_浙江省宁波市北仑区十校联考2022-2023学年九年级上学期期中数学试卷 (含答案)
展开2022-2023学年浙江省宁波市北仑区十校联考九年级第一学期期中数学试卷
一、单选题(本大题共10小题,共40分)
1.下列函数中,是二次函数的是( )
A.y=﹣ B.y=2x2﹣x+2 C.y= D.y=2x+2
2.抛物线y=(x﹣1)2+2的顶点坐标是( )
A.(1,2) B.(﹣1,2) C.( 1,﹣2) D.(﹣1,﹣2)
3.如图:点A,B,C都在⊙O上,且点C在弦AB所对的优弧上,若∠AOB=72°,则∠ACB的度数是( )
A.18° B.30° C.36° D.72°
4.如图,为了美化校园,学校在一块边角空地建造了一个扇形花圃,扇形圆心角∠AOB=120°,半径OA为3m,那么花圃的面积为( )
A.6πm2 B.3πm2 C.2πm2 D.πm2
5.如图,AB为⊙O的弦,OC⊥AB于C,AB=8,OC=3,则⊙O的半径长为( )
A. B.3 C.4 D.5
6.已知抛物线y=x2﹣x﹣2与x轴的一个交点为(m,0),则代数式m2﹣m+2018的值( )
A.2017 B.2018 C.2019 D.2020
7.下列各组条件中一定能推得△ABC与△DEF相似的是( )
A. B.,且∠A=∠E
C.,且∠A=∠D D.,且∠A=∠D
8.如图,AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,若BC=CD=DA=4cm,则⊙O的周长为( )
A.5πcm B.6πcm C.9πcm D.8πcm
9.如图,在Rt△ABC中,CD是斜边AB上的高,则下列结论正确的是( )
A.BD=AD B.BC2=AB•CD C.AD2=BD•AB D.CD2=AD•BD
10.当﹣2≤x≤1时,关于x的二次函数y=﹣(x﹣m)2+m2+1有最大值4,则实数m的值为( )
A.2 B.2或 C.2或或 D.2或或
二、填空题(本大题共6小题,共30分)
11.二次函数y=x2﹣2x﹣3的开口方向是向 .
12.如图,已知AB⊥BD,ED⊥BD,C是线段BD的中点,且AC⊥CE,ED=1,BD=4,那么AB= .
13.已知==,且a+b﹣2c=6,则a的值为 .
14.若y=(m﹣1)x|m|+1﹣2x是二次函数,则m= .
15.如图,C、D两点在以AB为直径的圆上,AB=2,∠ACD=30°,则AD= .
16.如图所示,在扇形OAB中,∠AOB=90°,半径OA=4,点F位于的处且靠近点A的位置.点C、D分别在线段OA、OB上,CD=4,E为CD的中点,连接EF、BE.在CD滑动过程中(CD长度始终保持不变),当EF取最小值时,阴影部分的周长为 .
三、解答题(本大题共8小题,第17-19题各8分,第20-22题各10分,第23题12分,第24题14分,共80分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.抛物线y=﹣x2+(m﹣1)x+m与y轴交点坐标是(0,3).
(1)求出m的值并画出这条抛物线;
(2)求抛物线与x轴的交点和抛物线顶点的坐标;
(3)当x取什么值时,y的值随x值的增大而减小?
18.如图,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB,垂足为E,连接AC、BC,若∠BAC=30°,CD=6cm.
(1)求∠BCD的度数;
(2)求⊙O的直径.
19.已知如图,D,E分别是△ABC的边AB,AC上的点,AD=3,AB=8,AE=4,AC=6.求证:△ADE∽△ACB.
20.某居民小区的一处圆柱形的输水管道破裂,维修人员为更换管道,需要确定管道圆形截面的半径.如图,若这个输水管道有水部分的水面宽AB=16cm,水最深的地方的高度为4cm,求这个圆形截面的半径.
21.已知:如图,△ABC是等边三角形,点D、E分别在边BC、AC上,∠ADE=60°.
(1)求证:△ABD∽△DCE;
(2)如果AB=3,EC=,求DC的长.
22.某网店销售一种儿童玩具,进价为每件30元,物价部门规定每件儿童玩具的销售利润不高于进价的60%.在销售过程中发现,这种儿童玩具每天的销售量y(件)与销售单价x(元)满足函数关系y=﹣10x+700.
