物线经过A(-1,0)、B(4,0)、C(0,2)三点,点D(x,y)为抛物线上第一象限内的一个动点.
(1)求抛物线所对应的函数表达式;
(2)当的面积为3时,求点D的坐标;
(3)过点D作,垂足为点E,是否存在点D,使得中的某个角等于的2倍?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)(3,2)或(1,3);(3)存在,2或.
【解析】
【分析】
(1)根据点A、B、C的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)根据三角形面积公式可求与BC平行的经过点D的y轴上点M的坐标,再根据待定系数法可求DM的解析式,再联立抛物线可求点D的坐标;
(3)分∠DCE=2∠ABC及∠CDE=2∠ABC两种情况考虑:①当∠DCE=2∠ABC时,取点F(0,−2),连接BF,则CD∥BF,由点B,F的坐标,利用待定系数法可求出直线BF,CD的解析式,联立直线CD及抛物线的解析式组成方程组,通过解方程组可求出点D的坐标;②当∠CDE=2∠ABC时,过点C作CN⊥BF于点N,交OB于H.作点N关于BC的对称点P,连接NP交BC于点Q,由△OCH∽△OBF求出H点坐标,利用待定系数法求出直线CN的解析式,联立直线BF及直线CN成方程组,通过解方程组可求出点N的坐标,利用对称的性质可求出点P的坐标,由点C、P的坐标,利用待定系数法可求出直线CP的解析式,将直线CP的解析式代入抛物线解析式中可得出关于x的一元二次方程,解之取其非零值可得出点D的横坐标.依此即可得解.
【详解】
解答:解:(1)将A(−1,0)、B(4,0)、C(0,2)代入y=ax2+bx+c得:
,
解得:
故抛物线的解析式为.
(2)如图2,过点D作DM∥BC,交y轴于点M,设点M的坐标为(0,m),使得△BCM的面积为3,
CM=3×2÷4=1.5,
则m=2+1.5=,
M(0,)
∵点B(4,0),C(0,2),
∴直线BC的解析式为y=− x+2,
∴DM的解析式为y=− x+,
联立抛物线解析式,
解得,.
∴点D的坐标为(3,2)或(1,3).
(3)分两种情况考虑:
①当∠DCE=2∠ABC时,取点F(0,−2),连接BF,如图3所示.
∵OC=OF,OB⊥CF,
∴∠ABC=∠ABF,
∴∠CBF=2∠ABC.
∵∠DCB=2∠ABC,
∴∠DCB=∠CBF,
∴CD∥BF.
∵点B(4,0),F(0,−2),
∴直线BF的解析式为y=x−2,
∴直线CD的解析式为y=x+2.
联立直线CD及抛物线的解析式成方程组得:,
解得:(舍去),,
∴点D的坐标为(2,3);
②当∠CDE=2∠ABC时,过点C作CN⊥BF于点N,交OB于H.作点N关于BC的对称点P,连接NP交BC于点Q,如图4所示.
∵∠OCH=90°−∠OHC,∠OBF=90°−∠BHN,
∠OHC=∠BHN,
∴∠OCH=∠OBF.
在△OCH与△OBF中
,
∴△OCH∽△OBF,
∴,即,
∴OH=1,H(1,0).
设直线CN的解析式为y=kx+n(k≠0),
∵C(0,2),H(1,0),
∴,解得,
∴直线CN的解析式为y=−2x+2.
连接直线BF及直线CN成方程组得:
,
解得:,
∴点N的坐标为().
∵点B(4,0),C(0,2),
∴直线BC的解析式为y=− x+2.
∵NP⊥BC,且点N(),
∴直线NP的解析式为y=2x−.
联立直线BC及直线NP成方程组得:
,
解得:,
∴点Q的坐标为().
∵点N(),点N,P关于BC对称,
∴点P的坐标为().
∵点C(0,2),P(),
∴直线CP的解析式为y=x+2.
将y=x+2代入整理,得:11x2−29x=0,
解得:x1=0(舍去),x2=,
∴点D的横坐标为.
综上所述:存在点D,使得△CDE的某个角恰好等于∠ABC的2倍,点D的横坐标为2或.
【点睛】
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、二次函数图象上点的坐标特征、勾股定理、等腰三角形的性质、平行线的判定与性质、相似三角形的判定与性质、待定系数法求一次函数解析式以及一次函数图象上点的坐标特征,解题的关键是:(1)根据点的坐标,利用待定系数法求出抛物线的解析式;(2)根据三角形面积公式和待定系数法求出点D的坐标;(3)分∠DCE=2∠ABC及∠CDE=2∠ABC两种情况求出点D的横坐标.
16.(2021·四川绵阳·中考真题)如图,二次函数的图象与一次函数的图象交于点、(点在右侧),与轴交于点,点的横坐标恰好为.动点、同时从原点出发,沿射线分别以每秒和个单位长度运动,经过秒后,以为对角线作矩形,且矩形四边与坐标轴平行.
(1)求的值及秒时点的坐标;
(2)当矩形与抛物线有公共点时,求时间的取值范围;
(3)在位于轴上方的抛物线图象上任取一点,作关于原点的对称点为,当点恰在抛物线上时,求长度的最小值,并求此时点的坐标.
【答案】(1),;(2);(3),
【解析】
【分析】
(1)将,代入,求出a,即可得到抛物线解析式,当秒时,,设的坐标为,建立方程求解即可;
(2)经过秒后,,,由(1)方法知,的坐标为,的坐标为进而得出的坐标为,的坐标为将代入,将代入,解方程即可得到答案;
(3)设,则关于原点的对称点为,当点恰好在抛物线上时,坐标为.过和作坐标轴平行线相交于点S,如图③则
.又得,消去得,即可求解.
