
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中考数学二轮压轴培优专题 二次函数与等腰三角形问题(2份打包,教师版+原卷版)
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中考数学二轮压轴培优专题
二次函数与等腰三角形问题
已知二次函数y=x2﹣(2m+2)x+m2+2m(m是常数).
(1)求证:不论m为何值,该二次函数图象与x轴总有两个公共点;
(2)二次函数的图象与y轴交于点A,顶点为B,将二次函数的图象沿y轴翻折,所得图象的顶点为B1,若△ABB1是等边三角形,求m的值.
【答案解析】解:(1)证明:令y=0,则x2﹣(2m+2)x+m2+2m=0
∵△=[﹣(2m+2)]2﹣4(m2+2m)=4m2+8m+4﹣4m2﹣8m=4>0,
∴不论m为何值,该方程总有两个不相等的实数根,
∴不论m为何值,该二次函数的图象与x轴总有两个公共点.
(2)∵抛物线y=x2﹣(2m+2)x+m2+2m与y轴交于点A,
∴A(0,m2+2m);
∵y=x2﹣(2m+2)x+m2+2m=[x﹣(m+1)]2﹣1,
∴该抛物线的顶点为B(m+1,﹣1),
将该抛物线沿y轴翻折后得到的新抛物线的顶点为B1(﹣m﹣1,﹣1);
如图,设BB1交y轴于点D,
由翻折可知,△ABB1是以y轴为对称轴的轴对称图形,且边BB1被y轴垂直平分,
∴AD垂直平分BB1,
∴BB1∥x轴,D(0,﹣1),∠ADB=90°;
当△ABB1是等边三角形时,则∠ABD=60°,
∴tan∠ABD=,∴,
整理,得|m+1|=,解得m=﹣1+或m=﹣1﹣.
如图,抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P为抛物线对称轴上一动点,当△PCB是以BC为底边的等腰三角形时,求点P的坐标;
(3)在(2)条件下,是否存在点M为抛物线第一象限上的点,使得S△BCM=S△BCP?若存在,求出点M的横坐标;若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)由题意得:y=﹣(x+1)•(x﹣3),
∴y=﹣x2+2x+3;
(2)设P(1,m),
∵PB2=PC2,
∴(3﹣1)2+m2=1+(m﹣3)2,
∴m=1,
∴P(1,1);
(3)假设存在M点满足条件,作PQ∥BC交y轴于Q,作MN∥BC交y轴于N,
∵PQ的解析式为y=﹣x+2,
∴Q(0,2),
∵C(0,3),S△BCM=S△BCP,
∴N(0,4),
∴直线MN的解析式为:y=﹣x+4,
由﹣x2+2x+3=﹣x+4得,x=,
∴M点横坐标为或.
如图,抛物线y=x2+bx﹣1与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),交y轴于点C,顶点为D,对称轴为直线x=﹣,连接AC,BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求△ABC的面积;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点E,使得△CDE为等腰三角形?如果存在,请直接写出点E的坐标,如果不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)∵抛物线的对称轴为直线x=﹣,
∴b=2,
∴y=x2+2x﹣1;
(2)令x2+2x﹣1=0,
∴x=﹣+2或x=﹣﹣2,
∴A(﹣﹣2,0),B(﹣+2,0),
∴BA=4,
∴△ABC的面积=×4×1=2;
(3)点E存在,理由如下:设E(﹣,t),
由y=x2+2x﹣1,可求C(0,﹣1),D(﹣,﹣4),
△CDE为等腰三角形,分三种情况:
①CD=CE,∴3+9=3+(t+1)2,
∴t=2或t=﹣4,
∴E(﹣,2)或E(﹣,﹣4)(舍);
②CD=DE,3+9=(t+4)2,
∴t=2﹣4或t=﹣2﹣4,
∴E(﹣,2﹣4)或E(﹣,﹣2﹣4);
③CE=DE,3+(t+1)2=(t+4)2,
∴t=﹣2,
∴E(﹣,﹣2);
综上所述:得△CDE为等腰三角形时,
E点坐标为(﹣,2)或(﹣,2﹣4)或(﹣,﹣2﹣4)或(﹣,﹣2).
