2024年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘专题14二次函数与线段数量关系最值定值问题(原卷版+解析)
展开图形运动的过程中,求两条线段之间的函数关系,是中考数学的热点问题.
产生两条线段间的函数关系,常见的情况有两种,一是勾股定理,二是比例关系.还有一种不常见的,就是线段全长等于部分线段之和.由比例线段产生的函数关系问题,在两种类型的题目中比较常用.
一是由平行线产生的对于线段成比例,二是相似三角形的对应边成比例.
一般步骤是先说理产生比例关系,再代入数值或表示数的字母,最后整理、变形,根据要求写出定义域.关键是寻找比例关系,难点是有的整理、变形比较繁琐,容易出错.
【例1】 (2023•武汉模拟)抛物线y=x2﹣2x+m的顶点A在x轴上,与y轴交于点B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,直线CD∥AB交抛物线于C,D两点,若,求△COD的面积;
(3)如图2,P为抛物线对称轴上顶点下方的一点,过点P作直线交抛物线于点E,F,交x轴于点M,求的值.
【例2】 (2023•黄石)如图,抛物线y=﹣x2+x+4与坐标轴分别交于A,B,C三点,P是第一象限内抛物线上的一点且横坐标为m.
(1)A,B,C三点的坐标为 , , .
(2)连接AP,交线段BC于点D,
①当CP与x轴平行时,求的值;
②当CP与x轴不平行时,求的最大值;
(3)连接CP,是否存在点P,使得∠BCO+2∠PCB=90°,若存在,求m的值,若不存在,请说明理由.
【例3】 (2023•河南三模)如图,抛物线y=ax2+bx﹣4交x轴于A,B两点,交y轴于点C,OB=2OC=4OA,连接AC,BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D是抛物线y=ax2+bx﹣4的图象上在第四象限内的一动点,DE⊥x轴于点E,交BC于点F.设点D的横坐标为m.
①请用含m的代数式表示线段DF的长;
②已知DG∥AC,交BC于点G,请直接写出当时点D的坐标.
【例4】 (2023•大庆)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于原点O和点A,且其顶点B关于x轴的对称点坐标为(2,1).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)抛物线的对称轴上存在定点F,使得抛物线y=ax2+bx+c上的任意一点G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离总相等.
①证明上述结论并求出点F的坐标;
②过点F的直线l与抛物线y=ax2+bx+c交于M,N两点.
证明:当直线l绕点F旋转时,+是定值,并求出该定值;
(3)点C(3,m)是该抛物线上的一点,在x轴,y轴上分别找点P,Q,使四边形PQBC周长最小,直接写出P,Q的坐标.
1. (2023•道里区二模)已知:在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=﹣+bx+3交x轴于A、B两点(点B在点A的右边)交y轴于点C,OB=3OC.
(1)如图1,求抛物线的解析式;
(2)如图2,点E是第一象限抛物线上的点,连接BE,过点E作ED⊥OB于点D,tan∠EBD=,求△BDE的面积;
(3)如图3,在(2)的条件下,连接BC交DE于点Q,点K是第四象限抛物线上的点,连接EK交BC于点M,交x轴于点N,∠EMC=45°,过点K作直线KT⊥x轴于点T,过点E作EL∥x轴,交直线KT于点L,点F是抛物线对称轴右侧第一象限抛物线上的点,连接ET、LF,LF的延长线交ET于点P,连接DP并延长交EL于点S,SE=2SL,求点F的坐标.
2. (2023•三明二模)如图,抛物线y=x2+mx(m<0)交x轴于O,A两点,顶点为点B.
(Ⅰ)求△AOB的面积(用含m的代数式表示);
(Ⅱ)直线y=kx+b(k>0)过点B,且与抛物线交于另一点D(点D与点A不重合),交y轴于点C.过点C作CE∥AB交x轴于点E.
(ⅰ)若∠OBA=90°,2<<3,求k的取值范围;
(ⅱ)求证:DE∥y轴.
3. (2023•杜尔伯特县一模)如图,已知抛物线y=x2+bx+c与x轴相交于A(﹣1,0),B(m,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3),抛物线的顶点为D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点E在x轴上,且∠ECB=∠CBD,求点E的坐标.
(3)若P是直线BC下方抛物线上任意一点,过点P作PH⊥x轴于点H,与BC交于点M.
①求线段PM长度的最大值.
②在①的条件下,若F为y轴上一动点,求PH+HF+CF的最小值.
4. (2023•江岸区校级一模)已知:抛物线y=x2+x+m交x轴于A,B两点,交y轴于点C,其中点B在点A的右侧,且AB=7.
(1)如图1,求抛物线的解析式;
(2)如图2,点D在第一象限内抛物线上,连接CD,AD,AD交y轴于点E.设点D的横坐标为d,△CDE的面积为S,求S与d之间的函数关系式(不要求写出自变量d的取值范围);
(3)如图3,在(2)的条件下,过点D作DH⊥CE于点H,点P在DH上,连接CP,若∠OCP=2∠DAB,且HE:CP=3:5,求点D的坐标及相应S的值.
5. (2023•涡阳县一模)如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与直线y=x+1相交于A(﹣1,0),B(4,m)两点,且抛物线经过点C(5,0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)点P是直线上方的抛物线上的一个动点,求△ABP的面积最大时的P点坐标.
(3)若点P是抛物线上的一个动点(不与点A点B重合),过点P作直线PD⊥x轴于点D,交直线AB于点E.当PE=2ED时,求P点坐标;
(4)设抛物线与y轴交于点F,在抛物线的第一象限内,是否存在一点M,使得AM被FC平分?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
6. (2023•桂林)如图,已知抛物线y=a(x﹣3)(x+6)过点A(﹣1,5)和点B(﹣5,m),与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,m的值和点C的坐标;
(2)若点P是x轴上的点,连接PB,PA,当=时,求点P的坐标;
(3)在抛物线上是否存在点M,使A,B两点到直线MC的距离相等?若存在,求出满足条件的点M的横坐标;若不存在,请说明理由.
7. (2023•甘肃)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与坐标轴交于A(0,﹣2),B(4,0)两点,直线BC:y=﹣2x+8交y轴于点C.点D为直线AB下方抛物线上一动点,过点D作x轴的垂线,垂足为G,DG分别交直线BC,AB于点E,F.
(1)求抛物线y=x2+bx+c的表达式;
(2)当GF=时,连接BD,求△BDF的面积;
(3)①H是y轴上一点,当四边形BEHF是矩形时,求点H的坐标;
②在①的条件下,第一象限有一动点P,满足PH=PC+2,求△PHB周长的最小值.
8. (2023•丽水)如图,已知抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(0,﹣5),B(5,0).
(1)求b,c的值;
(2)连结AB,交抛物线L的对称轴于点M.
①求点M的坐标;
②将抛物线L向左平移m(m>0)个单位得到抛物线L1.过点M作MN∥y轴,交抛物线L1于点N.P是抛物线L1上一点,横坐标为﹣1,过点P作PE∥x轴,交抛物线L于点E,点E在抛物线L对称轴的右侧.若PE+MN=10,求m的值.
9. (2023•陕西)已知抛物线L:y=﹣x2+bx+c过点(﹣3,3)和(1,﹣5),与x轴的交点为A,B(点A在点B的左侧).
(1)求抛物线L的表达式;
(2)若点P在抛物线L上,点E、F在抛物线L的对称轴上,D是抛物线L的顶点,要使△PEF∽△DAB(P的对应点是D),且PE:DA=1:4,求满足条件的点P的坐标.
10. (2023•盘锦)如图1,直线y=x﹣4与x轴交于点B,与y轴交于点A,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点B和点C(0,4),△ABO沿射线AB方向以每秒个单位长度的速度平移,平移后的三角形记为△DEF(点A,B,O的对应点分别为点D,E,F),平移时间为t(0<t<4)秒,射线DF交x轴于点G,交抛物线于点M,连接ME.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当tan∠EMF=时,请直接写出t的值;
(3)如图2,点N在抛物线上,点N的横坐标是点M的横坐标的,连接OM,NF,OM与NF相交于点P,当NP=FP时,求t的值.
11. (2023•深圳三模)如图1,抛物线y=ax2+bx经过点A(﹣5,0),点B(﹣1,﹣2).
(1)求抛物线解析式;
(2)如图2,点P为抛物线上第三象限内一动点,过点Q(﹣4,0)作y轴的平行线,交直线AP于点M,交直线OP于点N,当点P运动时,4QM+QN的值是否变化?若变化,说明变化规律,若不变,求其值;
(3)如图3,长度为的线段CD(点C在点D的左边)在射线AB上移动(点C在线段AB上),连接OD,过点C作CE∥OD交抛物线于点E,线段CD在移动的过程中,直线CE经过一定点F,直接写出定点F的坐标与的最小值.
12. (2023•阿克苏地区一模)如图1.抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连接BC,已知点B(4,0).
(1)若C(0,3),求抛物线的解析式.
(2)在(1)的条件下,P(﹣2,m)为该抛物线上一点,Q是x轴上一点求的最小值,并求此时点Q的坐标.
(3)如图2.过点A作BC的平行线,交y轴与点D,交抛物线于另一点E.若DE=7AD,求c的值.
13. (2023•松江区二模)如图,在平面直角坐标系中,已知直线y=2x+8与x轴交于点A、与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A、B.
(1)求抛物线的表达式;
(2)P是抛物线上一点,且位于直线AB上方,过点P作PM∥y轴、PN∥x轴,分别交直线AB于点M、N.
①当MN=AB时,求点P的坐标;
②联结OP交AB于点C,当点C是MN的中点时,求的值.
14. (2023•游仙区模拟)如图,抛物线与坐标轴分别交于A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上是否存在点P,使得∠CBP=∠ACO,若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由;
(3)如图2,Q是△ABC内任意一点,求++的值.
15. (2023•龙岩模拟)抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,4)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式(用含a的式子表示);
(2)当a>0时,连接AB,BC,若tan∠ABC=,求a的值;
(3)直线y=﹣x+m与线段AB交于点P,与抛物线交于M,N两点(点M在点N的左侧),若PM•PN=6,求m的值.
16. (2023•雷州市模拟)如图(1),抛物线y=ax2+bx+6与x轴交于点A(﹣6,0)、B(2,0),与y轴交于点C,抛物线对称轴交抛物线于点M,交x轴于点N.点P是抛物线上的动点,且位于x轴上方.
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图(2),点D与点C关于直线MN对称,若∠CAD=∠CAP,求点P的坐标.
(3)直线BP交y轴于点E,交直线MN于点F,猜想线段OE、FM、MN三者之间存在的数量关系,并证明.
17. (2023•马鞍山二模)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0)、B(3,0),与y轴交于C点,直线y=kx(k<0)交线段BC下方抛物线于D点,交BC于E点
(1)分别求出a、b的值;
(2)求出线段BC的函数关系式,并写出自变量取值范围;
(3)探究是否有最大值,若存在,请求出此时k值,若不存在,请说明理由.
18. (2023•南岗区校级二模)如图1,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线y=﹣ax2+6ax+6与y轴交于点B,交x轴的负半轴于点A,交x轴的正半轴于点C,且S△ABC=30.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,点P为第一象限抛物线上一点,其横坐标为t,PD⊥x轴于点D,设tan∠PAD等于m,求m与t之间的函数关系式;
(3)如图3,在(2)的条件下,当m=时,过点B作BN⊥AB交∠PAC的平分线于点N,点K在线段AB上,点M在线段AN上,连接KM、KN,∠MKN=2∠BNK,作MT⊥KN于点T,延长MT交BN于点H,若NH=4BH,求直线KN的解析式.
