北师大版九年级数学下册 专题2.46 二次函数压轴题-特殊四边形问题(附答案)
展开(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段上运动,如图1.求线段的最大值;
②若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形.若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
2.如图,抛物线y=-x2+bx+c与x轴相交于A(-1,0),B(5,0)两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在第二象限内取一点C,作CD垂直x轴于点D,链接AC,且AD=5,CD=8,将Rt△ACD沿x轴向右平移m个单位,当点C落在抛物线上时,求m的值;
(3)在(2)的条件下,当点C第一次落在抛物线上记为点E,点P是抛物线对称轴上一点.试探究:在抛物线上是否存在点Q,使以点B、E、P、Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
3.在平面直角坐标系中,平行四边形ABOC如图放置,点A、C的坐标分别是(0,4)、(-1,0),将此平行四边形绕点O顺时针旋转90°,得到平行四边形A′B′OC′.
(1)若抛物线过点C、A、A′,求此抛物线的解析式;
(2)点M是第一象限内抛物线上的一动点,问:当点M在何处时,△AMA′的面积最大?最大面积是多少?并求出此时点M的坐标;
(3)若P为抛物线上的一动点,N为x轴上的一动点,点Q坐标为(1,0),当P、N、B、Q构成平行四边形时,求点P的坐标,当这个平行四边形为矩形时,求点N的坐标.
在平面直角坐标系中,为坐标原点,直线交二次函数的图像于点,,点在该二次函数的图像上,设过点(其中)且平行于轴的直线交直线于点,交直线于点,以线段、为邻边作矩形.
(1)若点的横坐标为8.
①用含的代数式表示的坐标;
②点能否落在该二次函数的图像上?若能,求出的值;若不能,请说明理由;
(2)当时,若点恰好落在该二次函数的图像上,请直接写出此时满足条件的所有直线的函数表达式.
5.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)若点M是线段BC上一动点,过点M的直线EF平行y轴交x轴于点F,交抛物线于点E.求ME长的最大值;
(3)试探究当ME取最大值时,在x轴下方抛物线上是否存在点P,使以M,F,B,P为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,试说明理由.
6.如图,抛物线与轴交于,与轴交于点.已知直线过两点.
(1)求抛物线和直线的表达式;
(2)点是抛物线上的一个动点,
①如图,若点在第一象限内,连接,交直线于点.设的面积为,的面积为,求的最大值;
②如图2,抛物线的对称轴与轴交于点,过点作,垂足为.点是对称轴上的一个动点,是否存在以点为顶点的四边形是平行四边形?
若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
7. 阅读:我们约定,在平面直角坐标系中,经过某点且平行于坐标轴或平行于两坐标轴夹角平分线的直线,叫该点的“特征线”.例如,点M(1,3)的特征线有:x=1,y=3,y=x+2,y=﹣x+4.
问题与探究:如图,在平面直角坐标系中有正方形OABC,点B在第一象限,A、C分别在x轴和y轴上,抛物线经过B、C两点,顶点D在正方形内部.
(1)直接写出点D(m,n)所有的特征线;
(2)若点D有一条特征线是y=x+1,求此抛物线的解析式;
(3)点P是AB边上除点A外的任意一点,连接OP,将△OAP沿着OP折叠,点A落在点A′的位置,当点A′在平行于坐标轴的D点的特征线上时,满足(2)中条件的抛物线向下平移多少距离,其顶点落在OP上?
8.如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线C:y=ax2+bx+c与x轴相交于A,B两点,顶点为D(0,4),AB=4,设点F(m,0)是x轴的正半轴上一点,将抛物线C绕点F旋转180°,得到新的抛物线C′.
(1)求抛物线C的函数表达式;
(2)若抛物线C′与抛物线C在y轴的右侧有两个不同的公共点,求m的取值范围.
(3)如图2,P是第一象限内抛物线C上一点,它到两坐标轴的距离相等,点P在抛物线C′上的对应点P′,设M是C上的动点,N是C′上的动点,试探究四边形PMP′N能否成为正方形?若能,求出m的值;若不能,请说明理由.
9.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2ax+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C(0,3),tan∠OAC=.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点H是线段AC上任意一点,过H作直线HN⊥x轴于点N,交抛物线于点P,求线段PH的最大值;
(3)点M是抛物线上任意一点,连接CM,以CM为边作正方形CMEF,是否存在点M使点E恰好落在对称轴上?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
10.在平面直角坐标系中,如果两条抛物线关于坐标原点对称,我们就说其中一条抛物线是另一条抛物线的“友好抛物线”,
(1)若抛物线的“友好抛物线”为,则与的数量关系为 .与的数量关系为 .
(2)若抛物线的“友好抛物线”为,则与的数量关系为 .与的数量关系为 .
(3)由以上分析,我们可以得到抛物线:的“友好抛物线”为: .如图,若抛物线的顶点为,抛物线的顶点为,直线与抛物线相交于点、(点在点左侧),与抛物线相交于点、(点在点左侧).
①若四边形为菱形,求线段的长(提示:已知直线和 ),若,则两直线垂直);
②当四边形的面积为时,求的值.
11.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线()与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),经过点A的直线l:与y轴负半轴交于点C,与抛物线的另一个交点为D,且CD=4AC
(1)直接写出点A的坐标,并求直线l的函数表达式(其中k,b用含a的式子表示);
(2)点E是直线l上方的抛物线上的动点,若△ACE的面积的最大值为,求a的值;
(3)设P是抛物线的对称轴上的一点,点Q在抛物线上,以点A,D,P,Q为顶点的四边形能否成为矩形?若能,求出点P的坐标;若不能,请说明理由.
12.如图,已知抛物线与y轴相交于点A(0,3),与x正半轴相交于点B,对称轴是直线x=1.
(1)求此抛物线的解析式以及点B的坐标.
(2)动点M从点O出发,以每秒2个单位长度的速度沿x轴正方向运动,同时动点N从点O出发,以每秒3个单位长度的速度沿y轴正方向运动,当N点到达A点时,M、N同时停止运动.过动点M作x轴的垂线交线段AB于点Q,交抛物线于点P,设运动的时间为t秒.
①当t为何值时,四边形OMPN为矩形.
②当t>0时,△BOQ能否为等腰三角形?若能,求出t的值;若不能,请说明理由.
13.如图,抛物线与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,其中点B的坐标为,点C的坐标为,直线1经过B,C两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点C作轴交抛物线于点D,过线段CD上方的抛物线上一动点E作交线段BC于点F,求四边形ECFD的面积的最大值及此时点E的坐标;
(3)点P是在直线l上方的抛物线上一动点,点M是坐标平面内一动点,是否存在动点P,M,使得以C,B,P,M为顶点的四边形是矩形?若存在,请直线写出点P的横坐标;若不存在,请说明理由.
14.如图1(注:与图2完全相同),在直角坐标系中,抛物线经过点三点,,.
(1)求抛物线的解析式和对称轴;
(2)是抛物线对称轴上的一点,求满足的值为最小的点坐标(请在图1中探索);
(3)在第四象限的抛物线上是否存在点,使四边形是以为对角线且面积为的平行四边形?若存在,请求出点坐标,若不存在请说明理由.(请在图2中探索)
如图,抛物线经过A(﹣1,0),B(5,0),C(0,)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上有一点P,使PA+PC的值最小,求点P的坐标;
(3)点M为x轴上一动点,在抛物线上是否存在一点N,使以A,C,M,N四点构成的四边形为平行四边形?若存在,求点N的坐标;若不存在,请说明理由.
16.如图1,抛物线 与轴交于A,B两点,与轴交于点C,AB=4,矩形OBDC的边CD=1,延长DC交抛物线于点E.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图2,点P是直线EO上方抛物线上的一个动点,过点P作y轴的平行线交直线EO于点G,作PHEO,垂足为H.设PH的长为l,点P的横坐标为m,求l与m的函数关系是(不必写出m的取值范围),并求出l的最大值;
(3)如果点N是抛物线对称轴上的一点,抛物线上是否存在点M,使得以M,A,C,N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出所有满足条件的M的坐标;若不存在,请说明理由.
17.已知,如图,抛物线的顶点为,经过抛物线上的两点和的直线交抛物线的对称轴于点.
(1)求抛物线的解析式和直线的解析式.
(2)在抛物线上两点之间的部分(不包含两点),是否存在点,使得?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)若点在抛物线上,点在轴上,当以点为顶点的四边形是平行四边形时,直接写出满足条件的点的坐标.