(1)求该网店销售这种儿童玩具每天获得的利润w(元)与x之间的函数关系式;
(2)当销售单价为多少时,该网店销售这种儿童玩具每天获得的利润最大,最大利润是多少?
23.如图,C、D两点在以AB为直径的半圆上,AD平分∠BAC,连接OD交BC于点E.
(1)求证:OD∥AC.
(2)若AB=10,BC=8,连结BD,求BD的长.
24.在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+(k﹣1)x﹣k与直线y=kx+1交于A,B两点,点A在点B的左侧.
(1)如图1,当k=1时,直接写出A,B两点的坐标;
(2)在(1)的条件下,点P为抛物线上的一个动点,且在直线AB下方,试求出△ABP面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,抛物线y=x2+(k﹣1)x﹣k(k>0)与x轴交于点C、D两点(点C在点D的左侧),在直线y=kx+1上是否存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°?若存在,请求出此时k的值;若不存在,请说明理由.
参考答案
一、单选题(本大题共10小题,共40分)
1.下列函数中,是二次函数的是( )
A.y=﹣ B.y=2x2﹣x+2 C.y= D.y=2x+2
【分析】根据二次函数的定义:形如y=ax2+bx+c(a,b,c为常数且a≠0),逐一判断即可解答.
解:A、y=﹣不是二次函数,故此选项不符合题意;
B、y=2x2﹣x+2是二次函数,故此选项符合题意;
C、y=是反比例函数,故此选项不符合题意;
D、y=2x+2是一次函数,故此选项不符合题意.
故选:B.
【点评】本题考查了二次函数的定义,熟练掌握二次函数的定义是解题的关键.
2.抛物线y=(x﹣1)2+2的顶点坐标是( )
A.(1,2) B.(﹣1,2) C.( 1,﹣2) D.(﹣1,﹣2)
【分析】直接利用顶点式的特点可写出顶点坐标.
解:∵顶点式y=a(x﹣h)2+k,顶点坐标是(h,k),
∴抛物线y=(x﹣1)2+2的顶点坐标是(1,2).
故选:A.
【点评】主要考查了求抛物线的顶点坐标、对称轴的方法.
3.如图:点A,B,C都在⊙O上,且点C在弦AB所对的优弧上,若∠AOB=72°,则∠ACB的度数是( )
A.18° B.30° C.36° D.72°
【分析】利用圆周角定理直接求解即可.
解:根据圆周角定理,得∠ACB=∠AOB=36°.故选C.
【点评】本题主要考查了圆周角定理的应用.
4.如图,为了美化校园,学校在一块边角空地建造了一个扇形花圃,扇形圆心角∠AOB=120°,半径OA为3m,那么花圃的面积为( )
A.6πm2 B.3πm2 C.2πm2 D.πm2
【分析】利用扇形的面积公式计算即可.
解:∵扇形花圃的圆心角∠AOB=120°,半径OA为3cm,
∴花圃的面积为=3π,
故选:B.
【点评】本题考查扇形的面积,解题的关键是记住扇形的面积公式.
5.如图,AB为⊙O的弦,OC⊥AB于C,AB=8,OC=3,则⊙O的半径长为( )
A. B.3 C.4 D.5
【分析】已知AB和OC的长,根据垂径定理可得,AC=CB=4,在Rt△AOC中,根据勾股定理可以求出OA.
解:∵OC⊥AB于C,
∴AC=CB,
∵AB=8,
∴AC=CB=4,
在Rt△AOC中,OC=3,
根据勾股定理,
OA==5.
故选:D.
【点评】此题主要考查了垂径定理和勾股定理;解决与弦有关的问题时,往往需构造以半径、弦心距和弦长的一半为三边的直角三角形,若设圆的半径为r,弦长为a,这条弦的弦心距为d,则有等式r2=d2+()2成立,知道这三个量中的任意两个,就可以求出另外一个.
6.已知抛物线y=x2﹣x﹣2与x轴的一个交点为(m,0),则代数式m2﹣m+2018的值( )
A.2017 B.2018 C.2019 D.2020
【分析】先求出m2﹣m的值,再代入代数式进行计算即可.