19. (2023•江汉区校级模拟)如图1,已知抛物线y=ax2+bx+c(a>0)与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C.
(1)若C(0,﹣3),求抛物线的解析式;
(2)在(1)的条件下,E是线段BC上一动点,AE交抛物线于F点,求的最大值;
(3)如图2,点N为y轴上一点,AN、BN交抛物线于E、F两点,求•的值.
20. (2023•成都模拟)如图,抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.
(1)求点A,B,C的坐标及抛物线的对称轴;
(2)如图1,点P(1,m),Q(1,m﹣2)是两动点,分别连接PC,QB,请求出|PC﹣QB|的最大值,并求出m的值;
(3)如图2,∠BAC的角平分线交y轴于点D,过D点的直线l与射线AB,AC分别于E,F,当直线l绕点D旋转时,是否为定值,若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
21. (2023•沈阳模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+x+2与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,直线l:y=kx+b经过点B,点C,点P是抛物线上一动点,连接OP交直线BC于点D.
(1)求直线l的解析式;
(2)当=时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,点N是直线BC上一动点,连接ON,过点D作DF⊥ON于点F,点F在线段ON上,当OD=DF时,请直接写出点N的坐标.
22. (2023•沈阳模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣过点A(3,2)和点B(,0),与x轴的另一个交点为点C.
(1)求抛物线的函数表达式.
(2)判断△ABC的形状,并说明理由.
(3)点D在线段BC上,连接AD,作DE⊥AD,且DE=AD,连接AE交x轴于点F.点F不与点C重合,射线DP⊥AE,交AE于点P,交AC于点Q.
①当AD=AF时,请直接写出∠CAE的度数;
②当=时,请直接写出CQ的长.
专题14二次函数与线段数量关系最值定值问题
图形运动的过程中,求两条线段之间的函数关系,是中考数学的热点问题.
产生两条线段间的函数关系,常见的情况有两种,一是勾股定理,二是比例关系.还有一种不常见的,就是线段全长等于部分线段之和.由比例线段产生的函数关系问题,在两种类型的题目中比较常用.
一是由平行线产生的对于线段成比例,二是相似三角形的对应边成比例.
一般步骤是先说理产生比例关系,再代入数值或表示数的字母,最后整理、变形,根据要求写出定义域.关键是寻找比例关系,难点是有的整理、变形比较繁琐,容易出错.
【例1】 (2023•武汉模拟)抛物线y=x2﹣2x+m的顶点A在x轴上,与y轴交于点B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,直线CD∥AB交抛物线于C,D两点,若,求△COD的面积;
(3)如图2,P为抛物线对称轴上顶点下方的一点,过点P作直线交抛物线于点E,F,交x轴于点M,求的值.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)运用待定系数法求得直线AB的解析式为y=﹣x+1,根据CD∥AB,设直线CD的解析式为y=﹣x+d,C(xC,yC),D(xD,yD),联立并整理得x2﹣x+1﹣d=0,利用根与系数关系可得:xC+xD=1,xC•xD=1﹣d,yC=﹣xC+d,yD=﹣xD+d,再由,可得CD=3AB=3,建立方程求解即可得出答案;
(3)过点E作EG∥x轴交抛物线对称轴于点G,过点F作FH∥x轴交抛物线对称轴于点H,则AM∥EG∥FH,可得:=,=,设直线PM的解析式为y=kx+n,可得:P(1,k+n),M(﹣,0),联立并整理得:整理得:x2﹣(k+2)x+1﹣n=0,利用根与系数关系可得:xE+xF=k+2,xE•xF=1﹣n,再分两种情况:k<0或k>0,分别求出的值即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2﹣2x+m=(x﹣1)2+m﹣1的顶点A(1,m﹣1)在x轴上,
∴m﹣1=0,
∴m=1,
∴该抛物线的解析式为y=x2﹣2x+1;
(2)∵y=x2﹣2x+1=(x﹣1)2,
∴顶点A(1,0),
令x=0,得y=1,
∴B(0,1),
在Rt△AOB中,AB===,
设直线AB的解析式为y=kx+b,
则,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+1,
∵CD∥AB,
∴设直线CD的解析式为y=﹣x+d,C(xC,yC),D(xD,yD),
则x2﹣2x+1=﹣x+d,
整理得:x2﹣x+1﹣d=0,
∴xC+xD=1,xC•xD=1﹣d,
yC=﹣xC+d,yD=﹣xD+d,
∴yC﹣yD=(﹣xC+d)﹣(﹣xD+d)=xD﹣xC,
∵,
∴CD=3AB=3,
∴CD2=(3)2=18,
∴(xC﹣xD)2+(yC﹣yD)2=18,即(xC﹣xD)2+(xD﹣xC)2=18,
∴(xC﹣xD)2=9,
∴(xC+xD)2﹣4xC•xD=9,即1﹣4(1﹣d)=9,
解得:d=3,
∴x2﹣x﹣2=0,
解得:x=2或﹣1,
∴C(2,1),D(﹣1,4),
设直线CD:y=﹣x+3交y轴于点K,
令x=0,则y=3,
∴K(0,3),
∴OK=3,
∴S△COD=OK×|xC﹣xD|=×3×3=;
(3)如图2,过点E作EG∥x轴交抛物线对称轴于点G,过点F作FH∥x轴交抛物线对称轴于点H,
则AM∥EG∥FH,
∴=,=,
设直线PM的解析式为y=kx+n,
当x=1时,y=k+n,
∴P(1,k+n),
当y=0时,kx+n=0,
解得:x=﹣,
∴M(﹣,0),
∴AM=|1﹣(﹣)|=||,
由x2﹣2x+1=kx+n,
整理得:x2﹣(k+2)x+1﹣n=0,
则xE+xF=k+2,xE•xF=1﹣n,
∵EG=|xE﹣1|,FH=|xF﹣1|,
∴+=+=,
当k<0时,点E、F、M均在对称轴直线x=1左侧,
∴EG=|xE﹣1|=1﹣xE,FH=|xF﹣1|=1﹣xF,AM=||=,
∴+====,
∴+=AM×(+)=×=1;
当k>0时,点E、F、M均在对称轴直线x=1右侧,
∴EG=|xE﹣1|=xE﹣1,FH=|xF﹣1|=xF﹣1,AM=||=﹣,
∴+====﹣,
∴+=AM×(+)=﹣×(﹣)=1;
综上所述,的值为1.
【例2】 (2023•黄石)如图,抛物线y=﹣x2+x+4与坐标轴分别交于A,B,C三点,P是第一象限内抛物线上的一点且横坐标为m.
(1)A,B,C三点的坐标为 (﹣2,0) , (3,0) , (0,4) .
(2)连接AP,交线段BC于点D,
①当CP与x轴平行时,求的值;
②当CP与x轴不平行时,求的最大值;
(3)连接CP,是否存在点P,使得∠BCO+2∠PCB=90°,若存在,求m的值,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)令x=0,则y=4,令y=0,则﹣x2+x+4=0,所以x=﹣2或x=3,由此可得结论;
(2)①由题意可知,P(1,4),所以CP=1,AB=5,由平行线分线段成比例可知,==.
②过点P作PQ∥AB交BC于点Q,所以直线BC的解析式为:y=﹣x+4.设点P的横坐标为m,则P(m,﹣m2+m+4),Q(m2﹣m,﹣m2+m+4).所以PQ=m﹣(m2﹣m)=﹣m2+m,因为PQ∥AB,所以===﹣(m﹣)2+,由二次函数的性质可得结论;
(3)假设存在点P使得∠BCO+2∠BCP=90°,即0<m<3.过点C作CF∥x轴交抛物线于点F,由∠BCO+2∠PCB=90°,可知CP平分∠BCF,延长CP交x轴于点M,易证△CBM为等腰三角形,所以M(8,0),所以直线CM的解析式为:y=﹣x+4,令﹣x2+x+4=﹣x+4,可得结论.
【解答】解:(1)令x=0,则y=4,
∴C(0,4);
令y=0,则﹣x2+x+4=0,
∴x=﹣2或x=3,
∴A(﹣2,0),B(3,0).
故答案为:(﹣2,0);(3,0);(0,4).
(2)①∵CP∥x轴,C(0,4),
∴P(1,4),
∴CP=1,AB=5,
∵CP∥x轴,
∴==.
②如图,过点P作PQ∥AB交BC于点Q,
∴直线BC的解析式为:y=﹣x+4.
设点P的横坐标为m,
则P(m,﹣m2+m+4),Q(m2﹣m,﹣m2+m+4).
∴PQ=m﹣(m2﹣m)=﹣m2+m,
∵PQ∥AB,
∴===﹣(m﹣)2+,
∴当m=时,的最大值为.
另解:分别过点P,A作y轴的平行线,交直线BC于两点,仿照以上解法即可求解.
(3)假设存在点P使得∠BCO+2∠BCP=90°,即0<m<3.
过点C作CF∥x轴交抛物线于点F,
∵∠BCO+2∠PCB=90°,∠BCO+∠BCF+∠MCF=90°,
∴∠MCF=∠BCP,
延长CP交x轴于点M,
∵CF∥x轴,
∴∠PCF=∠BMC,
∴∠BCP=∠BMC,
∴△CBM为等腰三角形,
∵BC=5,
∴BM=5,OM=8,
∴M(8,0),
∴直线CM的解析式为:y=﹣x+4,
令﹣x2+x+4=﹣x+4,
解得x=或x=0(舍),
∴存在点P满足题意,此时m=.
【例3】 (2023•河南三模)如图,抛物线y=ax2+bx﹣4交x轴于A,B两点,交y轴于点C,OB=2OC=4OA,连接AC,BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D是抛物线y=ax2+bx﹣4的图象上在第四象限内的一动点,DE⊥x轴于点E,交BC于点F.设点D的横坐标为m.
①请用含m的代数式表示线段DF的长;
②已知DG∥AC,交BC于点G,请直接写出当时点D的坐标.
【分析】(1)由抛物线y=ax2+bx﹣4,可知c=﹣4,故OC=4,而OB=2OC=4OA,则OA=2,OB=8,确定点A、B、C的坐标,再用待定系数法求函数解析式即可;
(2)①先求出直线BC的解析式,再设点D为(m,m2﹣m﹣4),可得F(m,m﹣4),即可得出线段DF的长;
②证明△AOC∽△FGD,根据相似三角形的性质可得DF=3,再根据①得出的式子求出m的值,即可求解.
