所属成套资源:中考数学解题大招复习讲义(全国通用)模型(原卷版+解析)
中考数学解题大招复习讲义(全国通用)专题59二次函数背景下的等腰三角形、直角三角形存在性问题(原卷版+解析)
展开
这是一份中考数学解题大招复习讲义(全国通用)专题59二次函数背景下的等腰三角形、直角三角形存在性问题(原卷版+解析),共85页。
【几何法】“两圆一线”得坐标
(1)以点A为圆心,AB为半径作圆,与x轴的交点即为满足条件的点C,有AB=AC;
(2)以点B为圆心,AB为半径作圆,与x轴的交点即为满足条件的点C,有BA=BC;
(3)作AB的垂直平分线,与x轴的交点即为满足条件的点C,有CA=CB.
【注意】若有三点共线的情况,则需排除.
作图并不难,问题是还需要把各个点坐标算出来,可通过勾股或者三角函数来求.
同理可求,下求.
显然垂直平分线这个条件并不太适合这个题目,如果A、B均往下移一个单位,当点A坐标为(1,0),点B坐标为(4,2)时,可构造直角三角形勾股解:
而对于本题的,或许代数法更好用一些.
【代数法】表示线段构相等
(1)表示点:设点坐标为(m,0),又A点坐标(1,1)、B点坐标(4,3),
(2)表示线段:,
(3)分类讨论:根据,可得:,
(4)求解得答案:解得:,故坐标为.
小结
几何法:(1)“两圆一线”作出点;
(2)利用勾股、相似、三角函数等求线段长,由线段长得点坐标.
代数法:(1)表示出三个点坐标A、B、C; (2)由点坐标表示出三条线段:AB、AC、BC;
(3)根据题意要求取①AB=AC、②AB=BC、③AC=BC; (4)列出方程求解.
问题总结:
(1)两定一动:动点可在直线上、抛物线上;
(2)一定两动:两动点必有关联,可表示线段长度列方程求解;
(3)三动点:分析可能存在的特殊边、角,以此为突破口.
二、【问题描述】如图,在平面直角坐标系中,点A坐标为(1,1),点B坐标为(5,3),在x轴上找一点C使得△ABC是直角三角形,求点C坐标.
【几何法】两线一圆得坐标
(1)若∠A为直角,过点A作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(2)若∠B为直角,过点B作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(3)若∠C为直角,以AB为直径作圆,与x轴的交点即为所求点C.(直径所对的圆周角为直角)
重点还是如何求得点坐标,求法相同,以为例:
【构造三垂直】
求法相同,以为例:
构造三垂直步骤:
第一步:过直角顶点作一条水平或竖直的直线;
第二步:过另外两端点向该直线作垂线,即可得三垂直相似.
例题精讲
考点一:二次函数中的直角三角形存在性问题
【例1】.如图,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且A(﹣1,0),对称轴为直线x=2.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)直线l过点A与抛物线交于点P,当∠PAB=45°时,求点P的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点Q,使得△BCQ是直角三角形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
变式训练
【变1-1】.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+4经过点A(4,0),B(﹣1,0),交y轴于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D是直线AC上一动点,过点D作DE垂直于y轴于点E,过点D作DF⊥x轴,垂足为F,连接EF,当线段EF的长度最短时,求出点D的坐标;
(3)在AC上方的抛物线上是否存在点P,使得△ACP是直角三角形?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.
考点二:二次函数中的等腰三角形存在性问题
【例2】.如图,抛物线y=﹣x2+5x+n经过点A(1,0),与y轴交于点B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求抛物线的对称轴和顶点坐标.
(3)P是y轴正半轴上一点,且△PAB是以AB为腰的等腰三角形,试求点P的坐标.
变式训练
【变2-1】.如图.已知二次函数y=﹣x2+bx+3的图象与x轴的一个交点为A(4,0),与y轴交于点B.
(1)求此二次函数关系式和点B的坐标;
(2)在x轴的正半轴上是否存在点P.使得△PAB是以AB为底边的等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【变2-2】.如图,抛物线y=ax2+4x+c经过A(﹣3,﹣4),B(0,﹣1)两点,点P是y轴左侧且位于x轴下方抛物线上一动点,设其横坐标为m.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)将线段AB绕点B顺时针旋转90°得线段BD(点D是点A的对应点),求点D的坐标,并判断点D是否在抛物线上;
(3)过点P作PM⊥x轴交直线BD于点M,试探究是否存在点P,使△PBM是等腰三角形?若存在,求出点m的值;若不存在,说明理由.
1.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C(0,3),连接AC,点P为第二象限抛物线上的动点.
(1)求a、b、c的值;
(2)连接PA、PC、AC,求△PAC面积的最大值;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点Q,使得△QAC为直角三角形,若存在,请求出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
2.已知抛物线y=﹣x2﹣x的图象如图所示:
(1)将该抛物线向上平移2个单位,分别交x轴于A、B两点,交y轴于点C,则平移后的解析式为 .
(2)判断△ABC的形状,并说明理由.
(3)在抛物线对称轴上是否存在一点P,使得以A、C、P为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
3.如图,抛物线y=﹣x2+x+3与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,顶点为D,抛物线的对称轴与x轴交于点E,连接AC,BD.
(1)求点A,B,C,D的坐标;
(2)点F为抛物线对称轴上的动点,且△BEF与△AOC相似,请直接写出符合条件的点F的坐标;
(3)点P为抛物线上的动点,是否存在这样的点P,使△BDP是直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
4.如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,其中A(﹣1,0),C(0,3).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)抛物线与直线y=﹣x﹣1交于A、E两点,P是x轴上点B左侧一动点,当以P、B、C为顶点的三角形与△ABE相似时,求点P的坐标;
(3)若F是直线BC上一动点,在抛物线上是否存在动点M,使△MBF为等腰直角三角形,若存在,请直接写出点M的坐标;否则说明理由.
5.如图,抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,且BO=OC=3AO.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PBC是等腰三角形?若存在,请直接写出符合条件的点P坐标;若不存在,请说明理由.
6.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象交x轴于点A、B,交y轴于点C,其顶点为D,已知AB=4,∠ABC=45°,OA:OB=1:3.
(1)求二次函数的表达式及其顶点D的坐标;
(2)点M是线段BC上方抛物线上的一个动点,点N是线段BC上一点,当△MBC的面积最大时,求:
①点M的坐标,说明理由;
②MN+BN的最小值 ;
(3)在二次函数的图象上是否存在点P,使得以点P、A、C为顶点的三角形为直角三角形?若存在,求出点P坐标;若不存在,请说明理由.
7.如图,抛物线y=ax2+bx+4交x轴于A(﹣3,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,连接AC,BC.M为线段OB上的一个动点,过点M作PM⊥x轴,交抛物线于点P,交BC于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)试探究点M在运动过程中,是否存在这样的点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出此时点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
8.如图,已知抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,且与y轴相交于点C,直线l是抛物线的对称轴.
(1)求抛物线的函数关系式;
(2)设点P是直线l上的一个动点,当点P到点A、点C的距离之和最短时,求点P的坐标;
(3)点M也是直线l上的动点,且△MAC为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
9.如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与一直线相交于A(﹣1,0),C(2,3)两点,与y轴交于点N,其顶点为D.
(1)求抛物线及直线AC的函数表达式;
(2)在抛物线对称轴上是否存在一点M,使以A,N,M为顶点的三角形是直角三角形?若存在,请求出M点的坐标.若不存在,请说明理由.
10.抛物线y=ax2+bx+c的图象与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,与y轴交于点C(0,﹣3),顶点为D.
(1)求此抛物线的解析式.
(2)求此抛物线顶点D的坐标和对称轴.
(3)探究对称轴上是否存在一点P,使得以P、D、A为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请求出所有符合条件的P点的坐标,若不存在,请说明理由.
11.如图,已知抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若M为抛物线对称轴上一动点,使得△MBC为直角三角形,请求出点M的坐标.
(3)如图1,P为直线BC上方的抛物线上一点,PD∥y轴交BC于D点,过点D作DE⊥AC于E点.设m=PD+DE,求m的最大值及此时P点坐标.
12.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A和B(5,0),与y轴交于点C(0,5).
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴与x轴交于点M,与BC交于点F,点D是对称轴上一点,当点D关于直线BC的对称点E在抛物线上时,求点E的坐标;
(3)点P在抛物线的对称轴上,点Q在直线BC上方的抛物线上,是否存在以O,P,Q为顶点的三角形是等腰直角三角形,若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
13.已知如图1,在以O为原点的平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,﹣1),连接AC,AO=2CO,直线l过点G(0,t)且平行于x轴,t<﹣1.
(1)求抛物线对应的二次函数的解析式;
(2)若D(﹣4,m)为抛物线y=x2+bx+c上一定点,点D到直线l的距离记为d,当d=DO时,求t的值.
(3)如图2,若E(﹣4,m)为上述抛物线上一点,在抛物线上是否存在点F,使得△BEF是直角三角形,若存在求出点F的坐标,若不存在说明理由.
14.如图①,抛物线y=ax2+bx+c与x轴相交于O、A两点,直线y=﹣x+3与y轴交于B点,与该抛物线交于A,D两点,已知点D横坐标为﹣1.(1)求这条抛物线的解析式;
(2)如图①,在线段OA上有一动点H(不与O、A重合),过H作x轴的垂线分别交AB于P点,交抛物线于Q点,若x轴把△POQ分成两部分的面积之比为1:2,请求出H点的坐标;
(3)如图②,在抛物线上是否存在点C,使△ABC为直角三角形?若存在,求出点C的坐标;若不存在,请说明理由.