解:∵抛物线y=x2﹣x﹣2与x轴的一个交点为(m,0),
∴m2﹣m﹣2=0,
∴m2﹣m=2,
∴m2﹣m+2018=2+2018=2020.
故选:D.
【点评】本题考查的是抛物线与x轴的交点,熟知x轴上点的坐标特点是解答此题的关键.
7.下列各组条件中一定能推得△ABC与△DEF相似的是( )
A. B.,且∠A=∠E
C.,且∠A=∠D D.,且∠A=∠D
【分析】根据三角形相似的判定方法(①两角法:有两组角对应相等的两个三角形相似可以判断出A、B的正误;②两边及其夹角法:两组对应边的比相等且夹角对应相等的两个三角形相似)进行判断.
解:A、△ABC与△DEF的三组边不是对应成比例,所以不能判定△ABC与△DEF相似.故本选项错误;
B、∠A与∠E不是△ABC与△DEF的对应成比例的两边的夹角,所以不能判定△ABC与△DEF相似.故本选项错误;
C、△ABC与△DEF的两组对应边的比相等且夹角对应相等,所以能判定△ABC与△DEF相似.故本选项正确;
D、,不是△ABC与△DEF的对应边成比例,所以不能判定△ABC与△DEF相似.故本选项错误;
故选:C.
【点评】此题主要考查了相似三角形的判定,关键是掌握三角形相似的判定方法:(1)平行线法:平行于三角形的一边的直线与其他两边相交,所构成的三角形与原三角形相似;(2)三边法:三组对应边的比相等的两个三角形相似;(3)两边及其夹角法:两组对应边的比相等且夹角对应相等的两个三角形相似;(4)两角法:有两组角对应相等的两个三角形相似.
8.如图,AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,若BC=CD=DA=4cm,则⊙O的周长为( )
A.5πcm B.6πcm C.9πcm D.8πcm
【分析】如图,连接OD、OC.根据圆心角、弧、弦的关系证得△AOD是等边三角形,则⊙O的半径长为BC=4cm;然后由圆的周长公式进行计算.
解:如图,连接OD、OC.
∵AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,若BC=CD=DA=4cm,
∴==,
∴∠AOD=∠DOC=∠BOC=60°.
又OA=OD,
∴△AOD是等边三角形,
∴OA=AD=4cm,
∴⊙O的周长=2×4π=8π(cm).
故选:D.
【点评】本题考查了圆心角、弧、弦的关系,等边三角形的判定.该题利用“有一内角是60度的等腰三角形为等边三角形”证得△AOD是等边三角形.
9.如图,在Rt△ABC中,CD是斜边AB上的高,则下列结论正确的是( )
A.BD=AD B.BC2=AB•CD C.AD2=BD•AB D.CD2=AD•BD
【分析】根据直角三角形结合垂线的定义,可得出△ACB∽△ADC、△ACB∽△CDB,进而可得出△ADC∽△CDB,再根据相似三角形的性质即可得出结论.
解:∵∠A=∠A,∠ACB=∠ADC=90°,
∴△ACB∽△ADC.
同理:△ACB∽△CDB,
∴△ADC∽△CDB,
∴=,
∴CD2=AD•BD.
故选:D.
【点评】本题考查了相似三角形的判定与性质,根据相似三角形的判定定理找出△ACB∽△ADC、△ACB∽△CDB、△ADC∽△CDB是解题的关键.
10.当﹣2≤x≤1时,关于x的二次函数y=﹣(x﹣m)2+m2+1有最大值4,则实数m的值为( )
A.2 B.2或 C.2或或 D.2或或
【分析】分类讨论:m<﹣2,﹣2≤m≤1,m>1,根据函数的增减性,可得答案.
解:当m<﹣2,x=﹣2时,y最大=﹣(﹣2﹣m)2+m2+1=4,解得m=﹣(舍),
当﹣2≤m≤1,x=m时,y最大=m2+1=4,解得m=﹣;
当m>1,x=1时,y最大=﹣(1﹣m)2+m2+1=4,
解得m=2,
综上所述:m的值为﹣或2,
故选:B.
【点评】本题考查了二次函数的最值,函数的顶点坐标是最大值,利用函数的增减性得出函数的最值,分类讨论是解题关键.
二、填空题(本大题共6小题,共30分)
11.二次函数y=x2﹣2x﹣3的开口方向是向 上 .
