浙教版九年级上册1.4 二次函数的应用巩固练习
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这是一份浙教版九年级上册1.4 二次函数的应用巩固练习,共24页。
浙教版-9年级-上册-数学-第1章《二次函数》
1.4 二次函数的应用(4)与几何动点有关的综合性题型
【典型例题-精选部分】
1、如图,在平面直角坐标系中,抛物线C1:y=ax2+bx﹣1经过点A(﹣1,﹣2)和点B(﹣2,1),
抛物线C2:y=3x2+3x+1,动直线x=t与抛物线C1交于点N,与抛物线C2交于点M.
(1)求抛物线C1的表达式; (2)求线段MN的长(用含t的代数式表达);
(3)当△BMN是以MN为直角边的等腰直角三角形时,求t的值.
2、如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象交x轴于点A、B,交y轴于点C,其顶点为D,已知AB=4,∠ABC=45°,OA:OB=1:3.
(1)求二次函数的表达式及其顶点D的坐标;
(2)点M是线段BC上方抛物线上的一个动点,点N是线段BC上一点,当△MBC的面积最大时,求:
① 点M的坐标,说明理由; ② MN+BN的最小值 ;
(3)在二次函数的图象上是否存在点P,使得以点P、A、C为顶点的三角形
为直角三角形?若存在,求出点P坐标;若不存在,请说明理由.
3、在平面直角坐标系中,直线y=mx﹣2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,顶点为D的抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+2与y轴交于点C.
(1)如图,当m=2时,点P是抛物线CD段上的一个动点.
① 求A,B,C,D四点的坐标; ② 当△PAB面积最大时,求点P的坐标;
(2)在y轴上有一点M(0,m),当点C在线段MB上时,
① 求m的取值范围; ② 求线段BC长度的最大值.
4、抛物线y=ax2﹣ax+b交x轴于A,B两点(A在B的左边),交y轴于C,直线y=﹣x+4经过B,C两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图①,点M在抛物线上,点N在抛物线的对称轴上,以点A、C、M、N为顶点,AC为边的四边形是平行四边形,请求出所有符合条件的点N的坐标.
(3)如图②,P为直线BC上方的抛物线上一点,PD∥y轴交BC于D点,过点D作DE⊥AC于E点.设m=PD+DE,求m的最大值.
5、如图,抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与x轴交于点A(﹣1,0),点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式; (2)在对称轴上找一点Q,使△ACQ的周长最小,求点Q的坐标;
(3)点P是抛物线对称轴上的一点,点M是对称轴左侧抛物线上的一点,当△PMB是以PB为腰的等腰直角三角形时,请直接写出所有点M的坐标.
6、已知二次函数图象的顶点坐标为A(1,4),且与x轴交于点B(﹣1,0).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图,将二次函数图象绕x轴的正半轴上一点P(m,0)旋转180°,此时点A、B的对应点分别为点C、D.
① 连结AB、BC、CD、DA,当四边形ABCD为矩形时,求m的值;
② 在①的条件下,若点M是直线x=m上一点,原二次函数图象上是否存在一点Q,使得以点B、C、M、Q为顶点的四边形为平行四边形,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
7、如图,已知正方形OCDE中,顶点E(1,0),抛物线y=x2+bx+c经过点C、点D,与x轴交于A、B两点(点B在点A的右侧),直线x=t(t≠0)交x轴于点F.
(1)求抛物线的解析式,且直接写出点A、点B的坐标;
(2)若点G是抛物线的对称轴上一动点,且使AG+CG最小,则G点坐标为: ;
(3)在直线x=t(第一象限部分)上找一点P,使得以点P、点B、点F为顶点的三角形与△OBC全等,请你直接写出点P的坐标;
(4)点M是射线AC上一点,点N为平面上一点,是否存在这样的点M,使得以点O、点A、点M、点N为顶点的四边形为菱形?若存在,请你直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
8、如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣4与x轴交于A(﹣2,0),B两点,其对称轴直线x=2与x轴交于点 D.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)如图1,点P为抛物线上第四象限内的一动点,连接CD,PB,PC,求四边形BDCP面积的最大值和此时点P的坐标;
(3)如图2,将该抛物线向左平移得到抛物线y′,当抛物线y′经过原点时,与原抛物线的对称轴相交于点E,点F为抛物线y′对称轴上的一点,点M是平面内一点,若以点A,E,F,M为顶点的四边形是以AE为边的菱形,请直接写出满足条件的点M的坐标,并把求其中一个点M的坐标的过程写出来.
9、如图,抛物线y=﹣x2+bx﹣4与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,已知B(4,0).
(1)求b的值和抛物线的顶点坐标;
(2)若直线BC对应的函数表达式为y=kx+m,则关于x的不等式﹣x2+bx﹣4>kx+m的解集为 0<x<4 ;
(3)连接AC,P为抛物线上一点,若∠ACP=45°,求点P的坐标.
10、如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(﹣2,0)、B(8,0)两点,与y轴交于点C(0,4),连接AC、BC. (1)求抛物线的表达式;
(2)将△ABC沿AC所在直线折叠,得到△ADC,点B的对应点为D,直接写出点D的坐标,并求出四边形OADC的面积;
(3)点P是抛物线上的一动点,当∠PCB=∠ABC时,求点P的坐标.