15.如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,OA=OC=3,顶点为D.
(1)求此函数的关系式;
(2))在AC下方的抛物线上有一点N,过点N作直线l∥y轴,交AC与点M,当点N坐标为多少时,线段MN的长度最大?最大是多少?
(3)在对称轴上有一点K,在抛物线上有一点L,若使A,B,K,L为顶点形成平行四边形,求出K,L点的坐标.
(4)在y轴上是否存在一点E,使△ADE为直角三角形,若存在,直接写出点E的坐标;若不存在,说明理由.
16.如图1,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C
(1)求抛物线的解析式;
(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点M,请问在对称轴上是否存在点P,使△CMP为等腰三角形?若存在,请求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得△QAC的周长最小?若存在,求出Q点的坐标;若不存在,请说明理由.
17.如图,在等腰直角三角形ABC中,∠BAC=90°,点A在x轴上,点B在y轴上,点C(3,1),二次函数y=x2+bx﹣的图象经过点C.
(1)求二次函数的解析式,并把解析式化成y=a(x﹣h)2+k的形式;
(2)把△ABC沿x轴正方向平移,当点B落在抛物线上时,求△ABC扫过区域的面积;
(3)在抛物线上是否存在异于点C的点P,使△ABP是以AB为直角边的等腰直角三角形?如果存在,请求出所有符合条件的点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
18.如图,已知抛物线y=ax2+bx+4(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和B,与y轴交于点C,对称轴为直线x=.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若点P是线段BC上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,连接OQ,当线段PQ长度最大时,判断四边形OCPQ的形状并说明理由;
(3)点N坐标为(0,2),点M在抛物线上,且∠NBM=45°,直接写出点M坐标;
(4)如图2,在(2)的条件下,D是OC的中点,过点Q的直线与抛物线交于点E,且∠DQE=2∠ODQ.在y轴上是否存在点F,使得△BEF为等腰三角形?若存在,求点F的坐标;若不存在,请说明理由.
19.如图,已知直线y=3x﹣3分别交x轴,y轴于A、B两点,抛物线y=x2+bx+c经过A、B两点,点C是抛物线与x轴的另一个交点(与A点不重合).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上求一点P,使△ABP的周长最小,并求出最小周长和P点的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上,是否存在点M,使△ABM为等腰三角形?若不存在,请说明理由;若存在,求出点M的坐标.
20.如图,已知直线y=3x+3与x轴交于点A,与y轴交于点B,过A,B两点的抛物线交x轴于另一点C(3,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△ABP是等腰三角形?若存在,求出符合条件的点P的坐标;若不存在,说明理由.
(3)在抛物线上求一点Q,使得△ACQ为以AC为底边的等腰三角形,并写出Q点的坐标;
(4)除(3)中所求的Q点外,在抛物线上是否还存在其它的点Q使得△ACQ为等腰三角形?若存在,请求出一共有几个满足条件的点Q(要求简要说明理由,但不证明);若不存在这样的点Q,请说明理由.
21.如图,抛物线交x轴于A(﹣2,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C(0,3),连接AC,BC.M为线段OB上的一个动点,过点M作PM⊥x轴,交抛物线于点P,交BC于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)过点P作PN⊥BC,垂足为点N.设M点的坐标为M(m,0),请用含m的代数式表示线段PN的长,并求出当m为何值时PN有最大值,最大值是多少?
(3)试探究点M在运动过程中,是否存在这样的点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出此时点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
22.如图,抛物线y=ax2+x+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线y=﹣x﹣2经过点A,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线,交直线AC于点M,设点P的横坐标为m.
①当△PCM是直角三角形时,求点P的坐标;
②作点B关于点C的对称点B',则平面内存在直线l,使点M,B,B′到该直线的距离都相等.当点P在y轴右侧的抛物线上,且与点B不重合时,请直接写出直线l:y=kx+b的解析式.(k,b可用含m的式子表示)
23.如图,直线y=x+3与x轴交于点A,与y 轴交于点C,抛物线y=﹣x2﹣2x+3与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.
(1)如图①,连接BC,在y轴上存在一点D,使得△BCD是以BC为底的等腰三角形,求点D的坐标;
(2)如图②,在抛物线上是否存在点E,使△EAC是以AC为底的等腰三角形?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图③,连接BC,在直线AC上是否存在点F,使△BCF是以BC为腰的等腰三角形?若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由;
(4)如图④,若抛物线的顶点为H,连接AH,在x轴上是否存在一点K,使△AHK是等腰三角形?若存在,求出点K的坐标;若不存在,请说明理由;
(5)如图⑤,在抛物线的对称轴上是否存在点G,使△ACG是等腰三角形?若存在,求出点G的坐标;若不存在,请说明理由.
模型介绍
一、如图,点A坐标为(1,1),点B坐标为(4,3),在x轴上取点C使得△ABC是等腰三角形.
【几何法】“两圆一线”得坐标
(1)以点A为圆心,AB为半径作圆,与x轴的交点即为满足条件的点C,有AB=AC;
(2)以点B为圆心,AB为半径作圆,与x轴的交点即为满足条件的点C,有BA=BC;
(3)作AB的垂直平分线,与x轴的交点即为满足条件的点C,有CA=CB.
【注意】若有三点共线的情况,则需排除.
作图并不难,问题是还需要把各个点坐标算出来,可通过勾股或者三角函数来求.
同理可求,下求.
显然垂直平分线这个条件并不太适合这个题目,如果A、B均往下移一个单位,当点A坐标为(1,0),点B坐标为(4,2)时,可构造直角三角形勾股解:
而对于本题的,或许代数法更好用一些.
【代数法】表示线段构相等
(1)表示点:设点坐标为(m,0),又A点坐标(1,1)、B点坐标(4,3),
(2)表示线段:,
(3)分类讨论:根据,可得:,
(4)求解得答案:解得:,故坐标为.
小结
几何法:(1)“两圆一线”作出点;
(2)利用勾股、相似、三角函数等求线段长,由线段长得点坐标.
代数法:(1)表示出三个点坐标A、B、C; (2)由点坐标表示出三条线段:AB、AC、BC;
(3)根据题意要求取①AB=AC、②AB=BC、③AC=BC; (4)列出方程求解.
问题总结:
(1)两定一动:动点可在直线上、抛物线上;
(2)一定两动:两动点必有关联,可表示线段长度列方程求解;
(3)三动点:分析可能存在的特殊边、角,以此为突破口.
二、【问题描述】如图,在平面直角坐标系中,点A坐标为(1,1),点B坐标为(5,3),在x轴上找一点C使得△ABC是直角三角形,求点C坐标.
【几何法】两线一圆得坐标
(1)若∠A为直角,过点A作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(2)若∠B为直角,过点B作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(3)若∠C为直角,以AB为直径作圆,与x轴的交点即为所求点C.(直径所对的圆周角为直角)
重点还是如何求得点坐标,求法相同,以为例:
【构造三垂直】
求法相同,以为例:
构造三垂直步骤:
第一步:过直角顶点作一条水平或竖直的直线;
第二步:过另外两端点向该直线作垂线,即可得三垂直相似.
例题精讲
考点一:二次函数中的直角三角形存在性问题
【例1】.如图,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且A(﹣1,0),对称轴为直线x=2.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)直线l过点A与抛物线交于点P,当∠PAB=45°时,求点P的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点Q,使得△BCQ是直角三角形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)设y=(x﹣2)2+k,把A(﹣1,0)代入得:
(﹣1﹣2)2+k=0,
解得:k=﹣9,
∴y=(x﹣2)2﹣9=x2﹣4x﹣5,
答:抛物线的解析式为y=x2﹣4x﹣5;
(2)过点P作PM⊥x轴于点M,如图:
设P(m,m2﹣4m﹣5),则PM=|m2﹣4m﹣5|,
∵A(﹣1,0),
∴AM=m+1
∵∠PAB=45°
∴AM=PM,
∴|m2﹣4m﹣5|=m+1,
即m2﹣4m﹣5=m+1或m2﹣4m﹣5=﹣(m+1),
当m2﹣4m﹣5=m+1时,解得:m1=6,m2=﹣1(不合题意,舍去),
当m2﹣4m﹣5=﹣(m+1),解得m3=4,m4=﹣1(不合题意,舍去),
∴P的坐标是(6,7)或P(4,﹣5);
(3)在抛物线的对称轴上存在一点Q,使得△BCQ是直角三角形,理由如下:
在y=x2﹣4x﹣5中,令x=0得y=﹣5,令y=0得x=﹣1或x=5,
∴B(5,0),C(0,﹣5),
由抛物线y=x2﹣4x﹣5的对称轴为直线x=2,设Q(2,t),
∴BC2=50,BQ2=9+t2,CQ2=4+(t+5)2,
当BC为斜边时,BQ2+CQ2=BC2,
∴9+t2+4+(t+5)2=50,
解得t=﹣6或t=1,
∴此时Q坐标为(2,﹣6)或(2,1);
当BQ为斜边时,BC2+CQ2=BQ2,
∴50+4+(t+5)2=9+t2,
解得t=﹣7,
∴此时Q坐标为(2,﹣7);
当CQ为斜边时,BC2+BQ2=CQ2,
∴50+9+t2=4+(t+5)2,
解得t=3,
∴此时Q坐标为(2,3);
综上所述,Q的坐标为(2,3)或(2,﹣7)或(2,1)或(2,﹣6).
