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重难点04 二次函数中的平移、翻折、对称、旋转、折叠问题(5题型)-2024年中考数学一轮复习(全国通用)
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这是一份重难点04 二次函数中的平移、翻折、对称、旋转、折叠问题(5题型)-2024年中考数学一轮复习(全国通用),文件包含重难点突破04二次函数中的平移翻折对称旋转折叠问题原卷版docx、重难点突破04二次函数中的平移翻折对称旋转折叠问题解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共105页, 欢迎下载使用。
2、学会运用数形结合思想。数形结合思想是指从几何直观的角度,利用几何图形的性质研究数量关系,寻求代数问题的解决方法(以形助数),或利用数量关系来研究几何图形的性质,解决几何问题(以数助形)的一种数学思想。
3、要学会抢得分点。一道中考数学压轴题解不出来,不等于“一点不懂、一点不会”,要将整道题目解题思路转化为得分点。
4、学会运用等价转换思想。在研究数学问题时,我们通常是将未知问题转化为已知的问题,将复杂的问题转化为简单的问题,将抽象的问题转化为具体的问题,将实际问题转化为数学问题。
5、学会运用分类讨论的思想。如果不注意对各种情况分类讨论,就有可能造成错解或漏解,纵观近几年的中考压轴题分类讨论思想解题已成为新的热点。
6、转化思想:体现在数学上也就是要把难的问题转化为简单的问题,把不熟悉的问题转化为熟悉的问题,把未知的问题转化为已知的问题。
重难点突破04 二次函数中的平移、翻折、
对称、旋转、折叠问题
目 录
TOC \ "1-3" \n \h \z \u
\l "_Tc155773801" 题型01 二次函数平移问题
\l "_Tc155773802" 题型02 二次函数翻折问题
\l "_Tc155773803" 题型03 二次函数对称问题
\l "_Tc155773804" 题型04 二次函数旋转问题
\l "_Tc155773805" 题型05 二次函数折叠问题
题型01 二次函数平移问题
1. 二次函数的平移变换
2.平移与增加性变化
如果平移后对称轴不发生变化,则不影响增减性,但会改变函数最大(小) 值.
只对二次函数上下平移,不改变增减性,改变最值.
只对二次函数左右平移,改变增减性,不改变最值.
1.(2023·上海杨浦·统考一模)已知在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2−2ax−3a≠0与x轴交于点A、点B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,抛物线的顶点为D,且AB=4.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点P是线段BC上一点,如果∠PAC=45°,求点P的坐标;
(3)在第(2)小题的条件下,将该抛物线向左平移,点D平移至点E处,过点E作EF⊥直线AP,垂足为点F,如果tan∠PEF=12,求平移后抛物线的表达式.
【答案】(1)y=x2−2x−3
(2)P53,−43
(3)y=x+1792−4
【分析】(1)设点A的横坐标为xA,点B的横坐标为xB,根据对称轴,AB=4,列式xA+xB2=1,xB−xA=4,利用根与系数关系计算确定a值即可.
(2) 过点C作AC⊥MN于点C,交AC右侧的AP的延长线于点M,交AC左侧的AP的延长线于点N,利用三角形全等,确定坐标,后根据解析式交点确定所求坐标即可.
(3)设抛物线向左平移了t个单位,则点E1−t,−4,过点F作x轴的平行线交过点P和y轴的平行线于点H,交过点E和y轴的平行线于点G, 证明Rt△FGE∽Rt△PHF,根据相似三角形的性质得出GEHF=GFHP=EFFP=1tan∠PEF=2即可求解.
【详解】(1)解:∵抛物线y=ax2−2ax−3a≠0与x轴交于点A、点B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,抛物线的顶点为D,且AB=4,
∴xA+xB2=1,xB−xA=4,
解得xB=3,xA=−1,
∴−3a=3×−1,
解得a=1,
故抛物线的解析式为y=x2−2x−3.