11、如图1,抛物线y=ax2+bx+3经过A(1,0)、B(3,0)两点,与y轴交于点C,
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)如图2,M是x轴下方的抛物线上一点,连接MO、MB、MC,若△MOC的面积是△MBC面积的3倍,求点M的坐标;
(3)如图3,连接AC、BC,在抛物线上是否存在一点N(不与点A重合),使得∠BCN=∠ACB?若存在,求点N的横坐标;若不存在,请说明理由.
12、有这样一个问题:探究函数y=x2﹣4|x|+3的图象与性质.
小丽根据学习函数的经验,对函数y=x2﹣4|x|+3的图象与性质进行了探究.
下面是小丽的探究过程,请补充完整:
(1)函数y=x2﹣4|x|+3的自变量x的取值范围是 ;
(2)如图,在平面直角坐标系xOy中,画出了函数y=x2﹣4|x|+3的部分图象,用描点法将这个函数的图象补充完整;
(3)对于上面的函数y=x2﹣4|x|+3,下列四个结论:
① 函数图象关于y轴对称; ② 函数既有最大值,也有最小值;
③ 当x>2时,y随x的增大而增大,当x<﹣2时,y随x的增大而减小;④ 函数图象与x轴有2个公共点.
所有正确结论的序号是 .
(4)结合函数图象,解决问题:
① 若关于x的方程x2﹣4|x|+3=k有4个不相等的实数根,则k的取值范围是 ;
② 若关于x的方程x2﹣4|x|+3=kx至少有3个不相等的实数根,则k的取值范围是 .
13、如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+2mx+9﹣m2与x轴相交于A、B两点(B点在A点的右侧),顶点为C点. (1)求AB的长;
(2)反比例函数y=(x<0)的图象记作G.
① 若点C落在y轴上,抛物线y=﹣x2+2mx+9﹣m2与图象G的交点D在第三象限,D点的横坐标为a,且﹣6<a<﹣4,求k的取值范围.
② 已知图象G经过点P(n﹣7,﹣12),点Q(﹣6,4﹣n),若抛物线y=﹣x2+2mx+9﹣m2与线段PQ有唯一的公共点(包括线段PQ的端点),求m的取值范围.
14、如图,直线y=x向上平移8个单位得到直线MN,M、N分别是与x轴、y轴交点,OABC是边长为m的正方形,直线AN与MC相交于点P.
(1)直接写出线段AN与MC的位置关系与数量关系分别是 .
(2)若抛物线y=x2+bx+c经过M、N、A三点,
① 求抛物线的解析式及过B点与抛物线有且只有一个交点的直线的解析式;
② 设K是抛物线对称轴上一动点,请直接写出△KAC为等腰三角形时K点坐标;
(3)在(2)条件下,将正方形绕着点O旋转α(0°<α<90°),试求旋转过程中线段PC长度的最小值.
15、如图,已知抛物线y=x2+bx+c与y轴交于点C(0,2),对称轴为x=2,直线y=kx(k>0)分别交抛物线于点A,B(点A在点B的左边),直线y=mx+n分别交y轴、x轴于点D,E(4,0),交抛物线y轴右侧部分于点F,交AB于点P,且OC=CD. (1)求抛物线及直线DE的函数表达式;
(2)若G为直线DE下方抛物线上的一个动点,连接GD,GF,求当△GDF面积最大时,点G的坐标及△GDF面积的最大值;
(3)求+的值.
【参考答案】;
1、如图,在平面直角坐标系中,抛物线C1:y=ax2+bx﹣1经过点A(﹣1,﹣2)和点B(﹣2,1),
抛物线C2:y=3x2+3x+1,动直线x=t与抛物线C1交于点N,与抛物线C2交于点M.
(1)求抛物线C1的表达式; (2)求线段MN的长(用含t的代数式表达);
(3)当△BMN是以MN为直角边的等腰直角三角形时,求t的值.
【解答】解:(1)将点A(﹣1,﹣2)、B((﹣2,1)代入抛物线C1表达式得:,解得,
故抛物线C1的表达式为y=2x2+3x﹣1;
(2)把x=t代入y=2x2+3x﹣1,得:y=2t2+3t﹣1,∴点N的坐标为(t,2t2+3t﹣1),把x=t代入y=3x2+3x+1,
得:y=3t2+3t+1∴点M的坐标为:(t,3t2+3t+1),则MN=(3t2+3t+1)﹣(2t2+3t﹣1)=t2+2;
(3)① 当∠BNM=90°时,如图1,则BN∥x轴,∵B(﹣2,1),∴2t2+3t﹣1=1,解得:t=﹣2或,
当 BN=NM时:∵BN=t﹣(﹣2)=t+2,NM=t2+2,∴t+2=t2+2,解得:t=0或t=1,
∴同时满足两个条件时t无解
② 当∠BMN=90°时,如图2,∴3t2+3t+1=1,解得t=0或﹣1,当BM=MN时,∵BM=t+2,NM=t2+2,
∴t+2=t2+2,解得t=0或t=1,∴同时满足两个条件时t=0,
∴当△BMN是以MN为直角边的等腰直角三角形时t=0.
2、如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象交x轴于点A、B,交y轴于点C,其顶点为D,已知AB=4,∠ABC=45°,OA:OB=1:3.
