2024年陕西省咸阳市秦都区彩虹学校中考数学一模试卷(含解析)
展开1.下列函数中,y关于x的二次函数是( )
A. y=ax2+bx+cB. y=x(x−1)
C. y=1x2D. y=(x−1)2−x2
2.在Rt△ABC中,各边都扩大5倍,则锐角A的正切函数值( )
A. 不变B. 扩大5倍C. 缩小5倍D. 不能确定
3.在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=1,AC= 3,那么∠B的度数是( )
A. 15°B. 45°C. 30°D. 60°
4.若二次函数y=x2+bx+4配方后为y=(x−2)2+k,则b,k的值分别为( )
A. 0,5B. 0,1C. −4,5D. −4,0
5.在Rt△ABC中,AC=8,BC=6,则csA的值等于( )
A. 35B. 74C. 45或 74D. 45或2 77
6.已知点A(4,y1),B(1,y2),C(−2,y3)都在二次函数y=(x−2)2−1的图象上,则y1,y2,y3从小到
大排列( )
A. y1
A. 63B. 6+ 24C. 3+13D. 3−12
8.如图,已知抛物线y=ax2+bx+c的对称轴在y轴右侧,抛物线与x轴交于点A(−2,0)和点B,与y轴的负半轴交于点C,且OB=2OC,则下列结论:①a−bc>0;②2b−4ac=1;③a=14;④当−1A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个
二、填空题:本题共5小题,每小题3分,共15分。
9.函数y=−3(x+2)2的开口______,对称轴是______,顶点坐标为______.
10.在直角坐标平面内有一点P(2,3),OP与x轴正半轴的夹角α的正弦值为______.
11.如图,河坝横断面迎水坡AB的坡度为1: 3,坝高BC=3m,则AB的长度为______.
12.在平面直角坐标系中,将二次函数y=x2−2x+3的图象先向左平移1个单位,再向下平移2个单位,所得图象的解析式为______.
13.若二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象的顶点在第一象限,且过点(0,1)和(−1,0).则S=a+b+c的值的变化范围是______.
三、解答题:本题共13小题,共104分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
14.(本小题8分)
计算:
(1)sin230°+2sin60°+tan45°+cs230°;
(2) 8−2sin45°+2cs60°+|1− 2|+(12)−1.
15.(本小题8分)
已知函数y=−(m+2)xm2−2(m为常数),求当m为何值时:
(1)y是x的一次函数?
(2)y是x的二次函数?并求出此时纵坐标为−8的点的坐标.
16.(本小题8分)
在Rt△ABC中,∠C=90°,a,b,c分别是∠A、∠B、∠C的对边.
(1)已知c=2 3,b= 6,求∠B;
(2)已知c=12,sinA=13,求b.
17.(本小题8分)
如图,已知二次函数y=x2+bx+c的图象经过点A(−1,0),B(1,−2),与x轴的另一个交点为C.
(1)求该图象的解析式.
(2)求AC长.
18.(本小题8分)
如图,抛物线y=ax2+bx+c经过A(−4,0)、B(1,0)、C(0,3)三点,直线y=mx+n经过A(−4,0)、C(0,3)两点.
(1)写出方程ax2+bx+c=0的解;
(2)若ax2+bx+c>mx+n,写出x的取值范围.
19.(本小题8分)
已知y=mxm2−m是x的二次函数.
(1)当m取何值时,该二次函数的图象开口向下?
(2)在(1)的条件下:
①当−2
如图,某渔船在海面上朝正西方向以20海里/时匀速航行,在A处观测到灯塔C在北偏西60°方向上,航行1小时到达B处,此时观察到灯塔C在北偏西30°方向上,若该船继续向西航行至离灯塔距离最近的位置,求此时渔船到灯塔的距离(结果精确到1海里,参考数据: 3≈1.732)
21.(本小题8分)
如图,已知在Rt△ABC中,∠C=90°,sin∠ABC=35,点D在边BC上,BD=4
联结AD,tan∠DAC=23.
(1)求边AC的长;
(2)求tan∠BAD的值.