如图,已知直线交轴于点,交轴于点,抛物线经过点,与直线交于、两点,点为抛物线上的动点,过点作轴,交直线于点,垂足为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点位于抛物线对称轴右侧时,点为抛物线对称轴左侧一个动点,过点作轴,垂足为点.若四边形为正方形时求点的坐标;
(3)若是以点为顶角顶点的等腰直角三角形时,请直接写出点的横坐标.
19.已知二次函数的图像与轴交于两点,与轴交于点,
(1)求二次函数的表达式;
(2)是二次函数图像上位于第三象限内的点,求点到直线的距离取得最大值时点的坐标;
(3)是二次函数图像对称轴上的点,在二次函数图像上是否存在点.使以为顶点的四边形是平行四边形?若有,请写出点的坐标(不写求解过程).
20.如图,在平面直角坐标系中抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)与y轴交于点C,与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),且A点坐标为(,0),直线BC的解析式为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A作AD//BC,交抛物线于点D,点E为直线BC上方抛物线上一动点,连接CE,EB,BD,DC.求四边形BECD面积的最大值及相应点E的坐标;
(3)将抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)向左平移个单位,已知点M为抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)的对称轴上一动点,点N为平移后的抛物线上一动点.在(2)中,当四边形BECD的面积最大时,是否存在以A,E,M,N为顶点的四边形为平行四边形,若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
21.如图,抛物线过点A(0,1)和C,顶点为D,直线AC与抛物线的对称轴BD的交点为B(,0),平行于y轴的直线EF与抛物线交于点E,与直线AC交于点F,点F的横坐标为,四边形BDEF为平行四边形.
(1)求点F的坐标及抛物线的解析式;
(2)若点P为抛物线上的动点,且在直线AC上方,当△PAB面积最大时,求点P的坐标及△PAB面积的最大值;
(3)在抛物线的对称轴上取一点Q,同时在抛物线上取一点R,使以AC为一边且以A,C,Q,R为顶点的四边形为平行四边形,求点Q和点R的坐标.
如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图像与x轴交于A、B两点,B点的坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,-3),点P是直线BC下方抛物线上的一个动点.
(1)求二次函数解析式;
(2)连接PO,PC,并将△POC沿y轴对折,得到四边形.是否存在点P,使四边形为菱形?若存在,求出此时点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)当点P运动到什么位置时,四边形ABPC的面积最大?求出此时P点的坐标和四边形ABPC的最大面积.
23.如图,直线y=﹣x+3与x轴交于点C,与y轴交于点B,抛物线y=ax2+x+c经过B、C两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,点E是直线BC上方抛物线上的一动点,当△BEC面积最大时,请求出点E的坐标和△BEC面积的最大值;
(3)在(2)的结论下,过点E作y轴的平行线交直线BC于点M,连接AM,点Q是抛物线对称轴上的动点,在抛物线上是否存在点P,使得以P、Q、A、M为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,请直接写出点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
24.已知函数均为一次函数,m为常数.
(1)如图1,将直线绕点逆时针旋转45°得到直线,直线交y轴于点B.若直线恰好是中某个函数的图像,请直接写出点B坐标以及m可能的值;
(2)若存在实数b,使得成立,求函数图像间的距离;
(3)当时,函数图像分别交x轴,y轴于C,E两点,图像交x轴于D点,将函数的图像最低点F向上平移个单位后刚好落在一次函数图像上,设的图像,线段,线段围成的图形面积为S,试利用初中知识,探究S的一个近似取值范围.(要求:说出一种得到S的更精确的近似值的探究办法,写出探究过程,得出探究结果,结果的取值范围两端的数值差不超过0.01.)
25.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴正半轴交于点,且点的坐标为,过点作垂直于轴的直线.是该抛物线上的任意一点,其横坐标为,过点作于点;是直线上的一点,其纵坐标为,以,为边作矩形.
(1)求的值.
(2)当点与点重合时,求的值.
(3)当矩形是正方形,且抛物线的顶点在该正方形内部时,求的值.
(4)当抛物线在矩形内的部分所对应的函数值随的增大而减小时,直接写出的取值范围.
如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图像经过A(1,0),B(3,0),C(0,6)三点.
(1)求抛物线的解析式.
(2)抛物线的顶点M与对称轴l上的点N关于x轴对称,直线AN交抛物线于点D,直线BE交AD于点E,若直线BE将△ABD的面积分为1:2两部分,求点E的坐标.
(3)P为抛物线上的一动点,Q为对称轴上动点,抛物线上是否存在一点P,使A、D、P、Q为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
27.如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线与直线AB相交于A,B两点,其中,.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P为直线AB下方抛物线上的任意一点,连接PA,PB,求面积的最大值;
(3)将该抛物线向右平移2个单位长度得到抛物线,平移后的抛物线与原抛物线相交于点C,点D为原抛物线对称轴上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点E,使以点B,C,D,E为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
参考答案
1.(1);(2)①,②存在,
【分析】
(1)把代入中求出b,c的值即可;
(2)①由点得,从而得,整理,化为顶点式即可得到结论;
②分MN=MC和两种情况,根据菱形的性质得到关于m的方程,求解即可.
【详解】
解:(1)把代入中,得
解得
∴.
(2)设直线的表达式为,把代入.
得,解这个方程组,得
∴.
∵点是x轴上的一动点,且轴.
∴.
∴
.
∵,
∴此函数有最大值.
又∵点P在线段上运动,且
∴当时,有最大值.
②∵点是x轴上的一动点,且轴.
∴.
∴
(i)当以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形,则有MN=MC,如图,
∵C(0,-3)
∴MC=
∴
整理得,
∵,
∴,
解得,,
∴当时,CQ=MN=,
∴OQ=-3-()=
∴Q(0,);
当m=时,CQ=MN=-,
∴OQ=-3-(-)=
∴Q(0,);
(ii)若,如图,
则有
整理得,
∵,
∴,
解得,,
当m=-1时,MN=CQ=2,
∴Q(0,-1),
当m=-5时,MN=-10<0(不符合实际,舍去)
综上所述,点Q的坐标为
【点拨】本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是待定系数法;解(2)的关键是利用线段的和差得出二次函数,又利用了二次函数的性质,解(3)的关键是利用菱形的性质得出关于m的方程,要分类讨论,以防遗漏.
2.(1)y=-x2+4x+5(2)m的值为7或9(3)Q点的坐标为(﹣2,﹣7)或(6,﹣7)或(4,5)
【分析】
(1)由A、B的坐标,利用待定系数法可求得抛物线的解析式;
(2)由题意可求得C点坐标,设平移后的点C的对应点为C′,则C′点的纵坐标为8,代入抛物线解析式可求得C′点的坐标,则可求得平移的单位,可求得m的值;
(3)由(2)可求得E点坐标,连接BE交对称轴于点M,过E作EF⊥x轴于点F,当BE为平行四边形的边时,过Q作对称轴的垂线,垂足为N,则可证得△PQN≌△EFB,可求得QN,即可求得Q到对称轴的距离,则可求得Q点的横坐标,代入抛物线解析式可求得Q点坐标;当BE为对角线时,由B、E的坐标可求得线段BE的中点坐标,设Q(x,y),由P点的横坐标则可求得Q点的横坐标,代入抛物线解析式可求得Q点的坐标.
【详解】
(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴分别交于A(﹣1,0),B(5,0)两点,
∴,解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+4x+5;
(2)∵AD=5,且OA=1,
∴OD=6,且CD=8,
∴C(﹣6,8),
设平移后的点C的对应点为C′,则C′点的纵坐标为8,
代入抛物线解析式可得8=﹣x2+4x+5,解得x=1或x=3,
∴C′点的坐标为(1,8)或(3,8),
∵C(﹣6,8),
∴当点C落在抛物线上时,向右平移了7或9个单位,
∴m的值为7或9;
(3)∵y=﹣x2+4x+5=﹣(x﹣2)2+9,
∴抛物线对称轴为x=2,
∴可设P(2,t),
由(2)可知E点坐标为(1,8),
①当BE为平行四边形的边时,连接BE交对称轴于点M,过E作EF⊥x轴于点F,当BE为平行四边形的边时,过Q作对称轴的垂线,垂足为N,如图,
则∠BEF=∠BMP=∠QPN,
在△PQN和△EFB中
∴△PQN≌△EFB(AAS),
∴NQ=BF=OB﹣OF=5﹣1=4,
设Q(x,y),则QN=|x﹣2|,
∴|x﹣2|=4,解得x=﹣2或x=6,
当x=﹣2或x=6时,代入抛物线解析式可求得y=﹣7,
∴Q点坐标为(﹣2,﹣7)或(6,﹣7);
②当BE为对角线时,
∵B(5,0),E(1,8),
∴线段BE的中点坐标为(3,4),则线段PQ的中点坐标为(3,4),
设Q(x,y),且P(2,t),
∴x+2=3×2,解得x=4,把x=4代入抛物线解析式可求得y=5,
∴Q(4,5);
综上可知Q点的坐标为(﹣2,﹣7)或(6,﹣7)或(4,5).
