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2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高一(上)入学数学试卷
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这是一份2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高一(上)入学数学试卷,共25页。试卷主要包含了填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高一(上)入学数学试卷
一、填空题(共18题,每小题3分,共54分.请将答案直接填在答题卡的相应位置)
1.(3分)一组数据如下:7,10,9,6,11,9,8,4,则这组数据的中位数为 .
2.(3分)计算: .
3.(3分)化简: .
4.(3分)计算: .
5.(3分)已知a+b=4,ab=2,则a2+b2= .
6.(3分)如图,在△ABC中,∠A=40°,∠B=∠C,BP=CE,BD=CP,则∠DPE= .
7.(3分)已知x2﹣3x+1=0,求的值 .
8.(3分)如图,边长为20的正方形ABCD中,以BC为直径画一个半圆,直线DE与半圆相切,交AB于E点,则DE= .
9.(3分)不等式(a2﹣1)x2﹣(a﹣1)x﹣1<0的解集是全体实数,则实数a的取值范围是 .
10.(3分)若关于x的方程(x﹣2)(x2﹣4x+m)=0有三个根,且这三个根恰好可以作为一个三角形的三条边的长,则m的取值范围是 .
11.(3分)如图,△ABC是直角边长为a的等腰直角三角形,直角边AB是半圆O1的直径,半圆O2过C点且与半圆O1相切,则图中阴影部分的面积是 .
12.(3分)如图,P已知的半径是1,圆心P在抛物线上运动,当⊙P与x轴相切时,圆心P的坐标为 .
13.(3分)如图,直线y=x+1与抛物线y=x2﹣4x+5交于A,B两点,点P是y轴上的一个动点,当△PAB的周长最小时,S△PAB= .
14.(3分)因式分解:6x3﹣11x2+x+4= .
15.(3分)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的大致图象如图所示,顶点坐标为(﹣2,﹣9a),下列结论:①abc>0;②4a+2b+c<0;③9a﹣b+c=0;④若方程a(x+5)(x﹣1)=﹣1有两个根x1和x2,且x1<x2,则﹣5<x1<x2<1;⑤若方程|ax2+bx+c|=1有四个根,则这四个根的和为﹣8,其中正确的结论有 个.
16.(3分)若二次函数y=﹣x2+mx在﹣2≤x≤1时的最大值为3,那么m的值是 .
17.(3分)如图,在菱形ABCD中,边AB=5,E,F分别在BC和AD上,若DF=1,BE=3,且此时BF=DE,则BF的长为 .
18.(3分)已知三个关于x的一元二次方程ax2+bx+c=0,bx2+cx+a=0,cx2+ax+b=0恰有一个公共实数根,则的值为 .
二、解答题(共5小题,请将答案及必要的解题过程直接写在答题卡的相应位置)
19.(6分)随着选修课的全面开展,我校决定围绕在“科技、阅读、书法、演讲和英语”活动项目中,你最喜欢哪一项(每人只限一项)活动的问题,采用随机抽样的方式进行问卷调查,根据调查情况绘制成了如图所示的两幅不完整的统计图.由图中所给出的信息解答下列问题:
(1)求在此次调查活动中一共抽查了多少名学生,并将不完整的统计图补充完整;
(2)在此次调查活动中,初三(1)班的两个学习小组内各有2人都最喜欢演讲活动,其中,只有1人是女同学,现从中任选2人去参加学校的演讲比赛.用列表或画树状图的方法求出所选2人来自同一个小组且恰有1人是女同学的概率.
20.(8分)已知关于x的一元二次方程x2﹣6x+(4m+1)=0有实数根.
(1)求m的取值范围;
(2)若该方程的两个实数根为x1、x2,且|x1﹣x2|=4,求m的值.
21.(10分)如图,△ABC内接于⊙O,BD为⊙O的直径,BD与AC相交于点H,AC的延长线与过点B的直线相交于点E,且∠A=∠EBC.
(1)求证:BE是⊙O的切线;
(2)已知CG∥EB,且CG与BD,BA分别相交于点F,G,若BG•BA=48,FG,DF=2BF,求AH的值.