如图,已知抛物线y=ax2+bx+4(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和B,与y轴交于点C,对称轴为直线x=.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若点P是线段BC上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,连接OQ,当线段PQ长度最大时,判断四边形OCPQ的形状并说明理由;
(3)如图2,在(2)的条件下,D是OC的中点,过点Q的直线与抛物线交于点E,且∠DQE=2∠ODQ.在y轴上是否存在点F,使得△BEF为等腰三角形?若存在,求点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)由题意得:,解得,
故抛物线的表达式为y=x2﹣5x+4①;
(2)对于y=x2﹣5x+4,令y=x2﹣5x+4=0,解得x=1或4,令x=0,则y=4,
故点B的坐标为(4,0),点C(0,4),
设直线BC的表达式为y=kx+t,
则,解得,
故直线BC的表达式为y=﹣x+4,
设点P的坐标为(x,﹣x+4),则点Q的坐标为(x,x2﹣5x+4),
则PQ=(﹣x+4)﹣(x2﹣5x+4)=﹣x2+4x,
∵﹣1<0,
故PQ有最大值,当x=2时,PQ的最大值为4=CO,
此时点Q的坐标为(2,﹣2);
∵PQ=CO,PQ∥OC,
故四边形OCPQ为平行四边形;
(3)∵D是OC的中点,则点D(0,2),
由点D、Q的坐标,同理可得,直线DQ的表达式为y=﹣2x+2,
过点Q作QH⊥x轴于点H,
则QH∥CO,故∠AQH=∠ODA,
而∠DQE=2∠ODQ.
∴∠HQA=∠HQE,
则直线AQ和直线QE关于直线QH对称,
故设直线QE的表达式为y=2x+r,
将点Q的坐标代入上式并解得r=﹣6,
故直线QE的表达式为y=2x﹣6②,
联立①②并解得(不合题意的值已舍去),
故点E的坐标为(5,4),
设点F的坐标为(0,m),
由点B、E的坐标得:BE2=(5﹣4)2+(4﹣0)2=17,
同理可得,当BE=BF时,即16+m2=17,解得m=±1;
当BE=EF时,即25+(m﹣4)2=17,方程无解;
当BF=EF时,即16+m2=25+(m﹣4)2,解得m=;
故点F的坐标为(0,1)或(0,﹣1)或(0,).
如图所示,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且OA=2,OB=4,OC=8,抛物线的对称轴与直线BC交于点M,与x轴交于点N.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P是对称轴上的一个动点,是否存在以P、C、M为顶点的三角形与△MNB相似?若存在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)D为CO的中点,一个动点G从D点出发,先到达x轴上的点E,再走到抛物线对称轴上的点F,最后返回到点C.要使动点G走过的路程最短,请找出点E、F的位置,写出坐标,并求出最短路程.
(4)点Q是抛物线上位于x轴上方的一点,点R在x轴上,是否存在以点Q为直角顶点的等腰Rt△CQR?若存在,求出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)由题意得,点A、B、C的坐标分别为(﹣2,0)、(4,0)、(0,8),
设抛物线的表达式为y=ax2+bx+c,
则,解得,
故抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+8;
(2)存在,理由:
当∠CP′M为直角时,
则以P、C、M为顶点的三角形与△MNB相似时,则P′C∥x轴,
则点P′的坐标为(1,8);当∠PCM为直角时,
在Rt△OBC中,设∠CBO=α,则tan∠CBO=2=tanα,
则sinα=,cosα=,
在Rt△NMB中,NB=4﹣1=3,则BM=3,
同理可得,MN=6,
由点B、C的坐标得,BC=4,则CM=BC﹣MB=,
在Rt△PCM中,∠CPM=∠OBC=α,
则PM==,
则PN=MN+PM=6+=,故点P的坐标为(1,),
故点P的坐标为(1,8)或(1,);
(3)∵D为CO的中点,则点D(0,4),
作点C关于函数对称轴的对称点C′(2,8),作点D关于x轴的对称点D′(0,﹣4),
连接C′D′交x轴于点E,交函数的对称轴于点F,则点E、F为所求点,
理由:G走过的路程=DE+EF+FC=D′E+EF+FC′=C′D′为最短,
由点C′、D′的坐标得,直线C′D′的表达式为y=6x﹣4,
对于y=6x﹣4,当y=6x﹣4=0时,解得x=,当x=1时,y=2,
故点E、F的坐标分别为(,0)、(1,2);
G走过的最短路程为C′D′=2;
(4)存在,理由:①当点Q在y轴的右侧时,设点Q的坐标为(x,﹣x2+2x+8),
故点Q作y轴的平行线交x轴于点N,交过点C与x轴的平行线于点M,
∵∠MQC+∠RQN=90°,∠RQN+∠QRN=90°,
∴∠MQC=∠QRE,
∵∠ANQ=∠QMC=90°,QR=QC,
∴△ANQ≌△QMC(AAS),
∴QN=CM,
即x=﹣x2+2x+8,解得x=(不合题意的值已舍去),
故点Q的坐标为(,);
②当点Q在y轴的左侧时,
同理可得,点Q的坐标为(,).
