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人教版数学九上期末复习讲练专项13 二次函数与几何综合-特殊平行四边形存在问题(2份,原卷版+解析版)
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知识总结:
线段中点坐标公式
2.平行四边形顶点公式:
分类:
三个定点,一个动点问题
已知三个定点的坐标,可设出抛物线上第四个顶点的坐标,运用平行四边形顶点坐标公式列方程(组)求解。这种题型由于三个定点构成的三条线段中哪条为对角线不清楚,往往要以这三条线段分别为对角线分类,分三种情况讨论;
两个定点、两个动点问题
这中题型往往比较特殊,一个动点在抛物线上,另一个动点在x轴(y轴)或对称轴或某一条直线上。设出抛物线上的动点坐标,另一个动点若在x轴上,纵坐标为0,则用平行四边形顶点纵坐标公式;若在y轴上,横坐标为0,则用平行四边形顶点横坐标公式。该动点哪个坐标已知就用与该坐标有关的公式。
方法总结:
这种题型,关键是合理有序分类:无论式三定一动,还是两定两动,统统把抛物线上的动点作为第四个动点,其余三个作为顶点,分别以这三个定点构成的三条线段为对角线分类,份三种情况讨论,然后运用平行四边形顶点坐标公式转化为方程(组),这种解法,不必画出平行四边形草图,只要合理分类,有序组合,从对角线入手不会漏解,条理清楚,而且适用范围广,其本质用代数的方法解决几何问题,体现的是分类讨论思想、属性结合的思想。
【考点1 三定一动类型】
【典例1】(2022•乐业县二模)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,直线l与抛物线交于A、C两点,其中点C的横坐标是2.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)在抛物线的对称轴上找一点P,使得△PBC的周长最小,并求出点P的坐标;
(3)在平面直角坐标系中,是否存在一点E,使得以E、A、B、C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,
∴,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴抛物线的对称轴为x=1,
∵A、B关于直线x=1对称,所以AC与对称轴的交点为点P,
此时C△PBC=PB+PC+BC=AC+BC,
此时△BPC的周长最短,
∵点C的横坐标是2,
yC=22﹣2×2﹣3=﹣3,
∴C(2,﹣3),
设直线AC的解析式为y=mx+n(m≠0),
∴,
解得:,
∴直线AC的解析式为y=﹣x﹣1,
当x=1时,y=﹣1﹣1=﹣2,
∴P(1,﹣2);
(3)存在一点E,使得以E、A、B、C为顶点的四边形是平行四边形.
∵A(﹣1,0),B(3,0),C(2,﹣3),设E(x,y),
①当AB为对角线时,
则,
解得:,
∴E(0,3);
②当AC为对角线时,
则,
解得:,
∴E(﹣2,﹣3);
③当BC为对角线时,
则,
解得:,
∴E(6,﹣3).
综上所述,E点坐标为(0,3)或(﹣2,﹣3)或(6,﹣3).
【变式1-1】(2022•宝山区模拟)已知一个二次函数的图象经过A(1,0)、B(3,0)、C(0,﹣3)三点,顶点为D.
(1)求这个二次函数的解析式;
(2)求经过A、D两点的直线的表达式;
(3)设P为直线AD上一点,且以A、P、C、B为顶点的四边形是平行四边形,求点P的坐标.
【解答】解:(1)设y=ax2+bx+c,
将点A(1,0)、B(3,0)、C(0,﹣3)代入y=ax2+bx+c,
∴,
解得,
∴y=﹣x2+4x﹣3;
(2)∵y=﹣x2+4x﹣3=﹣(x﹣2)2+1,
∴D(2,1),
设直线AD的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=x﹣1;
(3)设P(t,t﹣1),
①当AB为平行四边形的对角线时,t=1+3=4,
∴P(4,3);
②当AC为平行四边形的对角线时,1=3+t,
∴t=﹣2,
∴P(﹣2,﹣3);
③当AP为平行四边形的对角线时,t+1=3,
∴t=2,
∴P(2,1),
此时﹣3+0≠1+0,
∴P(2,1)不符合题意;
综上所述:P点的坐标为(4,3)或(﹣2,﹣3).