【解答】解:(1)在抛物线y=ax2+bx﹣4中,
令x=0,则y=﹣4,
∴点C的坐标为(0,﹣4),
∴OC=4,
∵OB=2OC=4OA,
∴OA=2,OB=8,
∴点A为(﹣2,0),点B为(8,0),
则把点A、B代入解析式,得:
,
解得:,
∴此抛物线的表达式为y=x2﹣x﹣4;
(2)①设直线BC的解析式为y=mx+n,则
把点B、C代入,得,
解得:,
∴直线AC的解析式为y=x﹣4;
设点D为(m,m2﹣m﹣4),可得F(m,m﹣4),
∴DF=m﹣4−(m2﹣m﹣4)=﹣m2+2m;
②∵点A为(﹣2,0),点B为(8,0),点C的坐标为(0,﹣4),
∴AC2=22+42=20,BC2=82+42=80,AB2=(8+2)2=100,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形,∠ACB=∠ACO+∠OCF=90°,
∵DG∥AC,
∴∠DGC=∠ACB=90°,
∴∠DGF=∠AOC=90°,
∴∠DFG+∠FDG=90°,
∵DE⊥x轴,
∴DE∥y轴,
∴∠OCF=∠DFG,
∵∠ACO+∠OCF=90°,∠DFG+∠FDG=90°,
∴∠ACO=∠FDG,
∴△AOC∽△FGD,
∴,
∵AC2=22+42=20,
∴AC=2,
∵DG=AC,
∴DG=,
∴,
∴DF=3,
∵DF=﹣m2+2m,
∴﹣m2+2m=3,解得m1=2,m2=6,
∴点D的坐标为(2,﹣6)或(6,﹣4).
【例4】 (2023•大庆)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于原点O和点A,且其顶点B关于x轴的对称点坐标为(2,1).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)抛物线的对称轴上存在定点F,使得抛物线y=ax2+bx+c上的任意一点G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离总相等.
①证明上述结论并求出点F的坐标;
②过点F的直线l与抛物线y=ax2+bx+c交于M,N两点.
证明:当直线l绕点F旋转时,+是定值,并求出该定值;
(3)点C(3,m)是该抛物线上的一点,在x轴,y轴上分别找点P,Q,使四边形PQBC周长最小,直接写出P,Q的坐标.
【分析】(1)求出B(2,﹣1),A(4,0),再将点O、点A、点B代入抛物线y=ax2+bx+c,即可求解解析式;
(2)①设F(2,m),G(x,x2﹣x),由已知可得(x﹣2)2+=,整理得到m(m﹣x2+2x)=0,因为任意一点G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离总相等,所以m=0,即可求F坐标;②设过点F的直线解析式为y=kx﹣2k,M(xM,yM),N(xN,yN),联立直线与抛物线解析式得x2﹣(4+4k)x+8k=0,则有xM+xN=4+4k,xM•xN=8k,yM+yN=4k2,yM•yN=﹣4k2,由①可得+=+=1;
(3)作B点关于y轴的对称点B',作C点关于x轴的对称点C',连接C'B'交x轴、y轴分别于点P、Q,四边形PQBC周长=BQ+PQ+PC+BC=B'Q+PQ+C'P+CB=C'B'+CB,求出B'(﹣2,﹣1),C'(3,),可得直线B'C'的解析为y=x﹣,则可求Q(0,﹣),P(,0).
【解答】解:(1)∵顶点B关于x轴的对称点坐标为(2,1),
∴B(2,﹣1),
∴A(4,0),
将点O、点A、点B代入抛物线y=ax2+bx+c,
得到,解得,
∴y=x2﹣x;
(2)①设F(2,m),G(x,y),
∴G点到直线y=﹣2的距离为|y+2|,
∴(y+2)2=y2+4y+4,
∵y=x2﹣x,
∴(y+2)2=y2+4y+4=y2+x2﹣4x+4=y2+(x﹣2)2,
∴G到直线y=﹣2的距离与点(2,0)和G点的距离相等,
∴抛物线上的任意一点G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离总相等;
∵G到定点F的距离与点G到直线y=﹣2的距离相等,
∴(x﹣2)2+=,
整理得,m(m﹣x2+2x)=0,
∵距离总相等,
∴m=0,
∴F(2,0);
②设过点F的直线解析式为y=kx﹣2k,M(xM,yM),N(xN,yN),
联立,整理得x2﹣(4+4k)x+8k=0,
∴xM+xN=4+4k,xM•xN=8k,
∴yM+yN=4k2,yM•yN=﹣4k2,
∵M到F点与M点到y=﹣2的距离相等,N到F点与N点到y=﹣2的距离相等,
∴+=+===1,
∴+=1是定值;
(3)作B点关于y轴的对称点B',作C点关于x轴的对称点C',连接C'B'交x轴、y轴分别于点P、Q,
∵BQ=B'Q,CP=C'P,
∴四边形PQBC周长=BQ+PQ+PC+BC=B'Q+PQ+C'P+CB=C'B'+CB,
∵点C(3,m)是该抛物线上的一点
∴C(3,﹣),
∵B(2,﹣1),
∴B'(﹣2,﹣1),C'(3,),
∴直线B'C'的解析为y=x﹣,
∴Q(0,﹣),P(,0).
1. (2023•道里区二模)已知:在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=﹣+bx+3交x轴于A、B两点(点B在点A的右边)交y轴于点C,OB=3OC.
(1)如图1,求抛物线的解析式;
(2)如图2,点E是第一象限抛物线上的点,连接BE,过点E作ED⊥OB于点D,tan∠EBD=,求△BDE的面积;
(3)如图3,在(2)的条件下,连接BC交DE于点Q,点K是第四象限抛物线上的点,连接EK交BC于点M,交x轴于点N,∠EMC=45°,过点K作直线KT⊥x轴于点T,过点E作EL∥x轴,交直线KT于点L,点F是抛物线对称轴右侧第一象限抛物线上的点,连接ET、LF,LF的延长线交ET于点P,连接DP并延长交EL于点S,SE=2SL,求点F的坐标.
【分析】(1)用待定系数法即可求解;
(2)在Rt△EDB中,,则,解得t1=3,t2=9(舍去),利用,求出点E的坐标,进而求解;
(3)证明四边形DELT是正方形和△EPS≌△EPL(SAS),则,RL=11﹣n,故,即可求解.
【解答】解:(1)如图1,当x=0时,,
∴C(0,3),∴OC=3,
∵OB=3OC,
∴OB=9,∴B(9,0),
∵点B在抛物线上,
∴,,
∴抛物线的解析式为;
(2)如图2,设,
∴,BD=9﹣t,
在Rt△EDB中,,
∴,
解得t1=3,t2=9(舍去),
∴,
∴E(3,8),OD=3,BD=6,ED=8,
∴;
(3)如图3,连接CD,
∵OC=OD=3,∠COD=90°,
∴∠ODC=∠OCD=45°
∵∠EDO=90°,
∴∠EDC=45°,
∴∠EDC=∠EMQ,
∵∠QCD=180°﹣∠CDQ﹣∠CQD,∠QEM=180°﹣∠QME﹣∠EQM,
∴∠DCQ=∠DEM,
过点D作DG⊥BC于点G,BD=6,,
设CG=a,则,
在Rt△CGD中,DG2=CD2﹣CG2,
在Rt△BGD中,DG2=BD2﹣BG2,
∴CD2﹣CG2=BD2﹣BG2,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,∴DN=4,
∴N(7,0),
过点K作KH⊥ED于点H,
设,
∴KH=m﹣3,,
∵,
∴,
∴m1=11,m2=3(舍),
当m=11时,,
∴K(11,﹣8),
∴T(11,0),L(11,8),
∴EL=ED=8,
∵∠EDT=∠DTL=∠ELT=90°,
∴四边形DELT是矩形,
∵EL=ED,
∴四边形DELT是正方形
∴∠DET=∠LET,
又∵EP=EP,ED=EL,
∴△EPS≌△EPL(SAS),
∴∠EDS=∠ELP,
∵SE=2SL,
∴,
在Rt△SED中,,
∴,
过点F作FR⊥EL于点R,设,
则,RL=11﹣n,
∴,
∴n2﹣6n﹣7=0,
∴n1=7,n2=﹣1(舍),
∴.
2. (2023•三明二模)如图,抛物线y=x2+mx(m<0)交x轴于O,A两点,顶点为点B.
(Ⅰ)求△AOB的面积(用含m的代数式表示);
(Ⅱ)直线y=kx+b(k>0)过点B,且与抛物线交于另一点D(点D与点A不重合),交y轴于点C.过点C作CE∥AB交x轴于点E.
(ⅰ)若∠OBA=90°,2<<3,求k的取值范围;
(ⅱ)求证:DE∥y轴.
【分析】(I)先根据顶点式可得点B的坐标,令y=0,解方程可得点A的坐标,从而得OA=﹣m,根据三角形面积公式可得△AOB的面积;
(II)(i)如图2,作BF⊥AO,可证明△EOC∽△AFB,列比例式,根据△OAB为等腰直角三角形和点B的坐标,列关于m的方程,可得结论;
(ii)先求BC的解析式确定点C的坐标,根据方程组的解析可得点D的横坐标,根据CE∥AB确定CE的解析式,根据y=0可得E的坐标,由D和E的横坐标相等可得结论.
【解答】解:(Ⅰ)如图1,y=x2+mx=,
∴点B的坐标为,
由x2+mx=0,得x1=0,x2=﹣m,
∴A(﹣m,0),
∴OA=﹣m,
∴S△OAB===﹣;
(Ⅱ) (ⅰ)如图2,作BF⊥x轴于点F,
则∠AFB=∠EOC=90°.
∵CE∥AB,
∴∠OEC=∠FAB¸
∴△EOC∽△AFB.
∴.
∵,
∴,
∵抛物线的顶点坐标为B(,),∠OBA=90°,
∴△OAB为等腰直角三角形,
∴,
∵m≠0,
∴m=﹣2,
∴B(1,﹣1),
∴BF=1,
∴2<OC<3,
∵点C为直线y=kx+b与y轴交点,
∴2<﹣b<3,
∵直线y=kx+b(k>0)过点B,
∴k+b=﹣1,
∴﹣b=k+1,
∴2<k+1<3,
∴1<k<2;
(ⅱ)如图3,∵直线y=kx+b(k>0)过点B(,),
∴,
∴,
∴y=kx+,
∴C(0,),
由x2+mx=kx+,得:
x2+(m﹣k)x﹣=0,
△=(m﹣k)2+4×=k2,
解得x1=,x2=,
∵点D不与点B重合,
∴点D的横坐标为,
设直线AB的表达式为y=px+q,则:.
解得.,
∴直线AB的表达式为y=﹣,
∵直线CE∥AB,且过点C,
∴直线CE的表达式为y=+,
当y=0时,x=,
∴E(,0),
∴点D,E的横坐标相同,
∴DE∥y轴.
3. (2023•杜尔伯特县一模)如图,已知抛物线y=x2+bx+c与x轴相交于A(﹣1,0),B(m,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3),抛物线的顶点为D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点E在x轴上,且∠ECB=∠CBD,求点E的坐标.
(3)若P是直线BC下方抛物线上任意一点,过点P作PH⊥x轴于点H,与BC交于点M.
①求线段PM长度的最大值.
②在①的条件下,若F为y轴上一动点,求PH+HF+CF的最小值.
【分析】(1)将A(﹣1,0)、C(0,﹣3)代入y=x2+bx+c,待定系数法即可求得抛物线的解析式;
(2)根据待定系数法,可得BD的解析式,根据平行线的判定和两平行直线的函数解析式的关系,根据待定系数法,可得CE的解析式,进一步可得答案;
(3)①根据BC的解析式和抛物线的解析式,设P(x,x2﹣2x﹣3),则M(x,x﹣3),表示PM的长,根据二次函数的最值可得:当x=时,PM的最大值;
②当PM的最大值时,P(,﹣),确定F的位置:在x轴的负半轴了取一点K,使∠OCK=45°,过F作FN⊥CK于N,当N、F、H三点共线时,如图2,FH+FN最小,即PH+HF+CF的值最小,根据45度的直角三角形的性质可得结论.