综上,点Q的坐标为(,)或(,).
如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(4,0),与y轴交于点C.连接AC,BC,点P在抛物线上运动.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图①,若点P在第四象限,点Q在PA的延长线上,当∠CAQ=∠CBA+45°时,求点P的坐标;
(3)如图②,若点P在第一象限,直线AP交BC于点F,过点P作x轴的垂线交BC于点H,当△PFH为等腰三角形时,求线段PH的长.
【答案解析】解:(1)∵A(﹣1,0),B(4,0)是抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴的两个交点,
且二次项系数a=﹣,
∴根据抛物线的两点式知,y=﹣x2+x+2.
(2)根据抛物线表达式可求C(0,2),即OC=2.
∴==2,
∵∠AOC=∠COB=90°,
∴△AOC∽△COB,
∴∠ACO=∠CBO,
∴∠QAB=∠QAC+∠CAO=∠CBA+45°+∠CAO=∠ACO+∠CAO+45°=135°,
∴∠BAP=180°﹣∠QAB=45°,
设P(m,n),且过点P作PD⊥x轴于D,则△ADP是等腰直角三角形,
∴AD=PD,即m+1=﹣n①,
又∵P在抛物线上,
∴②,
联立①②两式,解得m=6(﹣1舍去),此时n=﹣7,
∴点P的坐标是(6,﹣7).
(3)设PH与x轴的交点为Q,P(a,﹣a2+a+2),
则H(a,﹣a+2),PH=﹣a2+2a,
若FP=FH,则∠FPH=∠FHP=∠BHQ=∠BCO,
∴tan∠APQ=tan∠BCO=2,
∴AQ=2PQ,
即a+1=2(﹣a2+a+2),解得a=3(﹣1舍去),此时PH=.
若PF=PH,过点F作FM⊥y轴于点M,
∴∠PFH=∠PHF,
∵∠CFA=∠PFH,∠QHB=∠PHF,
∴∠CFA=∠QHB,
又∵∠ACF=∠BQH=90°,
∴△ACF∽△BQH,
∴CF=AC=,
在Rt△CMF中,MF=1,CM=,F(1,),
∴AF:y=x+,
将上式和抛物线解析式联立并解得x=(﹣1舍去),
此时 PH=.
若HF=HP,过点C作CE∥AB交AP于点E(见上图),
∵∠CAF+∠CFA=90°,
∠PAQ+∠HPF=90°,
∠CFA=∠HFP=∠HPF,
∴∠CAF=∠PAQ,即 AP平分∠CAB,
∴CE=CA=,
∴E(,2),
∴AE:,
联立抛物线解析式,解得x=5﹣(﹣1舍去).
此时 PH=3-5.
∴当FP=FH时,PH=;
当PF=PH时,PH=;
当HF=HP时,PH=3-5.
如图,已知抛物线y=ax2+bx+5(a≠0)与x轴交于点A(﹣5,0),点B(1,0)(点A在点B的左边),与y轴交于点C,点D为抛物线的顶点,连接BD.直线y=﹣x﹣经过点A,且与y轴交于点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点N是抛物线上的一点,当△BDN是以DN为腰的等腰三角形时,求点N的坐标;
(3)点F为线段AE上的一点,点G为线段OA上的一点,连接FG,并延长FG与线段BD交于点H(点H在第一象限),当∠EFG=3∠BAE且HG=2FG时,求出点F的坐标.
【答案解析】解:(1)将A(﹣5,0),B(1,0)代入抛物线y=ax2+bx+5(a≠0)得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣4x+5;
(2)∵D(﹣2,9),B(1,0),点N是抛物线上的一点且△BDN是以DN为腰的等腰三角形,
∴此题有两种情形:
①当DN=DB时,根据抛物线的对称性得:A与N重合,
∴N1(﹣5,0),
②当DN=BN时(如图1),N在BD的垂直平分线上,
BD的垂直平分线交BD于I,交x轴于点Q,BD与y轴交点为K,
∵∠KBO+∠OKB=90°,∠KBO+∠IQB=90°,
∴∠OKB=∠IQB,
在Rt△OKB中,sin∠OKB=,
∴sin∠IQB=,
∵I是BD的中点,BD=3,
∴BI=,
∴BQ=15,
∴Q(﹣14,0),I(﹣,)
设yQI=kx+b,代入得:
,解得:,
∴yQI=x+,
联立得:,解得:x=,
∴yQI=,
N2(,),N3(,),
(3)如图1,在AE上取一点F,作AF的垂直平分线交x轴于点M,连接MF,则AM=MF,在AO上M点的右侧作FG=MF,
∴∠FGM=∠FMG,
∴∠EFG=∠BAE+∠FGM=∠BAE+∠FMG=∠BAE+2∠BAE=3∠BAE,
移动F点,当HG=2FG时,点F为所求.