22.(10分)平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣4ax+4a+c与x轴交于点A、点B,与y轴的正半轴交于点C,点A的坐标为(1,0),OB=OC,抛物线的顶点为D.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)若此抛物线的对称轴上的点P满足∠APB=∠ACB,求点P的坐标;
(3)Q为线段BD上一点,点A关于∠AQB的平分线的对称点为A',若,求点Q的坐标和此时△QAA'的面积.
23.(12分)在矩形ABCD中,BD为矩形ABCD的对角线,∠CBD=60°,BD=12.
(1)如图①,将△BCD绕点B逆时针旋转120°得到△BC0D0,其中,点C、D的对应点分别是点C0、D0,延长D0C0交AB于点E.求BE的长;
(2)如图②,将(1)中的△BC0D0以每秒1个单位长度的速度沿射线BC向右平行移动,得到△B1C1D1,其中,点B、C0、D0的对应点分别是点B1、C1、D1,当点C1移动到边CD上时停止移动.设移动的时间为t秒,△B1C1D1与矩形ABCD重叠部分的面积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式,并写出t的取值范围;
(3)如图③,在△B1C1D1移动过程中,直线D1C1与线段AB交于点N,直线B1C1与线段BD交于点M.是否存在某一时刻t,使△MNC为等腰三角形,若存在,求出时间t;若不存在,请说明理由.
2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高一(上)入学数学试卷
参考答案与试题解析
一、填空题(共18题,每小题3分,共54分.请将答案直接填在答题卡的相应位置)
1.(3分)一组数据如下:7,10,9,6,11,9,8,4,则这组数据的中位数为 8.5 .
【分析】把这组数据从小到大排列,再求它们的中位数.
【解答】解:该组数据从小到大排列为:4,6,7,8,9,9,10,11;
所以这组数据的中位数为(8+9)=8.5.
故答案为:8.5.
【点评】本题考查了求一组数据的中位数应用问题,是基础题.
2.(3分)计算: .
【分析】根据特殊角的三角函数值,指数幂、根式的性质,运算即可.
【解答】解:原式=|2|22.
故答案为:.
【点评】本题考查指数幂、根式与三角函数的混合运算,考查运算求解能力,属于基础题.
3.(3分)化简: 3 .
【分析】根据平方差公式,对分式进行通分,化简求解即可.
【解答】解:原式
3.
故答案为:3.
【点评】本题考查分式的运算,熟练掌握分式的通分,平方差公式是解题的关键,考查运算求解能力,属于基础题.
4.(3分)计算: 1 .
【分析】利用平方差公式,将每个分式的分母有理化,再相消,即可得解.
【解答】解:原式
=(1)+()+…+()
=﹣1.
故答案为:1.
【点评】本题考查根式的运算,理解分母有理化是解题的关键,考查运算求解能力,属于基础题.
5.(3分)已知a+b=4,ab=2,则a2+b2= 12 .
【分析】利用完全平方和公式,即可得解.
【解答】解:a2+b2=(a+b)2﹣2ab=42﹣2×2=12.
故答案为:12.
【点评】本题考查指数幂的运算,熟练掌握完全平方和公式是解题的关键,考查运算求解能力,属于基础题.
6.(3分)如图,在△ABC中,∠A=40°,∠B=∠C,BP=CE,BD=CP,则∠DPE= 70° .
【分析】根据已知条件求得△BDP≌△EPC,再把所求角转化即可得到结论.
【解答】解:∵在△ABC中,∠A=40°,
∴∠B=∠C=70°,
∵BP=CE,BD=CP,
∴△BDP≌△EPC,
∴∠BDP=∠EPC,
∵∠BDP+∠BPD=180°﹣70°=110°,
∴∠DPE=180°﹣∠DPB﹣∠EPC=180°﹣(∠BDP+∠BPD)=180°﹣110°=70°,
故答案为:70°.
【点评】本题主要考查解三角形,考查三角形全等等知识,属于基础题.
7.(3分)已知x2﹣3x+1=0,求的值 21 .