(2)过点C作AC⊥MN于点C,交AC右侧的AP的延长线于点M,
∵∠PAC=45°,
∴AC=CM,
过点M作MT⊥y轴于点T,
∴∠ACO=90°−∠ECM=∠CMT
∵∠ACO=∠CMT∠AOC=∠CTMAC=CM,
∴△AOC≌△CTMAAS,
∴AO=CT,OC=EM,
∵抛物线的解析式为y=x2−2x−3,xB=3,xA=−1,
∴AO=CT=1,OC=TM=3,A−1,0,C0,−3,B3,0,
∴OE=2,TM=3
∴M3,−2,
设AM的解析式为y=kx+b,BC的解析式为y=px+q
∴−k+b=03k+b=−2,3p+q=0q=−3,
解得k=−12b=−12,p=1q=−3
∴AM的解析式为y=−12x−12,BC的解析式为y=x−3,
∴y=x−3y=−12x−12,
解得x=53y=−43,
故P53,−43;
(3)∵y=x2−2x−3=x−12−4,点D1,−4,
设抛物线向左平移了t个单位,则点E1−t,−4,
过点F作x轴的平行线交过点P和y轴的平行线于点H,交过点E和y轴的平行线于点G,
由(2)知,直线AP的表达式为:y=−12x−12,P53,−43
设Fm,−12m−12
∵∠EFP=90°,
∴∠GFE+∠HFP=90°,
∵∠GFE+∠GEF=90°,
∴∠GEF=∠HFP,
∴Rt△FGE∽Rt△PHF,
∴GEHF=GFHP=EFFP=1tan∠PEF=2,
∵GE=yF−yE=−12m−12+4,HF=xP−xF=53−m,GF=xF−xG=m−1−t,HP=yF−yP=−12m−12+43,
∴−12m−12+453−m=m−1−t−12m−12+43=2,
解得:t=269,
∴y=x−1+2692−4=x+1792−4.
【点睛】本题为考查了二次函数综合运用,三角形全等和相似、解直角三角形、图象平移等,正确作辅助线是解题的关键.
2.(2023·广东湛江·校考一模)如图1,抛物线y=36x2+433x+23与x轴交于点A,B(A在B左边),与y轴交于点C,连AC,点D与点C关于抛物线的对称轴对称,过点D作DE∥AC交抛物线于点E,交y轴于点P.
(1)点F是直线AC下方抛物线上点一动点,连DF交AC于点G,连EG,当△EFG的面积的最大值时,直线DE上有一动点M,直线AC上有一动点N,满足MN⊥AC,连GM,NO,求GM+MN+NO的最小值;
(2)如图2,在(1)的条件下,过点F作FH⊥x轴于点H交AC于点L,将△AHL沿着射线AC平移到点A与点C重合,从而得到△A'H'L'(点A,H,L分别对应点A',H',L'),再将△A'H'L'绕点H'逆时针旋转α(0°1,
∴m=17+5201128,
∴M1,17+5201128;
当点M在BC的下方时,如图3,
,
同理可得:m=17−5201128,
∴M1,17−5201128;
综上所述,M点坐标为1,17+5201128或1,17−5201128.
【点睛】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数解析式,相似三角形的判定和性质,翻折变换的性质,解直角 ,二次函数的图象和性质,涉及知识点多,难度较大,添加辅助线构造相似三角形是解此题的关键.
9.(2023·江苏南京·南师附中新城初中校考二模)定义:若一个函数图象上存在横、纵坐标相等的点,则称该点为这个函数图象的“等值点”.例如,点−1,−1是函数y=2x+1的图象的“等值点”.
(1)分别判断函数y=x+2,y=x2−x的图象上是否存在“等值点”?如果存在,求出“等值点”的坐标;如果不存在,说明理由;
(2)设函数y=3x(x>0),y=−x+b的图象的“等值点”分别为点A,B,过点B作BC⊥x轴,垂足为C.当△ABC的面积为3时,求b的值;
(3)若函数y=x2−2x≥m的图象记为W1,将其沿直线x=m翻折后的图象记为W2,当W1,W2两部分组成的图象上恰有2个“等值点”时,请直接写出m的取值范围.
【答案】(1)函数y=x2−x的图象上有两个“等值点”0,0或2,2;
(2)−23或43;
(3)当W1,W2两部分组成的图象上恰有2个“等值点”时,m12
当两点均在y轴左侧时,
∵将W绕原点O顺时针旋转180°得到W'
∴抛物线W'的解析式为y=−x2−2x
∵点(m,y1),(m+1,y2)在图像G上,且y1−m2−2m,解得:m0,设y=kx+b,将A、B代入一次函数建立方程组,根据①×n+②×m建立等式,化简等式即可得到b=−12mn,再结合相似三角形的性质,可推算出b=−12×4=−2,从而得到不论k为何值,直线AB恒过点0,−2的结论.