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),点C(0,﹣3)代入抛物线y=x2+bx+c中得:,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4
∴顶点D(1,﹣4),
当y=0时,x2﹣2x﹣3=0,
(x﹣3)(x+1)=0,
x=3或﹣1,
∴B(3,0);
如图1,连接BD,
设BD所在直线的解析式为:y=k(x﹣3),将D点坐标代入函数解析式,得﹣2k=﹣4,
解得k=2,
故BD所在直线的解析式为:y=2x﹣6,
∵∠ECB=∠CBD,
∴CE∥BD,
设CE所在直线的解析式为:y=2x+b,将C点坐标代入函数解析式,得b=﹣3,
故CE所在直线的解析式为:y=2x﹣3,
当y=0时,x=.
当点E在点B的右侧时,直线CE经过BD的中点(2,2),
此时CE的解析式为y=x﹣3,
∴点E的坐标是(6,0).
∴综上所述,点E的坐标是(,0)或(6,0);
(3)①如图2,
∵B(3,0),C(0,﹣3),
设BC的解析式为:y=kx+b,
则,
解得:,
BC的解析式为:y=x﹣3,
设P(x,x2﹣2x﹣3),则M(x,x﹣3),
∴PM=(x﹣3)﹣(x2﹣2x﹣3)=﹣x2+3x=﹣(x﹣)2+,
当x=时,PM有最大值为;
②当PM有最大值,P(,﹣),
在x轴的负半轴了取一点K,使∠OCK=45°,过F作FN⊥CK于N,
∴FN=CF,
当N、F、H三点共线时,PH+NH最小,即PH+HF+CF的值最小,
Rt△OCK中,OC=3,
∴OK=3,
∵OH=,
∴KH=+3=,
Rt△KNH中,∠KHN=45°,
∴KN=KH=,
∴NH=KN=,
∴PH+HF+CF的最小值是PH+NH=.
4. (2023•江岸区校级一模)已知:抛物线y=x2+x+m交x轴于A,B两点,交y轴于点C,其中点B在点A的右侧,且AB=7.
(1)如图1,求抛物线的解析式;
(2)如图2,点D在第一象限内抛物线上,连接CD,AD,AD交y轴于点E.设点D的横坐标为d,△CDE的面积为S,求S与d之间的函数关系式(不要求写出自变量d的取值范围);
(3)如图3,在(2)的条件下,过点D作DH⊥CE于点H,点P在DH上,连接CP,若∠OCP=2∠DAB,且HE:CP=3:5,求点D的坐标及相应S的值.
【分析】(1)令y=0,则(x+2)(x﹣m)=0,根据AB=7可求出m的值,则答案可求出;
(2)如图1,过点D作DK⊥x轴于点K,设∠DAB=α,则D(d,﹣),求出CE=5﹣(5﹣d)=d,根据三角形面积公式可得解;
(3)如图2,过点E作CE的垂线,过C作∠OCP的平分线交DE于点J,交CE的垂线于点F,过点F作ED的平行线交HD于点N.则∠ECF=∠HDE=α,HE=3k,CP=5k,CE=HD=d,证明△CEF≌△DHE,得出EF=HE=DN=3k,CF=DE=FN,可得出d=6k,在Rt△DHE中,tan,由(2)可求出d的值,则D点坐标可求出.则S=8.
【解答】(1)由y=x2+x+m,
令y=0,则(x+2)(x﹣m)=0,
∴AO=2,BO=m,
∴A(﹣2,0),B(m,0),
∵AB=7,
∴m﹣(﹣2)=7,m=5,
∴y=;
(2)过点D作DK⊥x轴于点K,设∠DAB=α,则D(d,﹣),
∴=.
∴EO=AO•tanα=5﹣d,CE=5﹣(5﹣d)=d,
∴;
(3)过点E作CE的垂线,过C作∠OCP的平分线交DE于点J,交CE的垂线于点F,过点F作ED的平行线交HD于点N.
∴∠ECF=∠HDE=α,HE=3k,CP=5k,CE=HD=d,
∵CE=HD,∠CEF=∠CHD=90°,
∴△CEF≌△DHE(ASA),
∵EF∥DN,NF∥DE,
∴四边形EDNF为平行四边形,
∴EF=HE=DN=3k,CF=DE=FN,
∴△CFN为等腰直角三角形,
∴∠PCN=∠FNC=45°,
∴∠PCN=∠PNC=45°﹣α,
∴PC=PN=5k,
∴PD=2k,
∴CH=d﹣3k,PH=d﹣2k,
∴(d﹣3k)2+(d﹣2k)2=(5k)2,
∴(d﹣6k)(d+k)=0,
∴d=6k,d=﹣k(舍去),
∴在Rt△DHE中,tan,
由(2)知,
∴.
∴d=4,
∴D(4,3),
∴==8.
5. (2023•涡阳县一模)如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与直线y=x+1相交于A(﹣1,0),B(4,m)两点,且抛物线经过点C(5,0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)点P是直线上方的抛物线上的一个动点,求△ABP的面积最大时的P点坐标.
(3)若点P是抛物线上的一个动点(不与点A点B重合),过点P作直线PD⊥x轴于点D,交直线AB于点E.当PE=2ED时,求P点坐标;
(4)设抛物线与y轴交于点F,在抛物线的第一象限内,是否存在一点M,使得AM被FC平分?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
【分析】(1)将交点B(4,m)代入直线y=x+1得B(4,5),由题意可设抛物线解析式y=a(x+1)(x﹣5),把B(4,m)代入得a=﹣1,即可求解;
(2),即可求解;
(3),故|﹣x2+3x+4|=2|x+1|,所以﹣x2+3x+4=±2(x+1),即可求解;
(4)若AM被FC平分,则AM的中点在直线FC上,由F(0,4),C(5,0)得直线FC的表达式为:y=﹣x+4,设M(x,﹣x2+4x+5),A(﹣1,0),所以其中点坐标为,将M'代入,解得x1=3,x2=﹣1(舍),即可求解.
【解答】解:(1)将交点B(4,m)代入直线y=x+1得B(4,5),
由题意可设抛物线解析式y=a(x+1)(x﹣5),
把B(4,m)代入得a=﹣1,
∴y=﹣(x+1)(x﹣5),即y=﹣x2+4x+5;
(2)过点P作y轴的平行线交AB于点H,
则,
xB﹣xA=4﹣(﹣1)=5,
所以,
其对称轴为,
把代入y=﹣x2+4x+5得:,
即△ABP的面积最大时P点坐标为;
(3)∵P为抛物线上一点,所以存在P点在直线AB上方和下方两种情况.
由题意得,
ED=yE﹣yD=(x+1)﹣0=x+1,
因为PE=2ED,
所以|﹣x2+3x+4|=2|x+1|,所以﹣x2+3x+4=±2(x+1),
解得x1=﹣1(舍),x2=2,x3=6,
当x=2时,y=9;当x=6时,y=﹣7.
即当PE=2ED时,求P点坐标为(2,9)或(6,﹣7);
(4)若AM被FC平分,则AM的中点在直线FC上.
由F(0,5),C(5,0)得直线FC的表达式为:y=﹣x+5,
设M(x,﹣x2+4x+5),A(﹣1,0),所以其中点坐标为,
将M'代入y=﹣x+5,解得x1=3,x2=2,
∴点M(3,8)或(2,9),
当其坐标为(3,8)或(2,9)时,AM被FC平分.
6. (2023•桂林)如图,已知抛物线y=a(x﹣3)(x+6)过点A(﹣1,5)和点B(﹣5,m),与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,m的值和点C的坐标;
(2)若点P是x轴上的点,连接PB,PA,当=时,求点P的坐标;
(3)在抛物线上是否存在点M,使A,B两点到直线MC的距离相等?若存在,求出满足条件的点M的横坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法求解即可.
(2)设P(t,0),则有=,解方程,可得结论.
(3)存在.连接AB,设AB的中点为T.分两种情形:①当直线CM经过AB的中点T时,满足条件.②CM′∥AB时,满足条件.根据方程组求出点M的坐标即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=a(x﹣3)(x+6)过点A(﹣1,5),
∴5=﹣20a,
∴a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣(x﹣3)(x+6),
令y=0,则﹣(x﹣3)(x+6)=0,解得x=3或﹣6,
∴C(3,0),
当x=﹣5时,y=﹣×(﹣8)×1=2,
∴B(﹣5,2),
∴m=2.
(2)设P(t,0),则有=,
整理得,21t2+242t+621=0,
解得t=﹣或﹣,
经检验t=﹣或﹣是方程的解,
∴满足条件的点P坐标为(﹣,0)或(﹣,0).
(3)存在.连接AB,设AB的中点为T.
①当直线CM经过AB的中点T时,满足条件.
∵A(﹣1,5),B(﹣5,2),TA=TB,
∴T(﹣3,),
∵C(3,0),
∴直线CT的解析式为y=﹣x+,
由,解得(即点C)或,
∴M(﹣,),
②CM′∥AB时,满足条件,
∵直线AB的解析式为y=x+,
∴直线CM′的解析式为y=x﹣,
由,解得(即点C)或,
∴M′(﹣9,﹣9),
综上所述,满足条件的点M的横坐标为﹣或﹣9.
7. (2023•甘肃)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与坐标轴交于A(0,﹣2),B(4,0)两点,直线BC:y=﹣2x+8交y轴于点C.点D为直线AB下方抛物线上一动点,过点D作x轴的垂线,垂足为G,DG分别交直线BC,AB于点E,F.
(1)求抛物线y=x2+bx+c的表达式;
(2)当GF=时,连接BD,求△BDF的面积;
(3)①H是y轴上一点,当四边形BEHF是矩形时,求点H的坐标;
②在①的条件下,第一象限有一动点P,满足PH=PC+2,求△PHB周长的最小值.
【分析】(1)利用待定系数法求解即可.
(2)求出点D的坐标,可得结论.
(3)①过点H作HM⊥EF于M,证明△EMH≌△FGB(AAS),推出MH=GB,EM=FG,由HM=OG,可得OG=GB=OB=2,由题意直线AB的解析式为y=x﹣2,设E(a,﹣2a+8),F(a,a﹣2),根据MH=BG,构建方程求解,可得结论.
②因为△PHB的周长=PH+PB+HB=PC+2+PB+5=PC+PB+7,所以要使得△PHB的周长最小,只要PC+PB的值最小,因为PC+PB≥BC,所以当点P在BC上时,PC+PB=BC的值最小.
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c过A(0,﹣2),B(4,0)两点,
∴,
解得,
∴y=x2﹣x﹣2.
(2)∵B(4,0),A(0,﹣2),
∴OB=4,OA=2,
∵GF⊥x轴,OA⊥x轴,
在Rt△BOA和Rt△BGF中,tan∠ABO==,
即=,
∴GB=1,
∴OG=OB﹣GB=4﹣1=3,
当x=3时,yD=×9﹣×3﹣2=﹣2,
∴D(3,﹣2),即GD=2,
∴FD=GD﹣GF=2﹣=,
∴S△BDF=•DF•BG=××1=.