22.(本小题8分)
如图,某条道路上通行车辆限速为60千米/小时,在离道路50米的点P处建一个监测点,道路的AB段为监测区.在△ABP中,已知∠A=45°,∠B=30°,车辆通过AB段的时间在多少秒以内时,可认定为超速?(精确到0.1秒)(参考数据: 3=1.732)
23.(本小题8分)
如图,某中学依山而建,校门A处有一坡度i=5:12的斜坡AB,长度为13米,在坡顶B处看教学楼CF的楼顶C的仰角∠CBF=45°,离B点4米远的E处有一个花台,在E处仰望C的仰角是∠CEF=60°,CF的延长线交校门处的水平面于点D.
(1)求坡顶B的高度;
(2)求楼顶C的高度CD.
24.(本小题8分)
如图,已知抛物线y=x2+bx+c经过A(−1,0)、B(3,0)两点,与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是对称轴上的一个动点,当△PAC的周长最小时,求点P的坐标和周长最小值.
25.(本小题8分)
某水果商场经销一种高档水果,原价每千克50元,连续两次降价后每千克32元,若每次下降的百分率相同.
(1)求每次下降的百分率.
(2)若每千克盈利10元,每天可售出500千克,经市场调查发现,在进货价不变的情况下商场决定采取适当的涨价措施,若每千克涨价1元,日销售量将减少20千克,若使商场每天的盈利达到最大值,则应涨价多少元?此时每天的最大盈利是多少?
26.(本小题8分)
将抛物线y=ax2(a≠0)向左平移1个单位,再向上平移4个单位后,得到抛物线H:y=a(x−h)2+k.抛物线H与x轴交于点A,B,与y轴交于点C.已知A(−3,0),点P是抛物线H上的一个动点.
(1)求抛物线H的表达式;
(2)如图1,点P在线段AC上方的抛物线H上运动(不与A,C重合),过点P作PD⊥AB,垂足为D,PD交AC于点E.作PF⊥AC,垂足为F,求△PEF的面积的最大值;
(3)如图2,点Q是抛物线H的对称轴l上的一个动点,在抛物线H上,是否存在点P,使得以点A,P,C,Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,说明理由.
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:A、当a=0时,y=bx+c不是二次函数;
B、y=x(x−1)=x2−x是二次函数;
C、y=1x2不是二次函数;
D、y=(x−1)2−x2=−2x+1为一次函数.
故选:B.
根据二次函数的定义,逐一分析四个选项即可得出结论.
本题考查了二次函数的定义,牢记二次函数的定义是解题的关键.
2.【答案】A
【解析】解:锐角三角函数值随着角度的变化而变化,而角的大小与边的长短没有关系,
因此锐角A的正切函数值不会随着边长的扩大而变化,
故选:A.
在Rt△ABC中,各边都扩大5倍,其内角的大小不变,因此锐角A的正切函数值不变.
本题考查锐角三角函数的意义,理解锐角三角函数的意义是正确判断的关键.
3.【答案】D
【解析】解:在Rt△ABC中,∠C=90°,
∵tanB=ACBC= 31= 3,
∴∠B=60°,
故选:D.
根据直角三角形的边角关系,求出tanB的值,再根据特殊锐角的三角函数值得出答案.
考查直角三角形的边角关系,特殊锐角的三角函数值,掌握特殊锐角的三角函数值是正确解答的前提.
4.【答案】D
【解析】解:∵y=(x−2)2+k=x2−4x+4+k=x2−4x+(4+k),
又∵y=x2+bx+4,
∴x2−4x+(4+k)=x2+bx+4,
∴b=−4,k=0.
故选:D.
可将y=(x−2)2+k的右边运用完全平方公式展开,再与y=x2+bx+4比较,即可得出b、k的值.
本题考查了二次函数的性质和二次函数的三种形式,解题时,需要掌握配方的计算方法.
5.【答案】C
【解析】解:当△ABC为直角三角形时,存在两种情况:
①当AB为斜边,∠C=90°,
∵AC=8,BC=6,
∴AB= AC2+BC2= 82+62=10.
∴csA=ACAB=810=45;
②当AC为斜边,∠B=90°,
由勾股定理得:AB= AC2−BC2= 82−62=2 7,
∴csA=ABAC=2 78= 74;
综上所述,csA的值等于45或 74.