(1)求二次函数的表达式及其顶点D的坐标;
(2)点M是线段BC上方抛物线上的一个动点,点N是线段BC上一点,当△MBC的面积最大时,求:
① 点M的坐标,说明理由; ② MN+BN的最小值 ;
(3)在二次函数的图象上是否存在点P,使得以点P、A、C为顶点的三角形
为直角三角形?若存在,求出点P坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵∠ABC=45°,∴OB=OC,∵OA:OB=1:3,AB=4,∴OA=1,OB=3,∴OC=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),将A、B、C代入y=ax2+bx+c中,∴,解得,
∴y=﹣x2+2x+3,∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,∴D(1,4);
(2)① 设BC的解析式为y=kx+b,∴,解得,∴y=﹣x+3,过点M作MG∥y轴交BC于点G,
设M(t,﹣t2+2t+3),则G(t,﹣t+3),∴PG=﹣t2+2t+3+t﹣3=﹣t2+3t,∴S△MBC=×3×(﹣t2+3t)
=﹣(t﹣)2+,∵0<t<3,∴当t=时,S△MBC有最大值,此时M(,);
② 过点M作MH⊥x轴交于H,交BC于N,∵∠OBC=45°,∴NH=BN,∴MN+BN=MN+NH≥MH,
∵M(,),∴MH=,∴MN+BN的最小值为,故答案为:;
(3)存在点P,使得以点P、A、C为顶点的三角形为直角三角形,理由如下:设P(m,﹣m2+2m+3),
如图2,当∠ACP=90°时,过点C作EF∥x轴,过点A作AE⊥EF交于E,过点P作PF⊥EF交于F,
∴∠ECA+∠FCP=90°,∵∠ACE+∠EAC=90°,∴∠FCP=∠EAC,∴△ACE∽△CPF,∴=,
∴=,解得m=0(舍)或m=,∴P(,);
如图3,当∠CAP=90°时,过点A作MN⊥x轴,过点C作CM⊥MN交于M,过点P作PN⊥MN交于N,
∵∠MAC+∠NAP=90°,∠MAC+∠MCA=90°,∴∠NAP=∠MCA,∴△ACM∽△PAN,∴=,
∴=,解得m=﹣1(舍)或m=,∴P(,﹣);
综上所述:P点坐标为(,)或(,﹣).
3、在平面直角坐标系中,直线y=mx﹣2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,顶点为D的抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+2与y轴交于点C.
(1)如图,当m=2时,点P是抛物线CD段上的一个动点.
① 求A,B,C,D四点的坐标; ② 当△PAB面积最大时,求点P的坐标;
(2)在y轴上有一点M(0,m),当点C在线段MB上时,
① 求m的取值范围; ② 求线段BC长度的最大值.
【解答】解:(1)∵直线y=mx﹣2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,∴A(2,0),B(0,﹣2m);
∵y=﹣(x﹣m)2+2,∴抛物线的顶点为D(m,2),令x=0,则y=﹣m2+2,∴C(0,﹣m2+2).
① 当m=2时,﹣2m=﹣4,﹣m2+2=﹣2,∴B(0,﹣4),C(0,﹣2),D(2,2).
② 由上可知,直线AB的解析式为:y=2x﹣4,抛物线的解析式为:y=﹣x2+4x﹣2.
如图,过点P作PE∥y轴交直线AB于点E,设点P的横坐标为t,∴P(t,﹣t2+4t﹣2),E(t,2t﹣4).
∴PE=﹣t2+4t﹣2﹣(2t﹣4)=﹣t2+2t+2,∴△PAB的面积为:×(2﹣0)×(﹣t2+2t+2)=﹣(t﹣1)2+3,
∵﹣1<0,∴当t=1时,△PAB的面积的最大值为3.此时P(1,1).
(2)由(1)可知,B(0,﹣2m),C(0,﹣m2+2),
① ∵y轴上有一点M(0,m),点C在线段MB上,
∴需要分两种情况:当m≥﹣m2+2≥﹣2m时,可得≤m≤1+,
当m≤﹣m2+2≤﹣2m时,可得﹣3≤m≤1﹣,∴m的取值范围为:≤m≤1+或﹣3≤m≤1﹣.
② 当≤m≤1+时,∵BC=﹣m2+2﹣(﹣2m)=﹣m2+2m+2=﹣(m﹣1)2+3,
∴当m=1时,BC的最大值为3;当m≤﹣m2+2≤﹣2m时,即﹣3≤m≤1﹣,
∴BC=﹣2m﹣(﹣m2+2)=m2﹣2m﹣2=(m﹣1)2﹣3,当m=﹣3时,点M与点C重合,BC的最大值为13.
∴当m=﹣3时,BC的最大值为13.
4、抛物线y=ax2﹣ax+b交x轴于A,B两点(A在B的左边),交y轴于C,直线y=﹣x+4经过B,C两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图①,点M在抛物线上,点N在抛物线的对称轴上,以点A、C、M、N为顶点,AC为边的四边形是平行四边形,请求出所有符合条件的点N的坐标.
(3)如图②,P为直线BC上方的抛物线上一点,PD∥y轴交BC于D点,过点D作DE⊥AC于E点.设m=PD+DE,求m的最大值.