【分析】根据二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的性质由a=1>0即可得到抛物线的开口向上.
解:∵a=1>0,
∴抛物线的开口向上.
故答案为上.
【点评】本题考查了二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的性质:二次函数的图象为抛物线,当a>0时,开口向上;当a<0时,开口向下.
12.如图,已知AB⊥BD,ED⊥BD,C是线段BD的中点,且AC⊥CE,ED=1,BD=4,那么AB= 4 .
【分析】根据相似三角形的判定可得到△ABC∽△CDE,再利用相似三角形的对应边成比例即可求得AB的长.
解:∵AB⊥BD,ED⊥BD,
∴∠B=∠D=90°,
∴∠A+∠ACB=90°,
∵AC⊥CE,
∴∠ACE=90°,
∴∠ECD+∠ACB=90°,
∴∠A=∠ECD,
∴△ABC∽△CDE,
∴,
∵C是线段BD的中点,ED=1,BD=4,
∴BC=CD=2,
∴,
∴AB=4,
故答案为:4.
【点评】本题主要考查相似三角形的判定与性质,解答本题的关键是明确题意,利用数形结合的思想解答.
13.已知==,且a+b﹣2c=6,则a的值为 12 .
【分析】直接利用已知比例式假设出a,b,c的值,进而利用a+b﹣2c=6,得出答案.
解:∵==,
∴设a=6x,b=5x,c=4x,
∵a+b﹣2c=6,
∴6x+5x﹣8x=6,
解得:x=2,
故a=12.
故答案为:12.
【点评】此题主要考查了比例的性质,正确表示出各数是解题关键.
14.若y=(m﹣1)x|m|+1﹣2x是二次函数,则m= ﹣1 .
【分析】根据二次函数的定义列出不等式求解即可.
解:由y=(m﹣1)x|m|+1﹣2x是二次函数,得
,
解得m=﹣1.
故答案为:﹣1.
【点评】本题考查二次函数的定义,关键是掌握二次函数的定义:一般地,形如y=ax2+bx+c(a、b、c是常数,a≠0)的函数,叫做二次函数.
15.如图,C、D两点在以AB为直径的圆上,AB=2,∠ACD=30°,则AD= 1 .
【分析】利用圆周角定理得到∠ADB=90°,∠B=∠ACD=30°,然后根据含30度的直角三角形三边的关系求AD的长.
解:∵AB为直径,
∴∠ADB=90°,
∵∠B=∠ACD=30°,
∴AD=AB=×2=1.
故答案为1.
【点评】本题考查了圆周角定理:在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等,都等于这条弧所对的圆心角的一半.推论:半圆(或直径)所对的圆周角是直角,90°的圆周角所对的弦是直径.
16.如图所示,在扇形OAB中,∠AOB=90°,半径OA=4,点F位于的处且靠近点A的位置.点C、D分别在线段OA、OB上,CD=4,E为CD的中点,连接EF、BE.在CD滑动过程中(CD长度始终保持不变),当EF取最小值时,阴影部分的周长为 .
【分析】如图,连接OF,OE,BF,取OF的中点T,连接BT.证明△OBF是等边三角形,利用直角三角形斜边中线的性质求出OE,EF≥OF﹣OE=2,推出当O,E,F共线时,EF的值最小,此时点E与点T重合,求出BT,FT,的长即可.
解:如图,连接OF,OE,BF,取OF的中点T,连接BT.
∵∠AOB=90°,=,
∴∠BOF=60°,
∴的长==π,
∵CE=DE,
∴OE=CD=2,
∵OF=4,
∴EF≥OF﹣OE=2,
∴当O,E,F共线时,EF的值最小,此时点E与点T重合,
∴此时EF=2,
∵OF=OB,∠BOF=60°,
∴△BOF是等边三角形,
∵OT=TF,
∴BT⊥OF,
∴BE=BT===2,
∴此时阴影部分的周长为2+2+π.
故答案为:2+2+π.
【点评】本题考查了弧长的计算,等边三角形的判定,直角三角形斜边中线的性质等知识,注意:已知圆的半径为r,那么n'°的圆心角所对的弧的长度为.