故选:C.
因为原题没有说明哪个角是直角,所以要分情况讨论:①AB为斜边,②AC为斜边,根据勾股定理求得AB的值,然后根据余弦的定义即可求解.
本题考查了余弦函数的定义,理解定义是关键,并注意分类讨论.
6.【答案】B
【解析】解:∵二次函数y=(x−2)2−1,
∴图象开口向上,对称轴为直线x=2,
∵点A(4,y1),B(1,y2),C(−2,y3)都在二次函数y=(x−2)2−1的图象上,
∴点B离直线x=2近,点C离直线x=2最远,
∴y3>y1>y2,
故选:B.
先根据解析式得到抛物线的开口方向和对称轴为直线x=2,然后比较三个点离直线x=2的远近得到y1、y2、y3的大小关系.
本题考查了二次函数图象上的点的坐标,熟知二次函数的性质是解题的关键.
7.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了用定义求三角函数,同时考查了特殊角的三角函数值,如何作辅助线,是解题的关键.
如图所示,连接BD,过点D作DE垂直于BC的延长线于点E,构造直角三角形,将∠CBD置于直角三角形中,设CE为1,根据特殊直角三角形分别求得线段CD、AC、BC,从而按正切函数的定义可解.
【解答】
解:如图所示,连接BD,过点D作DE垂直于BC的延长线于点E,
∵在Rt△ABC中,∠ACB=45°,在Rt△ACD中,∠ACD=90°,
∴∠DCE=45°,
∵DE⊥CE,
∴∠CED=90°,∠CDE=45°,
∴设DE=CE=1,则CD= 2,
在Rt△ACD中,
∵∠CAD=30°,
∴tan∠CAD=CDAC,则AC= 6,
在Rt△ABC中,∠BAC=∠BCA=45°,
∴BC= 3,
∴在Rt△BED中,tan∠CBD=DEBE=11+ 3= 3−12,
故选:D.
8.【答案】B
【解析】解:∵A(−2,0),OB=2OC,
∴C(0,c),B(−2c,0).
由图象可知,a>0,b<0,c<0.
①:∵a>0,b<0,
∴a−b>0,
∴a−bc<0.故①错误;
②:把B(−2c,0)代入解析式,得:
4ac2−2bc+c=0,又c≠0,
∴4ac−2b+1=0,
即2b−4ac=1,故②正确;
③:∵抛物线与x轴交于点A(−2,0)和点B(−2c,0),
∴x1=−2和x2=−2c为相应的一元二次方程的两个根,
由韦达定理可得:x1⋅x2= ca=(−2)×(−2c)=4c,
∴a=14.故③正确;
④:如图,
∵a=14,2b−4ac=1,
∴c=2b−1.
故原抛物线解析式为y=14x2+bx+(2b−1),顶点坐标为(−2b,−b2+2b−1).
∵C(0,2b−1),OB=2OC,
∴A(−2,0),B(2−4b,0).
∴对称轴为直线x=−2b.
要使AN⊥BM,由对称性可知,∠APB=90°,且点P一定在对称轴上,
∵△APB为等腰直角三角形,
∴PQ=12AB=12[2−4b−(−2)]=2−2b,
∴P(−2b,2b−2),且有2b−2>−b2+2b−1,
整理得:b2>1,
解得:b>1或b<−1,这与−1综上所述,正确的有②③,一共2个,
故选:B.
首先根据函数图象可判断a,b,c的符号,a>0,b<0,c<0,从而可判断①错误;由OB=2OC可推出点B(−2c,0)代入解析式化简即可判断②正确;由抛物线与x轴的交点A(−2,0)和点B(−2c,0),再结合韦达定理可得x1⋅x2= ca=(−2)×(−2c)=4c,可得a=14,即可判断③正确;根据a=14,2b−4ac=1,可得c=2b−1,从而可得抛物线解析式为y=14x2+bx+(2b−1),顶点坐标为(−2b,−b2+2b−1),继而可求得A(−2,0),B(2−4b,0).所以对称轴为直线x=−2b.要使AN⊥BM,由对称性可知,∠APB=90°,且点P一定在对称轴上,则△APB为等腰直角三角形,PQ=PQ=12AB=2−2b,得P(−2b,2b−2),且2b−2>−b2+2b−1,解得b>1或b<−1,故可判断④错误.