考点:二次函数综合题.
3.(1)y=-x2+3x+4.;(2)x=2时,△AMA′的面积最大,最大值为8, M(2,6).(3)P1(0,4),P2(3,4),P3(,﹣4),P4(,﹣4);点N的坐标为:(0,0)或(3,0).
【详解】
试题分析:(1)先由OA′=OA得到点A′的坐标,再用点C、A、A′的坐标即可求此抛物线的解析式;(2)连接AA′, 过点M 作MN⊥x轴,交AA′于点N,把△AMA′分割为△AMN和△A′MN, △AMA′的面积=△AMA′的面积+△AMN的面积=OA′•MN,设点M的横坐标为x,借助抛物线的解析式和AA′的解析式,建立MN的长关于x的函数关系式,再据此建立△AMA′的面积关于x的二次函数关系式,再求△AMA′面积的最大值以及此时M的坐标;(3)在P、N、B、Q 这四个点中,B、Q 这两个点是固定点,因此可以考虑将BQ作为边、将BQ作为对角线分别构造符合题意的图形,再求解.
试题解析:(1)∵平行四边形ABOC绕点O顺时针旋转90°,得到平行四边形A′B′OC′,点A的坐标是(0,4),∴点A′的坐标为(4,0),点B的坐标为(1,4).
∵抛物线过点C,A,A′,设抛物线的函数解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),可得:
. 解得:.∴抛物线的函数解析式为y=-x2+3x+4.
(2)连接AA′,设直线AA′的函数解析式为y=kx+b,可得
.解得:.
∴直线AA'的函数解析式是y=-x+4.
设M(x,-x2+3x+4),
S△AMA′=×4×[-x2+3x+4一(一x+4)]=一2x2+8x=一2(x-2)2+8.
∴x=2时,△AMA′的面积最大S△AMA′=8.
∴M(2,6).
(3)设P点的坐标为(x,-x2+3x+4),当P、N、B、Q构成平行四边形时,
①当BQ为边时,PN∥BQ且PN=BQ,
∵BQ=4,∴一x2+3x+4=±4.
当一x2+3x+4=4时,x1=0,x2=3,即P1(0,4),P2(3,4);
当一x2+3x+4=一4时,x3=,x4=,即P3(,-4),P4(,-4);
②当BQ为对角线时,PB∥x轴,即P1(0,4),P2(3,4);
当这个平行四边形为矩形时,即Pl(0,4),P2(3,4)时,N1(0,0),N2(3,0).
综上所述,当P1(0,4),P2(3,4),P3(,-4),P4(,-4)时,P、N、B、Q构成平行四边形;当这个平行四边形为矩形时,N1(0,0),N2(3,0).
考点:二次函数综合题.
4.(1)①;②能,;(2)或.
【分析】
(1)①求出点的坐标,直线直线的解析式即可解决问题.
②求出直线的解析式,求出点的坐标,利用矩形的性质求出点的坐标,再利用待定系数法求出的值即可.
(2)分两种情形:①当点在轴的右侧时,设,求出点的坐标利用待定系数法构建方程求出即可.②当点在轴的左侧时,即为①中点的位置,利用①中结论即可解决问题.
【详解】
解:(1)①点在的图像上,横坐标为8,
,
直线的解析式为,
点的纵坐标为,
,;
②假设能在抛物线上,
,
直线的解析式为,
点在直线上,纵坐标为,
,
的中点的坐标为,,
,,把点坐标代入抛物线的解析式得到.
(2)①当点在轴右侧时,设,所以直线解析式为,
∴,
,
直线的解析式为,可得,,
,,代入抛物线的解析式得到,,
解得,
直线的解析式为.
②当点在轴左侧时,即为①中点位置,
∴直线的解析式为;
综上所述,直线的解析式为或.
【点拨】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,一次函数的性质,待定系数法,矩形的性质等知识,解题的关键是学会利用参数构建方程解决问题,属于中考压轴题.
5.(1),B(3, 0);(2);(3)不存在,理由见解析
【详解】
.解:(1) 当y=0时,
∴A(-1, 0)
当x=0时, ∴ C(0,-3)
∴∴
抛物线的解析式是:
当y=0时,
解得: x1=-1 x2=3 ∴ B(3, 0)
(2)由(1)知 B(3, 0) , C(0,-3) 直线BC的解析式是:
设M(x,x-3)(0≤x≤3),则E(x,x2-2x-3)
∴ME=(x-3)-( x2-2x-3)=-x2+3x =
∴当 时,ME的最大值=
(3)答:不存在.
由(2)知 ME 取最大值时ME=,E,M
∴MF=,BF=OB-OF=.
设在抛物线x轴下方存在点P,使以P、M、F、B为顶点的四边形是平行四边形,
则BP∥MF,BF∥PM. ∴P1或 P2
当P1时,由(1)知
∴P1不在抛物线上.
当P2时,由(1)知
∴P2不在抛物线上.
综上所述:抛物线x轴下方不存在点P,使以P、M、F、B为顶点的四边形是平行四边形.
6.(1),;(2)①;②存在,点P的坐标为(2,),点Q的坐标为(1,2)或(1,)
【分析】
(1)把A(-1,0),B(3,0)代入可求得抛物线的表达式,再求得点C的坐标,把B(3,0),C的坐标代入即可求解;
(2)①设点D的坐标为(,),利用待定系数法求得直线PA的表达式为,解方程,求得点P的横坐标为,利用平等线分线段成比例定理求得,得到,整理得(t+1)m2+(2t-3)m+t=0,根据△≥0,即可解决问题.
②根据等腰直角三角形的性质求得点的坐标为(2,),分当EF为边和EF为对角线时两种情况讨论,即可求解.
【详解】
(1)把A(-1,0),B(3,0)代入得:
,
解得:,
∴抛物线的表达式为,
令,则,
∴点C的坐标为(0,3),
把B(3,0),C(0,3)代入得:
,
解得:,
∴直线的表达式为;
(2)①∵PA交直线BC于点,
∴设点D的坐标为(,),
设直线PA的表达式为,
∴,
解得:,
∴直线PA的表达式为,
∴,
整理得:,
解得:(不合题意,舍去),
∴点D的横坐标为,点P的横坐标为,
分别过点D、P作x轴的垂线,垂足分别为M、N,如图:
∴DM∥PN,OM=,ON=,OA=1,
∴
设
整理得,(t+1)m2+(2t-3)m+t=0,
∵△≥0,
∴(2t-3)2-4t(t+1)≥0,
解得
∴有最大值,最大值为;
②存在,理由如下:
作于G,如图,
∵的对称轴为:,
∴OE=1,
∵B(3,0),C(0,3)
∵OC=OB=3,∠OCB=90,
∴△OCB是等腰直角三角形,
∵∠EFB=90,BE=OB-OE=2,
∴△OCB是等腰直角三角形,
∴EG=GB=EG=1,
∴点的坐标为(2,),
当EF为边时,
∵EFPQ为平行四边形,
∴QE=PF,QE∥PF∥轴,
∴点P的横坐标与点F的横坐标同为2,
当时,,
∴点P的坐标为(2,),
∴QE=PF=3-1=2,
点Q的坐标为(1,2);
根据对称性当P(0,3)时,Q(1,4)时,四边形EFQP也是平行四边形.
当EF为对角线时,如图,
∵四边形PEQF为平行四边形,
∴QE=PF,QE∥PF∥轴,
同理求得:点P的坐标为(2,),
∴QE=PF=3-1=2,
点Q的坐标为(1,);
综上,点P的坐标为(2,),点Q的坐标为(1,2)或(1,),P(0,3)时,Q(1,4)时;
【点拨】本题主要考查了一元二次方程的解法,待定系数法求二次函数解析式,等腰直角三角形的判定和性质,平行线公线段成比例定理,等高的三角形的面积的比等于底边的比,二次函数的性质以及平行四边形的对边的判定和性质,(3)注意要分AB是对角线与边两种情况讨论.
7.(1)x=m,y=n,y=x+n﹣m,y=﹣x+m+n;(2);(3)抛物线向下平移或距离,其顶点落在OP上.