【解答】解:(1)令x=0,则y=4,∴C(0,4),令y=0,则x=4,∴B(4,0),
将C(0,4),B(4,0)代入y=ax2﹣ax+b,∴,解得,∴y=﹣x2+x+4;
(2)∵y=﹣x2+x+4=﹣(x﹣)2+,∴抛物线的对称轴为直线x=,
设M(t,﹣t2+t+4),N(,n),令y=0,则﹣x2+x+4=0,解得x=4或x=﹣3,∴A(﹣3,0),
① 当AN为平行四边形的对角线时,,解得,∴ N(,);
② 当AM为平行四边形的对角线时,,解得,∴N(,﹣);
综上所述:N点坐标为(,)或(,﹣);
(3)设P(t,﹣t2+t+4),则D(t,﹣t+4),∴PD=﹣t2+t+4+t﹣4=﹣t2+t,
连接AD,延长PD交x轴于G,∵C(0,4),A(﹣3,0),∴AC=5,∴×AC×DE=×AB×CO﹣×BA×DG,
∴5DE=7×4﹣7×(4﹣t),∴DE=t,∵m=PD+DE,
∴m=﹣t2+t+×t=﹣t2+t=﹣(t﹣)2+,当t=时,m有最大值.
5、如图,抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与x轴交于点A(﹣1,0),点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式; (2)在对称轴上找一点Q,使△ACQ的周长最小,求点Q的坐标;
(3)点P是抛物线对称轴上的一点,点M是对称轴左侧抛物线上的一点,当△PMB是以PB为腰的等腰直角三角形时,请直接写出所有点M的坐标.
【解答】解:(1)将点A(﹣1,0),点B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,∴,解得,
∴y=x2﹣2x﹣3;
(2)连接CB交对称轴于点Q,∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,∴抛物线的对称轴为直线x=1,
∵A、B关于对称轴x=1对称,∴AQ=BQ,∴AC+AQ+CQ=AC+CQ+BQ≥AC+BC,
当C、B、Q三点共线时,△ACQ的周长最小,∵C(0,﹣3),B(3,0),
设直线BC的解析式为y=kx+b,∴,解得,∴y=x﹣3,∴Q(1,﹣2);
(3)当∠BPM=90°时,PM=PB,∴M点与A点重合,∴M(﹣1,0);
当∠PBM=90°时,PB=BM,过点B作x轴的垂线GH,过点P作PH⊥GH交于H,过点M作MG⊥HG交于G,
∵∠PBM=90°,∴∠PBH+∠MBG=90°,∵∠PBH+∠BPH=90°,∴∠MBG=∠BPH,∵BP=BM,
∴△BPH≌△MBG(AAS),∴BH=MG,PH=BG=2,设P(1,t),则M(3﹣t,﹣2),
∴﹣2=(3﹣t)2﹣2(3﹣t)﹣3,解得t=2+或t=2﹣,∴M(1﹣,﹣2)或(5+,﹣2),
∵M点在对称轴的左侧,∴M点坐标为(1﹣,﹣2);同理可得M(3+t,2),∴2=(3+t)2﹣2(3+t)﹣3,
解得t=﹣2+(舍)或t=﹣2﹣,∴M(1﹣,2);
综上所述:M点的坐标为(1﹣,﹣2)或(1﹣,2)或(﹣1,0).
6、已知二次函数图象的顶点坐标为A(1,4),且与x轴交于点B(﹣1,0).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图,将二次函数图象绕x轴的正半轴上一点P(m,0)旋转180°,此时点A、B的对应点分别为点C、D.
① 连结AB、BC、CD、DA,当四边形ABCD为矩形时,求m的值;
② 在①的条件下,若点M是直线x=m上一点,原二次函数图象上是否存在一点Q,使得以点B、C、M、Q为顶点的四边形为平行四边形,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵二次函数的图象的顶点坐标为A(1,4),∴设二次函数的表达式为y=a(x﹣1)2+4,
又∵B(﹣1,0),∴0=a(﹣1﹣1)2+4,解得:a=﹣1,∴y=﹣(x﹣1)2+4(或y=﹣x2+2x+3);
(2)① ∵点P在x轴正半轴上,∴m>0,∴BP=m+1,由旋转可得:BD=2BP,∴BD=2(m+1),
过点A(1,4)作AE⊥x轴于点E,∴BE=2,AE=4,在Rt△ABE中,AB2=BE2+AE2=22+42=20,
当四边形ABCD为矩形时,AD⊥AB,∴∠BAD=∠BEA=90°,又∠ABE=∠DBA,∴△BAE∽△BDA,
∴AB2=BE⋅BD,∴4(m+1)=20,解得m=4;
② 由题可得点A(1,4)与点C关于点P(4,0)成中心对称,∴C(7,﹣4),∵点M在直线x=4上,
∴点M的横坐标为4,存在以点B、C、M、Q为顶点的平行四边形,
1)当以BC为边时,平行四边形为BCMQ,点C向左平移8个单位,与点B的横坐标相同,
∴将点M向左平移8个单位后,与点Q的横坐标相同,∴Q(﹣4,y1)代入y=﹣x2+2x+3,
解得:y1=﹣21,∴Q(﹣4,﹣21),
2)当以BC为边时,平行四边形为BCQM,点B向右平移8个单位,与点C的横坐标相同,
∴将M向右平移8个单位后,与点Q的横坐标相同,∴Q(12,y2)代入y=﹣x2+2x+3,
解得:y2=﹣117,∴Q(12,﹣117),
3)当以BC为对角线时,点M向左平移5个单位,与点B的横坐标相同,
∴点C向左平移5个单位后,与点Q的横坐标相同,∴Q(2,y3)代入y=﹣x2+2x+3,
得:y3=3,∴Q(2,3),
综上所述,存在符合条件的点Q,其坐标为(﹣4,﹣21)或(2,3)或(12,﹣117).