过点F作FP垂直于x轴于点P,过点H作HR垂直于x轴于点R,
∴△FPG∽△HRG,
∴===,GR=2PG,HR=2PF,
设F(m,﹣m﹣),
则OP=﹣m,PF=m+,HR=2PF=m+5,
∵AP=m+5,
∴AP=2PF,
∵AM=AP﹣MP=2PF﹣MP,MF=AM,
∴在Rt△PMF中,PM2+PF2=MF2,PM2+PF2=(2PF﹣MP)2,
∴PM=PF=×=m+,
∴GP=m+,
∴GR=2PG=m+,
∴PR=3PG=3PM,
∴AR=AP+PR=AP+3PM=2PF+3×PF==,
∴OR=,∴H(,m+5),
∵B(1,0),D(﹣2,9),
∴BD解析式为:yBD=﹣3x+3,
把H代入上式并解得:m=﹣,
再把m=﹣代入y=﹣x﹣得:y=﹣,
∴F(﹣,﹣).
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴分别交于点A(﹣1,0)和点B,与y轴交于点C(0,3).
(1)求抛物线的解析式及对称轴;
(2)如图1,点D与点C关于对称轴对称,点P在对称轴上,若∠BPD=90°,求点P的坐标;
(3)点M是抛物线上位于对称轴右侧的点,点N在抛物线的对称轴上,当△BMN为等边三角形时,请直接写出点M的横坐标.
【答案解析】解:(1)把A(﹣1,0),点C(0,3)的坐标代入y=﹣x2+bx+c,得到
,解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3,对称轴x=1.
(2)如图1中,连接BD,设BD的中点T,连接PT,设P(1,m).
∵点D与点C关于对称轴对称,C(0,3),
∴D(2,3),
∵B(3,0),
∴T(,),BD=,
∵∠BPD=90°,DT=TB,
∴PT=BD=,
∴(1﹣)2+(m﹣)2=()2,解得m=1或2,
∴P(1,1)或(1,2).
(3)当点M在第一象限时,△BMN是等边三角形,过点B作BT⊥BN交NM的延长线于T,设N(1,t),设抛物线的对称轴交x轴于E.
∵△BMN是等边三角形,
∴∠NMB=∠NBM=60°,
∵∠NBT=90°,
∴∠MBT=30°,BT=BN,
∵∠NMB=∠MBT+∠BTM=60°,
∴∠MBT=∠BTM=30°,
∴MB=MT=MN,
∵∠NBE+∠TBJ=90°,∠TBJ+∠BTJ=90°,
∴∠NBE=∠BTJ,
∵∠BEN=∠TJB=90°,
∴△BEN∽△TJB,
∴===,
∴BJ=t,TJ=2,
∴T(3+t,2),
∵NM=MT,
∴M(,),
∵点M在y=﹣x2+2x+3上,
∴=﹣()2+2×+3,
整理得,3t2+(4+2)t﹣12+4=0,解得t=﹣2(舍弃)或﹣,
∴M(3﹣,﹣).
如图3﹣2中,当点M在第四象限时,设N(1,n),过点B作BT⊥BN交NM的延长线于T.
同法可得T(3﹣n,﹣2),M(,),
则有=﹣()2+2×+3,
整理得,3n2+(2﹣4)n﹣12﹣4=0,解得n=﹣﹣或2(舍弃),
∴M(3+,﹣﹣),
综上所述,满足条件的点M的横坐标为3﹣或3+.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2﹣x+c(a≠0)与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,直线AC与y轴交于点C,与抛物线交于点D,OA=OC.
(1)求该抛物线与直线AC的解析式;
(2)若点E是x轴下方抛物线上一动点,连接AE、CE.求△ACE面积的最大值及此时点E的坐标;
(3)将原抛物线沿射线AD方向平移2个单位长度,得到新抛物线:y1=a1x2+b1x+c1(a≠0),新抛物线与原抛物线交于点F,在直线AD上是否存在点P,使以点P、D、F为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)把A(﹣1,0)、B(3,0)代入y=ax2﹣x+c,得
,解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣;
∵OC=OA=1,
∴C(0,1),
设直线AC的解析式为y=kx+1,则﹣k+1=0,解得k=1,
∴直线AC的解析式为y=x+1.
(2)如图1,作EG⊥x轴交直线AC于点G,作EH⊥AD于点H.