【详解】
试题分析:(1)根据特征线直接求出点D的特征线;
(2)由点D的一条特征线和正方形的性质求出点D的坐标,从而求出抛物线解析式;
(2)分平行于x轴和y轴两种情况,由折叠的性质计算即可.
试题解析:解:(1)∵点D(m,n),∴点D(m,n)的特征线是x=m,y=n,y=x+n﹣m,y=﹣x+m+n;
(2)点D有一条特征线是y=x+1,∴n﹣m=1,∴n=m+1.∵抛物线解析式为,∴,∵四边形OABC是正方形,且D点为正方形的对称轴,D(m,n),∴B(2m,2m),∴,将n=m+1带入得到m=2,n=3;
∴D(2,3),∴抛物线解析式为.
(3)①如图,当点A′在平行于y轴的D点的特征线时:
根据题意可得,D(2,3),∴OA′=OA=4,OM=2,∴∠A′OM=60°,∴∠A′OP=∠AOP=30°,∴MN==,∴抛物线需要向下平移的距离==.
②如图,当点A′在平行于x轴的D点的特征线时,设A′(p,3),则OA′=OA=4,OE=3,EA′==,∴A′F=4﹣,设P(4,c)(c>0),,在Rt△A′FP中,(4﹣)2+(3﹣c)2=c2,∴c=,∴P(4,),∴直线OP解析式为y=x,∴N(2,),∴抛物线需要向下平移的距离=3﹣=.
综上所述:抛物线向下平移或距离,其顶点落在OP上.
点睛:此题是二次函数综合题,主要考查了折叠的性质,正方形的性质,解答本题的关键是用正方形的性质求出点D的坐标.
8.(1);(2)2<m<;(3)m=6或m=﹣3.
【分析】
(1)由题意抛物线的顶点C(0,4),A(,0),设抛物线的解析式为,把A(,0)代入可得a=,由此即可解决问题;
(2)由题意抛物线C′的顶点坐标为(2m,﹣4),设抛物线C′的解析式为,由,消去y得到,由题意,抛物线C′与抛物线C在y轴的右侧有两个不同的公共点,则有,解不等式组即可解决问题;
(3)情形1,四边形PMP′N能成为正方形.作PE⊥x轴于E,MH⊥x轴于H.由题意易知P(2,2),当△PFM是等腰直角三角形时,四边形PMP′N是正方形,推出PF=FM,∠PFM=90°,易证△PFE≌△FMH,可得PE=FH=2,EF=HM=2﹣m,可得M(m+2,m﹣2),理由待定系数法即可解决问题;情形2,如图,四边形PMP′N是正方形,同法可得M(m﹣2,2﹣m),利用待定系数法即可解决问题.
【详解】
(1)由题意抛物线的顶点C(0,4),A(,0),设抛物线的解析式为,把A(,0)代入可得a=,
∴抛物线C的函数表达式为.
(2)由题意抛物线C′的顶点坐标为(2m,﹣4),设抛物线C′的解析式为,
由,
消去y得到 ,
由题意,抛物线C′与抛物线C在y轴的右侧有两个不同的公共点,则有,
解得2<m<,
∴满足条件的m的取值范围为2<m<.
(3)结论:四边形PMP′N能成为正方形.
理由:1情形1,如图,作PE⊥x轴于E,MH⊥x轴于H.
由题意易知P(2,2),当△PFM是等腰直角三角形时,四边形PMP′N是正方形,∴PF=FM,∠PFM=90°,易证△PFE≌△FMH,可得PE=FH=2,EF=HM=2﹣m,∴M(m+2,m﹣2),∵点M在上,∴,解得m=﹣3或﹣﹣3(舍弃),∴m=﹣3时,四边形PMP′N是正方形.
情形2,如图,四边形PMP′N是正方形,同法可得M(m﹣2,2﹣m),
把M(m﹣2,2﹣m)代入中,,解得m=6或0(舍弃),
∴m=6时,四边形PMP′N是正方形.
综上所述:m=6或m=﹣3时,四边形PMP′N是正方形.
9.(1)y=﹣x2﹣x+3;(2);(3)存在,点M的坐标是(﹣4,0),(﹣,),(﹣,)或(2,0).
【分析】
(1)由点C的坐标以及tan∠OAC=可得出点A的坐标,结合点A、C的坐标利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)设直线AC的解析式为y=kx+b,由点A、C的解析式利用待定系数法即可求出直线AC的解析式,设N(x,0)(﹣4<x<0),可找出H、P的坐标,由此即可得出PH关于x的解析式,利用配方法即二次函数的性质即可解决最值问题;
(3)过点M作MK⊥y轴于点K,交对称轴于点G,根据角的计算依据正方形的性质即可得出△MCK≌△MEG(AAS),进而得出MG=CK.设出点M的坐标利用正方形的性质即可得出点G、K的坐标,由正方形的性质即可得出关于x的含绝对值符号的一元二次方程,解方程即可求出x值,将其代入抛物线解析式中即可求出点M的坐标.
【详解】
解:(1)∵C(0,3),
∴OC=3,
∵tan∠OAC=,
∴OA=4,
∴A(﹣4,0).
把A(﹣4,0)、C(0,3)代入y=ax2+2ax+c中,
得,解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣x+3.
(2)设直线AC的解析式为y=kx+b,
把A(﹣4,0)、C(0,3)代入y=kx+b中,
得:,解得:,
∴直线AC的解析式为y=x+3.
设N(x,0)(﹣4<x<0),则H(x,x+3),P(x,﹣x2﹣x+3),
∴PH=﹣x2﹣x+3﹣(x+3)=﹣x2﹣x=﹣(x﹣2)2+,
∵﹣<0,
∴PH有最大值,
当x=2时,PH取最大值,最大值为.
(3)过点M作MK⊥y轴于点K,交对称轴于点G,则∠MGE=∠MKC=90°,
∴∠MEG+∠EMG=90°,
∵四边形CMEF是正方形,
∴EM=MC,∠MEC=90°,
∴∠EMG+∠CMK=90°,
∴∠MEG=∠CMK.
在△MCK和△MEG中,,
∴△MCK≌△MEG(AAS),
∴MG=CK.
由抛物线的对称轴为x=﹣1,设M(x,﹣x2﹣x+3),则G(﹣1,﹣x2﹣x+3),K(0,﹣x2﹣x+3),
∴MG=|x+1|,CK=|﹣x2﹣x+3﹣3|=|﹣x2﹣x|=|x2+x|,
∴|x+1|=|x2+x|,
∴x2+x=±(x+1),
解得:x1=﹣4,x2=﹣,x3=﹣,x4=2,
代入抛物线解析式得:y1=0,y2=,y3=,y4=0,
∴点M的坐标是(﹣4,0),(﹣,),(﹣,)或(2,0).
【点拨】本题考查二次函数综合题.
10.(1),;(2),;(3);①;②
【分析】
(1)直接根据题意进行解答即可;
(2)根据题中所给定义可直接进行解答;
(3)由(1)(2)易得的解析式,①由的解析式先求出点E、F坐标,进而可得直线EF的解析式,当四边形为菱形时,,直线经过原点,则可求AD解析式,设点,点,进而根据根与系数的关系及两点之间的距离公式可进行求解;
②由题意可得,,则四边形为平行四边形,设点,当四边形的面积为时,,如图,过点作轴于点,进而可得点必在第一象限,过点作轴交于点,过点作轴于点,然后由面积法及代入的解析式可进行求解.
【详解】
解:(1),;
(2),;
(3)
①
点
点
易得直线的解析式为
当四边形为菱形时,
直线经过原点
易得直线的解析式为
由题意可设点,点
当时
得,
②由题意可得,
四边形为平行四边形
设点
当四边形的面积为时,
如图,过点作轴于点
点不可能位于轴下方
即点必在第一象限
过点作轴交于点
过点作轴于点
①
又点在抛物线上
②
由①②式得
得
点在点左侧
将代入①式
解得.
【点拨】本题主要考查二次函数的综合运用,熟练掌握二次函数的性质及两点距离公式是解题的关键.
11.(1)A(-1,0),;(2);(3)P的坐标为(1,)或(1,-4).
【分析】
(1)在中,令y=0,得到,,得到A(-1,0),B(3,0),由直线l经过点A,得到,故,令,即,由于CD=4AC,故点D的横坐标为4,即有,得到,从而得出直线l的函数表达式;
(2)过点E作EF∥y轴,交直线l于点F,设E(,),则F(,),
EF==,
S△ACE=S△AFE-S△CFE==,
故△ACE的面积的最大值为,而△ACE的面积的最大值为,
所以 ,解得;
(3)令,即,解得,,得到D(4,5a),因为抛物线的对称轴为,设P(1,m),然后分两种情况讨论:①若AD是矩形的一条边,②若AD是矩形的一条对角线.