(3)①如图1中,过点H作HM⊥EF于M,
∵四边形BEHF是矩形,
∴EH∥BF,EH=BF,
∴∠HEF=∠BFE,
∵∠EMH=∠FGB=90°,
∴△EMH≌△FGB(AAS),
∴MH=GB,EM=FG,
∵HM=OG,
∴OG=GB=OB=2,
∵A(0,﹣2),B(4,0),
∴直线AB的解析式为y=x﹣2,
设E(a,﹣2a+8),F(a,a﹣2),
由MH=BG得到,a﹣0=4﹣a,
∴a=2,
∴E(2,4),F(2,﹣1),
∴FG=1,
∵EM=FG,
∴4﹣yH=1,
∴yH=3,
∴H(0,3).
②如图2中,
BH===5,
∵PH=PC+2,
∴△PHB的周长=PH+PB+HB=PC+2+PB+5=PC+PB+7,
要使得△PHB的周长最小,只要PC+PB的值最小,
∵PC+PB≥BC,
∴当点P在BC上时,PC+PB=BC的值最小,
∵BC===4,
∴△PHB的周长的最小值为4+7.
8. (2023•丽水)如图,已知抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(0,﹣5),B(5,0).
(1)求b,c的值;
(2)连结AB,交抛物线L的对称轴于点M.
①求点M的坐标;
②将抛物线L向左平移m(m>0)个单位得到抛物线L1.过点M作MN∥y轴,交抛物线L1于点N.P是抛物线L1上一点,横坐标为﹣1,过点P作PE∥x轴,交抛物线L于点E,点E在抛物线L对称轴的右侧.若PE+MN=10,求m的值.
【分析】(1)用待定系数法可求出答案;
(2)①设直线AB的解析式为y=kx+n(k≠0),由A点及B点坐标可求出直线AB的解析式,由(1)得,抛物线L的对称轴是直线x=2,则可求出答案;
②由题意可得点N的坐标是(2,m2﹣9),P点的坐标是(﹣1,m2﹣6m),分三种情况,(Ⅰ)如图1,当点N在点M及下方,即0<m<时,(Ⅱ)如图2,当点N在点M的上方,点Q在点P及右侧,(Ⅲ)如图3,当点N在M上方,点Q在点P左侧,由平移的性质求出PE及MN的长,根据PE+MN=10列出方程可得出答案.
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(0,﹣5)和点B(5,0),
∴,
解得:,
∴b,c的值分别为﹣4,﹣5.
(2)①设直线AB的解析式为y=kx+n(k≠0),
把A(0,﹣5),B(5,0)的坐标分别代入表达式,得,
解得,
∴直线AB的函数表达式为y=x﹣5.
由(1)得,抛物线L的对称轴是直线x=2,
当x=2时,y=x﹣5=﹣3,
∴点M的坐标是(2,﹣3);
②设抛物线L1的表达式为y=(x﹣2+m)2﹣9,
∵MN∥y轴,
∴点N的坐标是(2,m2﹣9),
∵点P的横坐标为﹣1,
∴P点的坐标是(﹣1,m2﹣6m),
设PE交抛物线L1于另一点Q,
∵抛物线L1的对称轴是直线x=2﹣m,PE∥x轴,
∴根据抛物线的对称性,点Q的坐标是(5﹣2m,m2﹣6m),
(Ⅰ)如图1,当点N在点M及下方,即0<m<时,
∴PQ=5﹣2m﹣(﹣1)=6﹣2m,MN=﹣3﹣(m2﹣9)=6﹣m2,
由平移的性质得,QE=m,
∴PE=6﹣2m+m=6﹣m,
∵PE+MN=10,
∴6﹣m+6﹣m2=10,
解得,m1=﹣2(舍去),m2=1,
(Ⅱ)如图2,当点N在点M及上方,点Q在点P及右侧,
即<m<3时,
PE=6﹣m,MN=m2﹣6,
∵PE+MN=10,
∴6﹣m+m2﹣6=10,
解得,m1=(舍去),m2=(舍去).
(Ⅲ)如图3,当点N在M上方,点Q在点P左侧,
即m>3时,PE=m,MN=m2﹣6,
∵PE+MN=10,
∴m+m2﹣6=10,
解得,m1=(舍去),m2=,
综合以上可得m的值是1或.
9. (2023•陕西)已知抛物线L:y=﹣x2+bx+c过点(﹣3,3)和(1,﹣5),与x轴的交点为A,B(点A在点B的左侧).
(1)求抛物线L的表达式;
(2)若点P在抛物线L上,点E、F在抛物线L的对称轴上,D是抛物线L的顶点,要使△PEF∽△DAB(P的对应点是D),且PE:DA=1:4,求满足条件的点P的坐标.
【分析】(1)利用待定系数法可求解析式;
(2)先求出点A,点B,点D坐标,由相似三角形的性质可求解.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c过点(﹣3,3)和(1,﹣5),
∴,
解得:,
∴抛物线解析式为y=﹣x2﹣4x;
(2)令y=0,则0=﹣x2﹣4x,
∴x1=﹣4,x2=0,
∴点A(﹣4,0),点B(0,0),
∴对称轴为x=﹣2,
∴点D(﹣2,4),
如图,设对称轴与x轴的交点为H,过点P作PQ⊥DH于Q,设点P(m,﹣m2﹣4m),
∵△PEF∽△DAB,
∴,
∴PQ=×4=1,
∴|m+2|=1,
∴m=﹣1或﹣3,
∴点P(﹣1,3)或(﹣3,3).
10. (2023•盘锦)如图1,直线y=x﹣4与x轴交于点B,与y轴交于点A,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点B和点C(0,4),△ABO沿射线AB方向以每秒个单位长度的速度平移,平移后的三角形记为△DEF(点A,B,O的对应点分别为点D,E,F),平移时间为t(0<t<4)秒,射线DF交x轴于点G,交抛物线于点M,连接ME.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当tan∠EMF=时,请直接写出t的值;
(3)如图2,点N在抛物线上,点N的横坐标是点M的横坐标的,连接OM,NF,OM与NF相交于点P,当NP=FP时,求t的值.
【分析】(1)求出等B的坐标,利用待定系数法解决问题即可.
(2)分两种情形:如图1中,当点M在线段DF的上方时,求出DM=7,构建方程求解即可,当点M在线段DF上时,DM=1,构建方程求解即可.
(3)如图2中,过点N作NT∥y轴于T.由题意D(t,t﹣4),则M(t,﹣t2+t+4),N(t,﹣t2+t+4),T(t,﹣t2+t+2),F(t,t),利用全等三角形的性质证明NT=MF,由此构建方程解决问题即可.
【解答】解:(1)∵直线y=x﹣4与x轴交于点B,与y轴交于点A,
∴B(4,0),A(0,﹣4),
把B(4,0),C(0,4)代入y=﹣x2+bx+c得到,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+4.
(2)如图1中,当点M在线段DF的上方时,
由题意得,D(t,t﹣4),则M(t,﹣t2+t+4),
∴DM=﹣t2+8,
在Rt△MEF中,tan∠EMF===,
∴MF=3,
∵DF=EF=4,
∴DM=7,
∴﹣t2+8=7,
∴t=或﹣(舍弃).
当点F在点M上方时,可得DM=1,即﹣t2+8=1,
∴t=或﹣(舍弃),
综上所述,t的值为或.
(3)如图2中,过点N作NT∥y轴于T.由题意得D(t,t﹣4),则M(t,﹣t2+t+4),N(t,﹣t2+t+4),T(t,﹣t2+t+2),F(t,t)
∵NT∥FM,
∴∠PNT=∠PFM,
∵∠NPT=∠MPF,PN=PF,
∴△NPT≌△FPM(ASA),
∴NT=MF,
∴﹣t2+t+4﹣(﹣t2+t+2)=﹣t2+t+4﹣t,
解得t=或﹣(舍弃),
∴t的值为.
11. (2023•深圳三模)如图1,抛物线y=ax2+bx经过点A(﹣5,0),点B(﹣1,﹣2).
(1)求抛物线解析式;
(2)如图2,点P为抛物线上第三象限内一动点,过点Q(﹣4,0)作y轴的平行线,交直线AP于点M,交直线OP于点N,当点P运动时,4QM+QN的值是否变化?若变化,说明变化规律,若不变,求其值;
(3)如图3,长度为的线段CD(点C在点D的左边)在射线AB上移动(点C在线段AB上),连接OD,过点C作CE∥OD交抛物线于点E,线段CD在移动的过程中,直线CE经过一定点F,直接写出定点F的坐标与的最小值.
【分析】(1)将点A(﹣5,0),点B(﹣1,﹣2)代入y=ax2+bx,即可求解;
(2)设P(t,t2+t),﹣5<t<0,分别求出直线AP的解析式为y=tx+t,直线PO的解析式为y=(t+)x,由题意求出M(﹣4,t),N(﹣4,﹣2t﹣10),则可求QM=﹣t,QN=2t+10,所以4QM+QN=﹣2t+2t+10=10,4QM+QN的值不变;
(3)求出直线AB的解析式为y=﹣x﹣,设D(m,﹣m﹣),C(m﹣2,﹣m﹣),求出直线OD的解析式为y=(﹣﹣)x,由CE∥OD,求出直线CE的解析式为y=(﹣﹣)x﹣=﹣x﹣(x+1),则当x+1=0时,x=﹣2,此时y=1,则直线CE经过定点F(﹣2,1),过点F作FK⊥x轴交直线AB于点K,过点E作EG∥FK交AB于点G,由平行的性质得=,当GE最大时,的值最小,设E(n,n2+n),则G(n,﹣n﹣),GE=﹣(n+3)2+2,当n=﹣3时,GE有最大值3,可求的最小值为.
【解答】解:(1)将点A(﹣5,0),点B(﹣1,﹣2)代入y=ax2+bx,
∴,
解得,
∴y=x2+x;
(2)4QM+QN的值为定值,
设P(t,t2+t),﹣5<t<0,
设直线AP的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=tx+t,
设直线PO的解析式为y=k'x,
∴t2+t=tk',
∴k'=t+,
∴y=(t+)x,
∵点Q(﹣4,0),
∴M(﹣4,t),
∴N(﹣4,﹣2t﹣10),
∴QM=﹣t,QN=2t+10,
∴4QM+QN=﹣2t+2t+10=10,
∴4QM+QN的值不变;
(3)设直线AB的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣x﹣,
设D(m,﹣m﹣),
∵CD=,点C在点D的左边,
∴C(m﹣2,﹣m﹣),
设直线OD的解析式为y=k'x,
∴﹣m﹣=k'm,
∴k'=﹣﹣,
∴y=(﹣﹣)x,
∵CE∥OD,
∴直线CE的解析式为y=(﹣﹣)x﹣=﹣x﹣(x+1),
当x+1=0时,x=﹣2,此时y=1,
∴直线CE经过定点F(﹣2,1),
过点F作FK⊥x轴交直线AB于点K,过点E作EG∥FK交AB于点G,
∴=,
∵点F(﹣2,1),
∴K(﹣2,﹣),
∴FK=,
∴当GE最大时,的值最小,
设E(n,n2+n),则G(n,﹣n﹣),
∴GE=﹣(n+3)2+2,
∴当n=﹣3时,GE有最大值2,
∴的最小值为.
12. (2023•阿克苏地区一模)如图1.抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连接BC,已知点B(4,0).
(1)若C(0,3),求抛物线的解析式.