7、如图,已知正方形OCDE中,顶点E(1,0),抛物线y=x2+bx+c经过点C、点D,与x轴交于A、B两点(点B在点A的右侧),直线x=t(t≠0)交x轴于点F.
(1)求抛物线的解析式,且直接写出点A、点B的坐标;
(2)若点G是抛物线的对称轴上一动点,且使AG+CG最小,则G点坐标为: ;
(3)在直线x=t(第一象限部分)上找一点P,使得以点P、点B、点F为顶点的三角形与△OBC全等,请你直接写出点P的坐标;
(4)点M是射线AC上一点,点N为平面上一点,是否存在这样的点M,使得以点O、点A、点M、点N为顶点的四边形为菱形?若存在,请你直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵正方形OCDE中,顶点E(1,0),∴D(1,﹣1),C(0,﹣1),∴,解得,
∴y=x2﹣x﹣1,令y=0,则x2﹣x﹣1=0,解得x=2或x=﹣1,∴A(﹣1,0),B(2,0);
(2)∵y=x2﹣x﹣1=(x﹣)2﹣,∴抛物线的对称轴为x=,∵A、B关于对称轴对称,∴AG=BG,
∴AG+CG=BG+CG≥BC,∴当B、C、G三点共线时,AG+CG最小,设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,解得,∴y=﹣x﹣1,∴G(,﹣),故答案为:(,﹣);
(3)∵B(2,0),C(0,﹣1),∴BO=2,OC=1,设P(t,m),∴PF=m,BF=|t﹣2|,
当△OBC≌△FBP时,OB=BF,CO=FP,∴m=1,|t﹣2|=2,∴t=4或t=0(舍),∴P(4,1);
当△OBC≌△FPB时,BO=FP,OC=BF,∴2=m,|t﹣2|=1,∴t=3或t=﹣1(舍),∴P(3,2);
综上所述:P点坐标为(4,1)或(3,2);
(4)存在点M,使得以点O、点A、点M、点N为顶点的四边形为菱形,理由如下:
设直线AC的解析式为y=kx+b,∴,解得,∴y=﹣x﹣1,
设M(n,﹣n﹣1),N(x,y),∵M在射线AC上,∴n≥﹣1,
① 当OA为菱形对角线时,OM=AM,∴,解得,∴N(﹣,);
② 当OM为菱形对角线时,OA=AM,∴,解得或(舍)∴N(,﹣);
③ 当ON为菱形的对角线时,AO=OM,∴,解得或(舍),∴N(﹣1,﹣1);
综上所述:N点坐标为(﹣,)或(,﹣)或(﹣1,﹣1).
8、如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣4与x轴交于A(﹣2,0),B两点,其对称轴直线x=2与x轴交于点 D.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)如图1,点P为抛物线上第四象限内的一动点,连接CD,PB,PC,求四边形BDCP面积的最大值和此时点P的坐标;
(3)如图2,将该抛物线向左平移得到抛物线y′,当抛物线y′经过原点时,与原抛物线的对称轴相交于点E,点F为抛物线y′对称轴上的一点,点M是平面内一点,若以点A,E,F,M为顶点的四边形是以AE为边的菱形,请直接写出满足条件的点M的坐标,并把求其中一个点M的坐标的过程写出来.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣4经过点A(﹣2,0),其对称轴为直线x=2,
∴,解得:,∴该抛物线的函数表达式为y=x2﹣x﹣4;
(2)∵点A(﹣2,0)与点B关于对称轴直线x=2对称,∴B(6,0),
∵y=x2﹣x﹣4,其对称轴直线x=2与x轴交于点 D.∴C(0,﹣4),D(2,0),∴BD=6﹣2=4,
∴S△BCD=×4×4=8,设直线BC的解析式为y=kx+d,则,解得:,
∴直线BC的解析式为y=x﹣4,过点P作PH∥y轴交BC于点H,如图,
设P(t,t2﹣t﹣4)(0<t<6),则H(t,t﹣4),∴PH=t﹣4﹣(t2﹣t﹣4)=﹣t2+2t,
∴S△PBC=PH×(xB﹣xC)=×(﹣t2+2t)×6=﹣t2+6t,
∴S四边形PBDC=S△PBC+S△BCD=﹣t2+6t+8=﹣(t﹣3)2+17,∵﹣1<0,0<t<6,
∴当t=3时,S四边形PBDC的最大值为17,此时点P的坐标为(3,﹣5);
(3)∵将该抛物线向左平移得到抛物线y′,抛物线y′经过原点,
∴抛物线向左平移6个单位长度得到抛物线y',∴抛物线y'过点(﹣8,0),
设抛物线y'的解析式为y′=x2+px,∴﹣8p=0,解得p=,∴y′=x2+x,对称轴为直线x=﹣4,
∵抛物线y′与原抛物线的对称轴相交于点E,∴E(2,),设F(﹣4,n),
∵以点A,E,F,M为顶点的四边形是以AE为边的菱形,∴AE=AF,∴AE2=AF2,
∴(2+2)2+()2=(4﹣2)2+n2,∴n=±,∴F(﹣4,)或(﹣4,﹣),
∴点M的坐标为(0,)或(0,).