【详解】
解:(1)∵=,令y=0,得到,,
∴A(-1,0),B(3,0),
∵直线l经过点A,
∴,,
∴,
令,即,
∵CD=4AC,
∴点D的横坐标为4,
∴,
∴,
∴直线l的函数表达式为;
(2)过点E作EF∥y轴,交直线l于点F,设E(,),则F(,),
EF==,
S△ACE=S△AFE-S△CFE=
==,
∴△ACE的面积的最大值为,
∵△ACE的面积的最大值为,
∴ ,解得;
(3)令,即,解得,,
∴D(4,5a),
∵,
∴抛物线的对称轴为,设P(1,m),
①若AD是矩形的一条边,则Q(-4,21a),m=21a+5a=26a,则P(1,26a),
∵四边形ADPQ为矩形,
∴∠ADP=90°,
∴,
∴,即 ,
∵,
∴,
∴P1(1,);
②若AD是矩形的一条对角线,则线段AD的中点坐标为( ,),Q(2,),m=,则P(1,8a),
∵四边形APDQ为矩形,∴∠APD=90°,
∴,
∴,即 ,
∵,∴,∴P2(1,-4).
综上所述,以点A、D、P、Q为顶点的四边形能成为矩形,点P的坐标为(1,)或(1,-4).
考点:二次函数综合题.
12.(1),B点坐标为(3,0);(2)①;②.
【分析】
(1)由对称轴公式可求得b,由A点坐标可求得c,则可求得抛物线解析式;再令y=0可求得B点坐标;
(2)①用t可表示出ON和OM,则可表示出P点坐标,即可表示出PM的长,由矩形的性质可得ON=PM,可得到关于t的方程,可求得t的值;②由题意可知OB=OA,故当△BOQ为等腰三角形时,只能有OB=BQ或OQ=BQ,用t可表示出Q点的坐标,则可表示出OQ和BQ的长,分别得到关于t的方程,可求得t的值.
【详解】
(1)∵抛物线对称轴是直线x=1,
∴﹣=1,解得b=2,
∵抛物线过A(0,3),
∴c=3,
∴抛物线解析式为,令y=0可得,解得x=﹣1或x=3,
∴B点坐标为(3,0);
(2)①由题意可知ON=3t,OM=2t,
∵P在抛物线上,
∴P(2t,),
∵四边形OMPN为矩形,
∴ON=PM,
∴3t=,解得t=1或t=﹣(舍去),
∴当t的值为1时,四边形OMPN为矩形;
②∵A(0,3),B(3,0),
∴OA=OB=3,且可求得直线AB解析式为y=﹣x+3,
∴当t>0时,OQ≠OB,
∴当△BOQ为等腰三角形时,有OB=QB或OQ=BQ两种情况,由题意可知OM=2t,
∴Q(2t,﹣2t+3),
∴OQ=,BQ=|2t﹣3|,又由题意可知0<t<1,当OB=QB时,则有|2t﹣3|=3,解得t=(舍去)或t=;
当OQ=BQ时,则有=|2t﹣3|,解得t=;
综上可知当t的值为或时,△BOQ为等腰三角形.
13.(1);(2),;(3)存在,或1.
【分析】
(1)将点,点代入中,即可求解析式;
(2)求出BC的直线解析式为,设,则,所以,即可求面积的最大值;
(3)设,①当时,,可求P点横坐标;②当时,,可求P点横坐标.
【详解】
解:(1)将点,点代入中,
则有,
,
;
(2),
对称轴为,
轴,
,
,
点,点,
的直线解析式为,
设,
交线段BC于点F,
,
,
当时,四边形ECFD的面积最大,最大值为;
此时;
(3)设,
①当时,
,
,
,
,
点横坐标为1;
②当时,
,
,
或(舍),
点横坐标为.
综上所述:P点横坐标为或1.
【点评】
本题考查二次函数的性质;熟练掌握二次函数的图像及性质,掌握矩形的性质是解题的关键.
14.(1),函数的对称轴为:;(2)点;(3)存在,点的坐标为或.
【分析】
根据点的坐标可设二次函数表达式为:,由C点坐标即可求解;
连接交对称轴于点,此时的值为最小,即可求解;
,则,将该坐标代入二次函数表达式即可求解.
【详解】
解:根据点,的坐标设二次函数表达式为:,
∵抛物线经过点,
则,解得:,
抛物线的表达式为: ,
函数的对称轴为:;
连接交对称轴于点,此时的值为最小,
设BC的解析式为:,
将点的坐标代入一次函数表达式:得:
解得:
直线的表达式为:,
当时,,
故点;
存在,理由:
四边形是以为对角线且面积为的平行四边形,
则 ,
点在第四象限,故:则,
将该坐标代入二次函数表达式得:
,
解得:或,
故点的坐标为或.
【点拨】本题考查二次函数综合运用,涉及到一次函数、平行四边形性质、图形的面积计算等,其中,求线段和的最小值,采取用的是点的对称性求解,这也是此类题目的一般解法.
15.(1)抛物线的解析式为:.
(2)P(2,).
(3)存在点N的坐标为(4,),(,)或(,)
【分析】
本题考查的是二次函数综合题,涉及到用待定系数法求一次函数与二次函数的解析式、平行四边的判定与性质、全等三角形等知识,在解答(3)时要注意进行分类讨论.(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),再把A(﹣1,0),B(5,0),C(0,)三点代入求出a、b、c的值即可;(2)因为点A关于对称轴对称的点B的坐标为(5,0),连接BC交对称轴直线于点P,求出P点坐标即可;(3)分点N在x轴下方或上方两种情况进行讨论.
【详解】
解:(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),∵A(﹣1,0),B(5,0),C(0,)三点在抛物线上,
∴,
解得.
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣2x﹣;
(2)∵抛物线的解析式为:y=x2﹣2x﹣,
∴其对称轴为直线x=﹣=﹣=2,
连接BC,如图1所示,
∵B(5,0),C(0,﹣)
∴设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),
∴,解得,
∴直线BC的解析式为y=x﹣,当x=2时,y=1﹣=﹣
∴P(2,﹣);
(3)存在.如图2所示,
①当点N在x轴下方时,
∵抛物线的对称轴为直线x=2,C(0,﹣)
∴N1(4,﹣);
②当点N在x轴上方时,如图2,
过点N2作N2D⊥x轴于点D,在△AN2D与△M2CO中,
∴△AN2D≌△M2CO(ASA)
∴N2D=OC=,即N2点的纵坐标为.
∴x2﹣2x﹣=,
解得x=2+或x=2﹣,∴N2(2+,),N3(2﹣,)
.综上所述,符合条件的点N的坐标为N1(4,﹣),N2(2+,)或N3(2﹣,).
考点:二次函数综合题.
16.(1)抛物线解析式为y=﹣x2﹣x+2;(2)l=﹣(m+)2+ ,最大值为;(3)(2,﹣)或(﹣4,﹣)或(﹣2,2).
【分析】
(1)由条件可求得A、B的坐标,利用待定系数法可求得抛物线解析式;
(2)可先求得E点坐标,从而可求得直线OE解析式,可知∠PGH=45°,用m可表示出PG的长,从而可表示出l的长,再利用二次函数的性质可求得其最大值;
(3)分AC为边和AC为对角线,当AC为边时,过M作对称轴的垂线,垂足为F,则可证得△MFN≌△AOC,可求得M到对称轴的距离,从而可求得M点的横坐标,可求得M点的坐标;当AC为对角线时,设AC的中点为K,可求得K的横坐标,从而可求得M的横坐标,代入抛物线解析式可求得M点坐标.