【分析】利用立方和公式化简可得,原式=()3﹣3•3,再代入已知条件,运算即可.
【解答】解:由x2﹣3x+1=0,知x2+1=3x,
所以3(x)+3
=()3﹣3•3
=()3﹣3•3
=27﹣9+3=21.
故答案为:21.
【点评】本题考查指数幂的运算,熟练掌握立方和公式是解题的关键,考查运算求解能力,属于基础题.
8.(3分)如图,边长为20的正方形ABCD中,以BC为直径画一个半圆,直线DE与半圆相切,交AB于E点,则DE= 25 .
【分析】取BC中点O,则O为半圆的圆心,连接OD,OE,OF,根据直线与圆相切,有OF⊥DE,OE、OD分别平分∠BOF,∠COF,得到△DOE为直角三角形,再利用射影定理求解.
【解答】解:如图所示:
取BC中点O,则O为半圆的圆心,连接OD,OE,OF,则OF⊥DE,,OE、OD分别平分∠BOF、∠COF,则△DOE为直角三角形,
∵△EFO∽△OFD,∴OF2=DF•EF=AB•BE
∴,
又DE=BE+DC
则DE=25.
故答案为:25.
【点评】本题主要考查了直线与圆的位置关系和射影定理,还考查了数形结合的思想和运算求解的能力,属于中档题.
9.(3分)不等式(a2﹣1)x2﹣(a﹣1)x﹣1<0的解集是全体实数,则实数a的取值范围是 .
【分析】若不等式(a2﹣1)x2﹣(a﹣1)x﹣1<0的解集是全体实数,我们分a2﹣1=0,和a2﹣1≠0两种情况进行讨论,分别求出满足条件的a后,综合讨论结果即可得到答案.
【解答】解:当a2﹣1=0时,a=±1,
若a=1,不等式(a2﹣1)x2﹣(a﹣1)x﹣1<0可化为﹣1<0恒成立,满足条件;
若a=﹣1,不等式(a2﹣1)x2﹣(a﹣1)x﹣1<0可化为2x﹣1<0不恒成立,不满足条件;
当a2﹣1≠0时,若不等式(a2﹣1)x2﹣(a﹣1)x﹣1<0的解集是全体实数,
则
解得
综上可得,实数a的取值范围是
故答案为:
【点评】本题考查的知识点是类一元二次不等式恒成立问题,不等式ax2+bx+c<0恒成立包括两种情况,一是,一是
10.(3分)若关于x的方程(x﹣2)(x2﹣4x+m)=0有三个根,且这三个根恰好可以作为一个三角形的三条边的长,则m的取值范围是 (3,4] .
【分析】根据一元二次方程x2﹣4x+m=0有两个正根可得m>0且Δ=16﹣4m≥0,再根据三角形三边关系确定m的范围.
【解答】解:∵(x﹣2)•(x2﹣4x+m)=0有三个根(允许相等),
∴设这三根为:x1=2,x2,x3,不妨设x2≤x3,
即x2,x3为方程x2﹣4x+m=0的两正根,
所以,m>0且Δ=16﹣4m≥0,解得0<m≤4,
∵这三个根恰好可以作为一个三角形的三条边的长,
∴两边之和:x2+x3=4=2x1,则x2≤2≤x3,
两边之差:|x2﹣x3|<2,
即(x2+x3)2﹣4x2x3<4,
所以,16﹣4m<4,解得m>3,
因此,3<m≤4,
故实数m的取值范围是(3,4].
【点评】本题主要考查了一元二次方程根的分布,以及三角形三边大小关系的确定,属于中档题.
11.(3分)如图,△ABC是直角边长为a的等腰直角三角形,直角边AB是半圆O1的直径,半圆O2过C点且与半圆O1相切,则图中阴影部分的面积是 .
【分析】利用等弦所对的弧相等,先把阴影部分变化成一个直角梯形,然后再利用等腰直角三角形求小圆的半径,从而求阴影部分的面积.
【解答】解:连接O1O2,设圆O2的半径为x,如图所示,
∵,∴,解得x,
设⊙O1交BC于点D,⊙O2交BC于点E,
∴CE=PE,BCAB,CD,
∴S阴影=S△ADC﹣S△CEP
,
故答案为:.