三、解答题(本大题共8小题,第17-19题各8分,第20-22题各10分,第23题12分,第24题14分,共80分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.抛物线y=﹣x2+(m﹣1)x+m与y轴交点坐标是(0,3).
(1)求出m的值并画出这条抛物线;
(2)求抛物线与x轴的交点和抛物线顶点的坐标;
(3)当x取什么值时,y的值随x值的增大而减小?
【分析】(1)先把点(0,3)代入抛物线y=﹣x2+(m﹣1)x+m求出m的值即可得出抛物线的解析式,利用描点法画出函数图象即可;
(2)、(3)根据函数图象可直接得出结论;
解:(1)∵抛物线y=﹣x2+(m﹣1)x+m与y轴交点坐标是(0,3),
∴m=3,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3.
列表如下:
,
函数图象如图;
(2)由函数图象可知,抛物线与x轴的交点为(﹣1,0),(3,0),顶点坐标为(1,4);
(3)由函数图象可知,当x>1时,y的值随x值的增大而减小.
【点评】本题考查的是抛物线与x轴的交点,能根据题意画出函数图象,利用数形结合求解是解答此题的关键.
18.如图,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB,垂足为E,连接AC、BC,若∠BAC=30°,CD=6cm.
(1)求∠BCD的度数;
(2)求⊙O的直径.
【分析】(1)由垂径定理知,,∴∠DCB=∠CAB=30°;
(2)由垂径定理知,点E是CD的中点,有CE=CD=3,AB是直径,∴∠ACB=90°,再求出AC的长,利用∠A的余弦即可求解.
解:(1)∵直径AB⊥CD,
∴,
∴∠DCB=∠CAB=30度;
(2)∵直径AB⊥CD,CD=6cm,
∴CE=3cm,
在Rt△ACE中,∠A=30°,
∴AC=6cm,
∵AB是直径,
∴∠ACB=90°,
在Rt△ACB中,AB===4(cm).
【点评】本题利用了垂径定理和圆周角定理及锐角三角函数的概念求解.
19.已知如图,D,E分别是△ABC的边AB,AC上的点,AD=3,AB=8,AE=4,AC=6.求证:△ADE∽△ACB.
【分析】首先根据已知得出AD:AC=AE:AB,又因为∠DAE=∠CAB,进而得出△ADE∽△ACB.
【解答】证明:∵AD=3,AB=8,AE=4,AC=6,
∴,
又∵∠DAE=∠CAB,
∴△ADE∽△ACB.
【点评】此题主要考查了相似三角形的判定,熟练掌握相似三角形的判定方法是解题关键.
20.某居民小区的一处圆柱形的输水管道破裂,维修人员为更换管道,需要确定管道圆形截面的半径.如图,若这个输水管道有水部分的水面宽AB=16cm,水最深的地方的高度为4cm,求这个圆形截面的半径.
【分析】先过点O作OC⊥AB于D,交⊙O于C,连接OB,得出BD=AB,再设半径为xcm,则OD=(x﹣4)cm,根据OD2+BD2=OB2,得出(x﹣4)2+82=x2,再求出x的值即可.
解:过点O作OC⊥AB于D,交⊙O于C,连接OB,
∵OC⊥AB
∴BD=AB=×16=8cm
由题意可知,CD=4cm
∴设半径为xcm,则OD=(x﹣4)cm
在Rt△BOD中,
由勾股定理得:OD2+BD2=OB2
(x﹣4)2+82=x2
解得:x=10.
答:这个圆形截面的半径为10cm.
【点评】此题考查了垂径定理的应用,关键是作出辅助线,构造直角三角形,用到的知识点是垂径定理、勾股定理,要能把实际问题转化成数学问题.
21.已知:如图,△ABC是等边三角形,点D、E分别在边BC、AC上,∠ADE=60°.
(1)求证:△ABD∽△DCE;
(2)如果AB=3,EC=,求DC的长.
【分析】(1)△ABC是等边三角形,得到∠B=∠C=60°,AB=AC,推出∠BAD=∠CDE,得到△ABD∽△DCE;
(2)由△ABD∽△DCE,得到=,然后代入数值求得结果.
【解答】(1)证明:∵△ABC是等边三角形,
∴∠B=∠C=60°,AB=AC,
∵∠B+∠BAD=∠ADE+∠CDE,∠B=∠ADE=60°,
∴∠BAD=∠CDE
∴△ABD∽△DCE;
(2)解:由(1)证得△ABD∽△DCE,
∴=,
设CD=x,则BD=3﹣x,
∴=,
∴x=1或x=2,
∴DC=1或DC=2.