【详解】
解:(1)∵矩形OBDC的边CD=1,
∴OB=1,
∵AB=4,
∴OA=3,
∴A(﹣3,0),B(1,0),
把A、B两点坐标代入抛物线解析式可得
,
解得 ,
∴抛物线解析式为y=﹣x2﹣x+2;
(2)在y=﹣x2﹣x+2中,令y=2可得2=﹣x2﹣x+2,解得x=0或x=﹣2,
∴E(﹣2,2),
∴直线OE解析式为y=﹣x,
由题意可得P(m,﹣m2﹣m+2),
∵PG∥y轴,
∴G(m,﹣m),
∵P在直线OE的上方,
∴PG=﹣m2﹣m+2﹣(﹣m)=﹣m2﹣m+2=﹣(m+)2+,
∵直线OE解析式为y=﹣x,
∴∠PGH=∠COE=45°,
∴l=PG=[﹣(m+)2+]=﹣(m+)2+,
∴当m=﹣时,l有最大值,最大值为;
(3)①当AC为平行四边形的边时,则有MN∥AC,且MN=AC,如图,过M作对称轴的垂线,垂足为F,设AC交对称轴于点L,
则∠ALF=∠ACO=∠FNM,
在△MFN和△AOC中
∴△MFN≌△AOC(AAS),
∴MF=AO=3,
∴点M到对称轴的距离为3,
又y=﹣x2﹣x+2,
∴抛物线对称轴为x=﹣1,
设M点坐标为(x,y),则|x+1|=3,解得x=2或x=﹣4,
当x=2时,y=﹣,当x=﹣4时,y=,
∴M点坐标为(2,﹣)或(﹣4,﹣);
②当AC为对角线时,设AC的中点为K,
∵A(﹣3,0),C(0,2),
∴K(﹣,1),
∵点N在对称轴上,
∴点N的横坐标为﹣1,
设M点横坐标为x,
∴x+(﹣1)=2×(﹣)=﹣3,解得x=﹣2,此时y=2,
∴M(﹣2,2);
综上可知点M的坐标为(2,﹣)或(﹣4,﹣)或(﹣2,2).
考点:二次函数综合题.
17.(1)抛物线的表达式为:,直线的表达式为:;(2)存在,理由见解析;点或或或.
【分析】
(1)二次函数表达式为:y=a(x-1)2+9,即可求解;
(2)S△DAC=2S△DCM,则,,即可求解;
(3)分AM是平行四边形的一条边、AM是平行四边形的对角线两种情况,分别求解即可.
【详解】
解:(1)二次函数表达式为:,
将点的坐标代入上式并解得:,
故抛物线的表达式为:…①,
则点,
将点的坐标代入一次函数表达式并解得:
直线的表达式为:;
(2)存在,理由:
二次函数对称轴为:,则点,
过点作轴的平行线交于点,
设点,点,
∵,
则,
解得:或5(舍去5),
故点;
(3)设点、点,,
①当是平行四边形的一条边时,
点向左平移4个单位向下平移16个单位得到,
同理,点向左平移4个单位向下平移16个单位为,即为点,
即:,,而,
解得:或﹣4,
故点或;
②当是平行四边形的对角线时,
由中点公式得:,,而,
解得:,
故点或;
综上,点或或或.
【点拨】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数、平行四边形性质、图形的面积计算等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
18.(1)抛物线的解析式为;(2)四边形为正方形时点的坐标为和;(3)点的横坐标为2或-1或或.
【分析】
(1)先由二次函数解析式求出C点坐标,进而求出一次函数解析式,再求出B点坐标,最后把A、B坐标代入抛物线解析式解方程即可;
(2)四边形为正方形时,,轴,且P、Q两点关于对称轴对称,设出P点坐标,表示出,解方程即可;
(3)由是以点为顶角顶点的等腰直角三角形,可得∠QPF=∠PEB,即轴,可得P、Q两点关于对称轴对称,设,用分别表示Q、F坐标即可,最后根据PQ=PF列方程计算即可解题.
【详解】
(1)抛物线经过点,则点坐标为(0,3),
代入可得,则直线的解析式为.
直线经过点,则点坐标为(3,0)
将点、代入抛物线
解得,
∴抛物线的解析式为.
(2)抛物线的对称轴为.
∵四边形为正方形,∴,轴.
∴点与点关于直线对称.
设点,则,.
∴,解得:或(舍去)或或(舍去)
当时,点,
当时,点,
∴四边形为正方形时点的坐标为和
(3)点的横坐标为2或-1或或.
∵是以点为顶角顶点的等腰直角三角形
∴∠QPF=∠PEB=90°
∴轴
∴点与点关于直线对称.
设点,则,
∴.
∵,
∴,
解得:或或或
综上所述,点的横坐标为2或-1或或.
【点拨】本题是二次函数综合题,熟记一次函数、正方形、等腰三角形的性质是解题的关键,难度一般,但是计算量比较大,需要注意.
19.(1);(2)(,);(3)(-2,-3)或(0,-3)或(2,5).
【分析】
(1)把A,C点带入方程,列方程组即可求解;
(2)根据题意得出当点到直线的距离取得最大值时,求出AC表达式,将直线AC向下平移m(m>0)个单位,得到直线l,当直线l与二次函数图像只有一个交点时,该交点为点D,此时点D到直线AC的距离最大,联立直线l和二次函数表达式,得到方程,当方程有两个相同的实数根时,求出m的值,从而得到点D的坐标;
(3)分当OB是平行四边形的边和OB是平行四边形的对角线时,利用平行四边形的性质求出点N的坐标即可.
【详解】
解:(1)将B(1,0),带入函数关系式得,
,
解得:,
∴二次函数表达式为:;
(2)当点到直线的距离取得最大值时,
∵A(-3,0),,
设直线AC的表达式为:y=kx+n,,将A和C代入,
,解得:,
∴直线AC的表达式为y=-x-3,将直线AC向下平移m(m>0)个单位,得到直线l,
当直线l与二次函数图像只有一个交点时,该交点为点D,此时点D到直线AC的距离最大,
此时直线l的表达式为y=-x-3-m,
联立:,得:,
令△=,解得:m=,
则解方程:,得x=,
∴点D的坐标为(,);
(3)∵M在抛物线对称轴上,设M坐标为(-1,t),
当OB为平行四边形的边时,
如图1,可知MN和OB平行且相等,
∴点N(-2,t)或(0,t),代入抛物线表达式得:
解得:t=-3,
∴N(-2,-3)或(0,-3);
当OB为平行四边形对角线时,
线段OB的中点为(,0),对角线MN的中点也为(,0),
∵M坐标为(-1,t),
可得点N(2,-t),代入抛物线表达式得:
4+4-3=-t,
解得:t=-5,
∴点N的坐标为(2,5),
综上:以为顶点的四边形是平行四边形时,点N的坐标为(-2,-3)或(0,-3)或(2,5).
【点拨】本题是二次函数综合题,考查了求二次函数表达式,二次函数与一元二次方程的关系,平行四边形的性质,最值问题,解题的关键是要结合函数图像,得到结论.
20.(1);(2)四边形BECD面积的最大值为,E(,);(3)存在.N的坐标为(,)或(,)或(,).
【分析】
(1)由直线解析式求得B、C两点坐标,结合A点坐标利用待定系数法进行求解即可;
(2)易求AD的解析式为,进而D(,).求得CD的解析式为,进而求出CD与x轴的交点坐标,易求△BCD的面积为,设E(x,),表示出SBECD的面积,进而利用二次函数的性质即可求得答案;
(3)存在.先求出抛物线的顶点坐标,根据平移规律求平移后抛物线解析式,设M(,m),N(xn,yn),易根据平行四边形对角线互相平分及中点公式.分类讨论即可得答案.
【详解】
(1),当x=0时,y=2,
当y=0时,,解得:x=,
所以B(,0),C(0,2),
将A(,0),B(,0)代入y=ax2+bx+2,
得 ,
解得:,
所以抛物线的解析式为;
(2)∵AD//BC,
∴设直线AD解析式为:.
将A(,0)代入得:,
解得:m=-,
所以AD的解析式为,
联立 ,
解得:,,
∵A(,0),
∴D(,).
设CD解析式为y=kx+2,
将点D坐标代入得:,
解得:k=,
所以CD的解析式为:,
当y=0时,即,
解得:x=,
则CD与x轴的交点为(,0).
所以S△BCD==,
设E(x,),
则SBECD=
=,
当x=时,四边形BECD面积最大,其最大值为,此时E(,).
(3)存在.N的坐标为(,),或(,),或(,).
过程如下:,
所以抛物线的顶点是(,),
将抛物线向左平移个单位,
则平移后抛物线解析式为.
设M(,m),N(xn,yn),
①当AM为对角线时,则,
解得:xn=,代入解析式得yn=.
所以N(,),如图
对角线交点坐标为(0,),M坐标为(,)
②当AE为对角线时,则,
解得:xn=,代入解析式得yn=.
所以N(,),如图
对角线交点坐标为(,),M坐标为(,0)
③当AN为对角线时,则,
解得:xn=,代入解析式得yn=.
所以N(,).如图
对角线交点坐标为(,),M坐标为(,-8).