【点评】本题的关键是理解经过一定的平移后,阴影部分的面积为直角梯形PEDA的面积,也用了割补法求面积,培养学生分析问题解决问题的能力,属于中档题.
12.(3分)如图,P已知的半径是1,圆心P在抛物线上运动,当⊙P与x轴相切时,圆心P的坐标为 (1,﹣1)或(﹣1,1)或(3,1) .
【分析】由题意可得圆心P的纵坐标为±1,代入抛物线方程,分别求出圆心的横坐标,则答案可求.
【解答】解:抛物线的顶点的纵坐标为﹣1.
圆P的半径为1,当⊙P与x轴相切时,圆心P的纵坐标为±1,
而圆心P在抛物线上运动,
当P的纵坐标为﹣1时,圆心横坐标为1;
当P的纵坐标为1时,由,解得x=﹣1或x=3.
∴当⊙P与x轴相切时,圆心P的坐标为(1,﹣1)或(﹣1,1)或(3,1).
故答案为:(1,﹣1)或(﹣1,1)或(3,1).
【点评】本题考查圆与抛物线的综合,考查运算求解能力,是基础题.
13.(3分)如图,直线y=x+1与抛物线y=x2﹣4x+5交于A,B两点,点P是y轴上的一个动点,当△PAB的周长最小时,S△PAB= .
【分析】根据轴对称,可以求得△PAB的周长最小时点P的坐标,然后求出点P到直线AB的距离和AB的长度,即可求得S△PAB.
【解答】解:由,解得或,
∴点A的坐标为(1,2),点B的坐标为(4,5),
∴|AB|3,
作点A关于y轴的对称点A′,连接A′B与y轴交于点P,则此时△PAB的周长最小,
点A′的坐标为(﹣1,2),点B的坐标为(4,5),
设直线A′B的方程为y=kx+b,
∴,解得,
∴直线A′B的方程为yx,
当x=0时,y,
即点P的坐标为(0,),
将x=0代入直线y=x+1中,得y=1,∵地线y=x+1与y轴的夹角为45°,
∴点P到直线AB的距离是(1)×sin45°,
∴S△PAB.
故答案为:.
【点评】本题考查二次函数的性质,一次函数的性质,轴结称,最短距离问题,考查数形结合思想的应用,属中档题.
14.(3分)因式分解:6x3﹣11x2+x+4= (x﹣1)(2x+1)(3x﹣4) .
【分析】利用已知条件,提取公因式,转化求解即可.
【解答】解:6x3﹣11x2+x+4=6x3﹣6x2﹣5x2+5x﹣4x+4=(x﹣1)(6x2﹣5x﹣4)=(x﹣1)(2x+1)(3x﹣4).
故答案为:(x﹣1)(2x+1)(3x﹣4).
【点评】本题考查因式分解定理的应用,是基础题.
15.(3分)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的大致图象如图所示,顶点坐标为(﹣2,﹣9a),下列结论:①abc>0;②4a+2b+c<0;③9a﹣b+c=0;④若方程a(x+5)(x﹣1)=﹣1有两个根x1和x2,且x1<x2,则﹣5<x1<x2<1;⑤若方程|ax2+bx+c|=1有四个根,则这四个根的和为﹣8,其中正确的结论有 4 个.
【分析】根据抛物线图象判断参数符号判断①,由顶点坐标可得b=4a、c=﹣5a,进而判断②③;由a(x+5)(x﹣1)=﹣1有两个根x1和x2,且x1<x2,即可判断④;讨论ax2+bx+c=±1,结合根与系数关系求四个根的和判断⑤.