(2)在(1)的条件下,P(﹣2,m)为该抛物线上一点,Q是x轴上一点求的最小值,并求此时点Q的坐标.
(3)如图2.过点A作BC的平行线,交y轴与点D,交抛物线于另一点E.若DE=7AD,求c的值.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)如图1,过点Q作QH⊥BC于点H,作PH′⊥BC于点H′,PH′交x轴于点Q′,交y轴于点G,连接PQ,则∠BHQ=∠BOC=90°,可证得△BQH∽△BCO,得出==,推出PQ+BQ=PQ+QH,当P、Q、H在同一条直线上,且PH⊥BC时,PQ+QH最小,即PQ+BQ=PH′为最小值,过点P作PK⊥y轴于点K,再证得△PGK∽△CGH′,得出∠GPK=∠GCH′,利用三角函数可求得G(0,﹣),再运用待定系数法求得直线PG的解析式为y=x﹣,得出Q(,0),再运用解直角三角形即可求得PH′;
(3)设E(t,﹣t2+bt+c),过点E作EF⊥x轴于点F,如图2,通过△ADO∽△BCO,可求得OD=c2,再由EF∥OD,得出△ADO∽△AEF,结合DE=7AD,即可求得:AF=8OA,EF=8OD,建立方程求解即可得出答案.
【解答】解:(1)把B(4,0),C(0,3)代入y=﹣x2+bx+c,
得,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+3.
(2)∵P(﹣2,m)为该抛物线y=﹣x2+x+3上一点,
∴m=﹣×(﹣2)2+×(﹣2)+3=﹣,
∴P(﹣2,﹣),
如图1,过点Q作QH⊥BC于点H,作PH′⊥BC于点H′,PH′交x轴于点Q′,交y轴于点G,连接PQ,
则∠BHQ=∠BOC=90°,
∵B(4,0),C(0,3),
∴OB=4,OC=3,
∴BC===5,
∵∠QBH=∠CBO,
∴△BQH∽△BCO,
∴==,
∴QH=BQ,
∴PQ+BQ=PQ+QH,
当P、Q、H在同一条直线上,且PH⊥BC时,PQ+QH最小,即PQ+BQ=PH′为最小值,
过点P作PK⊥y轴于点K,
则∠PKG=∠CH′G=90°,PK=2,CK=3﹣(﹣)=,
∵∠PGK=∠CGH′,
∴△PGK∽△CGH′,
∴∠GPK=∠GCH′,
∴tan∠GPK=tan∠GCH′=tan∠BCO==,
∴=,
∴GK=×2=,
∴G(0,﹣),
设直线PG的解析式为y=kx+d,
则,
解得:,
∴直线PG的解析式为y=x﹣,
令y=0,得x﹣=0,
解得:x=,
∴Q(,0),
∵cs∠GPK=cs∠BCO=,
∴=cs∠GPK=,
∴PG=PK=,
∵CG=3﹣(﹣)=,sin∠GCH′=sin∠BCO==,
∴GH′=CG•sin∠GCH′=×=,
∴PH′=PG+GH′=+=,
故的最小值为,此时Q(,0),
(3)把B(4,0)代入y=﹣x2+bx+c,得0=﹣×42+4b+c,
∴b=3﹣c,
∴y=﹣x2+(3﹣c)x+c,
令y=0,得﹣x2+(3﹣c)x+c=0,
解得:x1=4,x2=﹣c,
∴A(c,0),
∴OA=c,
∵C(0,c),
∴OC=c,
设E(t,﹣t2+bt+c),过点E作EF⊥x轴于点F,如图2,
则EF=﹣[﹣t2+(3﹣c)t+c]=t2+(c﹣3)t﹣c,AF=t﹣(﹣c)=t+c,
∵AE∥BC,
∴∠EAF=∠CBO,
∵∠AOD=∠BOC=90°,
∴△ADO∽△BCO,
∴=,即=,
∴OD=c2,
∵EF∥OD,
∴△ADO∽△AEF,
∴==,
∵DE=7AD,
∴===,
∴==,
∴AF=8OA,EF=8OD,
∴,
解得:(舍去)或,
故c的值为2.
13. (2023•松江区二模)如图,在平面直角坐标系中,已知直线y=2x+8与x轴交于点A、与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A、B.
(1)求抛物线的表达式;
(2)P是抛物线上一点,且位于直线AB上方,过点P作PM∥y轴、PN∥x轴,分别交直线AB于点M、N.
①当MN=AB时,求点P的坐标;
②联结OP交AB于点C,当点C是MN的中点时,求的值.
【分析】(1)先根据题意求出点A、B的坐标,代入y=﹣x2+bx+c即可求得抛物线的表达式;
(2)①证明△PMN∽△OBA,可得,设点M的横坐标为m(﹣4<m<0),则PM=﹣m2﹣4m,又OA=4,OB=8,建立方程求解即可得出答案;
②连接OP交AB于点C,先求出点N的坐标,利用中点公式可求得C(﹣,),再证明点C是AB的中点,可得C(﹣2,4),建立方程求解即可得出答案.
【解答】解:(1)∵直线y=2x+8与x轴交于点A、与y轴交于点B,
∴令x=0,则y=8,
令y=0,则x=﹣4,
∴B(0,8),A(﹣4,0),
∵抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A、B,
∴,
∴,
∴抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+8;
(2)①∵P是抛物线上一点,且位于直线AB上方,过点P作PM∥y轴、PN∥x轴,分别交直线AB于点M、N,
∴PM⊥PN,∠PNM=∠BAO,
∴∠MPN=∠AOB=90°,
∴△PMN∽△OBA,
∴,
设点M的横坐标为m(﹣4<m<0),
则M(m,2m+8),P(m,﹣m2﹣2m+8),
∴PM=﹣m2﹣2m+8﹣(2m+8)=﹣m2﹣4m,
∵B(0,8),A(﹣4,0),
∴OA=4,OB=8,
∵MN=AB,
∴,
∴=,
解得m1=m2=﹣2,
∴P(﹣2,8);
②如图,连接OP交AB于点C,
∵PN∥x轴,P(m,﹣m2﹣2m+8),
∴点N的纵坐标为﹣m2﹣2m+8,
令y=﹣m2﹣2m+8,则2x+8=﹣m2﹣2m+8,
解得:x=,
N(,﹣m2﹣2m+8),
∵点C是MN的中点,M(m,2m+8),
∴C(﹣,),
由①知:∠MPN=90°,
又点C是MN的中点,
∴PC=CM=CN,
∴∠CPN=∠CNP,∠CPM=∠CMP,
∵PM∥y轴、PN∥x轴,
∴∠BOC=∠CPM,∠OBC=∠CMP,∠OAC=∠CNP,∠AOC=∠CPN,
∴∠BOC=∠OBC,∠OAC=∠AOC,
∴AC=OC,BC=OC,
∴AC=BC,
∴点C是AB的中点,
∴C(﹣2,4),
∴﹣=﹣2,
解得:m=±2,
∵﹣4<m<0,
∴m=﹣2,
∴PM=﹣m2﹣4m=﹣(﹣2)2﹣4×(﹣2)=8﹣8,
∵PM∥y轴,
∴△PCM∽△OCB,
∴===﹣1,
故的值为﹣1.
14. (2023•游仙区模拟)如图,抛物线与坐标轴分别交于A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上是否存在点P,使得∠CBP=∠ACO,若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由;
(3)如图2,Q是△ABC内任意一点,求++的值.
【分析】(1)设抛物线的解析式为y=a(x﹣x1)(x﹣x2),把A(﹣1,0),B(3,0)代入,解方程组即可得到结论;
(2)如图1,作∠ACO=∠CBQ,BQ与OC相交于Q点,过Q作QM⊥BC,根据相似三角形的性质得到,推出△CMQ为等腰直角三角形,得到CM=QM,=求得Q(0,),设直线BQ的解析式为y=kx+b,解方程组得到直线BQ的解析式为y=﹣x+,于是得到结论;
(3)如图2,过Q点作QM⊥AB,根据相似三角形的性质和三角形的面积公式即可得到结论.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式为y=a(x﹣x1)(x﹣x2),把A(﹣1,0),B(3,0)代入得:y=a(x+1)(x﹣3),
再将C(0,3)代入得:a=﹣1,b=2,c=3,
∴抛物线的解析式为,y=﹣x2+2x+3;
(2)答:存在,理由如下:
如图1,作∠ACO=∠CBQ,BQ与OC相交于Q点,过Q作QM⊥BC,
∵∠AOC=∠BMQ=90°,∠CBQ=∠ACO,
∴△ACO∽△QMB,
∴,
又∵∠OCB=45°,
∴△CMQ为等腰直角三角形,
∴CM=QM,=
∵BC=3,
∴CM=,CQ=,
∴Q(0,),
设直线BQ的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴直线BQ的解析式为y=﹣x+,
解得,或(舍去),
∴P1(﹣,);
延长QM到Q′,使QM=QM′,连接BQ′,
则Q′(,3),
∵B(3,0),
∴直线BQ′的解析式为y=﹣2x+6,
解得,或(舍去),
∴P2=(1,4);
综上所述,P(﹣,)或(1,4);
(3)如图2,过Q点作QM⊥AB,
∵CO⊥AB,
∴QM∥OC,
∴△QMF∽△COF,
∴===,
同理=,=,
∴=++=1.
15. (2023•龙岩模拟)抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,4)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式(用含a的式子表示);
(2)当a>0时,连接AB,BC,若tan∠ABC=,求a的值;
(3)直线y=﹣x+m与线段AB交于点P,与抛物线交于M,N两点(点M在点N的左侧),若PM•PN=6,求m的值.
【分析】(1)由点A,B的坐标,利用待定系数法可求出抛物线的解析式;
(2)设BC与x轴交于D,作DE⊥AB于E,过点B作BH⊥x轴于点H,则△ABH为等腰直角三角形,进而可得出∠BAH=45°,AB=4,设DE=t,则AE=t,BE=3t,结合AB=AE+BE,即可求出t的值,结合AD=t,即可得出点D的坐标,由点B,D的坐标,利用待定系数法可求出直线BD的解析式,再利用一次函数图象上点的坐标特及二次函数图象上点的坐标特征,即可求出a的值;
(3)由点A,B的坐标,利用待定系数法可求出直线AB的解析式,联立直线AB和直线MN的解析式,可求出点P的坐标,将y=﹣x+m代入y=ax2﹣(2a﹣1)x﹣3a+1,整理后可得出关于x的一元二次方程,利用根与系数的关系可得出xM+xN,xM•xN的值,再结合PM•PN=(xP﹣xM)×(xM﹣xP)=6,即可得出关于m的一元二次方程,解之即可得出m的值.
【解答】解:(1)将A(﹣1,0),B(3,4)代入y=ax2+bx+c,
得:,解得:,
∴抛物线的解析式为y=ax2﹣(2a﹣1)x﹣3a+1.
(2)设BC与x轴交于D,作DE⊥AB于E,过点B作BH⊥x轴于点H,如图1所示.
∵点A的坐标为(﹣1,0),点B的坐标为(3,4),
∴AH=BH=4,
∴△ABH为等腰直角三角形,
∴∠BAH=45°,AB=AH=4.
设DE=t,则AE=t,
∵tan∠ABC=,
∴BE=3t,
∴AB=t+3t=4t=4,
∴t=,
∴AD=DE=t=×=2,
∴点D的坐标为(1,0).