设E(x,x2﹣x﹣)(﹣1<x<3),则G(x,x+1),
∴EG=x+1﹣(x2﹣x﹣)=﹣x2+2x+.
∵OA=OC=1,∠AOC=90°,
∴∠OCA=45°,AC=,
∵∠HGE=∠OCA=45°,
∴EH=EG•sin45°=(﹣x2+2x+),
∴S△ACE=××(﹣x2+2x+)=﹣x2+x+=﹣(x﹣2)2+,
∵﹣<0,且﹣1<2<3,
∴当x=2时,S△ACE最大=,此时E(2,﹣).
∴△ACE面积的最大值为,此时点E的坐标为(2,﹣).
(3)存在.
如图2,在直线AC上取一点A′,使它的横坐标为1,则A′(1,2),AA′=2,
∴点A′即为抛物线平移后点A的对应点,
可知抛物线向右、向上各平移2个单位长度.
∵y=x2﹣x﹣=(x﹣1)2﹣2,
∴平移后的抛物线为y=(x﹣3)2,其顶点坐标为(3,0);
∵原抛物线与新抛物线都经过点B(3,0),
∴点B即为新抛物线与原抛物线的交点F.
作A′K⊥x轴于点K,则∠AKA′=∠FKA′=90°,AK=A′K=FK=2,
∴∠AA′K=∠FA′K=45°,
∴∠AA′F=90°.
由,得或(不符合题意,舍去),
∴D(5,6),
∴FD=2.
①当FP1=FD时,则点P1与点D关于点A′对称,
∴P1(﹣3,﹣2);
②当P2D=FD=2时,
∵CD=×5=5,
∴CP2=5﹣2,
∴xp=×(5﹣2)=5﹣2,yp=5﹣2+1=6﹣2,
P2(5﹣2,6﹣2);
③当DP3=FP3时,
∵∠P3DF=∠FDP1,∠DFP3=∠DP1F,
∴△P3DF∽△FDP1,
∴,
∵DP1=×(5+3)=8,
∴P3D===,
∴CP3=5﹣=,
∴xp=×=,yp=+1=,
∴P3(,);
④当P4D=FD=2时,则CP4=5+2,
∴xp=×(5+2)=5+2,yp=5+2+1=6+2,
∴P4(5+2,6+2).
综上所述,点P的坐标为(﹣3,﹣2)或(5﹣2,6﹣2)或(,)或(5+2,6+2).
如图,在平面直角坐标系中,直线y=﹣3x﹣3与x轴交于点A,与y轴交于点C.抛物线y=x2+bx+c经过A、C两点,且与x轴交于另一点B(点B在点A右侧).
(1)求抛物线的解析式及点B坐标;
(2)设该抛物线的顶点为点H,则S△BCH= ;
(3)若点M是线段BC上一动点,过点M的直线ED平行y轴交x轴于点D,交抛物线于点E,求ME长的最大值及点M的坐标;
(4)在(3)的条件下:当ME取得最大值时,在x轴上是否存在这样的点P,使得以点M、点B、点P为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请直接写出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案解析】解:(1)∵直线y=﹣3x﹣3与x轴、y轴分别交于点A、C,
∴A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∴,解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3.
当y=0时,由x2﹣2x﹣3=0,得x1=﹣1,x2=3,
∴B(3,0).
(2)设抛物线的对称轴交BC于点F,交x轴于点G.
设直线BC的解析式为y=kx﹣3,则3k﹣3=0,解得k=1,
∴y=x﹣3;
∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴抛物线的顶点H(1,﹣4),
当x=1时,y=1﹣3=﹣2,
∴F(1,﹣2),
∴FH=﹣2﹣(﹣4)=2,
∴S△BCH=FH•OG+FH•BG=FH•OB=×2×3=3.
故答案为:3.
(3)设E(x,x2﹣2x﹣3)(0<x<3),则M(x,x﹣3),
∴ME=x﹣3﹣(x2﹣2x﹣3)=﹣x2+3x=﹣(x﹣)2+,
∴当x=时,ME最大=,此时M(,﹣).
(4)存在.如图3,由(2)得,当ME最大时,则D(,0),M(,﹣),
∴DO=DB=DM=;
∵∠BDM=90°,
∴OM=BM=.
点P1、P2、P3、P4在x轴上,
当点P1与原点O重合时,则P1M=BM=,P1(0,0);
当BP2=BM=时,则OP2=3﹣,∴P2(3﹣,0);
当点P3与点D重合时,则P3M=P3B=,P3(,0);
当BP4=BM=时,则OP4=3+,∴P4(3+,0).
综上所述,P1(0,0),P2(3﹣,0),P3(,0),P4(3+,0).
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