【解答】解:∵抛物线的开口向上,则a>0,对称轴在y轴的左侧,则b>0,交y轴的负半轴,则c<0,
∴abc<0,①错误;
∵抛物线的顶点坐标(﹣2,﹣9a),
∴2,9a,
∴b=4a,c=﹣5a,
∴抛物线的解析式为y=ax2+4ax﹣5a,
∴4a+2b+c=4a+8a﹣5a=7a>0,②正确;
9a﹣b+c=9a﹣4a﹣5a=0,③正确;
∵抛物线y=ax2+4ax﹣5a交x轴于(﹣5,0),(1.0),
∴若方程a(x+5)(x﹣1)=﹣1有两个根x1和x2,且x1<x2,则﹣5<x1<x2<1,④正确;
若方程|ax+bx+c|=1有四个根,设方程ax2+bx+c=1的两根分别为x1,x2,
则2,可得x1+x2=﹣4,
设方程ax2+bx+c=﹣1的两根分别为x3,x4,则2,可得x3+x4=﹣4,
所以这四个根的和为﹣8,⑤正确.
故答案为:4.
【点评】本题主要考查二次函数的图象和性质,是中档题.
16.(3分)若二次函数y=﹣x2+mx在﹣2≤x≤1时的最大值为3,那么m的值是 m=4或m=﹣2 .
【分析】由已知,讨论对称轴与已知区间的关系,进而确定函数在区间[﹣2,1]上的单调性,可求.
【解答】解:因为二次函数的开口向下,对称轴x,
若1,即m≥2时,函数在[﹣2,1]上单调递增,当x=1时,函数取得最大值m﹣1=3,
所以m=4,
若2,即m≤﹣4时,函数在[﹣2,1]上单调递减,当x=﹣2时,函数取得最大值﹣2m﹣4=3,
所以m(舍);
若﹣21,即﹣4≤m≤2时,函数在[﹣2,1]上先增后减,当x时,函数取得最大值3,
所以m=﹣2或m=2(舍).
综上,m=4或m=﹣2.
故答案为:m=4或m=﹣2.
【点评】本题主要考查了二次函数闭区间上最值的求解,体现了分类讨论思想的应用,属于基础题.
17.(3分)如图,在菱形ABCD中,边AB=5,E,F分别在BC和AD上,若DF=1,BE=3,且此时BF=DE,则BF的长为 .
【分析】先由已知条件求得CE和AF的长,再在AF上截取AG=CE=2,然后判定△BAG≌△DCE(SAS),则可推得BG=BF,由等腰三角形的“三线合一“性质可得FH、HG,从而由勾股定理可求得BH和BF.
【解答】解:∵在菱形ABCD中,边AB=5,DF=1,BE=3,
∴CE=2,AF=4,
如图,在AF上截取AG=CE=2,过点B作BH⊥FG于点H,
则FG=AF﹣AG=2,
∵菱形ABCD中,∠A=∠C,AB=DC,
∴在△BAG和△DCE中,,
∴△BAG≌△DCE(SAS),
∴BG=DE,
∵BF=DE,
∴BG=BF,
过点B作BH⊥FG于点H,则FH=HGFG=1,
∴AH=AG+GH=2+1=3,
∵AB=5,
∴在Rt△ABH中,由勾股定理得:BH=4,
∴在Rt△BHF中,由勾股定理得:BF.
故答案为:.
【点评】本题考查了菱形的性质、全等三角形的判定与性质、等腰三角形的判定与性质及勾股定理等知识点,熟练掌握相关性质及定理是解题的关键,属于中档题.
18.(3分)已知三个关于x的一元二次方程ax2+bx+c=0,bx2+cx+a=0,cx2+ax+b=0恰有一个公共实数根,则的值为 3 .
【分析】设三个方程的公共根为t,代入三个方程整理得到(a+b+c)(t2+t+1)=0,进而得到a+b+c=0,进而求解结论.
【解答】解:设三个方程的公共根为t,则at2+bt+c=0,bt2+cxta=0,ct2+at+b=0,
三个方程相加整理可得:(a+b+c)t2+(a+b+c)t+(a+b+c)=0,
即(a+b+c)(t2+t+1)=0,
∵t2+t+1=(t)20,
∴a+b+c=0,
∴3,
故答案为:3.
【点评】本题考查了方程的根,整体思想和转化思想的应用,属于基础题.