本题考查了二次函数图象与系数的关系,二次函数图象上点的坐标特征,二次函数图象与x轴的交点与相应的一元二次方程的根的关系,解此题的基础关键在于根据函数图象判断出a、b、c的符号,其中第④问有一定的难度.
9.【答案】向下 直线x=−2 (−2,0)
【解析】解:函数y=−3(x+2)2的开口向下,对称轴是直线x=−2,顶点坐标是(−2,0),
故答案为:向下,直线x=−2,(−2,0).
根据题意题目中的函数解析式,可以写出它的开口方向、对称轴和顶点坐标.
本题考查二次函数的性质,解答本题的关键是明确题意,利用二次函数的性质解答.
10.【答案】3 1313
【解析】解:如图,作PM⊥x轴于点M,
根据勾股定理可得OP= 22+32= 13,
∴sinα=PMOP=3 13=3 1313,
故答案为:3 1313.
作PM⊥x轴于点M,构造直角三角形,根据三角函数的定义求解,解题的关键是学会添加常用辅助线.
本题考查了解直角三角形、勾股定理等知识点.
11.【答案】6m
【解析】解:∵迎水坡AB的坡比为1: 3,
∴BCAC=1 3,即3AC=1 3,
解得,AC=3 3,
由勾股定理得,AB= BC2+AC2=6(m),
故答案为:6m.
根据坡度的概念求出AC,根据勾股定理求出AB.
本题考查的是解直角三角形的应用−坡度坡角问题,掌握坡度的概念是解题的关键.
12.【答案】y=x2
【解析】解:y=x2−2x+3
=(x−1)2+2,
∵将二次函数y=x2−2x+3的图象先向左平移1个单位,
∴得到的抛物线的解析式为:y=x2+2,
∵再向下平移2个单位,
∴得到的抛物线的解析式为:y=x2.
故答案为:y=x2.
直接将函数解析式写成顶点式,再利用平移规律得出答案.
此题主要考查了二次函数与几何变换,正确掌握平移规律是解题关键.
13.【答案】0
∴S=a+b+c=2b,
由题设知,对称轴x=−b2a>0且a<0,
∴2b>0.
又由b=a+1及a<0可知2b=2a+2<2.
∴0
本题考查了二次函数图象上点的坐标特点,运用了消元法的思想,对称轴的性质,需要灵活运用这些性质解题.
14.【答案】解:(1)原式=sin230°+cs230°+2sin60°+tan45°
=1+2× 32+1
=2+ 3.
(2)原式= 8−2× 22+2×12+ 2−1+(2−1)−1
=2 2− 2+1+ 2−1+2
=2 2+2.
【解析】(1)将sin230°+cs230°=1和特殊角的三角函数值代入计算即可;
(2)将(12)−1化简为(2−1)−1,并将特殊角的三角函数值代入计算即可.
本题考查特殊角的三角函数值、同角三角函数的关系等,牢记特殊角的三角函数值和同角三角函数之间的关系是本题的关键.
15.【答案】解:(1)由y=−(m+2)xm2−2(m为常数),y是x的一次函数,得
m2−2=1m+2≠0,
解得m=± 3,
当m=± 3时,y是x的一次函数;
(2)y=−(m+2)xm2−2(m为常数),是二次函数,得
m2−2=2m+2≠0,
解得m=2,m=−2(不符合题意的要舍去),
当m=2时,y是x的二次函数,
当y=−8时,−8=−4x2,
解得x=± 2,
故纵坐标为−8的点的坐标的坐标是(± 2,−8).
【解析】(1)根据题意,形如y=kx(k≠0,k是常数)是一次函数,可得一次函数;
(2)根据题意,形如y=ax2(a是常数,且a≠0)是二次函数,可得答案,根据函数值,可得自变量的值,可得符合条件的点.