【点评】本题考查了等边三角形的性质,相似三角形的判定和性质,注意数形结合和方程思想的应用.
22.某网店销售一种儿童玩具,进价为每件30元,物价部门规定每件儿童玩具的销售利润不高于进价的60%.在销售过程中发现,这种儿童玩具每天的销售量y(件)与销售单价x(元)满足函数关系y=﹣10x+700.
(1)求该网店销售这种儿童玩具每天获得的利润w(元)与x之间的函数关系式;
(2)当销售单价为多少时,该网店销售这种儿童玩具每天获得的利润最大,最大利润是多少?
【分析】(1)根据题意得到函数解析式w=(﹣10x+700)(x﹣30)=﹣10x2+1000x﹣21000;
(2)列不等式得到x≤48,将(1)中函数关系式化成顶点式w=﹣10(x﹣50)2+4000,根据二次函数的性质即可得到结论.
解:(1)根据题意得,w=(﹣10x+700)(x﹣30)
=﹣10x2+1000x﹣21000;
(2)∵x≤30×(1+60%)=48,
∴x≤48,
∴w=﹣10x2+1000x﹣21000
=﹣10(x﹣50)2+4000,
∵a=﹣10<0,对称轴x=50,
∴当x=48时,w最大=﹣10×(48﹣50)2+4000=3960,
答:当销售单价为48时,该网店销售这种儿童玩具每天获得的利润最大,最大利润是3960元.
【点评】本题考查二次函数的应用、一次函数的应用,解题的关键是明确题意,找出所求问题需要的条件.
23.如图,C、D两点在以AB为直径的半圆上,AD平分∠BAC,连接OD交BC于点E.
(1)求证:OD∥AC.
(2)若AB=10,BC=8,连结BD,求BD的长.
【分析】(1)根据角平分线的定义得出∠CAD=∠DAB,根据等腰三角形的性质得出∠DAB=∠ADO,求出∠CAD=∠ADO,再根据平行线的判定得出即可;
(2)根据圆周角定理得出∠C=∠ADB=90°,根据平行线的性质得出∠DEM=∠C=90°,根据勾股定理求出AC=6,根据三角形的中位线求出OE,求出DE,根据相似求出EM,再根据勾股定理求出DM,再根据勾股定理求出BD即可.
【解答】(1)证明:∵AD平分∠BAC,
∴∠CAD=∠DAB,
∵OA=OD,
∴∠DAB=∠ADO,
∴∠CAD=∠ADO,
∴OD∥AC;
(2)解:设AD交BC于M,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠C=∠ADB=90°,
∵OD∥AC,
∴∠DEM=90°,
由勾股定理得:AC===6,
∵AO=BO,OD∥AC,
∴CE=BE==4,
∵AC=6,
∴OE=AC=3,
∵OD=AB=10=5,
∴DE=5﹣3=2,
∵OD∥AC,
∴△DEM∽△ACM,
∴=,
∴=,
解得:EM=1,则BM=4+1=5,
在Rt△DEM中,由勾股定理得:DM===,
在Rt△MDB中,由勾股定理得:BD===2.
【点评】本题考查了平行线的性质和判定,圆周角定理,等腰三角形的性质,三角形的中位线,相似三角形的性质和判定,勾股定理等知识点,能求出DE长和∠CAD=∠ADO是解此题的关键,综合性比较强.
24.在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+(k﹣1)x﹣k与直线y=kx+1交于A,B两点,点A在点B的左侧.
(1)如图1,当k=1时,直接写出A,B两点的坐标;
(2)在(1)的条件下,点P为抛物线上的一个动点,且在直线AB下方,试求出△ABP面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,抛物线y=x2+(k﹣1)x﹣k(k>0)与x轴交于点C、D两点(点C在点D的左侧),在直线y=kx+1上是否存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°?若存在,请求出此时k的值;若不存在,请说明理由.