变式训练
【变1-1】.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+4经过点A(4,0),B(﹣1,0),交y轴于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D是直线AC上一动点,过点D作DE垂直于y轴于点E,过点D作DF⊥x轴,垂足为F,连接EF,当线段EF的长度最短时,求出点D的坐标;
(3)在AC上方的抛物线上是否存在点P,使得△ACP是直角三角形?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.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+4经过点A(4,0),B(﹣1,0),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+3x+4;
(2)连接OD,由题意知,四边形OFDE是矩形,则OD=EF,据垂线段最短,可知:
当OD⊥AC时,OD最短,即EF最短.
由(1)知,在Rt△AOC中,OC=OA=4,
∴AC=4.
又∵D为AC的中点.
∴DF∥OC,
∴DF=OC=2,
∴点D的坐标为(2,2);
(3)假设存在,设点P的坐标为(m,﹣m2+3m+4).
∵点A的坐标为(4,0),点C的坐标为(0,4),
∴AP2=(m﹣4)2+(﹣m2+3m+4﹣0)2=m4﹣6m3+2m2+16m+32,CP2=(m﹣0)2+(﹣m2+3m+4﹣4)2=m4﹣6m3+10m2,AC2=(0﹣4)2+(4﹣0)2=32.
分两种情况考虑,
①当∠ACP=90°时,AP2=CP2+AC2,
即m4﹣6m3+2m2+16m+32=m4﹣6m3+10m2+32,
整理得:m2﹣2m=0,
解得:m1=0(舍去),m2=2,
∴点P的坐标为(2,6);
②当∠APC=90°时,CP2+AP2=AC2,
即m4﹣6m3+10m2+m4﹣6m3+2m2+16m+32=32,
整理得:m(m3﹣6m2+6m+8)=0,
∴m(m﹣4)(m2﹣2m﹣2)=0,
解得:m1=0(舍去),m2=4(舍去),(舍去),,
∴点P的坐标为(1+,3+).
综上所述,假设成立,
即存在点P(2,6)或(1+,3+),使得△ACP是直角三角形.
考点二:二次函数中的等腰三角形存在性问题
【例2】.如图,抛物线y=﹣x2+5x+n经过点A(1,0),与y轴交于点B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求抛物线的对称轴和顶点坐标.
(3)P是y轴正半轴上一点,且△PAB是以AB为腰的等腰三角形,试求点P的坐标.
解:(1)由题意得,﹣1+5+n=0,
解得,n=﹣4,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+5x﹣4;
(2)y=﹣x2+5x﹣4=﹣(x﹣)2+,
抛物线对称轴为:x=,
顶点坐标为 (,);
(3)∵点A的坐标为(1,0),点B的坐标为(0,﹣4),
∴OA=1,OB=4,
在Rt△OAB中,AB==,
①当PB=BA时,PB=,
∴OP=PB﹣OB=﹣4,
此时点P的坐标为(0,﹣4),
②当PA=AB时,OP=OB=4
此时点P的坐标为(0,4).
变式训练
【变2-1】.如图.已知二次函数y=﹣x2+bx+3的图象与x轴的一个交点为A(4,0),与y轴交于点B.
(1)求此二次函数关系式和点B的坐标;
(2)在x轴的正半轴上是否存在点P.使得△PAB是以AB为底边的等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)把点A(4,0)代入二次函数有:
0=﹣16+4b+3
得:b=
所以二次函数的关系式为:y=﹣x2+x+3.
当x=0时,y=3
∴点B的坐标为(0,3).
(2)如图:
作AB的垂直平分线交x轴于点P,连接BP,
则:BP=AP
设BP=AP=x,则OP=4﹣x,
在直角△OBP中,BP2=OB2+OP2
即:x2=32+(4﹣x)2
解得:x=
∴OP=4﹣=
所以点P的坐标为:(,0)
综上可得点P的坐标为(,0).
【变2-2】.如图,抛物线y=ax2+4x+c经过A(﹣3,﹣4),B(0,﹣1)两点,点P是y轴左侧且位于x轴下方抛物线上一动点,设其横坐标为m.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)将线段AB绕点B顺时针旋转90°得线段BD(点D是点A的对应点),求点D的坐标,并判断点D是否在抛物线上;
(3)过点P作PM⊥x轴交直线BD于点M,试探究是否存在点P,使△PBM是等腰三角形?若存在,求出点m的值;若不存在,说明理由.
解:(1)把点A(﹣3,﹣4),B(0,﹣1)代入解析式y=ax2+4x+c,
得,
解得,
∴y=x2+4x﹣1;
(2)如图,作AC⊥y轴于点C,作DH⊥y轴于点H,
∵∠CAB+∠ABC=90°,∠HBD+∠ABC=90°,
∴∠CAB=∠HBD,
在△ABC和△DBH中,
,
∴△ABC≌△BDH(AAS),
∴HB=AC=3,DH=BC=3,
∴OH=2,
∴D(﹣3,2),
把D(﹣3,2)代入y=x2+4x﹣1中,
得(﹣3)2+4×(﹣3)﹣1=﹣4≠2,
∴点D不在抛物线上;
(3)存在点P,
∵D(﹣3,2),B(0,﹣1),
∴直线BD的解析式为y=﹣x﹣1,
设P(m,m2+4m﹣1),则M(m,﹣m﹣1),
由(2)知:∠BMP=45°,
当△PBM是等腰三角形,且45°为底角时,
有∠MBP=90°或∠MPB=90°,
若∠MBP=90°,则P与A重合,即m=﹣3,
若∠MPB=90°,则PB∥x轴,即P的纵坐标为﹣1,
∴m2+4m﹣1=﹣1,
解得m=0(舍)或m=﹣4,
∴m=﹣4,
若45°为顶角,
即MP=MB,
∵MP=﹣m﹣1﹣m2﹣4m+1=﹣m2﹣5m,MB=﹣=﹣,
∴﹣m2﹣5m=﹣m,
解得m=0(舍)或m=﹣5+,
∴m的值为﹣3,﹣4,﹣5.
1.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C(0,3),连接AC,点P为第二象限抛物线上的动点.
(1)求a、b、c的值;
(2)连接PA、PC、AC,求△PAC面积的最大值;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点Q,使得△QAC为直角三角形,若存在,请求出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣3,0),B(1,0),C(0,3)三点
∴,
解得:
∴a=﹣1,b=﹣2,c=3;
(2)如图1,
过点P作PE∥y轴,交AC于E,
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴直线AC的解析式为y=x+3,
由(1)知,抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3,
设点P(m,﹣m2﹣2m+3),则E(m,m+3),
∴S△ACP=PE•(xC﹣xA)=×[﹣m2﹣2m+3﹣(m+3)]×(0+3)=﹣(m2﹣3m)=﹣(m+)2+,
∴当m=﹣时,S△PAC最大=;
(3)存在,点Q的坐标为:(﹣1,﹣2)或(﹣1,4)或(﹣1,)或(﹣1,).
如图2,∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴OA=OC=3,
∴AC2=OA2+OC2=32+32=18,
∵y=﹣x2﹣2x+3=﹣(x+1)2+4,
∴抛物线对称轴为x=﹣1,
设点Q(﹣1,n),
则AQ2=[﹣1﹣(﹣3)]2+n2=n2+4,CQ2=[0﹣(﹣1)]2+(n﹣3)2=n2﹣6n+10,
∵△QAC为直角三角形,
∴∠CAQ=90°或∠ACQ=90°或∠AQC=90°,
①当∠CAQ=90°时,根据勾股定理,得:AQ2+AC2=CQ2,
∴n2+4+18=n2﹣6n+10,
解得:n=﹣2,
∴Q1(﹣1,﹣2);
②当∠ACQ=90°时,根据勾股定理,得:CQ2+AC2=AQ2,
∴n2﹣6n+10+18=n2+4,
解得:n=4,
∴Q2(﹣1,4);
③当∠AQC=90°时,根据勾股定理,得:CQ2+AQ2=AC2,
∴n2﹣6n+10+n2+4=18,
解得:n1=,n2=,
∴Q3(﹣1,),Q4(﹣1,);
综上所述,点Q的坐标为:(﹣1,﹣2)或(﹣1,4)或(﹣1,)或(﹣1,).
2.已知抛物线y=﹣x2﹣x的图象如图所示:
(1)将该抛物线向上平移2个单位,分别交x轴于A、B两点,交y轴于点C,则平移后的解析式为 y=﹣x2﹣x+2 .
(2)判断△ABC的形状,并说明理由.
(3)在抛物线对称轴上是否存在一点P,使得以A、C、P为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
解:(1)将该抛物线向上平移2个单位,得y=﹣x2﹣x+2,
故答案为:y=﹣x2﹣x+2;
(2)当y=0时,﹣x2﹣x+2=0,解得x1=﹣4,x2=1,即B(﹣4,0),A(1,0).
当x=0时,y=2,即C(0,2).