【详解】(1)解:设线段AB与y轴的交点为C,由抛物线的对称性可得C为AB中点,
∵OA=OB=22,∠AOB=90°,
∴AC=OC=BC=2,
∴B2,−2
∵将B2,−2代入抛物线y=ax2a0,则OE=m,AE=12m2,
∴12m2=2m
∴m=4,−12m2=−8,即点A的坐标为−4,−8
(3)解:设A−m,−12m2m>0,Bn,−12n2n>0,
设y=kx+b,则−mk+b=−12m2①nk+b=−12n2②
①×n+②×m得,m+nb=−12m2n+mn2=−12mnm+n,
∴b=−12mn
由图可得ΔAEO∽ΔOFB,
∴AEOF=OEBF,
∴0.5m2n=m0.5n2,
∴mn=4,
∴b=−12×4=−2;
由此可知不论k为何值,直线AB恒过点0,−2.
【点睛】本题考查二次函数的性质、旋转的性质和相似三角形的性质,解题的关键是灵活运行相似三角形的相似比建立等式.
题型05 二次函数折叠问题
26.(2023·山西大同·校联考模拟预测)如图1,在平面直角坐标系中,直线y=34x−9与x轴、y轴分别交于B,C两点,抛物线y=14x2+bx+c经过B,C两点,与x轴的另一个交点为A.
(1)求B,C两点的坐标及抛物线的解析式,并直接写出点A的坐标;
(2)如图1,点D在线段OB上运动,连接CD,沿直线CD折叠△BCD得到△B'CD,当B'D⊥x轴时,求∠BDC的度数及点D的坐标;
(3)如图2,连接AC,作∠COE=∠ACO,OE交△ABC的边于点E,请直接写出CE的长.
【答案】(1)B(12,0),C(0,−9),抛物线的解析式为y=14x2−94x−9,A(−3,0)
(2)∠BDC的度数为135°,D(9,0)
(3)CE的长为3102或3
【分析】(1)利用待定系数法解答即可;
(2)利用翻折的性质可得:BD=B'D,S△BCD=S△B'CD;设D(m,0),利用点的坐标表示出线段BD,B'D,OC,OD的长度,再利用三角形的面积公式列出关于m的方程,解方程即可得出结论;
(3)利用分类讨论的思想方法分两种情形讨论解答:①当点E在AC边上时,利用直角三角形的性质和直角三角形的斜边上的中线,勾股定理解答即可;②当点E在BC边上时,利用平行线的判定与性质,相似三角形的判定与性质和勾股定理解答即可得出结论.
【详解】(1)解:令x=0,则y=−9,
∴C(0,−9),
令y=0,则34x−9=0,
∴x=12,
∴B(12,0),
∵抛物线y=14x2+bx+c经过B,C两点,
∴ 14×144+12b+c=0c=−9,
解得:b=−94c=−9,
∴抛物线的解析式为y=14x2−94x−9.
令x=0,则14x2−94x−9=0,
∴x=−3或x=12,
∴A(−3,0);
(2)解:∵沿直线CD折叠△BCD得到△B'CD,
∴△BCD≌△B'CD,
∴BD=B'D,S△BCD=S△B'CD.
设D(m,0),m>0,
∴OD=m,
∵C(0,−9),B(12,0),
∴OC=9,OB=12.
∴BD=BD'=12−m.
∵ S△BCD=12BD⋅OC,S△B'CD=12B'D⋅OD,
∴ 12(12−m)×9=12(12−m)⋅m.
解得:m=9或m=12(不合题意,舍去),
∴m=9,
∴D(9,0).
∴OD=9,
∴OD=OC=9,
∴∠OCD=∠ODC=45°,
∴∠BDC的度数=180°−∠ODC=135°;
(3)解:①当点E在AC边上时,如图,
∵∠AOC=90°,
∴∠ACO+∠CAO=90°,∠EOA+∠COE=90°,
∵∠COE=∠ACO,
∴∠CAO=∠EOA,
∴EA=EO,
∵∠COE=∠ACO,
∴EO=EC,
∴AE=CE=12AC.
∵A(−3,0),C(0,−9),
∴OA=3,OC=9,
∴AC=OA2+OC2=310,
∴CE=12AC=3102;
②当点E在BC边上时,如图,
∵∠COE=∠ACO,
∴OE∥AC,
∴△BOE∽△BAC,
∴ BOBA=BEBC.
∵OA=3,OB=12,
∴AB=OA+OB=15.