二、解答题(共5小题,请将答案及必要的解题过程直接写在答题卡的相应位置)
19.(6分)随着选修课的全面开展,我校决定围绕在“科技、阅读、书法、演讲和英语”活动项目中,你最喜欢哪一项(每人只限一项)活动的问题,采用随机抽样的方式进行问卷调查,根据调查情况绘制成了如图所示的两幅不完整的统计图.由图中所给出的信息解答下列问题:
(1)求在此次调查活动中一共抽查了多少名学生,并将不完整的统计图补充完整;
(2)在此次调查活动中,初三(1)班的两个学习小组内各有2人都最喜欢演讲活动,其中,只有1人是女同学,现从中任选2人去参加学校的演讲比赛.用列表或画树状图的方法求出所选2人来自同一个小组且恰有1人是女同学的概率.
【分析】(1)根据题干所给的数据直接计算并补充图形即可;
(2)利用茎叶图列出所有结果进行计算即可.
【解答】解:(1)调查总数为120÷30%=400(人),
最喜欢书法活动的人数为400×20%=80(人),
最喜欢英语活动的人数占总数的百分比100%=15%,
最喜欢演讲活动的人数占总人数的百分比为100%=25%,
(2)用分别用A1、A2;B1、B表示两个小组的4位同学,其中,用B表示女同学,
画树状图(或列表)如下:
共有12种情况,选出的2人来自同一个小组且恰有1人是女同学的情况有2种,
所以选出的2人来自同一个小组且恰有1人是女同学的概率为.
A1
A2
B1
B
A1
A1,A2
A1,B1
A1,B
A2
A2,A1
A2,B1
A2,B
B1
B1,A1
B1,A2
B1,B
B
B,A1
B,A2
B,B1
共有12种情况,选出的2人来自同一个小组且恰有1人是女同学的情况有2种,
所以选出的2人来自同一个小组且恰有1人是女同学的概率为.
【点评】本题考查频率分布直方图的应用以及古典概型概率的计算,是基础题.
20.(8分)已知关于x的一元二次方程x2﹣6x+(4m+1)=0有实数根.
(1)求m的取值范围;
(2)若该方程的两个实数根为x1、x2,且|x1﹣x2|=4,求m的值.
【分析】(1)利用判别式大于等于零得到关于m的不等式,求解不等式即可确定实数m的取值范围;
(2)由题意结合韦达定理得到关于m的方程,解方程即可求得实数m的值.
【解答】解:(1)由题意可得Δ=36﹣4(4m+1)≥0,
解得m≤2,
即m的取值范围为(﹣∞,2].
(2)∵x1,x2为该方程的两个实数根,
∴x1+x2=6,x1x2=4m+1,
∵(x1﹣x2)2=16,
∴(x1+x2)2﹣4x1x2=16,
∴36﹣4(4m+1)=16,解得m=1.
∵m≤2,
∴m=1符合题意.
【点评】本题主要考查一元二次方程的根与判别式的关系,韦达定理及其应用等知识,属于基础题.
21.(10分)如图,△ABC内接于⊙O,BD为⊙O的直径,BD与AC相交于点H,AC的延长线与过点B的直线相交于点E,且∠A=∠EBC.
(1)求证:BE是⊙O的切线;
(2)已知CG∥EB,且CG与BD,BA分别相交于点F,G,若BG•BA=48,FG,DF=2BF,求AH的值.
【分析】(1)欲证明BE是⊙O的切线,只需证明∠EBD=90°.
(2)由△ABC∽△CBG,得,根据条件即可求出BC,再由△BFC∽△BCD,得BC2=BF•BD,根据条件即可求出BF,CF,CG,GB,再通过计算发现CG=AG,进而可以证明CH=CB,求出AC即可得出答案.
【解答】解:(1)证明:连接CD,如图所示:
∵BD是直径,
∴∠BCD=90°,即∠D+∠CBD=90°,
∵∠D=∠A,∠EBC=∠A,
∴∠EBC+∠CBD=90°,
∴BE⊥BD,
∴BE是⊙O的切线.