AB=1﹣(﹣4)=5,AB2=25,
AC2=(1﹣0)2+(0﹣2)2=5,BC2=(﹣4﹣0)2+(0﹣2)2=20,
∵AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形;
(3)y=﹣x2﹣x+2的对称轴是直线x=﹣,设P(﹣,n),
AP2=(1+)2+n2=+n2,CP2=+(2﹣n)2,AC2=12+22=5
当AP=AC时,AP2=AC2,+n2=5,方程无解;
当AP=CP时,AP2=CP2,+n2=+(2﹣n)2,解得n=0,即P1(﹣,0),
当AC=CP时AC2=CP2,+(2﹣n)2=5,解得n1=2+,n2=2﹣,P2(﹣,2+),P3(﹣,2﹣).
综上所述:使得以A、C、P为顶点的三角形是等腰三角形,点P的坐标(﹣,0),(﹣,2+),(﹣,2﹣).
3.如图,抛物线y=﹣x2+x+3与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,顶点为D,抛物线的对称轴与x轴交于点E,连接AC,BD.
(1)求点A,B,C,D的坐标;
(2)点F为抛物线对称轴上的动点,且△BEF与△AOC相似,请直接写出符合条件的点F的坐标;
(3)点P为抛物线上的动点,是否存在这样的点P,使△BDP是直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)对于y=﹣x2+x+3,令y=﹣x2+x+3=0,解得x=6或﹣2,令x=0,则y=3,
故点A、B、C的坐标分别为(﹣2,0)、(6,0)、(0,3),
则函数的对称轴为直线x=(6﹣2)=2,
当x=2时,y=﹣x2+x+3=4,即点D(2,4);
(2)tan∠CAO=,
当△BEF与△AOC相似时,则,
即,
解得:EF=6或,
故点F的坐标为:(2,6)或(2,﹣6)或或;
(3)存在,理由:
△BDP是直角三角形只要可能是∠DBP和∠BDP为直角,
①当∠DBP为直角时,
过点B作y轴的平行线,交过点P与x轴的平行线于点H,交过点D与x轴的平行线于点G,
∵DG=BG=4,则△BDG为等腰三角形,∠DBG=45°,
则∠PBH=45°,即△PBH为等腰直角三角形,
则设PH=BH=m,则点P(6﹣m,﹣m),
将点P的坐标代入抛物线表达式得:﹣m=﹣(6﹣m)2+(6﹣m)+3,
解得:m=0(舍去)或12,
故点P的坐标为(﹣6,﹣12);
②当∠BDP为直角时,
∵AD=BD=3,AB=64,
则△ABD为等腰直角三角形,即∠ADB=90°,
即点P于点A重合,
故点P(﹣2,0);
综上,点P的坐标为(﹣2,0)或(﹣6,﹣12).
4.如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,其中A(﹣1,0),C(0,3).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)抛物线与直线y=﹣x﹣1交于A、E两点,P是x轴上点B左侧一动点,当以P、B、C为顶点的三角形与△ABE相似时,求点P的坐标;
(3)若F是直线BC上一动点,在抛物线上是否存在动点M,使△MBF为等腰直角三角形,若存在,请直接写出点M的坐标;否则说明理由.
解:(1)把A(﹣1,0),C(0,3)代入y=﹣x2+bx+c,
得:,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)联立直线AE和抛物线的函数关系式成方程组,
得:,
解得:,,
∴点E的坐标为(4,﹣5),
∴AE==5,
在y=﹣x2+2x+3中,令y=0,得:﹣x2+2x+3=0,
解得:x1=3,x2=﹣1,
∴点B的坐标为(3,0),
∵C(0,3),
∴OB=OC=3,
∵∠BOC=90°,
∴∠CBO=45°,BC=3,
∵直线AE的函数表达式为y=﹣x﹣1,
∴∠BAE=45°=∠CBO.
设点P的坐标为(m,0),则PB=3﹣m,
∵以P、B、C为顶点的三角形与△ABE相似,
∴=或=,
∴=或=,
解得:m=或m=﹣,
∴点P的坐标为(,0)或(﹣,0);
(3)∵∠CBO=45°,
∴存在两种情况(如图2).
①取点M1与点A重合,过点M1作M1F1∥y轴,交直线BC于点F1,
∵∠CBM1=45°,∠BM1F1=90°,
∴此时△BM1F1为等腰直角三角形,
∴点M1的坐标为(﹣1,0);
②取点C′(0,﹣3),连接BC′,延长BC′交抛物线于点M2,过点M2作M2F2∥y轴,交直线BC于点F2,
∵点C、C′关于x轴对称,∠OBC=45°,
∴∠CBC′=90°,BC=BC′,
∴△CBC′为等腰直角三角形,
∵M2F2∥y轴,
∴△M2BF2为等腰直角三角形.
∵点B(3,0),点C′(0,﹣3),
∴直线BC′的函数关系式为y=x﹣3,
联立直线BC′和抛物线的函数关系式成方程组,得:,
解得:,,
∴点M2的坐标为(﹣2,﹣5),
综上所述:点M的坐标为(﹣1,0)或(﹣2,﹣5).
5.如图,抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,且BO=OC=3AO.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PBC是等腰三角形?若存在,请直接写出符合条件的点P坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣3,
∴c=﹣3,
∴C(0,﹣3),
∴OC=3,
∵BO=OC=3AO,
∴BO=3,AO=1,
∴B(3,0),A(﹣1,0),
∵该抛物线与x轴交于A、B两点,
∴,
∴,
∴抛物线解析式为y=x2﹣2x﹣3,
(2)存在,
理由:设P(1,m),
∵B(3,0),C(0,﹣3),
∴BC=3,PB=,PC=,
∵△PBC是等腰三角形,
①当PB=PC时,
∴=,
∴m=﹣1,
∴P(1,﹣1),
②当PB=BC时,
∴3=,
∴m=±,
∴P(1,)或P(1,﹣),
③当PC=BC时,
∴3=,
∴m=﹣3±,
∴P(1,﹣3+)或P(1,﹣3﹣),
∴符合条件的P点坐标为P(1,﹣1)或P(1,)或P(1,﹣)或P(1,﹣3+)或P(1,﹣3﹣).
6.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象交x轴于点A、B,交y轴于点C,其顶点为D,已知AB=4,∠ABC=45°,OA:OB=1:3.
(1)求二次函数的表达式及其顶点D的坐标;
(2)点M是线段BC上方抛物线上的一个动点,点N是线段BC上一点,当△MBC的面积最大时,求:
①点M的坐标,说明理由;
②MN+BN的最小值 ;
(3)在二次函数的图象上是否存在点P,使得以点P、A、C为顶点的三角形为直角三角形?若存在,求出点P坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵∠ABC=45°,
∴OB=OC,
∵OA:OB=1:3,AB=4,
∴OA=1,OB=3,
∴OC=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
将A、B、C代入y=ax2+bx+c中,
∴,
解得,
∴y=﹣x2+2x+3,
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4);
(2)①设BC的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣x+3,
过点M作MG∥y轴交BC于点G,
设M(t,﹣t2+2t+3),则G(t,﹣t+3),
∴PG=﹣t2+2t+3+t﹣3=﹣t2+3t,
∴S△MBC=×3×(﹣t2+3t)=﹣(t﹣)2+,
∵0<t<3,
∴当t=时,S△MBC有最大值,
此时M(,);
②过点M作MH⊥x轴交于H,交BC于N,
∵∠OBC=45°,
∴NH=BN,
∴MN+BN=MN+NH≥MH,
∵M(,),
∴MH=,
∴MN+BN的最小值为,
故答案为:;
(3)存在点P,使得以点P、A、C为顶点的三角形为直角三角形,理由如下:
设P(m,﹣m2+2m+3),
如图2,当∠ACP=90°时,
过点C作EF∥x轴,过点A作AE⊥EF交于E,过点P作PF⊥EF交于F,
∴∠ECA+∠FCP=90°,
∵∠ACE+∠EAC=90°,
∴∠FCP=∠EAC,
∴△ACE∽△CPF,
∴=,
∴=,
解得m=0(舍)或m=,
∴P(,);
如图3,当∠CAP=90°时,过点A作MN⊥x轴,过点C作CM⊥MN交于M,过点P作PN⊥MN交于N,
∵∠MAC+∠NAP=90°,∠MAC+∠MCA=90°,
∴∠NAP=∠MCA,
∴△ACM∽△PAN,
∴=,
∴=,
解得m=﹣1(舍)或m=,
∴P(,﹣);
综上所述:P点坐标为(,)或(,﹣).
7.如图,抛物线y=ax2+bx+4交x轴于A(﹣3,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,连接AC,BC.M为线段OB上的一个动点,过点M作PM⊥x轴,交抛物线于点P,交BC于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)试探究点M在运动过程中,是否存在这样的点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出此时点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)将A(﹣3,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4,
∴,
解得,
∴抛物线的表达式为:;
(2)存在点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形,理由如下:
令x=0,则y=4,
∴点C(0,4),
∵A(﹣3,0)、C(0,4),
∴AC=5,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣x+4,
设点M(m,0),则点Q(m,﹣m+4),
①当AC=CQ时,过点Q作QE⊥y轴于点E,连接AQ,
∵CQ2=CE2+EQ2,即m2+[4﹣(﹣m+4)]2=25,
解得:舍去负值),
∴点;
②当AC=AQ时,则AQ=AC=5,
在Rt△AMQ中,由勾股定理得:[m﹣(﹣3)]2+(﹣m+4)2=25,
解得:m=1或m=0(舍去0),
∴点Q(1,3);
③当CQ=AQ时,则2m2=[m﹣(﹣3)]2+(﹣m+4)2,解得:舍去);
综上所述,点Q的坐标为(1,3)或.