【详解】
解:(1)由题意知,交点A坐标为,代入,
解得,
∴抛物线解析式为.
当秒时,,设的坐标为,
则,
解得或(舍),
所以的坐标为.
(2)经过秒后,,,
由(1)方法知,的坐标为,的坐标为,
由矩形的邻边与坐标轴平行可知,的坐标为,的坐标为.
矩形在沿着射线移动的过程中,点与抛物线最先相交,
如图①,然后公共点变为2个,点与抛物线最后相离,然后渐行渐远.
如图②,将代入,得,
解得,或(舍),
将代入,得,
解得,或(舍).
所以,当矩形与抛物线有公共点时,时间的取值范围是.
(3)设,则关于原点的对称点为,当点恰好在抛物线上时,坐标为.过和作坐标轴平行线相交于点S,如图③则
.又得,
消去得
,
当时,长度的最小值为.
此时,,解得,
所以,点的坐标是.
【点睛】
本题主要考查了二次函数的综合,待定系数法求函数解析式,二次函数的最值,勾股定理,矩形的性质,中心对称等等,解题的关键在于能够熟练掌握相关知识进行求解.
17.(2020·四川自贡·中考真题)在平面直角坐标系中,抛物线与轴相交于、,交轴于点,点抛物线的顶点,对称轴与轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接,点是线段上方抛物线上的一动点,于点;过点作轴于点,交于点.点是轴上一动点,当 取最大值时.
①.求的最小值;
②.如图2,点是轴上一动点,请直接写出的最小值.
【答案】(1);
(2)①;②
【解析】
【分析】
(1)直接利用待定系数法,把A,B两点代入解析式即可求出.
(2)①利用配方法求出M点,求出直线AM的解析式,从而可以得出经过点E且与直线AM平行的直线 解析式,再根据当直线与抛物线只有一个交点时,EF取最大值,利用根的判别式可求出E点和D点的坐标,再根据当P,B,D三点共线时,PD+PC有最小值,利用勾股定理即可求出.
②过点作直线,使,过点作于点,交轴于点,则点为所求点,则为最小,即可求解.
(1)
解:将A(-3,0)、B(1,0)代入二次函数得,
解之得,
∴二次函数的解析式为;
(2)
①将二次函数配方得,
∴M(-1,4)
设直线AM的解析式为,将代入直线可得,
解得,
∴直线AM的解析式为,
过E作直线,平行于直线AM,且解析式为,
∵E在直线AM上方的抛物线上,
∴;
当直线与AM距离最大时,EF取得最大值,
∴当与抛物线只有一个交点时,EF取得最大值,
将直线的解析式代入抛物线得,
由题意可得,△=,经计算得,将代入二次方程可得,
,
∴,即E点的横坐标为-2,将代入抛物线得,
∴,
又∵⊥轴,
∴,将代入直线AM,
∴,
∵,
∴B、C两点关于轴对称,
∴,
∴,当P、B、D三点不共线时,
当P、B、D三点共线时,,
∴当P、B、D三点共线时PC+PD取得最小值,
在Rt△BHD中,DH=2,BH=3,∴BD=,
∴的最小值为;
②过点作直线,使,过点作于点,交轴于点,则点为所求点,
为最小值,
则直线的表达式为:,
,故设直线的表达式为:,
将点的坐标代入上式并解得:,
而直线的表达式为:,
故点,
由直线的表达式知,与轴负半轴的夹角(设为)的正切值为,则,
则,而,
则为最小值.
【点睛】
本题主要考查了二次函数综合应用,利用待定系数求解析式,根的判别式求点的坐标,利用三点共线求最值的问题
18.(2020·四川乐山·中考真题)已知抛物线与轴交于,两点,为抛物线的顶点,抛物线的对称轴交轴于点,连结,且,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设是抛物线的对称轴上的一个动点.
①过点作轴的平行线交线段于点,过点作交抛物线于点,连结、,求的面积的最大值;
②连结,求的最小值.
【答案】(1);(2)①;②.
【解析】
【分析】
(1)先函数图象与x轴交点求出D点坐标,再由求出C点坐标,用待定系数法设交点式,将C点坐标代入即可求解;
(2)①先求出BC的解析式,设E坐标为,则F点坐标为,进而用t表示出的面积,由二次函数性质即可求出最大值;
②过点作于,由可得,由此可知当BPH三点共线时的值最小,即过点作于点,
线段的长就是的最小值,根据面积法求高即可.
【详解】
解:(1)根据题意,可设抛物线的解析式为:,
∵是抛物线的对称轴,
∴,
又∵,
∴,
即,
代入抛物线的解析式,得,解得 ,
∴二次函数的解析式为 或;
(2)①设直线的解析式为 ,
∴ 解得
即直线的解析式为 ,
设E坐标为,则F点坐标为,
∴,
∴的面积
∴,
∴当时,的面积最大,且最大值为;
②如图,连接,根据图形的对称性可知 ,,
∴,
过点作于,则在中,
,
∴,
再过点作于点,则,
∴线段的长就是的最小值,
∵,
又∵,
∴,即,
∴的最小值为.
【点睛】
此题主要考查了二次函数的综合题型,其中涉及了待定系数法求解析式和三角形的面积最大值求法、线段和的最值问题.解(1)关键是利用三角函数求出C点坐标,解(2)关键是由点E、F坐标表示线段EF长,从而得到三角形面积的函数解析式,解(3)的难点是将的最小值转化为点B到AC的距离.
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