设直线BD的解析式为y=kx+d(k≠0),
将B(3,4),D(1,0)代入y=kx+d,
得:,解得:,
∴直线BD的解析式为y=2x﹣2.
当x=0时,y=﹣3a+1,
∴点C的坐标为(0,﹣3a+1),
又∵点C在直线BD上,
∴﹣3a+1=﹣2,
∴a=1,
∴a的值为1.
(3)∵点A的坐标为(﹣1,0),点B的坐标为(3,4),
∴直线AB的解析式为y=x+1(可利用待定系数法求出),
联立直线AB和直线MN的解析式,
得:,解得:,
∴点P的坐标为(,);
将y=﹣x+m代入y=ax2﹣(2a﹣1)x﹣3a+1,整理得:ax2﹣(2a﹣2)x﹣m﹣3a+1=0,
∴xM+xN=﹣=2﹣,xM•xN==﹣﹣3,
∴PM•PN=(xP﹣xM)×(xM﹣xP)
=2(xP﹣xM)(xM﹣xP)
=﹣2[xP2﹣(xM+xN)•xP+xM•xN]
=﹣2[()2﹣(2﹣)×﹣﹣3]=6,
整理得:﹣(m﹣1)=0,
解得:m1=1,m2=5,
∴m的值为1或5.
16. (2023•雷州市模拟)如图(1),抛物线y=ax2+bx+6与x轴交于点A(﹣6,0)、B(2,0),与y轴交于点C,抛物线对称轴交抛物线于点M,交x轴于点N.点P是抛物线上的动点,且位于x轴上方.
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图(2),点D与点C关于直线MN对称,若∠CAD=∠CAP,求点P的坐标.
(3)直线BP交y轴于点E,交直线MN于点F,猜想线段OE、FM、MN三者之间存在的数量关系,并证明.
【分析】(1)用待定系数法求出二次函数关系式即可;
(2)连接CD,设AP与y轴交点为Q,证明△DCA≌△QCA(ASA),求得点Q的坐标,再求出直线AP的函数关系式,再与二次函数联立方程,求出点P的坐标;
(3)先证明△BOE∽△BNF,得=,求得2OE=NF,再分两种情况进行讨论进行求解即可.
【解答】解:(1)∵二次函数y=ax2+bx+6的图象过点A(﹣6,0)、点B(2,0),
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+6;
(2)如图1,连接CD,设AP与y轴交点为Q,
∵抛物线与y轴交于点C,
∴C(0,6),
∵点D与点C关于直线MN对称,直线MN是抛物线的对称轴,
∴D(﹣4,6),M(﹣2,8),N(﹣2,0),CD∥AB,
∵C(0,6),A(﹣6,0),
∴AO=CO,CD=4,
∴∠BAC=∠ACO=45°,
∴∠QCA=∠DCA,
∵∠CAD=∠CAQ,AC=AC,
∴△DCA≌△QCA(ASA),
∴CQ=CD=4,
∴Q(0,2),
设直线AP的解析式为y=kx+2,
把点A坐标代入解析式得:﹣6k+2=0,
解得:k=,
∴直线AP的解析式为y=x+2,
∵点P为直线AP与抛物线的交点,
∴,
解得:或(舍去),
∴P(,);
(3)∵∠BOE=∠BNF=90°,∠OBE=∠NBF,
∴△BOE∽△BNF,
∴=,
∵OB=2,BN=4,
∴=,
即2OE=NF.
分类讨论:
①如图2,此时FN=FM+MN,
∴FM+MN=2OE;
②如图3,此时FN+FM=MN,
∴FM+2OE=MN.
17. (2023•马鞍山二模)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0)、B(3,0),与y轴交于C点,直线y=kx(k<0)交线段BC下方抛物线于D点,交BC于E点
(1)分别求出a、b的值;
(2)求出线段BC的函数关系式,并写出自变量取值范围;
(3)探究是否有最大值,若存在,请求出此时k值,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把点A,B坐标代入函数解析式即可求出a,b的值即可;
(2)根据(1)先求出点C坐标,再用待定系数法求函数解析式即可;
(3)过点D作DF∥y轴,交BC于点F,根据△OEC∽△DFE得出==,设设点D为(m,m2﹣2m﹣3),则点F(m,m﹣3),得出DF=﹣m2+3m,从而得到=﹣(m﹣)2+,然后根据函数的性质得出当m=时,有最大值,从而求出点D坐标,再代入y=kx求出k的值.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0)、B(3,0),
则,
解得;
(2)∵a=1,b=﹣2,
∴抛物线解析式为y=x2﹣2x﹣3,
令x=0,则y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
设线段BC所在的直线的函数解析式为y=kx+b1(k≠0),
则,
解得,
∴线段BC的函数解析式为y=x﹣3(0≤x≤3);
(3)存在,理由:
过点D作DF∥y轴,交BC于点F,如图:
∵OC∥DF,
∴△OEC∽△DFE,
∴==,
设点D为(m,m2﹣2m﹣3),则点F(m,m﹣3),
∴DF=m﹣3﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+3m,
∴===﹣(m﹣)2+,
∵﹣<0,
∴当m=时,有最大值,
此时点D(,﹣),
∴k===﹣.
18. (2023•南岗区校级二模)如图1,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线y=﹣ax2+6ax+6与y轴交于点B,交x轴的负半轴于点A,交x轴的正半轴于点C,且S△ABC=30.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,点P为第一象限抛物线上一点,其横坐标为t,PD⊥x轴于点D,设tan∠PAD等于m,求m与t之间的函数关系式;
(3)如图3,在(2)的条件下,当m=时,过点B作BN⊥AB交∠PAC的平分线于点N,点K在线段AB上,点M在线段AN上,连接KM、KN,∠MKN=2∠BNK,作MT⊥KN于点T,延长MT交BN于点H,若NH=4BH,求直线KN的解析式.
【分析】(1)由﹣ax2+6ax+6=0,根据根与系数的关系可得x1+x2=6,x1•x2=﹣,求出AB的长为,再由三角形ABC的面积可求a的值;
(2)由题意知P(t,﹣t2+t+6),分别求出AD与PD,根据tan∠PAD=m,建立方程即可求m与t的函数关系式;
(3)连接BC与AP交于点E,证明△ABO≌△EAB(AAS),从而推导出△ABN是等腰直角三角形,求出tan∠PAN=,设N(m,n),由=,2=,求出N点坐标,过A作AL⊥AB交于HM的延长线于L,过B作BS∥HL交AL于点S,交KN于点Q,再证明△AKM≌△ALM(ASA),四边形BHLS是平行四边形,△NBK≌△BAS(ASA),设BH=a,KB=b,则NH=4a,AB=5a,由AL=AK,可得到b=2a,则BK:AB=2:5,过K作KG⊥x轴交于G,由△ABO∽△AKG,求出K(﹣,),再用待定系数法求直线KN的解析式即可.
【解答】解:(1)令x=0,则y=6,
∴B(0,6),
令y=0,则﹣ax2+6ax+6=0,
∴x1+x2=6,x1•x2=﹣,
∴|x1﹣x2|=,
∵S△ABC=30=6×,
解得a=,
∴y=﹣x2+x+6;
(2)∵P点横坐标为t,
∴P(t,﹣t2+t+6),
∵PD⊥x轴,
∴PD=﹣t2+t+6,
令y=0,则﹣x2+x+6,
解得x=﹣2或x=8,
∴A(﹣2,0),C(8,0),
∴AD=t+2,
∵tan∠PAD=m,
∴=m,
整理得,m=﹣(t﹣8)(0<t<8);
(3)连接BC与AP交于点E,
∵A(﹣2,0),B(0,6),C(8,0),
∴AC=10,BC=10,
∴AC=BC,
∴∠BAO=∠ABE,
∵OB=6,OC=8,
∴tan∠OCB=,
∵m=,
∴∠PAD=∠OBC,
∴∠BCO=∠APD,
∴∠PAD+∠BCO=90°,
∴BC⊥AP,
∴∠BEA=90°,
∴△ABO≌△EAB(AAS),
∴∠BAE=∠ABO,
∵AN平分∠PAC,
∴∠EAN=∠NAC,
∴2∠OAE+2∠EAN=90°,
∴∠BAN=45°,
∴△ABN是等腰直角三角形,
∴BN=AB=2,
在Rt△APD中,设AN与PD交于Z,过Z作ZY⊥AP交于Y,
∵AZ是∠PAD的平分线,
∴YZ=ZD,
∵tan∠PAD=,
设PD=4,ZD=y,则AD=3,AP=5,YZ=y,
在Rt△PYZ中,(4﹣y)2=y2+22,
∴y=,
∴tan∠ZAD=,
设N(m,n),则=,
∵2=,
解得m=6,n=4,
∴N(6,4),
过A作AL⊥AB交于HM的延长线于L,过B作BS∥HL交AL于点S,交KN于点Q,
∵MT⊥KN,
∴∠NHT=90°﹣∠HNT,∠BKN=90°﹣∠HNT,
∵∠MKN=2∠BNK,
∴∠AKM=180°﹣(∠BKN+∠NKM)=90°﹣∠HNT,
∴∠AKM=∠HTN,
∵∠BAN=∠BNA=45°,
∴∠HMN=∠KMA,
∵∠HMN=∠AML,
∴∠KMA=∠AML,
∵AL⊥AB,∠PAN=∠CAN,
∴∠CAL=∠BAE,
∴∠KAM=∠MAL,
∴△AKM≌△ALM(ASA),
∴AK=AL,∠ALM=∠AKN,
∵BN⊥AB,AL⊥AB,
∴BN∥AL,
∵BS∥HL,
∴四边形BHLS是平行四边形,
∴∠ALM=∠BSA,
∴∠BKN=∠BSA,
∵AB=BN,∠ABN=∠BAS=90°,
∴△NBK≌△BAS(ASA),
∴BK=AS,
∴HL=KN,
∵NH=4BH,
设BH=a,KB=b,则NH=4a,AB=5a,
∵AK=AL,
∴5a﹣b=a+b,
∴b=2a,
∴BK:AB=2:5,
过K作KG⊥x轴交于G,
∴△ABO∽△AKG,
∴===,
∴KG=,AG=,
∴K(﹣,),
设直线KN的解析式为y=sx+h,
∴,
解得,
∴y=x+.
19. (2023•江汉区校级模拟)如图1,已知抛物线y=ax2+bx+c(a>0)与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C.
(1)若C(0,﹣3),求抛物线的解析式;
(2)在(1)的条件下,E是线段BC上一动点,AE交抛物线于F点,求的最大值;
(3)如图2,点N为y轴上一点,AN、BN交抛物线于E、F两点,求•的值.
【分析】(1)根据待定系数法,可得函数解析式;
(2)过点A作AG∥y轴交BC的延长线与点G,过点F作FM∥y轴交BC于点M,求出BC表达式,求出AG的长,再设F(t,t2﹣2t﹣3),得出M (t,t﹣3),求出MF=﹣t2+3t,再利用△AGE∽△FME求出===﹣(t2﹣3t)=﹣(t﹣)2+,即可得到答案;
(3)过点E作EI⊥x轴于点I,过点F作FH⊥x轴于点H,设点N (0,n),求出AN和BN的表达式,利用这两个表达式分别与y=x2﹣2x﹣3联立求出E点和F点的横坐标,即可求出I点和H点的横坐标,再求出OI,OH,OA,OB的长.最后利用平行线分线段成比例求出答案即可.