8.如图,已知抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,且与y轴相交于点C,直线l是抛物线的对称轴.
(1)求抛物线的函数关系式;
(2)设点P是直线l上的一个动点,当点P到点A、点C的距离之和最短时,求点P的坐标;
(3)点M也是直线l上的动点,且△MAC为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
解:∵抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
(2)如图1,∵点A,B关于直线l对称,
∴连接BC交直线l于点P,
由(1)知,抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
∴直线l:x=1,C(0,﹣3),
∵B(3,0),
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
当x=1时,y=﹣2,
∴P(1,﹣2),
(3)设点M(1,m),
∵A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∴AC2=10,AM2=m2+4,CM2=(m+3)2+1=m2+6m+10,
∵△MAC为直角三角形,
∴当∠ACM=90°时,∴AC2+CM2=AM2,
∴10+m2+6m+10=m2+4,
∴m=﹣,
∴M(1,﹣)
当∠CAM=90°时,∴AC2+AM2=CM2,
∴10+m2+4=m2+6m+10,
∴m=,
∴M(1,)
当∠AMC=90°时,AM2+CM2=AC2,
∴m2+4+m2+6m+10=10,
∴m=﹣1或m=﹣2,
∴M(1,﹣1)或(1,﹣2),
即:满足条件的点M的坐标为(1,﹣)或(1,)或(1,﹣1)或(1,﹣2).
9.如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与一直线相交于A(﹣1,0),C(2,3)两点,与y轴交于点N,其顶点为D.
(1)求抛物线及直线AC的函数表达式;
(2)在抛物线对称轴上是否存在一点M,使以A,N,M为顶点的三角形是直角三角形?若存在,请求出M点的坐标.若不存在,请说明理由.
解:(1)由抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(﹣1,0)及C(2,3)得,
解得,
故抛物线的函数表达式为y=﹣x2+2x+3.
设直线AC的函数表达式为y=kx+n,将A(﹣1,0)、C(2,3)分别代入y=kx+n中可得
解得,
故直线AC的函数表达式为y=x+1.
(2)存在,理由:由抛物线的表达式知,其对称轴为x=1,设点M(1,m),
∵A(﹣1,0),M(1,m),N(0,3),
∴AM2=(1+1)2+m2=4+m2,同理AN2=10,MN2=1+(m﹣3)2.
当AM是斜边时,则4+m2=10+1+(m﹣3)2,
解得;
当AN是斜边时,4+m2+1+(m﹣3)2=10,
解得:m=1或2;
当MN是斜边时,4+m2+10=1+(m﹣3)2,
解得:.
故点M的坐标为或(1,1)或(1,2)或.
10.抛物线y=ax2+bx+c的图象与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,与y轴交于点C(0,﹣3),顶点为D.
(1)求此抛物线的解析式.
(2)求此抛物线顶点D的坐标和对称轴.
(3)探究对称轴上是否存在一点P,使得以P、D、A为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请求出所有符合条件的P点的坐标,若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c的图象与x轴交于A(﹣1.0),B(3,0)两点,与y轴交于点C(0,﹣3),
∴,解得,
即此抛物线的解析式是y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴此抛物线顶点D的坐标是(1,﹣4),对称轴是直线x=1;
(3)存在点P,使得以点P、D、A为顶点的三角形是等腰三角形,
设点P的坐标为(1,y),
当PA=PD时,则=,
解得y=﹣,
当DA=DP时,则=,
解得y=﹣4±2,
当AD=AP时,则=,
解得,y=±4(舍去﹣4),
由上可得,以点P、D、A为顶点的三角形是等腰三角形时,点P的坐标为(1,﹣)或(1,﹣4﹣2)或(1,﹣4+2)或(1,4).
11.如图,已知抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若M为抛物线对称轴上一动点,使得△MBC为直角三角形,请求出点M的坐标.
(3)如图1,P为直线BC上方的抛物线上一点,PD∥y轴交BC于D点,过点D作DE⊥AC于E点.设m=PD+DE,求m的最大值及此时P点坐标.
解:(1)把A(﹣1,0),B(3,0)两点代入解析式y=ax2+bx+3,得,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3.
(2)如图,当∠MCB=90°时,延长MC交x轴于点G,
∵A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴OB=OC=3,AB=3﹣(﹣1)=4
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵∠MCB=90°,
∴∠GCB=90°,∠GCO=45°,
∴∠GCO=∠CGO=45°,
∴OG=OC=3,
∴G(﹣3,0),
设直线GC的解析式为y=kx+3,
∴0=﹣3k+3,
解得k=1,
∴直线GC的解析式为y=x+3,
∴x=1时,y=x+3=4,
此时M(1,4);
如图,当∠MBC=90°时,延长BM交y轴于点H,
∵A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴OB=OC=3,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵∠MBC=90°,
∴∠HBO=45°,
∴∠HBO=∠BHO=45°,
∴OH=OB=3,
∴H(0,﹣3),
设直线BH的解析式为y=px﹣3,
∴0=3p﹣3,
解得p=1,
∴直线BH的解析式为y=x﹣3,
∴x=1时,y=x﹣3=﹣2,
此时M(1,﹣2);
当∠CMB=90°时,设M(1,a),
∵B(3,0),C(0,3),
∴OB=OC=3,
∴BC2=32+32=18,MC2=1+(a﹣3)2,BM2=4+a2,
∵∠CMB=90°,
∴BC2=MC2+BM2,
∴18=1+(a﹣3)2+4+a2,
整理,得a2﹣3a﹣2=0,
解得,
此时或;
综上所述,点M(1,4)或点M(1,﹣2)或点或点.
(3)如图,设PD与x轴的交点为F,点P(n,﹣n2+2n+3),
∵B(3,0),C(0,3),
设直线BC的解析式为y=qx+3,
∴0=3q+3,
解得q=﹣1,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
∴D(n,﹣n+3),
∴PD=﹣n2+2n+3﹣(﹣n+3)=﹣n2+3n;
∵A(﹣1,0),C(0,3),
∴,
∴,
连接AD,
∴,
∵S△ADC=S△ABC﹣S△ADB,AB=3﹣(﹣1)=4
∴,
∴,
∴
∵抛物线开口向下,
∴m有最大值,且当时,取得最大值,且为,
此时,
故点.
12.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A和B(5,0),与y轴交于点C(0,5).
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴与x轴交于点M,与BC交于点F,点D是对称轴上一点,当点D关于直线BC的对称点E在抛物线上时,求点E的坐标;
(3)点P在抛物线的对称轴上,点Q在直线BC上方的抛物线上,是否存在以O,P,Q为顶点的三角形是等腰直角三角形,若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵点B(5,0),C(0,5)在抛物线y=﹣x2+bx+c上,
∴,解得,,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+4x+5;
(2)设点M关于直线BC的对称点为点M′,连接MM′,BM′,
则直线FM′为抛物线对称轴关于直线BC的对称直线,
∵点E是点D关于直线BC的对称点,点E落在抛物线上,
∴直线FM′与抛物线的交点E1,E2为D1,D2落在抛物线上的对称点,
∵对称轴与x轴交于点M,与BC交于点F,
∴,
∴点M的坐标为(2,0),
∵点C的坐标为(0,5),点B的坐标为(5,0),
∴OB=OC,
∴△OBC是等腰直角三角形,
∴∠OBC=45°,
∴△MBF是等腰直角三角形,
∴MB=MF,
∴点F的坐标为F(2,3),
∵点M关于直线BC的对称点为点M′,
∴BM′=BM,∠MBM′=90°,
∴△MBM′是等腰直角三角形,
∴BM′=BM=3,
∴点M′的坐标为(5,3),
∴FM′∥x轴,
∴﹣x2+4x+5=3,解得,x1=,x2=,
∴E1(,3),E2(,3),
∴点E的坐标为(,3)或(,3);
(3)存在,Q1(,),Q2(,),Q3(,2).
设Q(m,﹣m2+4m+5),P(2,p),
①当OP=PQ,∠OPQ=90°时,作PL⊥y轴于L,过Q作QK⊥x轴,交PL于K,
∴∠LPO=90°﹣∠LOP=90°﹣KPQ,∠PLO=∠QKP=90°,
∴∠LOP=∠KPQ,
∵OP=PQ,
∴△LOP≌△KPQ(AAS),
∴LO=PK,LP=QK,
∴,
解得m1=,m2=(舍去),
当m1=时,﹣m2+4m+5=,
∴Q(,);
②当QO=PQ,∠PQO=90°时,作PL⊥y轴于L,过Q作QK⊥x轴于T,交PL于K,
同理可得△PKQ≌△QTO(AAS),
∴QT=PK,TO=QK,
∴,
解得m1=,m2=(舍去),
当m1=时,﹣m2+4m+5=,
∴Q(,);
③当QO=OP,∠POQ=90°时,作PL⊥y轴于L,过Q作QK⊥x轴于T,交PL于K,
同理可得△OLP≌△QSO(AAS),
∴SQ=OL,SO=LP,
∴,
解得m1=2+,m2=2﹣(舍去),
当m1=2+时,﹣m2+4m+5=2,
∴Q(,2);
综上,Q1(,),Q2(,),Q3(,2).