∵BC=OB2+OC2=122+92=15,
∴ 1215=BE15,
∴BE=12,
∴CE=BC−BE=3.
综上,当∠COE=∠ACO,OE交ΔABC的边于点E,CE的长为3102或3.
【点睛】本题主要考查了二次函数的图象与性质,抛物线上点的坐标的特征,待定系数法,一次函数的图象与性质,一次函数图象上点的坐标的特征,折叠的性质,垂直的性质,平行线的判定与性质,利用点的坐标表示出相应线段的长度是解题的关键.
27.(2023·安徽芜湖·校考一模)已知抛物线y=ax2+2x+ca≠0与x轴交于点A−1,0和点B3,0,与y轴交于点C,连接BC,点O与点D关于线段BC对称.
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图1,P为AD上方的抛物线上的一个动点,连接PB交AD于点E.当△ABD的面积被直线BP分成1:3的两部分时,求点P的坐标.
(3)如图2,若直线AD沿过点D的直线m折叠后恰好经过点M214,0,请直接写出直线m与抛物线的交点Q的坐标.
【答案】(1)y=−x2+2x+3
(2)P−34,1516或P54,6316
(3)y=7x−18,Q109−52,7109−712或Q−109−52,−7109−712
【分析】(1)待定系数法求出解析式即可;
(2)根据△ABD的面积被直线BP分成1:3的两部分,得到AE=13DE或AE=3DE,求出E点坐标,进而得到直线BE的解析式,联立直线和抛物线的解析式,求出P点坐标即可;
(3)求出直线DM的解析式,进而求出点A的对应点A'的坐标,进而求出A,A'的中点坐标,该点在直线m上,进而求出直线m的解析式,联立直线m和抛物线的解析式,求出点Q的坐标即可.
【详解】(1)解:∵抛物线y=ax2+2x+ca≠0与x轴交于点A−1,0和点B3,0,
∴a−2+c=09a+6+c=0,解得:a=−1c=3,
∴y=−x2+2x+3;
(2)∵y=−x2+2x+3,当x=0时,y=3,
∴C0,3,
∴OC=3,
∵B3,0,
∴OB=3=OC,
∴△OBC是等腰直角三角形,
∵点O与点D关于线段BC对称,
∴BC是OD的垂直平分线,
设OD交BC于点F,
则OF⊥BC,
∴F为BC的中点,
∴F32,32,
又F为OD的中点,
∴D3,3,
△ABD的面积被直线BP分成1:3的两部分时,有两种情况:
①S△ABE=13S△DBE,
∵S△ABE:S△DBE=AE:DE,
∴AE:DE=1:3,
∴AE:AD=1:4,
∴点E为点A,D的中点与点A的中点,
∵A,D的中点坐标为:1,32,
∴E0,34,
设BE的解析式为:y=kx+b,
∴b=343k+b=0,解得:b=34k=−14,
∴y=−14x+34,
联立y=−14x+34y=−x2+2x+3,解得:x=3y=0或x=−34y=1516,
∴P−34,1516,
②当S△ABE=3S△DBE时,
同法可得:点E为点A,D的中点与点D的中点,
∴E2,94,
设直线BE的解析式为:y=mx+n,
∴2k+b=943k+b=0,解得:b=274k=−94,
∴y=−94x+274,
联立y=−94x+274y=−x2+2x+3,解得:x=3y=0或x=54y=6316,
∴P54,6316;
综上:P−34,1516或P54,6316.
(3)设直线DM的解析式为:y=k1x+b1,
则:3k1+b1=3214k1+b1=0,解得:k1=−43b1=7,
∴y=−43x+7,
设点A关于直线m的对称点为A',
则:A'在直线DM上,DA=DA',
设A't,−43t+7,
∵DA=DA',D3,3,A−1,0,
∴3+12+32=t−32+−43t+7−32,
解得:t=6或t=0(舍掉),
∴A'6,−1,
∵点A关于直线m的对称点为A',
∴A,A'的中点52,−12在直线m上,
设直线m的解析式为:y=k2x+b2,
∵D3,3,点52,−12在直线m上,
∴3k2+b2=352k2+b2=−12,解得:k2=7b2=−18,
∴直线m的解析式为:y=7x−18,
联立y=7x−18y=−x2+2x+3,解得:x=109−52y=7109−712或x=−109−52y=−7109−712,
∴Q109−52,7109−712或Q−109−52,−7109−712.