(2)∵CG∥EB,
∴∠EBC=∠BCG,
∴∠BCG=∠A,
∵∠ABC=∠CBG,
∴△ABC∽△CBG,
∴,即BC2=BG•BA,
又BG•BA=48,
∴BC=4,
∵CG∥EB,
∴CF⊥BD,
∴△BFC∽△BCD,
∴BC2=BF•BD,
∵DF=2BF,
∴BF=4,
在Rt△BFC中,CF,
∴CG=CF+FG=5,
在Rt△BFG中,BG,
∵BG•BA=48,
∴BA=8,即AG=5,
∴CG=AG,
∴∠A=∠ACG=∠BCG,∠CFH=∠CFB=90°,
∴∠CHF=∠CBF,
∴CH=CB=4,
∵△ABC∽△CBG,
∴,即,
∴AH=AC﹣CH.
【点评】本题考查切线的判定、圆的有关知识、相似三角形的判定和性质、勾股定理、等腰三角形的判定和性质等知识,解题的关键是巧妙利用相似三角形的性质解决问题,属于难题.
22.(10分)平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣4ax+4a+c与x轴交于点A、点B,与y轴的正半轴交于点C,点A的坐标为(1,0),OB=OC,抛物线的顶点为D.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)若此抛物线的对称轴上的点P满足∠APB=∠ACB,求点P的坐标;
(3)Q为线段BD上一点,点A关于∠AQB的平分线的对称点为A',若,求点Q的坐标和此时△QAA'的面积.
【分析】(1)由抛物线所过的点、对称轴得到与x轴的交点坐标,写出二次函数的两根式,结合C点坐标求出参数a,由此能求出此抛物线的解析式;
(2)作△ABC的外接圆E,利用对称性、圆周角相等确定要求的P点位置,结合已知条件能求出点P的坐标;
(3)由题设BD的解析式为y=x﹣3,找到A关于∠AQB的平分线的对称点A′,使Q,B,A′在一条直线上,则QA﹣QB=QA′﹣QB=A′B,结合已知条件能求出Q点坐标,再由S△QAA'=S△A'AB+S△QAB能求出△QAA'的面积.
【解答】解:(1)∵y=ax2﹣4ax+4a+c=a(x﹣2)2+c,
∴抛物线的对称轴为直线x=2,
∵抛物线y=ax2﹣4ax+4a+c与x轴交于A,B,且A为(1,0),
∴点B坐标为(3,0),OB=3,得该抛物线的解析式为y=a(x﹣1)(x﹣3),
∵OB=OC,抛物线与y轴的正半轴交于点C,
∴OC=3,点C的坐标为(0,3),
将C(0,3)代入y=a(x﹣1)(x﹣3),解得a=1,
∴此抛物线的解析式为y=x2﹣4x+3.
(2)作△ABC的外接圆E,设抛物线的对称轴与x轴的交点为点F,
设圆E与抛物线的对称轴位于x轴上方的部分的交点为点P1,
点P1关于x轴的对称点为P2,则P1,P2均为所求点,
圆心E必在AB边的垂直平分线即抛物线的对称轴直线x=2上,
∵∠AP1B,∠ACB都是弧AB所对的圆周角,
∴∠AP1B=∠ACB,且射线FE上的其它点P都不满足∠APB=∠ACB,
由(1)知∠OBC=45°,AB=2,GF=2,
则圆心E也在BC边的垂直平分线即直线y=x上,
∴E(2,2),由勾股定理得EA,
∴EP1=EA,
∴P1(2,2),由对称性得P2(2,﹣2),
∴符合题意P的坐标分别为P1(2,2),P2(2,2),
(3)∵点B,D的坐标分别为B(3,0),D(2,﹣1),
∴直线BD的解析式为y=x﹣3,直线BD与x轴所夹的锐角为45°,
∵点A关于∠AQB的平分线的对称点为A′,
若AA′与∠AQB的平分线的交点为M,
则QA=QA′,AM=A′M,AA′⊥QM,Q,B,A′三点都在一条直线上,
∵QA﹣QB,
∴BA′=QA′﹣QB=QA﹣QB,
作A′N⊥x轴于点N,
∵点Q在线段BD上,Q,B,A′三眯在一条直线上,
∴A′N=BA′•sin45°=1,BN=BA′•cos45°=1,
∴点A′的坐标为A′(4,1),
∵点Q在线段BD上,∴设Q(x,x﹣3),其中2<x<3,
∵QA=QA′,∴由两点间距离公式得:
(x﹣1)2+(x﹣3)2=(x﹣4)2+(x﹣3﹣1)2,解得x,
经检验,x在2<x<3的范围内,则Q(),
此时,△QAA'的面积为:
S△QAA’=S△A'AB+S△QAB.