13.已知如图1,在以O为原点的平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,﹣1),连接AC,AO=2CO,直线l过点G(0,t)且平行于x轴,t<﹣1.
(1)求抛物线对应的二次函数的解析式;
(2)若D(﹣4,m)为抛物线y=x2+bx+c上一定点,点D到直线l的距离记为d,当d=DO时,求t的值.
(3)如图2,若E(﹣4,m)为上述抛物线上一点,在抛物线上是否存在点F,使得△BEF是直角三角形,若存在求出点F的坐标,若不存在说明理由.
解:(1)∵C(0,﹣1),
∴y=x2+bx﹣1,
又∵AO=2OC,
∴点A坐标为(﹣2,0),
代入得:1﹣2b﹣1=0,
解得:b=0,
∴解析式为:y=x2﹣1;
(2)∵D(﹣4,m)为抛物线y=x2﹣1上一定点,
∴m=×16﹣1=3,
∴D(﹣4,3),
∴OD==5,
∴d=5,
∴t=﹣(5﹣3)=﹣2;
(3)点E(﹣4,m)在抛物线y=x2﹣1的上,
∴m=3,
∴E(﹣4,3),
∵B(2,0),
∴直线BE为y=﹣x+1,
①如图1,当B点为直角顶点时,则BF⊥BE,
∴直线BF的斜率为2,
设直线BF的解析式为y=2x+n,
把B(2,0)代入得2×2+n=0,
∴n=﹣4,
∴直线BF的解析式为y=2x﹣4,
解得或,
∴F(6,8);
②当F点为直角顶点时,
设BE的平行线y=﹣x+b与抛物线有且只有一个交点P,
∴﹣x+b=x2﹣1,
整理得x2+2x﹣4b﹣4=0,
∴△=4+4(4b+4)=0,
解得b=﹣,
∴平行线为y=﹣﹣,
∴x2+2x+1=0,
解得x=﹣1,
∴y=﹣,
∴平行线与抛物线的交点P为(﹣1,﹣),
∵B(2,0),E(﹣4,3),
∴BE==3,
∴BE的中点Q为(﹣1,),
∴QP=+=<=BE,
∴此种情况不存在,
③当E点为直角顶点时,如图2,
设点F(n,n2﹣1),
而点E(﹣4,3),B(2,0),
过点E作y轴的平行线交x轴于点N,交过点F与x轴的平行线于点M,
则∠EBN=∠MEF,
则tan∠EBN=tan∠MEF,即,
∴,
解得:n=﹣4(舍去)或12,
故点F的坐标为(12,35);
故在抛物线上存在点F,使得△BEF是直角三角形,点F的坐标为(6,8)或(12,35).
14.如图①,抛物线y=ax2+bx+c与x轴相交于O、A两点,直线y=﹣x+3与y轴交于B点,与该抛物线交于A,D两点,已知点D横坐标为﹣1.(1)求这条抛物线的解析式;
(2)如图①,在线段OA上有一动点H(不与O、A重合),过H作x轴的垂线分别交AB于P点,交抛物线于Q点,若x轴把△POQ分成两部分的面积之比为1:2,请求出H点的坐标;
(3)如图②,在抛物线上是否存在点C,使△ABC为直角三角形?若存在,求出点C的坐标;若不存在,请说明理由.
(1)解:y=﹣x+3,
当x=0时,y=3,
∴B(0,3),
把x=﹣1代入y=﹣x+3得:y=4,
∴D(﹣1,4),
当y=0时,0=﹣x+3,
∴x=3,
∴A(3,0),
∵抛物线过A(3,0),O(0,0),
把D(﹣1,4)代入y=ax2+bx+c=a(x﹣0)(x﹣3)得:4=a(﹣1﹣0)(﹣1﹣3),
∴a=1,
∴y=(x﹣0)(x﹣3),
即抛物线的解析式是y=x2﹣3x.
(2)解:设H(x,0),
则P(x,﹣x+3),Q(x,x2﹣3x),
∴PH=﹣x+3,QH=3x﹣x2,
∵x轴把△POQ分成两部分的面积之比为1:2,
∴=或=2,
即=或=2,
解得:x1=2,x2=3(舍去),x3=3(舍去),x4=,
∴H点的坐标是(2,0)或(,0).
(3)解:分为三种情况:
①若∠BAC=90°,设C(x,x2﹣3x),
∵△AOB是等腰直角三角形,
∴∠BAO=45°,
∴∠OAC=45°,
∴tan∠OAC=1,
∴=1,
解得:x1=1,x2=3(舍去),
∴C(1,﹣2);
②若∠ABC=90°时,
∵∠OBA=45°,
∴∠OBC=45°,
设直线BC交于x轴于E,其解析式是y=kx+3,
∴OE=OB=3,
∴E(﹣3,0),
代入得:0=﹣3k+3,
∴k=1,
∴y=x+3,
解方程组得:,,
∴C(2+,5+)或(2﹣,5﹣);
③若∠ACB=90°时,设C(n,k),
AC2+BC2=AB2,
即(n﹣3)2+k2+n2+(k﹣3)2=18,
n2﹣3n+k2﹣3k=0,
∵k=n2﹣3n,
代入求出k1=0,k2=2,
∴n2﹣3n=0,n2﹣3n=2,
解得:n1=0,n2=3(舍去),n3=,n4=,
∴C(0,0)或(,2)或(,2),
综合上述:存在,点C的坐标是(1,﹣2)或(2+,5+)或(2﹣,5﹣)或(0,0)或(,2)或(,2).
15.如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,OA=OC=3,顶点为D.
(1)求此函数的关系式;
(2))在AC下方的抛物线上有一点N,过点N作直线l∥y轴,交AC与点M,当点N坐标为多少时,线段MN的长度最大?最大是多少?
(3)在对称轴上有一点K,在抛物线上有一点L,若使A,B,K,L为顶点形成平行四边形,求出K,L点的坐标.
(4)在y轴上是否存在一点E,使△ADE为直角三角形,若存在,直接写出点E的坐标;若不存在,说明理由.
解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣3,0),C(0,﹣3),
∴将其分别代入抛物线解析式,得,
解得.
故此抛物线的函数表达式为:y=x2+2x﹣3;
(2)设直线AC的解析式为y=kx+t,
将A(﹣3,0),C(0,﹣3)代入,得,
解得,
∴直线AC的解析式为y=﹣x﹣3,
设N的坐标为(n,n2+2n﹣3),则M(n,﹣n﹣3),
∴MN=﹣n﹣3﹣(n2+2n﹣3)=﹣n2﹣3n=﹣(n+)2+,
把n=﹣代入抛物线得,N的坐标为(﹣,﹣),
当N的坐标为(﹣,﹣),MN有最大值;
(3)①当以AB为对角线时,根据平行四边形对角线互相平分,
∴KL必过(﹣1,0),
∴L必在抛物线上的顶点D处,
∵y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴L(﹣1,﹣4),K(﹣1,4)
②当以AB为边时,AB=KL=4,
∵K在对称轴上x=﹣1,
∴L的横坐标为3或﹣5,
代入抛物线得L(﹣5,12)或L(3,12),此时K都为(﹣1,12),
综上,K(﹣1,4),L(﹣1,﹣4)或K(﹣1,12),L(﹣5,12)或K(﹣1,12),L(3,12);
(4)存在,
∵A(﹣3,0),D(﹣1,﹣4),
∴AD2=(﹣3+1)2+(0+4)2=20,
设E(0,m),则AE2=(﹣3﹣0)2+(0﹣m)2=9+m2,DE2=(﹣1﹣0)2+(﹣4﹣m)2=17+m2+8m,
①AE为斜边,由AE2=AD2+DE2得:9+m2=20+17+m2+8m,
解得:m=,
②DE为斜边,由DE2=AD2+AE2得:9+m2+20=17+m2+8m,
解得:m=,
③AD为斜边,由AD2=ED2+AE2得:20=17+m2+8m+9+m2,
解得:m=﹣1或﹣3,
∴点E的坐标为(0,)或(0,)或(0,﹣1)或(0,﹣3).
16.如图1,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C
(1)求抛物线的解析式;
(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点M,请问在对称轴上是否存在点P,使△CMP为等腰三角形?若存在,请求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得△QAC的周长最小?若存在,求出Q点的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),
∴,
解得:.
∴所求抛物线解析式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)存在,如图1,
∵抛物线解析式为:y=﹣x2﹣2x+3,
∴其对称轴为,
∴设P点坐标为(﹣1,a),
∴C(0,3),M(﹣1,0),
PM2=a2,CM2=(﹣1)2+32,CP2=(﹣1)2+(3﹣a)2,
分类讨论:
(1)当PC=PM时,
(﹣1)2+(3﹣a)2=a2,解得,
∴P点坐标为:P1(﹣1,);
(2)当MC=MP时,
(﹣1)2+32=a2,解得,
∴P点坐标为:或;
(3)当CM=CP时,
(﹣1)2+32=(﹣1)2+(3﹣a)2,解得a=6,a=0(舍),
∴P点坐标为:P4(﹣1,6).
综上所述存在符合条件的点P,其坐标为或或P(﹣1,6)或.
(3)存在,Q(﹣1,2),
理由如下:如图2,点C(0,3)关于对称轴x=﹣1的对称点C′的坐标是(﹣2,3),连接AC′,直线AC′与对称轴的交点即为点Q.
设直线AC′函数关系式为:y=kx+t(k≠0).