【点睛】本题考查二次函数的综合应用,正确的求出函数解析式,利用数形结合和分类讨论的思想进行求解,是解题的关键.
28.(2023·江苏苏州·校考二模)如图,二次函数y=12x2+bx+c与x轴交于O0,0,A4,0两点,顶点为C,连接OC、AC,若点B是线段OA上一动点,连接BC,将△ABC沿BC折叠后,点A落在点A'的位置,线段A'C与x轴交于点D,且点D与O、A点不重合.
(1)求二次函数的表达式;
(2)①求证:△OCD∽△A'BD;②DBBA的最小值;
(3)当S△OCD=8S△A'BD时,求直线A'B的解析式.
【答案】(1)y=12x2−2x
(2)①证明见解析;②22
(3)y=−43x+4
【分析】(1)利用待定系数法直接求解即可得出二次函数的表达式;
(2)①根据两角相等的两个三角形相似即可证明;②由△OCD∽△A'BD得出OCA'B=CDBD,则BDAB=CDOC,所以CD最小,BDAB的值最小,求出此时CD=2,即可得出答案;
(3)先求出点A'和B的坐标,再利用待定系数法求解即可.
【详解】(1)∵二次函数y=12x2+bx+c与x轴交于O0,0,A4,0两点,
∴c=08+4b+c=0,
解得:b=−2c=0,
∴二次函数的表达式y=12x2−2x.
(2)①由翻折得:∠OAC=∠A',
∵二次函数y=12x2+bx+c与x轴交于O0,0,A4,0两点,顶点为C,
∴点O、A关于对称轴对称.
∴OC=AC.
∴∠COA=∠CAO=∠A'.
∵∠CDO=∠A'DB,
∴△OCD∽△A'BD.
②∵△OCD∽△A'BD,
∴OCA'B=CDBD.
∵AB=A'B,
∴BDAB=CDOC.
∴BDAB的最小值就是CDOC的最小值.
∵y=12x2−2x=12x−22−2,
∴C2,−2.
∴OC=22.
∴当CD⊥OA时,CD最小,BDAB的值最小.
此时D2,0,CD=2,
∴BDAB的最小值是222=22.
(3)连接AA',过点A'作A'G⊥OA于G,延长CB交AA'于点H,设抛物线的对称轴与x轴交于点F,如图所示:
∵△OCD∽△A'BD,S△OCD=8S△A'BD,
∴S△OCDS△A'BD=OCA'B2=8.
∵OC=22,
∴AB=A'B=1.
∴OB=OA−AB=4−1=3,BF=2−1=1.
∴B3,0.
由翻折知,CH⊥AA',
∵∠CFB=∠AHB=90°,∠FBC=∠HBA,
∴∠BCF=∠BAH.
∵tan∠BCF=BFCF=12,
∴tan∠BAH=A'GAG=12.
设A'G=a,则AG=2a,BG=2a−1,
在Rt△A'GB中,由勾股定理得:BG2+A'G2=A'B2,
∴2a−12+a2=12.
解得:a1=0(舍去),a2=45,
∴A'G=45,AG=85.
∴OG=OA−AG=125.
∴A'125,45.
设直线A'B的解析式为y=kx+b1,把A'125,45和B3,0代入得:
125k+b1=453k+b1=0,
解得:k=−43b1=4,
∴直线A'B的解析式为y=−43x+4.
【点睛】本题是二次函数的综合,考查了待定系数法求解析式,抛物线的对称性,相似三角形的性质和判定,勾股定理的应用,熟练掌握二次函数的图象及性质,数形结合是解本题的关键.
29.(2023·浙江湖州·统考一模)一张矩形纸片ABCD(如图1),AB=6,AD=3.点E是BC边上的一个动点,将△ABE沿直线AE折叠得到△AEF,延长AE交直线CD于点G,直线AF与直线CD交于点Q.
初步探究
(1)求证:△AQG是等腰三角形;
(2)设FQ=m,当BE=2CE时,计算m的值;
深入探究
(3)将矩形纸片放入平面直角坐标系中(如图2所示),点B与点О重合,边OC、OA分别与x轴、y轴正半轴重合.点H在OC边上,将△AOH沿直线AH折叠得到△APH.
①当AP经过CD的中点N时,求点P的坐标;
②在①的条件下,已知二次函数y=−x2+bx+c的图象经过A、D两点.若将直线AH右侧的抛物线沿AH对折,交y轴于点M,请求出AM的长度.