9、如图,抛物线y=﹣x2+bx﹣4与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,已知B(4,0).
(1)求b的值和抛物线的顶点坐标;
(2)若直线BC对应的函数表达式为y=kx+m,则关于x的不等式﹣x2+bx﹣4>kx+m的解集为 0<x<4 ;
(3)连接AC,P为抛物线上一点,若∠ACP=45°,求点P的坐标.
【解答】解:(1)将B(4,0)代入y=﹣x2+bx﹣4得:﹣16+4b﹣4=0,解得b=5,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+5x﹣4=﹣(x﹣)2+,∴抛物线的顶点坐标为(,);
(2)令x=0,∴y=﹣x2+5x﹣4=﹣4,∴C(0,﹣4),∵B(4,0);
∴不等式﹣x2+bx﹣4>kx+m的解集为0<x<4,故答案为:0<x<4;
(3)令y=0,得﹣x2+5x﹣4=0,解得:x1=4,x2=1,∴A(1,0),∴OA=1,∵C(0,﹣4),∴OC=4,
如图,过点A作AD⊥AC,交AP于点D,过点D作DE⊥x轴上取于点E,
∴∠AED=∠COA=90°,∠CAD=90°,∴∠OAC+∠ACO=∠OAC+∠DAE=90°,∴∠ACO=∠DAE,
∵∠ACP=45°,∠CAD=90°,∴∠ACP=∠ADC=45°,∴AC=DA,∴△ADE≌△CAO(AAS),
∴DE=OA=1,AE=OC=4,∴OE=OA+AE=5,∴D(5,﹣1),直线CD的解析式为y=mx+n,
则,解得:,∴直线CD的解析式为y=x﹣4,由x﹣4=﹣x2+5x﹣4,
解得:x1=0(舍去),x2=,∴P(,﹣);
10、如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(﹣2,0)、B(8,0)两点,与y轴交于点C(0,4),连接AC、BC. (1)求抛物线的表达式;
(2)将△ABC沿AC所在直线折叠,得到△ADC,点B的对应点为D,直接写出点D的坐标,并求出四边形OADC的面积;
(3)点P是抛物线上的一动点,当∠PCB=∠ABC时,求点P的坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(﹣2,0)、B(8,0)两点,与y轴交于点C(0,4),
∴,解得:.∴抛物线的表达式为y=﹣+x+4;
(2)点D的坐标为(﹣8,8),理由:将△ABC沿AC所在直线折叠,得到△ADC,点B的对应点为D,如图,
过点D作DE⊥x轴于点E,∵A(﹣2,0)、B(8,0),C(0,4),∴OA=2,OB=8,OC=4.
∵,,∴.∵∠AOC=∠COB=90°,∴△AOC∽△COB,∴∠ACO=∠CBO.
∵∠CBO+∠OCB=90°,∴∠ACO+∠OCB=90°,∴∠ACB=90°,
∵将△ABC沿AC所在直线折叠,得到△ADC,点B的对应点为D,∴点D,C,B三点在一条直线上.
由轴对称的性质得:BC=CD,AB=AD.∵OC⊥AB,DE⊥AB,∴DE∥OC,∴OC为△BDE的中位线,
∴OE=OB=8,DE=2OC=8,∴D(﹣8,8);由题意得:S△ACD=S△ABC,
∴四边形OADC的面积=S△OAC+S△ADC=S△OAC+S△ABC=OC•OA+AB•OC=4×2+10×4=4+20=24;
(3)①当点P在BC上方时,如图,∵∠PCB=∠ABC,∴PC∥AB,∴点C,P的纵坐标相等,∴点P的纵坐标为4,
令y=4,则﹣+x+4=4,解得:x=0或x=6,∴P(6,4);
② 当点P在BC下方时,如图,设PC交x轴于点H,∵∠PCB=∠ABC,∴HC=HB.设HB=HC=m,
∴OH=OB﹣HB=8﹣m,在Rt△COH中,∵OC2+OH2=CH2,∴42+(8﹣m)2=m2,解得:m=5,
∴OH=3,∴H(3,0).设直线PC的解析式为y=kx+n,∴,解得:.
∴y=﹣x+4.∴,解得:,.∴P(,﹣).
综上,点P的坐标为(6,4)或(,﹣).
11、如图1,抛物线y=ax2+bx+3经过A(1,0)、B(3,0)两点,与y轴交于点C,
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)如图2,M是x轴下方的抛物线上一点,连接MO、MB、MC,若△MOC的面积是△MBC面积的3倍,求点M的坐标;
(3)如图3,连接AC、BC,在抛物线上是否存在一点N(不与点A重合),使得∠BCN=∠ACB?若存在,求点N的横坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3过A(1,0)、B(3,0)两点,∴方程ax2+bx+3=0的两根为x=1或x=3,∴1+3=﹣,1×3=,∴a=1,b=﹣4,∴二次函数解析式是y=x2﹣4x+3;
(2)∵二次函数解析式是y=x2﹣4x+3,∴C(0,3).设直线BC的解析式为y=kx+t(k≠0),则,
解得:.∴直线BC的解析式为y=﹣x+3.设点M(m,m2﹣4m+3),过点M作MN∥y轴,交BC于点N,
∴N(m,﹣m+3),∴MN=﹣m+3﹣m2+4m﹣3=﹣m2+3m,∵A(1,0)、B(3,0),C(0,3).