将点A(1,0),C′(﹣2,3)代入,得,
解得,
所以,直线AC′函数关系式为:y=﹣x+1.
将x=﹣1代入,得y=2,即Q(﹣1,2).
17.如图,在等腰直角三角形ABC中,∠BAC=90°,点A在x轴上,点B在y轴上,点C(3,1),二次函数y=x2+bx﹣的图象经过点C.
(1)求二次函数的解析式,并把解析式化成y=a(x﹣h)2+k的形式;
(2)把△ABC沿x轴正方向平移,当点B落在抛物线上时,求△ABC扫过区域的面积;
(3)在抛物线上是否存在异于点C的点P,使△ABP是以AB为直角边的等腰直角三角形?如果存在,请求出所有符合条件的点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1)∵点C(3,1)在二次函数的图象上,
∴x2+bx﹣=1,解得:b=﹣,
∴二次函数的解析式为y=x2﹣x﹣
y=x2﹣x﹣=(x2﹣x+﹣)﹣=(x﹣)2﹣
(2)作CK⊥x轴,垂足为K.
∵△ABC为等腰直角三角形,
∴AB=AC.
又∵∠BAC=90°,
∴∠BAO+∠CAK=90°.
又∵∠CAK+∠ACK=90°,
∴∠BAO=∠ACK.
在△BAO和△ACK中,∠BOA=∠AKC,∠BAO=∠ACK,AB=AC,
∴△BAO≌△ACK.
∴OA=CK=1,OB=AK=2.
∴A(1,0),B(0,2).
∴当点B平移到点D时,D(m,2),则2=m2﹣m﹣,解得m=﹣3(舍去)或m=.
∴AB==.
∴△ABC扫过区域的面积=S四边形ABDE+S△DEH=×2+××=9.5
(3)当∠ABP=90°时,过点P作PG⊥y轴,垂足为G.
∵△APB为等腰直角三角形,
∴PB=AB,∠PBA=90°.
∴∠PBG+∠BAO=90°.
又∵∠PBG+∠BPG=90°,
∴∠BAO=∠BPG.
在△BPG和△ABO中,∠BOA=∠PGB,∠BAO=∠BPG,AB=PB,
∴△BPG≌△ABO.
∴PG=OB=2,AO=BG=1,
∴P(﹣2,1).
当x=﹣2时,y≠1,
∴点P(﹣2,1)不在抛物线上.
当∠PAB=90°,过点P作PF⊥x轴,垂足为F.
同理可知:△PAF≌△ABO,
∴FP=OA=1,AF=OB=2,
∴P(﹣1,﹣1).
当x=﹣1时,y=﹣1,
∴点P(﹣1,﹣1)在抛物线上.
18.如图,已知抛物线y=ax2+bx+4(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和B,与y轴交于点C,对称轴为直线x=.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若点P是线段BC上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,连接OQ,当线段PQ长度最大时,判断四边形OCPQ的形状并说明理由;
(3)点N坐标为(0,2),点M在抛物线上,且∠NBM=45°,直接写出点M坐标;
(4)如图2,在(2)的条件下,D是OC的中点,过点Q的直线与抛物线交于点E,且∠DQE=2∠ODQ.在y轴上是否存在点F,使得△BEF为等腰三角形?若存在,求点F的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)将点A(1,0)代入y=ax2+bx+4,
得a+b+4=0,
∵对称轴为直线x=,
∴﹣=,
∴b=﹣5a,
∴a﹣5a+4=0,
∴a=1,
∴b=﹣5,
∴y=x2﹣5x+4;
(2)令x=0,则y=4,
∴C(0,4),
令y=0,则x2﹣5x+4=0,
∴x=4或x=1,
∴A(1,0),B(4,0),
设直线BC的解析式为y=kx+d,
∴,
∴,
∴y=﹣x+4,
设P(t,﹣t+4),则Q(t,t2﹣5t+4),
∴PQ=﹣t+4﹣(t2﹣5t+4)=﹣t2+4t=﹣(t﹣2)2+4,
∴当t=2时,PQ的长度最大,
∴P(2,2),Q(2,﹣2),
∴PQ=4,OQ=2,
∵CO=4,
∴四边形OCPQ是平行四边形;
(3)∵OB=OC=4,
∴∠CBO=45°,
∵∠NBM=45°,
∴∠OBM=∠CBN,
过点N作NF⊥BC于点F,
∵N(0,2),C(0,4),
∴CN=2,
∴NF=CF=,
∵B(4,0),
∴OB=4,
∴NB=2,
∴BF=3,
∴tan∠CBN=,
∴tan∠OBG===,
∴OG=,
∴G(0,﹣),
设直线OM的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=x﹣,
联立方程组,
解得x=4(舍)或x=,
∴M(,﹣);
过B点作BK⊥BG交y轴于点K,
此时∠NBK=45°,
∴∠OKB=∠OBG,
∵tan∠OBG====,
∴OK=12,
∴K(0,12),
设直线KB的解析式为y=k1x+b1,
∴,
∴,
∴y=﹣3x+12,
联立方程组,
解得x=4(舍)或x=﹣2,
∴M(﹣2,18);
综上所述:M点坐标为(﹣2,18)或(,﹣);
(4)存在点F,使得△BEF为等腰三角形,理由如下:
过点Q作x轴的垂线,过点Q作QN⊥y轴交于点N,过点E作y轴的垂线ME,
∵QM∥y轴,
∴∠ODQ=∠MQD,
∵∠DQE=2∠ODQ,
∴∠MQE=∠ODQ,
∵C(0,4),D是OC的中点,
∴D(0,2),
∵Q(2,﹣2),
∴tan∠ODQ==,
∴=,
设E(m,m2﹣5m+4),
∴=,
解得m=2(舍)或m=5,
∴E(5,4),
∴BE=,
设F(0,y),
①当BF=BE时,=,
∴y=±1,
∴F(0,1)或(0,﹣1);
②当EF=BE时,=,
此时y无解;
③当BF=EF时,BE的中点T(,2),
∴BF==,
∴y=,
∴F(0,),
综上所述:点F的坐标为(0,1)或(0,﹣1)或(0,).
19.如图,已知直线y=3x﹣3分别交x轴,y轴于A、B两点,抛物线y=x2+bx+c经过A、B两点,点C是抛物线与x轴的另一个交点(与A点不重合).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上求一点P,使△ABP的周长最小,并求出最小周长和P点的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上,是否存在点M,使△ABM为等腰三角形?若不存在,请说明理由;若存在,求出点M的坐标.
解:(1)在y=3x﹣3中,令y=0求得x=1,令x=0可得y=﹣3,
∴A(1,0),B(0,﹣3),
把A、B两点的坐标分别代入y=x2+bx+c得:,
解得,
∴抛物线解析式为y=x2+2x﹣3;
(2)∵y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴抛物线的对称轴为x=﹣1,
∵A、C关于对称轴对称,且A(1,0),
∴MA=MC,C(﹣3,0),
∴MB+MA=MB+MC,
∴当B、M、C三点在同一条直线上时MB+MC最小,此时△ABM的周长最小,
∴连接BC交对称轴于点M,则M即为满足条件的点,
设直线BC的解析式为y=kx+m,
∵直线BC过点B(0,﹣3),C(﹣3,0),
∴,
解得:,
∴直线BC的解析式y=﹣x﹣3,
当x=﹣1时,y=﹣2,
∴M(﹣1,﹣2),
∴存在点M使△ABM周长最短,其坐标为(﹣1,﹣2),最短周长为+=3+;
(3)存在,理由如下:
抛物线的对称轴为:x=﹣1,假设存在M(﹣1,m)满足题意:
讨论:
①当MA=AB时,
∵OA=1,OB=3,
∴AB=,
=,
解得:m=±,
∴M1(﹣1,),M2(﹣1,﹣);
②当MB=BA时,=,
解得:M3=0,M4=﹣6,
∴M3(﹣1,0),M4(﹣1,﹣6)(舍弃),
③当MB=MA时,=,
解得:m=﹣1,
∴M5(﹣1,﹣1),
答:共存在4个点M1(﹣1,),M2(﹣1,﹣),M3(﹣1,0),M5(﹣1,﹣1)使△ABM为等腰三角形.
20.如图,已知直线y=3x+3与x轴交于点A,与y轴交于点B,过A,B两点的抛物线交x轴于另一点C(3,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△ABP是等腰三角形?若存在,求出符合条件的点P的坐标;若不存在,说明理由.
(3)在抛物线上求一点Q,使得△ACQ为以AC为底边的等腰三角形,并写出Q点的坐标;
(4)除(3)中所求的Q点外,在抛物线上是否还存在其它的点Q使得△ACQ为等腰三角形?若存在,请求出一共有几个满足条件的点Q(要求简要说明理由,但不证明);若不存在这样的点Q,请说明理由.
解:(1)令x=0得:y=3,
∴B(0,3).
令y=0得:3x+3=0,解得x=﹣1,
∴A(﹣1,0).
设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣3),将点B的坐标代入得:﹣3a=3,解得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3.
(2)抛物线的对称轴方程为x=﹣=1.
设点P的坐标为(1,a).
当AB=AP时,=,整理得:10=4+a2,解得a=±
∴P(1,)或(1,﹣).
当BA=BP时,=,整理得:10=1+(3﹣a)2,解得:a=0或a=6(舍去),
∴P(1,0).
当AP=BP时,=,整理得:6a=6,解得a=1,
∴P(1,1).