【答案】(1)见详解
(2)m=1
(3)①P32,6−32;②AM=42
【分析】(1)由题意易得AB∥CD,然后根据折叠的性质及平行线的性质可进行求证;
(2)过点F作FK∥CD,交AD,BC于点K、L,由题意易证△AKF∽△FLE,则有ELKF=FLAK=EFFA=13,设DK=CL=x,则有AK=3+x,EL=1+x,然后利用勾股定理可建立方程求解;
(3)①过点P作PJ∥CD,交x轴于点J,交AD于点T,由题意易得AD=DN=3,则有∠OAP=∠DAN=45°,然后根据矩形的性质及等腰直角三角形的性质可求解;②设AP与抛物线y=−x2+bx+c的交点为M',连接MM',根据折叠性质可知点M与点M'关于AH对称,由①及折叠的性质可知∠OAH=∠M'AH=22.5°,则有∠MAM'=45°,把点A、D的坐标代入求得二次函数解析式,过点M'作M'R⊥y轴于点R,则M'R=AR,设点M'a,−a2+3a+6,然后根据折叠的性质及等腰直角三角形的性质可进行求解.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是矩形,
∴AB∥CD,
∴∠BAG=∠G,
由折叠的性质可知∠BAG=∠QAG,
∴∠G=∠QAG,
∴AQ=GQ,
∴△AQG是等腰三角形;
(2)解:过点F作FK∥CD,交AD,BC于点K、L,如图所示:
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠ADC=∠BCD=∠B=90°,AD=BC=3,
∵BE=2CE,
∴BE=2,CE=1,
∵FK∥CD,
∴∠K=∠L=∠KDC=∠DCL=90°,
∴四边形DKLC是矩形,
∴DK=CL,
由折叠的性质可知∠B=∠AFE=90°,AB=AF=6,BE=EF=2,
∵∠AFK+∠FAK=∠AFK+∠EFL=90°,
∴∠FAK=∠EFL,
∴△AKF∽△FLE,
∴ELKF=FLAK=EFFA=13,
设DK=CL=x,则有AK=3+x,EL=1+x,
∴FL=13AK=1+13x,
在Rt△EFL中,由勾股定理得1+x32+1+x2=4,
解得:x=35(负根舍去),
∴AK=185,
∴cs∠FAK=AKAF=35,
∴AQ=ADcs∠FAK=5,
∴m=FQ=AF−AQ=1;
(3)解:①过点P作PJ∥CD,交x轴于点J,交AD于点T,如图所示:
在矩形ABCD中,AO=CD=6,AD=OC=3,∠OAD=∠ADC=∠OCD=90°,
∴同理(2)可得△ATP∽△PJH,四边形ATJO是矩形,
∴AT=OJ,AO=TJ=6,
∵AP经过CD的中点N时,
∴AD=DN=3,
∴∠DAN=45°,
∴∠OAP=45°,△ATP是等腰直角三角形,
∴△PJH也为等腰直角三角形,
∴AT=PT,PJ=HJ,
由折叠的性质可得AO=AP=6,∠OAH=∠PAH=12∠OAP=22.5°,
∴AT=PT=22AP=32,PJ=HJ=6−32,
∴AT=OJ=32,
∴P32,6−32;
②设AP与抛物线y=−x2+bx+c的交点为M',连接MM',根据折叠性质可知点M与点M'关于AH对称,如图所示:
∴AM=AM',
由AO=6,AD=3可得点A0,6,D3,6,代入二次函数y=−x2+bx+c得:
−9+3b+c=6c=6,
解得:b=3c=6,
∴y=−x2+3x+6,
由①可知∠MAM'=45°,过点M'作M'R⊥y轴于点R,
∴△ARM'是等腰直角三角形,
∴AR=M'R,
设点M'a,−a2+3a+6,则AR=M'R=a,OR=−a2+3a+6,
∴AR=AO−OR=a2−3a,
∴a2−3a=a,
解得:a1=4,a2=0(不符合题意,舍去),
∴AR=M'R=4,
∴AM'=2AR=42=AM.
【点睛】本题主要考查折叠的性质、二次函数的综合、矩形的性质、等腰直角三角形的性质与判定、相似三角形的性质与判定及三角函数,熟练掌握折叠的性质、二次函数的综合、矩形的性质、等腰直角三角形的性质与判定、相似三角形的性质与判定及三角函数是解题的关键.