∴S△MOC=OC•m=m,S△MBC=MN•OB=﹣m2+m,∵△MOC的面积是△MBC面积的3倍,
∴m=3(﹣m2+m),∴m=0(舍去)或,∴点M的坐标为(,﹣);
(3)抛物线上存在一点N,使得∠BCN=∠ACB.过点B作BE⊥AB交CN与E,∵B(3,0),C(0,3).
∴OB=OC=3,∴∠OBC=45°,∴∠OBC=∠EBC=45°,∵BC=BC,∠BCN=∠ACB.∴△ABC≌△EBC(ASA),
∴BE=AB=2,∴E(3,2),设直线CN的解析式为y=mx+n,∴,解得,
∴直线CN的解析式为y=﹣x+3,联立y=x2﹣4x+3得,或(舍去),
∴抛物线上存在一点N,使得∠BCN=∠ACB.点N的横坐标为.
12、有这样一个问题:探究函数y=x2﹣4|x|+3的图象与性质.
小丽根据学习函数的经验,对函数y=x2﹣4|x|+3的图象与性质进行了探究.
下面是小丽的探究过程,请补充完整:
(1)函数y=x2﹣4|x|+3的自变量x的取值范围是 ;
(2)如图,在平面直角坐标系xOy中,画出了函数y=x2﹣4|x|+3的部分图象,用描点法将这个函数的图象补充完整;
(3)对于上面的函数y=x2﹣4|x|+3,下列四个结论:
① 函数图象关于y轴对称; ② 函数既有最大值,也有最小值;
③ 当x>2时,y随x的增大而增大,当x<﹣2时,y随x的增大而减小;④ 函数图象与x轴有2个公共点.
所有正确结论的序号是 .
(4)结合函数图象,解决问题:
① 若关于x的方程x2﹣4|x|+3=k有4个不相等的实数根,则k的取值范围是 ;
② 若关于x的方程x2﹣4|x|+3=kx至少有3个不相等的实数根,则k的取值范围是 .
【解答】解:(1)∵函数y=x2﹣4|x|+3,∴x的取值范围为任意实数,故答案为:任意实数;
(2)由函数y=x2﹣4|x|+3可知,x>0和x<0时的函数图象关于y轴对称,函数图象如图所示;
(3)由图象可得,函数图象关于y轴对称,故①正确;函数有最小值,但没有最大值,故②错误;
当x>2时,y随x的增大而增大,当x<﹣2时,y随x的增大而减小,故③正确;
函数图象与x轴有4个公共点,故④错误;故答案为:①③;
(4)①由图象可得,关于x的方程x2﹣4|x|+3=k有4个不相等的实数根,则k的取值范围是﹣1<k<3,
故答案为:﹣1<k<3;
② 如图,当k>0时,x2+4x+3=kx,即x2+(4﹣k)x+3=0,
当直线y=kx与函数y=x2﹣4|x|+3的图象有三个交点时,则Δ=(4﹣k)2﹣12=0,
解得:k=4﹣2或k=4+2(不符合题意,舍去),∴0<k<4﹣2;
当k<0时,x2﹣4x+3=kx,即x2﹣(4+k)x+3=0,
当直线y=kx与函数y=x2﹣4|x|+3的图象有三个交点时,则Δ=(4+k)2﹣12=0,
解得:k=﹣4+2或k=﹣4﹣2(不符合题意,舍去),∴﹣4+2<k<0,
综上所述,关于x的方程x2﹣4|x|+3=kx至少有3个不相等的实数根,则k的取值范围是0<k<4﹣2或﹣4+2<k<0,故答案为:0<k<4﹣2或﹣4+2<k<0.
13、如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+2mx+9﹣m2与x轴相交于A、B两点(B点在A点的右侧),顶点为C点. (1)求AB的长;
(2)反比例函数y=(x<0)的图象记作G.
① 若点C落在y轴上,抛物线y=﹣x2+2mx+9﹣m2与图象G的交点D在第三象限,D点的横坐标为a,且﹣6<a<﹣4,求k的取值范围.
② 已知图象G经过点P(n﹣7,﹣12),点Q(﹣6,4﹣n),若抛物线y=﹣x2+2mx+9﹣m2与线段PQ有唯一的公共点(包括线段PQ的端点),求m的取值范围.
【解答】解:(1)令y=0,则﹣x2+2mx+9﹣m2=0,∴x1+x2=2m,x1•x2=m2﹣9,
∴AB=|x1﹣x2|==6;
(2)① ∵点C落在y轴上,∴m=0,∴y=﹣x2+9,联立方程组,∴=﹣x2+9,
∵D点的横坐标为a∴=﹣a2+9,∵﹣6<a<﹣4,
当a=﹣6时,k=162,当a=﹣4时,k=28,∴28<k<162;
② ∵图象G经过点P(n﹣7,﹣12),点Q(﹣6,4﹣n),∴12(n﹣7)=﹣6(4﹣n),解得n=6,
∴P(﹣1,﹣12),Q(﹣6,﹣2),∵y=﹣x2+2mx+9﹣m2=﹣(x﹣m)2+9,∴D(m,9),
当抛物线经过P(﹣1,﹣12)时,m=﹣1,当抛物线经过Q(﹣6,﹣2)时,m=﹣6±,
如图1,当﹣6+≤m≤﹣1+时,抛物线与线段PQ有唯一的公共点;
如图2,当﹣6﹣≤m≤﹣1﹣时,抛物线与线段PQ有唯一的公共点;
综上所述:﹣6+≤m≤﹣1+或﹣6﹣≤m≤﹣1﹣时,抛物线与线段PQ有唯一的公共点.