本题考查了二次函数的定义,利用了二次函数的定义,一次函数的定义,注意二次项的系数不能为零.
16.【答案】解:(1)∵sinB=bc= 62 3= 22,
∴∠B=45°;
(2)∵c=12,sinA=13=ac,
∴a=4,
∴b= c2−a2=8 2,
【解析】根据直角三角形的边角关系求解即可.
本题考查直角三角形的边角关系,掌握直角三角形的边角关系是正确解答的关键.
17.【答案】解:(1)把A(−1,0),B(1,−2)代入y=x2+bx+c得
1−b+c=01+b+c=−2,
解得b=−1c=−2,
∴二次函数的解析式为y=x2−x−2.
(2)对于抛物线y=x2−x−2,令y=0,得x2−x−2=0,解得x=−1或2,
∴A(−1,0),B(2,0),
∴OA=1,OB=2,
∴AC=OA+OC=3.
【解析】(1)利用待定系数法把问题转化为方程组解决.
(2)令y=0,求出A、C两点坐标即可解决问题.
本题考查抛物线与x轴的交点坐标、待定系数法等知识,解题的关键是熟练掌握待定系数法确定函数解析式,掌握求函数与坐标轴的交点坐标的方法,属于中考常考题型.
18.【答案】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c经过A(−4,0)、B(1,0),
∴方程ax2+bx+c=0的解为x1=−4,x2=1;
(2)由图可知,ax2+bx+c>mx+n时,−4
(1)根据一元二次方程的解就是抛物线与x轴的交点的横坐标解答即可;
(2)确定出抛物线在直线上方部分的x的取值即可.
19.【答案】解:(1)(1)∵y=mxm2−m是x的二次函数,该二次函数的图象开口向下,
∴m<0m2−m=2,
解得m=−1;
(2)(2)①由(1)得:y=−x2,
∵当x=−2时,y=−4,当x=3时,y=−9,而−2
∴−2
(2)①求出x=−2与x=3时y的对应值,进而可得出结论;②求出y=−4与y=−1时x的对应值,进而可得出结论;
本题考查了二次函数的定义、二次函数的性质、二次函数与不等式等知识点,熟练掌握函数图象与性质是解决此题的关键.
20.【答案】解:如图,过点C作CD⊥AB于点D,
AB=20×1=20(海里),
∵∠CAF=60°,∠CBE=30°,
∴∠CBA=∠CBE+∠EBA=120°,∠CAB=90°−∠CAF=30°,
∴∠C=180°−∠CBA−∠CAB=30°,
∴∠C=∠CAB,
∴BC=BA=20(海里),
∠CBD=90°−∠CBE=60°,
∴CD=BC⋅sin∠CBD=20× 32≈17(海里).
【解析】过点C作CD⊥AB于点D,则若该船继续向西航行至离灯塔距离最近的位置为CD的长度,利用锐角三角函数关系进行求解即可.
此题主要考查了方向角问题,熟练应用锐角三角函数关系是解题关键.
21.【答案】解:(1)设AC=3m,
∵BD=4,BC=CD+BD,
∵∠C=90°,sin∠ABC=35,
∵tan∠DAC=23,
∴CD=2m,
∴4m=2m+4,
解得m=2,
∴AC=3m=6;
(2)作DE⊥AB于点E,
由(1)知,AB=5m=10,AC=6,BD=4,
∵AB⋅DE2=BD⋅AC2,
∴10×DE2=4×62,
解得DE=125,
∵AC=6,CD=2m=4,∠C=90°,
∴AD= 62+42=2 13,
∴AE= AD2−DE2= (2 13)2−(125)2=345,
∴tan∠BAD=AEDE=345125=176,
即tan∠BAD的值是176.
【解析】(1)根据题意和锐角三角函数,可以求得AC的长;
(2)根据(1)中的结果,可以得到AC、CD的长,然后根据勾股定理可以得到AD的长,再根据等面积法可以求得DE的长,从而可以求得AE的长,然后即可得到tan∠BAD的值.
本题考查解直角三角形、锐角三角函数、勾股定理,解答本题的关键是明确题意,利用数形结合的思想解答.