【点评】本题考查二次函数的性质、抛物线的对称轴、勾股定理、两点间距离公式、三角形面积公式等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
23.(12分)在矩形ABCD中,BD为矩形ABCD的对角线,∠CBD=60°,BD=12.
(1)如图①,将△BCD绕点B逆时针旋转120°得到△BC0D0,其中,点C、D的对应点分别是点C0、D0,延长D0C0交AB于点E.求BE的长;
(2)如图②,将(1)中的△BC0D0以每秒1个单位长度的速度沿射线BC向右平行移动,得到△B1C1D1,其中,点B、C0、D0的对应点分别是点B1、C1、D1,当点C1移动到边CD上时停止移动.设移动的时间为t秒,△B1C1D1与矩形ABCD重叠部分的面积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式,并写出t的取值范围;
(3)如图③,在△B1C1D1移动过程中,直线D1C1与线段AB交于点N,直线B1C1与线段BD交于点M.是否存在某一时刻t,使△MNC为等腰三角形,若存在,求出时间t;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据题意得△BCD≌△BC0D0,即可得出∠ED0B,D0B,在Rt△ED0B中,利用tan∠ED0B即可得出答案;
(2)分情况讨论,①当C0在矩形ABCB外时,即0≤t≤3,阴影部分时三角形,可利用相似三角形求出面积,②当C0在矩形ABCB内部时,阴影部分时四边形,3<t≤6和6<t≤9;
(3)根据已知用t表示相关线段,根据等腰列出一元二次方程,判断方程的根即可.
【解答】解:(1)在矩形ABCD中,∠ABC=∠C=90°,
∵∠CBD=60°,∴∠D0BD=120°,∴∠D0BD+∠CBD=180°,
∴D0,B,C三点在一条直线上,∴∠ABD0=90°,
根据旋转可得△BCD≌△BC0D0,∴∠D0BC0=∠CBD=60°,D0B=BD=12,
∴∠ED0B=30°
在Rt△ED0B中,tan∠ED0B,解得BE=4;
(2)①当C0在矩形ABCB外时,即当0≤t≤3时,,
②当C0在矩形ABCB内部时,当3<t≤6时,,
当6<t≤9时,;
(3)存在,理由如下:
在Rt△BCD中,CD=BDsin∠CBD=126,BC=BDcos∠CBD=126,
过点M作MF⊥BC于点F,如图所示,
∵△BMB1是等边三角形,∴BB1=MB1=BM=t,
∴C1M=|6﹣t|,D1B=12﹣t,CF=6,MF,
∴BN,D1N(12﹣t),C1N,
在Rt△MNC1中,MN2=C1N2+C1M2=||2+|6﹣t|2t2﹣20t+48,
在Rt△MCF中,MC2=CF2+MF2=(6)2+()2=t2﹣6t+36,
在Rt△NCB中,NC2=CB2+BN2=62+[]2t2﹣8t+84,
①当MN=MC时,即t2﹣20t+48=t2﹣6t+36,解得(舍去),;
②当CN=MC时,即t2﹣8t+84=t2﹣6t+36,解得(舍去),;
③当MN=NC时,即t2﹣20t+48t2﹣8t+84,解得(舍去),.
综上所述,当t的值为或或时,△MNC为等腰三角形.
【点评】此题主要考查几何变换中的旋转,熟悉旋转的性质,矩形的性质,会用勾股定理解决问题,,会根据等腰三角形讨论点的存在性是解题的关键,属于压轴题.
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