【点拨】本题考查了二次函数的综合题,涉及了待定系数法,一次函数图像与坐标轴的交点,二次函数图像的平移,二次函数的最值,平行四边形的性质等,综合性较强,有一定的难度,准确识图,把握并灵活运用相关知识是解题的关键,注意数形结合思想与分类讨论思想的运用.
21.(1)(,﹣);y=﹣x2+2x+1 (2)(,); (3)Q,R或Q(,﹣10),R()
【分析】
(1)由待定系数法求出直线AB的解析式为y=﹣x+1,求出F点的坐标,由平行四边形的性质得出﹣3a+1=a﹣8a+1﹣(﹣),求出a的值,则可得出答案;
(2)设P(n,﹣n2+2n+1),作PP'⊥x轴交AC于点P',则P'(n,﹣n+1),得出PP'=﹣n2+n,由二次函数的性质可得出答案;
(3)联立直线AC和抛物线解析式求出C(,﹣),设Q(,m),分两种情况:①当AQ为对角线时,②当AR为对角线时,分别求出点Q和R的坐标即可.
【详解】
解:(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),
∵A(0,1),B(,0),
设直线AB的解析式为y=kx+m,
∴,
解得,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+1,
∵点F的横坐标为,
∴F点纵坐标为﹣+1=﹣,
∴F点的坐标为(,﹣),
又∵点A在抛物线上,
∴c=1,
对称轴为:x=﹣,
∴b=﹣2a,
∴解析式化为:y=ax2﹣2ax+1,
∵四边形DBFE为平行四边形.
∴BD=EF,
∴﹣3a+1=a﹣8a+1﹣(﹣),
解得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+1;
(2)设P(n,﹣n2+2n+1),作PP'⊥x轴交AC于点P',
则P'(n,﹣n+1),
∴PP'=﹣n2+n,
S△ABP=OB•PP'=﹣n=﹣,
∴当n=时,△ABP的面积最大为,此时P(,).
(3)∵,
∴x=0或x=,
∴C(,﹣),
设Q(,m),
①当AQ为对角线时,
∴R(﹣),
∵R在抛物线y=+4上,
∴m+=﹣+4,
解得m=﹣,
∴Q,R;
②当AR为对角线时,
∴R(),
∵R在抛物线y=+4上,
∴m﹣+4,
解得m=﹣10,
∴Q(,﹣10),R().
综上所述,Q,R;或Q(,﹣10),R().
【点拨】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,二次函数的性质,二次函数图像上点的坐标特征,平行四边形的性质等知识,熟练掌握二次函数的性质及方程思想,分类讨论思想是解题的关键.
22.(1);(2)存在这样的点,此时P点的坐标为(,);(3)P点的坐标为(,−),四边形ABPC的面积的最大值为.
【分析】
(1)将B、C的坐标代入抛物线的解析式中即可求得待定系数的值;.
(2)由于菱形的对角线互相垂直平分,若四边形POP′C为菱形,那么P点必在OC的垂直平分线上,据此可求出P点的纵坐标,代入抛物线的解析式中即可求出P点的坐标;.
(3)由于△ABC的面积为定值,当四边形ABPC的面积最大时,△BPC的面积最大;过P作y轴的平行线,交直线BC于Q,交x轴于F,易求得直线BC的解析式,可设出P点的横坐标,然后根据抛物线和直线BC的解析式求出Q、P的纵坐标,即可得到PQ的长,以PQ为底,B点横坐标的绝对值为高即可求得△BPC的面积,由此可得到关于四边形ACPB的面积与P点横坐标的函数关系式,根据函数的性质即可求出四边形ABPC的最大面积及对应的P点坐标.
【详解】
(1)将B、C两点的坐标代入,得
, 解得.
∴二次函数的解析式为.
(2)存在点P,使四边形POP′C为菱形;.
设P点坐标为(x,x2-2x-3),PP′交CO于E.
若四边形POP′C是菱形,则有PC=PO;.
连接PP′,则PE⊥CO于E,
.
∵C(0,-3),.
∴CO=3,.
又∵OE=EC,.
∴OE=EC=.
∴y=−;.
∴x2-2x-3=−,
解得(不合题意,舍去).
∴存在这样的点,此时P点的坐标为(,).
(3)过点P作y轴的平行线与BC交于点Q,与OB交于点F,设P(x,x2-2x-3),
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-3,.
则Q点的坐标为(x,x-3);.
当0=x2-2x-3,.
解得:x1=-1,x2=3,.
∴AO=1,AB=4,.
S四边形ABPC=S△ABC+S△BPQ+S△CPQ.
=AB•OC+QP•BF+QP•OF.
=×4×3+ (−x2+3x)×3.
=− (x−)2+.
当x=时,四边形ABPC的面积最大.
此时P点的坐标为(,−),四边形ABPC的面积的最大值为.
23.(1);(2)点E的坐标是(2,3)时,△BEC的面积最大,最大面积是3;(3)P的坐标是(﹣3,)、(5,)、(﹣1,).
【详解】
解:(1)∵直线y=﹣x+3与x轴交于点C,与y轴交于点B,
∴点B的坐标是(0,3),点C的坐标是(4,0),
∵抛物线y=ax2+x+c经过B、C两点,
∴,解得,
∴y=﹣x2+x+3.
(2)如图1,过点E作y轴的平行线EF交直线BC于点M,EF交x轴于点F,
,
∵点E是直线BC上方抛物线上的一动点,∴设点E的坐标是(x,﹣x2+x+3),则点M的坐标是(x,﹣x+3),∴EM=﹣x2+x+3﹣(﹣x+3)=﹣x2+x,∴S△BEC=S△BEM+S△MEC==×(﹣x2+x)×4=﹣x2+3x=﹣(x﹣2)2+3,
∴当x=2时,即点E的坐标是(2,3)时,△BEC的面积最大,最大面积是3.
(3)在抛物线上存在点P,使得以P、Q、A、M为顶点的四边形是平行四边形.
①如图2,
,
由(2),可得点M的横坐标是2,∵点M在直线y=﹣x+3上,∴点M的坐标是(2,),又∵点A的坐标是(﹣2,0),∴AM=
,∴AM所在的直线的斜率是:;∵y=﹣x2+x+3的对称轴是x=1,
∴设点Q的坐标是(1,m),点P的坐标是(x,﹣x2+x+3),
则,
解得或,
∵x<0,∴点P的坐标是(﹣3,﹣).
②如图3,
,
由(2),可得点M的横坐标是2,∵点M在直线y=﹣x+3上,∴点M的坐标是(2,),
又∵点A的坐标是(﹣2,0),∴AM=,
∴AM所在的直线的斜率是:;
∵y=﹣x2+x+3的对称轴是x=1,
∴设点Q的坐标是(1,m),点P的坐标是(x,﹣x2+x+3),则,
解得或,
∵x>0,∴点P的坐标是(5,﹣).
③如图4,
,
由(2),可得点M的横坐标是2,∵点M在直线y=﹣x+3上,
∴点M的坐标是(2,),
又∵点A的坐标是(﹣2,0),∴AM=,
∵y=﹣x2+x+3的对称轴是x=1,
∴设点Q的坐标是(1,m),点P的坐标是(x,﹣x2+x+3),
则
解得,
∴点P的坐标是(﹣1,).
综上,可得在抛物线上存在点P,使得以P、Q、A、M为顶点的四边形是平行四边形,点P的坐标是(﹣3,﹣)、(5,﹣)、(﹣1,).
【点拨】本题考查二次函数综合题.
24.(1)(0,1);1或0 (2) (3)
【分析】
(1)由题意,可得点B坐标,进而求得直线的解析式,再分情况讨论即可解的m值;
(2)由非负性解得m和b的值,进而得到两个函数解析式,设与x轴、y轴交于T,P,分别与x轴、y轴交于G,H,连接GP,TH,证得四边形GPTH是正方形,求出GP即为距离;
(3)先根据解析式,用m表示出点C、E、D的坐标以及y关于x的表达式为,得知y是关于x的二次函数且开口向上、最低点为其顶点,根据坐标平移规则,得到关于m的方程,解出m值,即可得知点D 、E的坐标且抛物线过D、E点,观察图像,即可得出S的大体范围,如:,较小的可为平行于DE且与抛物线相切时围成的图形面积.