综上所述:点P的坐标为P(1,)或(1,﹣)或P(1,0)或P(1,1).
(3)当点Q在AC的垂直平分线上时,则QA=QC.
由抛物线的对称性可知:此时点Q为抛物线的顶点.
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴Q(1,4).
(4)当QA=QC时,抛物线的顶点即为所求的点Q.
如图所示:以A为圆心,以AC长为半径作⊙A,⊙A交抛物线于Q1、Q2、Q3,以C为圆心,AC长为半径作⊙C,交抛物线于点Q4、Q5、Q6.
由圆的性质可知:△ACQ1、△ACQ2、△ACQ3、△ACQ4、△ACQ5、△ACQ6均为等腰三角形.
∴符合题意的点Q共有6个.
21.如图,抛物线交x轴于A(﹣2,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C(0,3),连接AC,BC.M为线段OB上的一个动点,过点M作PM⊥x轴,交抛物线于点P,交BC于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)过点P作PN⊥BC,垂足为点N.设M点的坐标为M(m,0),请用含m的代数式表示线段PN的长,并求出当m为何值时PN有最大值,最大值是多少?
(3)试探究点M在运动过程中,是否存在这样的点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出此时点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)设抛物线的表达式为:y=a(x+2)•(x﹣3),
∴a•2×(﹣3)=3,
∴a=﹣,
∴抛物线的关系式是y=﹣(x+2)•(x﹣3)=﹣x2++3;
(2)∵B(3,0),C(0,3),
∴直线BC的表达式是y=﹣x+3,
∴Q(m,﹣m+3),
∴QM=﹣m+3,
∵P(m,﹣),
∴PM=﹣,
∴PQ=PM﹣QM=﹣,
∵OB=OC,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵QM∥OC,
∴∠PQN=∠OCB=45°,
∴PN=PQ•sin∠PQN=(﹣)
=﹣(m﹣)2+,
∴当m=时,PN最大=;
(3)设Q(m,﹣m+3),
AC2=22+32=13,
AQ2=(m+2)2+(﹣m+3)2=2m2﹣2m+13,
CQ2=m2+m2=2m2,
当AQ=AC时,
2m2﹣2m+13=13,
∴m1=0(舍去),m2=1,
∴Q1(1,2),
当AC=CQ时,
2m2=13,
∴m3=,m4=﹣(舍去),
∴Q2(,3﹣),
当AQ=CQ时,
2m2﹣2m+13=2m2,
∴m=>3,故舍去,
综上所述,Q(1,2)或(,3﹣).
22.如图,抛物线y=ax2+x+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线y=﹣x﹣2经过点A,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线,交直线AC于点M,设点P的横坐标为m.
①当△PCM是直角三角形时,求点P的坐标;
②作点B关于点C的对称点B',则平面内存在直线l,使点M,B,B′到该直线的距离都相等.当点P在y轴右侧的抛物线上,且与点B不重合时,请直接写出直线l:y=kx+b的解析式.(k,b可用含m的式子表示)
解:(1)当x=0时,y=﹣x﹣2=﹣2,
∴点C的坐标为(0,﹣2);
当y=0时,﹣x﹣2=0,
解得:x=﹣4,
∴点A的坐标为(﹣4,0).
将A(﹣4,0),C(0,﹣2)代入y=ax2+x+c,得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为y=x2+x﹣2.
(2)①∵PM⊥x轴,
∴∠PMC≠90°,
∴分两种情况考虑,如图1所示.
(i)当∠MPC=90°时,PC∥x轴,
∴点P的纵坐标为﹣2.
当y=﹣2时,x2+x﹣2=﹣2,
解得:x1=﹣2,x2=0,
∴点P的坐标为(﹣2,﹣2);
(ii)当∠PCM=90°时,设PC与x轴交于点D.
∵∠OAC+∠OCA=90°,∠OCA+∠OCD=90°,
∴∠OAC=∠OCD.
又∵∠AOC=∠COD=90°,
∴△AOC∽△COD,
∴=,即=,
∴OD=1,
∴点D的坐标为(1,0).
设直线PC的解析式为y=kx+b(k≠0),
将C(0,﹣2),D(1,0)代入y=kx+b,得:
,解得:,
∴直线PC的解析式为y=2x﹣2.
联立直线PC和抛物线的解析式成方程组,得:,
解得:,,
点P的坐标为(6,10).
综上所述:当△PCM是直角三角形时,点P的坐标为(﹣2,﹣2)或(6,10).
②当y=0时,x2+x﹣2=0,
解得:x1=﹣4,x2=2,
∴点B的坐标为(2,0).
∵点C的坐标为(0,﹣2),点B,B′关于点C对称,
∴点B′的坐标为(﹣2,﹣4).
∵点P的横坐标为m(m>0且m≠2),
∴点M的坐标为(m,﹣m﹣2).
利用待定系数法可求出:直线BM的解析式为y=﹣x+,直线B′M的解析式为y=x﹣,直线BB′的解析式为y=x﹣2.
分三种情况考虑,如图2所示:
当直线l∥BM且过点C时,直线l的解析式为y=﹣x﹣2;
当直线l∥B′M且过点C时,直线l的解析式为y=x﹣2;
当直线l∥BB′且过线段CM的中点N(m,﹣m﹣2)时,直线l的解析式为y=x﹣m﹣2.
综上所述:直线l的解析式为y=﹣x﹣2,y=x﹣2或y=x﹣m﹣2.
23.如图,直线y=x+3与x轴交于点A,与y 轴交于点C,抛物线y=﹣x2﹣2x+3与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.
(1)如图①,连接BC,在y轴上存在一点D,使得△BCD是以BC为底的等腰三角形,求点D的坐标;
(2)如图②,在抛物线上是否存在点E,使△EAC是以AC为底的等腰三角形?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图③,连接BC,在直线AC上是否存在点F,使△BCF是以BC为腰的等腰三角形?若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由;
(4)如图④,若抛物线的顶点为H,连接AH,在x轴上是否存在一点K,使△AHK是等腰三角形?若存在,求出点K的坐标;若不存在,请说明理由;
(5)如图⑤,在抛物线的对称轴上是否存在点G,使△ACG是等腰三角形?若存在,求出点G的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)令x=0,则y=3,
∴C(0,3),
令y=0,则x=﹣3,
∴A(﹣3,0),
令y=0,则﹣x2﹣2x+3=0,
解得x=﹣3或x=1,
∴B(1,0),
设D(0,t),
∴DC=BD,
∴|3﹣t|=,
解得t=,
∴D(0,);
(2)存在点E,使△EAC是以AC为底的等腰三角形,理由如下:
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴AC的中点为(﹣,),
∵OC=OA,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴过AC的中点与AC垂直的直线为y=﹣x,
联立方程组,
解得或,
∴E(,)或(,);
(3)存在点F,使△BCF是以BC为腰的等腰三角形,理由如下:
设F(t,t+3),
当BC=BF时,
∴(t﹣1)2+(t+3)2=10,
解得t=0(舍去)或t=﹣2,
∴F(﹣2,1);
当BC=CF时,t2+t2=10,
∴t=±,
∴F(,+3)或(﹣,3﹣),
即满足条件的点F(﹣2,1)或(,+3)或(﹣,3﹣);
(4)存在点K,使△AHK是等腰三角形,理由如下:
∵y=﹣x2﹣2x+3=﹣(x+1)2+4,
∴顶点H(﹣1,4),
设K(m,0),
①当AH=HK时,4+16=(m+1)2+16,
解得m=1或m=﹣3(舍),
∴K(1,0);
②当AH=AK时,4+16=(m+3)2,
解得m=2﹣3或m=﹣2﹣3,
∴K(2﹣3,0)或(﹣2﹣3,0);
③当HK=AK时,(m+1)2+16=(m+3)2,
解得m=2,
∴K(2,0);
综上所述:K点坐标为(1,0)或(2﹣3,0)或(﹣2﹣3,0)或(2,0);
(5)存在点G,使△ACG是等腰三角形,理由如下:
∵抛物线的对称轴为直线x=﹣1,
设G(﹣1,t),
①当AG=CG时,4+t2=1+(t﹣3)2,
解得t=1,
∴G(﹣1,1);
②当AG=AC时,4+t2=18,
解得t=,
∴G(﹣1,)或(﹣1,﹣);
③当AC=CG时,1+(t﹣3)2=18,
解得t=3+或t=3﹣,
∴G(﹣1,3+)或(﹣1,3﹣);
综上所述:G点坐标为(﹣1,1)或(﹣1,)或(﹣1,﹣)或(﹣1,3+)或(﹣1,3﹣).
相关学案
这是一份中考数学解题大招复习讲义(全国通用)专题58二次函数中的面积问题(原卷版+解析),共59页。学案主要包含了问题描述,方法总结,解题步骤,变1-1,变1-2,变2-1,变2-2等内容,欢迎下载使用。
这是一份中考数学解题大招复习讲义(全国通用)专题55一次函数背景下的图形存在性问题(原卷版+解析),共110页。学案主要包含了变1-1,变1-2,变2-1,变2-2,变3-1,变4-1,变5-1等内容,欢迎下载使用。
这是一份中考数学解题大招复习讲义(全国通用)专题52一次函数背景下的将军饮马问题(原卷版+解析),共43页。学案主要包含了求线段之和的最小值等内容,欢迎下载使用。