【解答】解:(1)将A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)代入函数解析式y=ax2+bx+c,
得,
解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)如图1,过点A作AG∥y轴交BC的延长线与点G,过点F作FM∥y轴交BC于点M,
设BC表达式为y=kx+m,将点B(3,0),C(0,﹣3)代入得:
,解得:,
∴BC表达式为y=x﹣3,
∵AG∥y轴,A(﹣1,0),
∴G(﹣1,﹣4),
∴AG=4,
F(t,t2﹣2t﹣3),
∵FM∥y轴,
∴M (t,t﹣3),
∴MF=t﹣3﹣t2+2t+3=﹣t2+3t,
∵AG∥y轴,FM∥y轴,
∴AG∥FM,
∴△AGE∽△FME,
∴===﹣(t2﹣3t)=﹣(t﹣)2+,
∴当t=时,有最大值是;
(3)过点E作EI⊥x轴于点I,过点F作FH⊥x轴于点H,
设点N (0,n),AN表达式为y=k1x+n,
将点A(﹣1,0)代入得k1=n,
∴AN表达式为y=nx+n,
联立y=x2﹣2x﹣3得:,
即:nx+n=x2﹣2x﹣3,整理得:x2﹣(2+n)x﹣(3+n)=0,
解得x1=3+n.x2=﹣1(舍),
∴E点的横坐标为3+n,
∵EI⊥x轴,
∴I点的横坐标为3+n,
∴OI=3+n,
同理BN的直线表达式为v﹣y=﹣x+n,F点的横坐标为﹣,
∴OH=,
∵EI⊥x轴,FH⊥x轴,
∴ON∥IE,ON∥HF,
又∵OA=1,OB=3,
∴,,
∴•=•=.
20. (2023•成都模拟)如图,抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.
(1)求点A,B,C的坐标及抛物线的对称轴;
(2)如图1,点P(1,m),Q(1,m﹣2)是两动点,分别连接PC,QB,请求出|PC﹣QB|的最大值,并求出m的值;
(3)如图2,∠BAC的角平分线交y轴于点D,过D点的直线l与射线AB,AC分别于E,F,当直线l绕点D旋转时,是否为定值,若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
【分析】(1)当x=0时,求得y的值,从而得出点C坐标,令y=0,求得x的值,进而求得A、B两点坐标,根据点A和点B对称求得对称轴;
(2)将点B向上平移2个单位至B′(5,2),作点C关于直线x=1的对称点C′(2,﹣4),作直线B′C′交直线x=1于点P′,则|PC﹣BQ|最大值是:B′C′的长,进一步求得结果;
(3)作DG⊥AC于G,作FH⊥AB于H,先求得点D坐标,从而设出EF的关系式,根据AHF∽△AOC,△DOE∽△FHE,得出AH,CH,EH的关系式,然后解斜三角形ACE,从而用k表示出AE和AF,计算化简+求得结果.
【解答】解:(1)当x=0时,y=﹣4,
∴C(0,﹣4),
当y=0时,x2﹣﹣4=0,
∴x1=﹣3,x2=5,
∴A(﹣3,0),B(5,0);
∵=1,
∴抛物线的对称轴为直线x=1;
(1)如图1,
将点B向上平移2个单位至B′(5,2),作点C关于直线x=1的对称点C′(2,﹣4),
作直线B′C′交直线x=1于点P′,则|PC﹣BQ|最大值是:B′C′的长,
∵B′C′==3,
∴|PC﹣BQ|最大=3,
∵直线B′C′的解析式为:y=2x﹣8,
∴当x=1时,y=2×1﹣8=﹣6,
∴m=﹣6;
(3)为定值,理由如下:
如图2,
作DG⊥AC于G,作FH⊥AB于H,
∵AD平分∠BAC,
∴OD=DG,
∵S△AOC=S△AOD+S△ACD,
∴=+,
∴OD=,
∵D(0,﹣),
∴设直线EF的关系式为:y=kx﹣,
∴E(,0),
∵FH∥OC,OD∥FH,
∴△AHF∽△AOC,△DOE∽△FHE,
∴==,===,
设AH=3a,FH=4a,
∴=,
∴EH=,
∵AH+EH=AE,
∴3a+=,
∴a=,
∴AF=5a=
∴+=+=
21. (2023•沈阳模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+x+2与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,直线l:y=kx+b经过点B,点C,点P是抛物线上一动点,连接OP交直线BC于点D.
(1)求直线l的解析式;
(2)当=时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,点N是直线BC上一动点,连接ON,过点D作DF⊥ON于点F,点F在线段ON上,当OD=DF时,请直接写出点N的坐标.
【分析】(1)利用待定系数法解答即可;
(2)过点P作PE∥y轴交BC于点E,设P(m,﹣+m+2)),则E(m,m+2),利用m的代数式表示出线段PE,得到关于m的方程,解方程就可求得结论;
(3)利用分类讨论的思想方法分①当点N在线段BD上时和②当点N在线段BD的延长线上时,两种情况讨论解答:①过点N作NH⊥x轴于点H,通过计算线段OH,NH的长度求得结论;②过点F作FK⊥x轴于点K,过点D作DQ⊥FK于点Q,通过求得直线OF的解析式,与直线y=﹣x+2联立,就可求得结论.
【解答】解:(1)令x=0,则y=2,
∴C(0,2).
∴OC=2.
令y=0,则﹣x2+x+2=0,
解得:x=﹣1或4,
∴A(﹣1,0),B(4,0).
∴OA=1,OB=4.
设直线l的解析式为y=kx+b,
∴,
解得:,
∴直线l的解析式为y=﹣x+2;
(2)过点P作PE∥y轴交BC于点E,如图,
∴∠COD=∠DPE,∠OCD=∠PED,
∴△CDO∽△EDP,
∴,
∵=,
∴PD=OD.
∴PE=OC=2.
设P(m,﹣+m+2)),则E(m,m+2),
∴PE=﹣+m+2﹣(m+2)=﹣+2m,
∴﹣+2m=2.
解得:m1=m2=2.
∴P(2,3);
(3)N(,)或N(,),理由:
∵P(2,3),
∴直线OP的解析式为y=x.
∴,
解得:.
∴D(1,).
∴OD=,BD=.
①当点N在线段BD上时,如图,
在Rt△ODF中,∠DFO=90°,
∵sin∠DOF=,
∴tan∠DOF=.
在Rt△OBC中,∠BOC=90°,
∴tan∠CBO=.
∴∠DOF=∠CBO.
∵∠ODN=∠BDO,
∴△ODN∽△BDO,
∴,
即:OD2=BD•DN,
∴DN=.
∴BN=BD﹣DN=,
过点N作NH⊥x轴于点H,
∴NH=BN•sin∠CBO=,
BH=BN•cs∠CBO=,
∴OH=OB﹣BH=4﹣=.
∴N(,);
②当点N在线段BD的延长线上时,如图,
过点F作FK⊥x轴于点K,过点D作DQ⊥FK于点Q,
∵FD⊥ON,
∴∠OFK+∠DFQ=90°,
∵DQ⊥FK,
∴∠FDQ+∠DFQ=90°,
∴∠DFK=∠FDQ.
∵∠FKO=∠DQF=90°,
∴△OKF∽△FQD.
∴=2,
∴OK=2FQ,FK=2QD.
设F(a,n),则OK=a,FK=n,
∵D(1,),
∴DQ=1﹣a,FQ=n﹣.
∴,
解得:,
∴F(,).
设直线OF的解析式为y=cx,
∴c=,
∴c=8,
∴直线OF的解析式为y=8x.
∴,
解得:.
∴N(,).
综上,点N的坐标为N(,)或N(,).
22. (2023•沈阳模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣过点A(3,2)和点B(,0),与x轴的另一个交点为点C.
(1)求抛物线的函数表达式.
(2)判断△ABC的形状,并说明理由.
(3)点D在线段BC上,连接AD,作DE⊥AD,且DE=AD,连接AE交x轴于点F.点F不与点C重合,射线DP⊥AE,交AE于点P,交AC于点Q.
①当AD=AF时,请直接写出∠CAE的度数;
②当=时,请直接写出CQ的长.
【分析】(1)将A(3,2)和B(,0)代入y=ax2+bx﹣,即可求解;
(2)求出C(5,0),再分别求出AB=4,AC=4,BC=4,利用勾股定理即可判断;
(3)①求出∠AFD=67.5°,即可求∠CAE=22.5°;
②分两种情况讨论:D点在F点左侧时,设EF=x,则AF=3x,分别求出AD=DE=2x,AP=DP=2x,PF=x,DF=x,再由△DFE∽△AFC,求出x=,进而求出D(,0),过Q点作QH⊥x轴交于点H,设QH=n,则HC=n,由tan∠PDF==,求出n=,即可求CQ=;当D点在F点右侧时,3<m<5,设EF=t,则AF=3t,分别求出EA=2t,AD=DE=t,AP=DP=t,PF=2t,DF=t,再由△DFE∽△AFC,求出t=,进而求出D(,0),则可求CQ=.
【解答】解:(1)将A(3,2)和B(,0)代入y=ax2+bx﹣,
∴,
解得,
∴y=﹣x2+3x﹣;
(2)令y=0,则﹣x2+3x﹣=0,
解得x=或x=5,
∴C(5,0),
∴AB=4,AC=4,BC=4,
∴BC2=AC2+AB2,
∴△ABC是等腰直角三角形;
(3)①∵AB=AC,
∴∠ACB=45°,
∵AD=ED,DE⊥AD,
∴∠DAE=45°,
∵AD=AF,
∴∠AFD=67.5°,
∴∠CAE=67.5°﹣45°=22.5°;
②如图1,D点在F点左侧时,
∵=,
∴AF=3EF,
设EF=x,则AF=3x,
∴AE=4x,
∵△ADE是等腰直角三角形,
∴AD=DE=2x,
∵DP⊥AE,∠CAE=45°,
∴△ADP是等腰直角三角形,
∴AP=DP=2x,
∴PF=x,
∴DF=x,
∵∠AED=∠ACF=45°,
∴△DFE∽△AFC,
∴=,即=,
∴x=,
∴AD=,
设D(m,0),0<m<3,
∴(m﹣3)2+(2)2=()2,
∴m=或m=(舍),
∴D(,0),
过Q点作QH⊥x轴交于点H,
∵∠ACH=45°,
设QH=n,则HC=n,
当D(,0)时,CD=,
∴DH=﹣n,
∵tan∠PDF==,
∴2n=﹣n,
∴n=,
∴CQ=×=;
如图2,当D点在F点右侧时,3<m<5,
∵=,
设EF=t,则AF=3t,
∴EA=2t,
∵△ADE是等腰直角三角形,
∴AD=DE=t,
∵DP⊥AE,∠CAE=45°,
∴△ADP是等腰直角三角形,
∴AP=DP=t,
∴PF=2t,
∴DF=t,
∵∠AED=∠ACF=135°,
∴△DFE∽△AFC,
∴=,即=,
∴t=,
∴(m﹣3)2+(2)2=()2,
∴m=(舍)或m=,
∴D(,0),
∴CD=,
∴DH=﹣n,
∴n=﹣n,
∴n=,
∴CQ=;
综上所述:CQ的长为.
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