【详解】
解:(1)由题意可得点B坐标为(0,1),
设直线的表达式为y=kx+1,将点A(-1,0)代入得:k=1,
所以直线的表达式为:y=x+1,
若直线恰好是的图像,则2m-1=1,解得:m=1,
若直线恰好是的图像,则2m+1=1,解得:m=0,
综上,,或者
(2)如图,
,
,
,
设与x轴、y轴交于T,P,分别与x轴、y轴交于G,H,连接GP,TH
,
四边形GPTH是正方形
,,即
;
(3),
分别交x轴,y轴于C,E两点
,
图像交x轴于D点
二次函数开口向上,它的图像最低点在顶点
顶点
抛物线顶点F向上平移,刚好在一次函数图像上
且
,
∴,
由,得到,,
由得到与x轴,y轴交点是,,,
抛物线经过,两点
的图像,线段OD,线段OE围成的图形是封闭图形,则S即为该封闭图形的面积
探究办法:利用规则图形面积来估算不规则图形的面积.
探究过程:
①观察大于S的情况.
很容易发现
,
,
(若有S小于其他值情况,只要合理,参照赋分.)
②观察小于S的情况.
选取小于S的几个特殊值来估计更精确的S的近似值,取值会因人而不同,下面推荐一种方法,选取以下三种特殊位置:
位置一:如图
当直线MN与DE平行且与抛物线有唯一交点时,设直线MN与x,y轴分别交于M,N
,
直线
设直线
,
直线
点
,
位置二:如图
当直线DR与抛物线有唯一交点时,直线DR与y轴交于点R
设直线,
直线
,
直线
点
,
位置三:如图
当直线EQ与抛物线有唯一交点时,直线EQ与x轴交于点Q
设直线
,
直线
点
,
我们发现:在曲线DE两端位置时的三角形的面积远离S的值,由此估计在曲线DE靠近中间部分时取值越接近S的值
探究的结论:按上述方法可得一个取值范围
(备注:不同的探究方法会有不同的结论,因而会有不同的答案.只要来龙去脉清晰、合理,即可参照赋分,但若直接写出一个范围或者范围两端数值的差不在0.01之间不得分.)
【点拨】本题是一道综合性很强的代数与几何相结合的压轴题,知识面广,涉及有旋转的性质、坐标平移规则、非负数的性质、一次函数的图像与性质、二次函数的图像与性质、一元二次方程、不规则图形面积的估计等知识,解答的关键是认真审题,找出相关信息,利用待定系数法、数形结合法等解题方法确定解题思路,利用相关信息进行推理、探究、发现和计算.
25.(1);(2);(3);(4)或.
【分析】
(1)将A点坐标代入函数解析式即可求得b的值;
(2)分别表示出P、Q、M的坐标,根据Q、M的横坐标相同,它们重合时纵坐标也相同,列出方程求解即可;
(3)分别表示出PQ和MQ的长度,根据矩形是正方形时,即可求得m的值,再根据顶点在正方形内部,排除不符合条件的m的值;
(4)分,,,四种情况讨论,结合图形分析即可.
【详解】
解:(1)将点代入
得,
解得b=1,;
(2)由(1)可得函数的解析式为,
∴,
∵于点,
∴,
∵是直线上的一点,其纵坐标为,
∴,
若点与点重合,则
,
解得;
(3)由(2)可得,,
当矩形是正方形时,
即,
即或,
解得,
解得,
又,
∴抛物线的顶点为(1,2),
∵抛物线的顶点在该正方形内部,
∴P点在抛物线对称轴左侧,即,且M点的纵坐标大于抛物线顶点的纵坐标,即,
解得,故m的值为;
(4)①如下图
当时,若抛物线在矩形内的部分所对应的函数值随的增大而减小,
则M点的纵坐标应该小于P点纵坐标,且P点应该在x轴上侧,
即且,
解得,
解得,
∴,
②如下图
当时,若抛物线在矩形内的部分所对应的函数值随的增大而减小,
则M点的纵坐标应该小于P点纵坐标,
即,解得,
∴;
③当时,P点和M点都在直线x=3上不构成矩形,不符合题意;
④如下图
当时,若抛物线在矩形内的部分所对应的函数值随的增大而减小,
则M点的纵坐标应该大于P点纵坐标,
即,解得或,
故,
综上所述或.
【点拨】本题考查二次函数综合,正方形的性质定理,求二次函数解析式.能分别表示出M、P、Q的坐标并结合图形分析是解决此题的关键,注意分类讨论.
26.(1)y=2x2﹣8x+6;(2)点E(2,2)或(3,4);(3)存在,当点P坐标为(5,16)或(﹣1,16)或(3,0)时,使A、D、P、Q为顶点的四边形为平行四边形
【分析】
(1)设抛物线解析式为:y=a(x﹣1)(x﹣3),把点C坐标代入解析式,可求解;
(2)先求出点M,点N坐标,利用待定系数法可求AD解析式,联立方程组可求点D坐标,可求S△ABD=×2×6=6,设点E(m,2m﹣2),分两种情况讨论,利用三角形面积公式可求解;
(3)分两种情况讨论,利用平行四边形的性质可求解.
【详解】
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图像经过A(1,0),B(3,0),
∴设抛物线解析式为:y=a(x﹣1)(x﹣3),
∵抛物线y=a(x﹣1)(x﹣3)(a≠0)的图像经过点C(0,6),
∴6=a(0﹣1)(0﹣3),
∴a=2,
∴抛物线解析式为:y=2(x﹣1)(x﹣3)=2x2﹣8x+6;
(2)∵y=2x2﹣8x+6=2(x﹣2)2﹣2,
∴顶点M的坐标为(2,﹣2),
∵抛物线的顶点M与对称轴l上的点N关于x轴对称,
∴点N(2,2),
设直线AN解析式为:y=kx+b,
由题意可得:,
解得:,
∴直线AN解析式为:y=2x﹣2,
联立方程组得:,
解得:,,
∴点D(4,6),
∴S△ABD=×2×6=6,
设点E(m,2m﹣2),
∵直线BE将△ABD的面积分为1:2两部分,
∴S△ABE=S△ABD=2或S△ABE=S△ABD=4,
∴×2×(2m﹣2)=2或×2×(2m﹣2)=4,
∴m=2或3,
∴点E(2,2)或(3,4);
(3)若AD为平行四边形的边,
∵以A、D、P、Q为顶点的四边形为平行四边形,
∴AD=PQ,
∴xD﹣xA=xP﹣xQ或xD﹣xA=xQ﹣xP,
∴xP=4﹣1+2=5或xP=2﹣4+1=﹣1,
∴点P坐标为(5,16)或(﹣1,16);
若AD为平行四边形的对角线,
∵以A、D、P、Q为顶点的四边形为平行四边形,
∴AD与PQ互相平分,
∴,
∴xP=3,
∴点P坐标为(3,0),
综上所述:当点P坐标为(5,16)或(﹣1,16)或(3,0)时,使A、D、P、Q为顶点的四边形为平行四边形.
【点拨】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求解析式,一次函数的性质,平行四边形的性质,利用分类讨论思想解决问题是本题的关键.
27.(1);(2)面积最大值为;(3)存在,
【分析】
(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)设,求得解析式,过点P作x轴得垂线与直线AB交于点F,设点,则,,即可求解;
(3)分BC为菱形的边、菱形的的对角线两种情况,分别求解即可.
【详解】
解:(1)∵抛物线过,
∴
∴
∴
(2)设,将点代入
∴
过点P作x轴得垂线与直线AB交于点F
设点,则
由铅垂定理可得
∴面积最大值为
(3)(3)抛物线的表达式为:y=x2+4x−1=(x+2)2−5,
则平移后的抛物线表达式为:y=x2−5,
联立上述两式并解得:,故点C(−1,−4);
设点D(−2,m)、点E(s,t),而点B、C的坐标分别为(0,−1)、(−1,−4);
①当BC为菱形的边时,
点C向右平移1个单位向上平移3个单位得到B,同样D(E)向右平移1个单位向上平移3个单位得到E(D),
即−2+1=s且m+3=t①或−2−1=s且m−3=t②,
当点D在E的下方时,则BE=BC,即s2+(t+1)2=12+32③,
当点D在E的上方时,则BD=BC,即22+(m+1)2=12+32④,
联立①③并解得:s=−1,t=2或−4(舍去−4),故点E(−1,2);
联立②④并解得:s=-3,t=-4±,故点E(-3,-4+)或(-3,-4−);
②当BC为菱形的的对角线时,
则由中点公式得:−1=s−2且−4−1=m+t⑤,
此时,BD=BE,即22+(m+1)2=s2+(t+1)2⑥,
联立⑤⑥并解得:s=1,t=−3,
故点E(1,−3),
综上,点E的坐标为:(−1,2)或或或(1,−3).
∴存在,
【点拨】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、菱形的性质、图形的平移、面积的计算等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
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