30.(2023·山东枣庄·校考模拟预测)已知:如图,抛物线y=−x2+bx+c经过原点O,它的对称轴为直线x=2,动点P从抛物线的顶点A出发,在对称轴上以每秒1个单位的速度向下运动,设动点P运动的时间为t秒,连接OP并延长交抛物线于点B,连接OA,AB.
(1)求抛物线解析式及顶点坐标;
(2)当三点A,O,B构成以为OB为斜边的直角三角形时,求t的值;
(3)将△PAB沿直线PB折叠后,那么点A的对称点A1能否恰好落在坐标轴上?若能,请直接写出所有满足条件的t的值;若不能,请说明理由.
【答案】(1)y=−x2+4x;(2,4)
(2)1秒
(3)能,(5− 5 )秒或2 5秒或(5+ 5 )秒
【分析】(1)根据抛物线过原点,对称轴为直线x=2,待定系数求解析式即可求解;
(2)设B(x,−x2+4x).三点A,O,B构成以为OB为斜边的直角三角形,勾股定理得出OA2+AB2=OB2,B( 52 , 154 ).继而得出直线OB的解析式为y= 3_2 x,当x=2时,y=3,得出AP=4−3=1,进而即可求解;
(3)分三种情况讨论,①点A1在x轴正半轴上;②点A1在y轴负半轴上,③点A1在x轴负半轴上,分别画出图形,根据轴对称的性质,勾股定理即可求解.
【详解】(1)解:由题意得c=0−b2×(−1)=2,
解得b=4c=0,
∴抛物线的解析式为y=−x2+4x;
∵y=−x2+4x=−(x−2)2+4,
∴顶点A的坐标为(2,4);
(2)如图1,
设B(x,−x2+4x).
∵三点A,O,B构成以OB为斜边的直角三角形,
∴ OA2+AB2=OB2,
即22+42+(x−2)2+(−x2+4x−4)2=x2+(−x2+4x)2,
整理,得2x2−9x+10=0,
解得x1= 52,x2=2(舍去),
∴B( 52 , 154 ).
设直线OB的解析式为y=kx,则52 k= 154,
解得k= 3_2,
∴y= 3_2 x.
当x=2时,y=3,
∴AP=4−3=1,
∴t=1÷1=1(秒);
(3)分三种情况:
①若点A1在x轴正半轴上,如图2,
可得PD2+A1D2=PA12,
即(4−t)2+(2 5 −2)2=t2,
解得t=5− 5;
②若点A1在y轴负半轴上,如图3,连接AA1交OB于E.
可得OA1=OA=25,
∴∠OA1A=∠OAA1,
∵OA1∥AP,
∴∠OA1A=∠A1AP,
∴∠OAA1=∠A1AP,
∵AA1⊥OP,
∴∠OEA=∠PEA=90°.
在△OAE与△PAE中,
∠OAE=∠PAEAE=AE∠OEA=∠PEA,
∴△OAE≌△PAE(ASA),
∴OA=PA=2 5,
∴t=2 5;
③若点A1在x轴负半轴上,如图4.
可得PD2+A1D2=PA12,
即(t−4)2+(25+2)2=t2,
解得t=5+ 5;
综上所述,所有满足条件的t的值为(5− 5 )秒或2 5秒或(5+ 5 )秒.
【点睛】本题考查了二次函数综合问题,特殊三角形问题,轴对称的性质,勾股定理,掌握二次函数的性质是解题的关键.平移方式(n>0)
一般式y=ax2+bx+c
顶点式y=a(x–h) 2+k
平移口诀
向左平移n个单位
y=a(x+n)2+b(x+n)+c
y=a(x-h+n) 2+k
左加
向右平移n个单位
y=a(x-n)2+b(x-n)+c
y=a(x-h-n)2+k
右减
向上平移n个单位
y=ax2+bx+c+n
y=a(x-h)2+k+n
上加
向下平移n个单位
y=ax2+bx+c-n
y=a(x-h)2+k-n
下减
变换前
变换方式
变换后
口诀
y=a(x-h)²+k
绕顶点旋转180°
y= -a(x-h)²+k
a变号,h、k均不变
绕原点旋转180°
y= -a(x+h)²-k
a、h、k均变号
沿x轴翻折
y= -a(x-h)²-k
a、k变号,h不变
沿y轴翻折
y= a(x+h)²+k
a、h不变,h变号
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