【分析】方法一:
(1)当k=1时,联立抛物线与直线的解析式,解方程求得点A、B的坐标;
(2)如答图2,作辅助线,求出△ABP面积的表达式,然后利用二次函数的性质求出最大值及点P的坐标;
(3)“存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°”的含义是,以OC为直径的圆与直线AB相切于点Q,由圆周角定理可知,此时∠OQC=90°且点Q为唯一.以此为基础,构造相似三角形,利用比例式列出方程,求得k的值.需要另外注意一点是考虑直线AB是否与抛物线交于C点,此时亦存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°.
方法二:
(1)联立直线与抛物线方程求出点A,B坐标.
(2)利用面积公式求出P点坐标.
(3)列出定点O坐标,用参数表示C,Q点坐标,利用两直线垂直的性质构建方程求出k的值.
【解答】方法一:
解:(1)当k=1时,抛物线解析式为y=x2﹣1,直线解析式为y=x+1.
联立两个解析式,得:x2﹣1=x+1,
解得:x=﹣1或x=2,
当x=﹣1时,y=x+1=0;当x=2时,y=x+1=3,
∴A(﹣1,0),B(2,3).
(2)设P(x,x2﹣1).
如答图2所示,过点P作PF∥y轴,交直线AB于点F,则F(x,x+1).
∴PF=yF﹣yP=(x+1)﹣(x2﹣1)=﹣x2+x+2.
S△ABP=S△PFA+S△PFB=PF(xF﹣xA)+PF(xB﹣xF)=PF(xB﹣xA)=PF
∴S△ABP=(﹣x2+x+2)=﹣(x﹣)2+
当x=时,yP=x2﹣1=﹣.
∴△ABP面积最大值为,此时点P坐标为(,﹣).
(3)设直线AB:y=kx+1与x轴、y轴分别交于点E、F,
则E(﹣,0),F(0,1),OE=,OF=1.
在Rt△EOF中,由勾股定理得:EF==.
令y=x2+(k﹣1)x﹣k=0,即(x+k)(x﹣1)=0,解得:x=﹣k或x=1.
∴C(﹣k,0),OC=k.
Ⅰ、假设存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°,如答图3所示,
则以OC为直径的圆与直线AB相切于点Q,根据圆周角定理,此时∠OQC=90°.
设点N为OC中点,连接NQ,则NQ⊥EF,NQ=CN=ON=.
∴EN=OE﹣ON=﹣.
∵∠NEQ=∠FEO,∠EQN=∠EOF=90°,
∴△EQN∽△EOF,
∴,即:,
解得:k=±,
∵k>0,
∴k=.
∴存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°,此时k=.
Ⅱ、若直线AB过点C时,此时直线与圆的交点只有另一点Q点,故亦存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°,
将C(﹣k,0)代入y=kx+1中,
可得k=1,k=﹣1(舍去),
故存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°,此时k=1.
综上所述,k=或1时,存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°.
方法二:
(1)略.
(2)过点P作x轴垂线,叫直线AB于F,
设P(t,t2﹣1),则F(t,t+1)
∴S△ABP=(FY﹣PY)(BX﹣AX),
∴S△ABP=(t+1﹣t2+1)(2+1),
∴S△ABP=﹣t2+t+3,
当t=时,S△ABP有最大值,
∴S△ABP=.
(3)∵y=x2+(k﹣1)x﹣k,
∴y=(x+k)(x﹣1),
当y=0时,x1=﹣k,x2=1,
∴C(﹣k,0),D(1,0),
当点A和点C重合时,将C(﹣k,0)代入y=kx+1中,
可得k=1,k=﹣1(舍去),
故存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°,此时k=1.
当点A和点C不重合时,
∵点Q在y=kx+1上,设Q(t,kt+1),O(0,0),
∵∠OQC=90°,
∴CQ⊥OQ,
∴KCQ×KOQ=﹣1,
∴
∴(k2+1)t2+3kt+1=0有唯一解,
∴△=(3k)2﹣4(k2+1)=0,
∴k1=,k2=﹣(k>0故舍去),
∴k=.
综上所述,k=或1时,存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°.
【点评】本题是二次函数压轴题,综合考查了二次函数及一次函数的图象与性质、解方程、勾股定理、直线与圆的位置关系、相似等重要知识点,有一定的难度.第(2)问中,注意图形面积的计算方法;第(3)问中,解题关键是理解“存在唯一一点Q,使得∠OQC=90°”的含义.
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