14、如图,直线y=x向上平移8个单位得到直线MN,M、N分别是与x轴、y轴交点,OABC是边长为m的正方形,直线AN与MC相交于点P.
(1)直接写出线段AN与MC的位置关系与数量关系分别是 .
(2)若抛物线y=x2+bx+c经过M、N、A三点,
① 求抛物线的解析式及过B点与抛物线有且只有一个交点的直线的解析式;
② 设K是抛物线对称轴上一动点,请直接写出△KAC为等腰三角形时K点坐标;
(3)在(2)条件下,将正方形绕着点O旋转α(0°<α<90°),试求旋转过程中线段PC长度的最小值.
【解答】解:(1)∵直线y=x向上平移8个单位,∴平移后的直线MN解析式为y=x+8,
∴M(﹣8,0),N(0,8),∵OABC是边长为m的正方形,∴C(0,m),A(m,0),
∵ON=OM,∠MOC=∠AON,OC=OA,∴△MOC≌△NOA(SAS),∴AN=CM,∠CMO=∠ONA,∴∠CNA+CNP=90°,
∴∠NPC=90°,∴AN⊥MP,故答案为:AN⊥MC,AN=CM;
(2)① 将点M、N代入y=x2+bx+c,∴,解得,∴y=x2﹣x+8,
令y=0,则x2﹣x+8=0,解得x=4或x=﹣8,∴A(4,0),∵OABC是边长为m的正方形,∴B(4,4),
设过点B的直线解析式为y=kx+b,∴4k+b=4,∴b=4﹣4k,∴y=kx+4﹣4k,
联立方程组,整理得,x2﹣(k+1)x+4+4k=0,∵抛物线与直线有且只有一个交点,
∴Δ=k2+6k+5=0,解得k=﹣1或k=﹣5,∴y=﹣x+5或y=﹣5x+24;
②∵y=x2﹣x+8=(x+2)2+9,∴抛物线的对称轴为直线x=﹣2,设K(﹣2,t),
∵A(4,0),C(0,4),∴KA=,KC=,AC=4,
当KA=KC时,=,解得t=﹣2,∴K(﹣2,﹣2);
当KA=AC时,=4,此时t无解;
当KC=AC时,=4,解得t=4+2或t=4﹣2,∴K(﹣2,4+2)或(﹣2,4﹣2);
综上所述:K点坐标为(﹣2,﹣2)或(﹣2,4+2)或(﹣2,4﹣2);
(3)设MN的中点Q,∵M(﹣8,0),N(0,8),∴Q(﹣4,4),∵∠MPN=90°在旋转过程中保持不变,
以Q为圆心,NM为直径作圆,则点P在圆Q上,
当P、C、Q三点共线时,PC有最小值,∴P点在BC上时,PC有最小值,
∴PC=PQ﹣CQ=MN﹣CQ=×8﹣4=4﹣4,∴PC的最小值为4﹣4.
15、如图,已知抛物线y=x2+bx+c与y轴交于点C(0,2),对称轴为x=2,直线y=kx(k>0)分别交抛物线于点A,B(点A在点B的左边),直线y=mx+n分别交y轴、x轴于点D,E(4,0),交抛物线y轴右侧部分于点F,交AB于点P,且OC=CD. (1)求抛物线及直线DE的函数表达式;
(2)若G为直线DE下方抛物线上的一个动点,连接GD,GF,求当△GDF面积最大时,点G的坐标及△GDF面积的最大值;
(3)求+的值.
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c与y轴交于点C(0,2),∴c=2,∵抛物线的对称轴为x=2,
∴﹣=2,∴b=﹣1,∴抛物线的函数表达式为:y=x2﹣x+2,∵OC=CD,∴D(0,4),
又∵直线y=mx+n分别交y轴、x轴于点D,E(4,0),∴,∴,
∴直线DE的函数表达式为y=﹣x+4;
(2)过点G作GQ∥y轴,交DE于点Q,如图所示:联立,解得x1=2,x2=﹣2,
∴点F的横坐标为2,设点G(t,t2﹣t+2),则点Q(t,﹣t+4),GQ=﹣t+4﹣(t2﹣t+2)=﹣t2+2,
∴S△GDF=S△GQF﹣S△GQD=×(﹣t2+2)(2﹣t)﹣×(﹣t2+2)(﹣t)==×(﹣t2+2)×2
=﹣t2+2.∴当x=0时,即点G的坐标为(0,2)时,△GDF面积有最大值为2;
(3)分别过点A、P、B作AA1,PP1,BB1垂直于x轴于点A1,P1,B1,设点A(x1,y1),B(x2,y2),
则OA1=x1,OB1=x2,联立得x2﹣4(k+1)x+8=0,∴x1+x2=4(k+1),x1•x2=8,联立,得x=,∴OP1=,∵AA1⊥x轴,PP1⊥x轴,BB1⊥x轴,∴AA1∥PP1∥BB1,∴,,
∴=====2.
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