22.【答案】解:过P作PH⊥AB于H,如图:
由已知可得,PH=50米,
在Rt△APH中,
∵∠PAH=45°,
∴∠APH=∠PAH=45°,
∴AH=PH=50米,
在Rt△BPH中,
tan30°=PHBH,
∴BH=50 33=50 3≈86.6米,
∴AB=AH+BH≈136.6米,
∵60千米/小时=503米/秒,
而136.6÷503=8.196(秒),
∴车辆通过AB段的时间在8.196秒以内时,可认定为超速.
【解析】过P作PH⊥AB于H,由已知可得,PH=50米,在Rt△APH中,AH=PH=50米,在Rt△BPH中,BH=50 33=50 3≈86.6米,可得AB=AH+BH≈136.6米,而136.6÷503=8.196(秒),即可得到答案.
本题考查解直角三角形的应用,解题的关键是作辅助线,构造直角三角形解决问题.
23.【答案】解:(1)过点B作BM⊥AD,过点E作EN⊥AD,
∵i=5:12,
∴BMAM=512,
∵AB=13米,
设BM=5a(米),AM=12a(米),
∴(5a)2+(12a)2=132,
∴a=1,
∴BM=DF=5米,
则坡顶B的高度是5米;
(2)设EF为x米,则BF=(4+x)米,
∵∠CBF=45°,
∴BF=CF=(4+x)米,
∵∠CEF=60°,
∴tan60°= 31=4+xx,
解得x=2 3+2,
∴CF=(6+2 3)米,
∴CD=CF+FD=(11+2 3)米,
答:DC的长度为(11+2 3)米.
【解析】(1)过点B作BM⊥AD,过点E作EN⊥AD,由AB的坡度和长即可求出BM;
(2)由BF=EF+BE,根据∠CBF=45°、∠CEF=60°、BE=4米解三角形求出CF,即可解答.
本题考查了解直角三角形的应用−仰角和俯角问题,解直角三角形的应用−坡度和坡比问题,正确理解题意是解题的关键.
24.【答案】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过A(−1,0)、B(3,0)两点,
∴1−b+c=09+3b+c=0,
解得b=−2c=−3,
∴抛物线的解析式为y=x2−2x−3;
(2)如图,连接BC交抛物线的对称轴于点P,
∵y=x2−2x−3,
∴C(0,−3),
∵点A与点B关于直线x=−1+32=1对称,
∴PA=PB,
∴AP+PC=CP+PB.
∴当点P、C、B在一条直线上时,AP+PC有最小值.
又∵BC为定值,
∴当点P、C、B在一条直线上时,△APC的周长最小.
∵BC= 32+32=3 2,AC= 12+32= 10,
∴△PAC的周长最小值为:AC+BC= 10+3 2,
设直线BC的解析式为y=kx+b,则3k+b=0b=−3,
解得:k=1b=−3,
∴直线AD的解析式为y=x−3,
将x=1代入y=x−3得:y=−2,
∴点P的坐标为(1,−2),
即当点P的坐标为(1,−2)时,△PAC的周长最小.最小值为 10+3 2.
【解析】(1)根据待定系数法即可求得;
(2)连接BC交抛物线的对称轴于点P,连接PA,依据轴对称图形的性质可得到PA=PB,则△PAC的周长=AC+PA+PC,故当点C、P、B在一条直线上时,△PAC的周长最小值,然后求得直线BC的解析式,从而可得到点P的坐标.
本题主要考查的是二次函数的综合应用,一次函数的图象与性质,轴对称的性质,解二元一次方程组等知识点,依据轴对称路径最短问题确定出点P的位置是解题的关键.
25.【答案】解:(1)设每次下降的百分率为a,根据题意,得:
50(1−a)2=32,
解得:a=1.8(舍)或a=0.2,
答:每次下降的百分率为20%;
(2)设商场每天的盈利为y元,由题意得:
y=(10+x)(500−20x)=−20x2+300x+5000,
∵−20<0,
∴当x=−3002×(−20)=7.5时,y取最大值,
∴当x=7.5时,y最大值=(10+7.5)×(500−20×7.5)=6125(元),
答:应涨价7.5元,每天的盈利达到最大值,为6125元.
【解析】(1)设每次降价的百分率为a,(1−a)2为两次降价的百分率,可列出方程,求解即可;
(2)根据题意列出二次函数解析式,然后求出二次函数的最大值即可得到结果.
本题考查了一元二次方程的应用,理清题中的数量关系并正确列出方程是解题的关键.
26.【答案】解:(1)由题意得抛物线的顶点坐标为(−1,4),
∴抛物线H:y=a(x+1)2+4,
将A(−3,0)代入,得:a(−3+1)2+4=0,
解得:a=−1,
∴抛物线H的表达式为y=−(x+1)2+4;
(2)如图1,由(1)知:y=−x2−2x+3,
令x=0,得y=3,
∴C(0,3),
设直线AC的解析式为y=mx+n,
∵A(−3,0),C(0,3),
∴−3m+n=0n=3,
解得:m=1n=3,
∴直线AC的解析式为y=x+3,
设P(m,−m2−2m+3),则E(m,m+3),
∴PE=−m2−2m+3−(m+3)=−m2−3m=−(m+32)2+94,
∵−1<0,
∴当m=−32时,PE有最大值94,
∵OA=OC=3,∠AOC=90°,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠ACO=45°,
∵PD⊥AB,
∴∠ADP=90°,
∴∠ADP=∠AOC,
∴PD//OC,
∴∠PEF=∠ACO=45°,
∵PF⊥AC,
∴△PEF是等腰直角三角形,
∴PF=EF= 22PE,
∴S△PEF=12PF⋅EF=14PE2,
∴当m=−32时,S△PEF最大值=14×(94)2=8164;
(3)①当AC为平行四边形的边时,则有PQ//AC,且PQ=AC,
如图2,过点P作对称轴的垂线,垂足为G,设AC交对称轴于点H,
则∠AHG=∠ACO=∠PQG,
在△PQG和△ACO中,
∠PGQ=∠AOC∠PQG=∠ACOPQ=AC,
∴△PQG≌△ACO(AAS),
∴PG=AO=3,
∴点P到对称轴的距离为3,
又∵y=−(x+1)2+4,
∴抛物线对称轴为直线x=−1,
设点P(x,y),则|x+1|=3,
解得:x=2或x=−4,
当x=2时,y=−5,
当x=−4时,y=−5,
∴点P坐标为(2,−5)或(−4,−5);
②当AC为平行四边形的对角线时,
如图3,设AC的中点为M,
∵A(−3,0),C(0,3),
∴M(−32,32),
∵点Q在对称轴上,
∴点Q的横坐标为−1,设点P的横坐标为x,
易得:x+(−1)=2×(−32)=−3,
∴x=−2,此时y=3,
∴P(−2,3);
综上所述,点P的坐标为(2,−5)或(−4,−5)或(−2,3).
【解析】(1)根据将抛物线y=ax2(a≠0)向左平移1个单位,再向上平移4个单位后,得到抛物线H:y=a(x−h)2+k,可得顶点坐标为(−1,4),即可得到抛物线H:y=a(x+1)2+4,运用待定系数法将点A的坐标代入,即可得出答案;
(2)利用待定系数法可得直线AC的解析式为y=x+3,设P(m,−m2−2m+3),则E(m,m+3),进而得出PE=−(m+32)2+94,运用二次函数性质可得:当m=−32时,PE有最大值94,再证得△PEF是等腰直角三角形,即可求出答案;
(3)分两种情形:①当AC为平行四边形的边时,则有PQ//AC,且PQ=AC,如图2,过点P作对称轴的垂线,垂足为G,设AC交对称轴于点H,证得△PQG≌△ACO(AAS),根据点P到对称轴的距离为3,建立方程求解即可;
②当AC为平行四边形的对角线时,如图3,设AC的中点为M,则M(−32,32),设点P的横坐标为x,根据中点公式建立方程求解即可.
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,等腰直角三角形性质,全等三角形判定和性质,平行四边形的判定与性质,三角形面积等,解题关键是熟练掌握二次函数性质、全等三角形判定和性质等相关知识,灵活运用方程思想、分类讨论思想.
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