【变式1-2】(2021秋•建昌县期末)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(1,0),B(﹣3,0)两点,与y轴交于点C,P是抛物线上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P在直线BC上方的抛物线上时,求△PBC的最大面积,并直接写出此时P点坐标;
(3)若点M在抛物线的对称轴上,以B,C,P,M为顶点、BC为边的四边形能否是平行四边形?若能,请直接写出点P的坐标;若不能,请说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(1,0),B(﹣3,0)两点,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如图1,
由(1)知,抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3,
令x=0,则y=3,
∴C(0,3),
设直线BC的解析式为y=kx+3,
∵点B(﹣3,0),
∴﹣3k+3=0,
∴k=1,
∴直线BC的解析式为y=x+3,
过点P作PQ∥y轴交BC于Q,
设P(m,﹣m2﹣2m+3)(﹣3<m<0),
∴Q(m,m+3),
∴PQ=﹣m2﹣2m+3﹣(m+3)=﹣m2﹣3m,
∴S△PBC=PQ(xC﹣xB)=(﹣m2﹣3m)[0﹣(﹣3)]=﹣(m+)2+,
∴当m=﹣时,△PBC的最大面积为,此时,点P的坐标为(﹣,);
(3)能是平行四边形;
如图2,由(1)知,抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3,
∴抛物线的对称轴为x=﹣1,
∴设点M(﹣1,a),P(n,﹣n2﹣2n+3),
假设存在以B,C,P,M为顶点、BC为边的四边形是平行四边形,
①当四边形BCMP是平行四边形时,
∵点C(0,3),B(﹣3,0),
∴(n+0)=([﹣3+(﹣1)],
∴n=﹣4,
∴P(﹣4,﹣5),
②当四边形BCP'M'是平行四边形时,
∵点C(0,3),B(﹣3,0),
∴[n+(﹣3)]=([0+(﹣1)],
∴n=2,
∴P(2,﹣5),
即:满足条件的点P(﹣4,﹣5)或(2,﹣5).
【考点2 两定两动类型】
【典例2】(2022•牡丹区三模)如图,直线y=﹣x+4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)E是直线BC上方抛物线上的一动点,当点E到直线BC的距离最大时,求点E的坐标;
(3)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,B,C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,请说明理由.
【解答】解:(1)∵直线y=﹣x+4与x轴交于点C,与y轴交于点B,
∴点B,C的坐标分别为B(0,4),C(4,0),
把点B(0,4)和点C(4,0)代入抛物线y=ax2+x+c,
得:,
解之,得,
∴抛物线的解析式为.
(2)∵BC为定值,
∴当△BEC的面积最大时,点E到BC的距离最大.
如图,过点E作EG∥y轴,交直线BC于点G.
设点E的坐标为,则点G的坐标为(m,﹣m+4),
∴,
∴,
∴当m=2时,S△BEC最大.此时点E的坐标为(2,4).
(3)存在.由抛物线可得对称轴是直线x=1.
∵Q是抛物线对称轴上的动点,∴点Q的横坐标为1.
①当BC为边时,点B到点C的水平距离是4,
∴点Q到点P的水平距离也是4.
∴点P的横坐标是5或﹣3,∴点P的坐标为或;
②当BC为对角线时,点Q到点C的水平距离是3,
∴点B到点P的水平距离也是3,∴点P的坐标为.
综上所述,在抛物线上存在点P,使得以P,Q,B,C为顶点的四边形是平行四边形,
点P的坐标是或或.
【变式2-1】(2022•南京模拟)已知,如图,抛物线与坐标轴相交于点A(﹣1,0),C(0,﹣3)两点,对称轴为直线x=1,对称轴与x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点F为二次函数图象上与点C对称的点,点M在抛物线上,点N在抛物线的对称轴上,是否存在以点F,A,M,N为顶点的平行四边形?若存在,直接写出点M的坐标,若不存在,说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线对称轴为直线x=1,
∴设抛物线y=a(x﹣1)2+k,
把A(﹣1,0),C(0,﹣3)代入y=a(x﹣1)2+k得:,
∴,
∴y=(x﹣1)2﹣4;
(2)∵y=(x﹣1)2﹣4,
∴y=x2﹣2x﹣3,
依题意设N(1,n),M(m,m2﹣2m﹣3),
∵C(0,﹣3),对称轴为直线x=1,
∴F(2,﹣3),
∵A(﹣1,0),F(2,﹣3),N(1,n),M(m,m2﹣2m﹣3),
当以AF为对角线时,
,
∴m=0,
∴M(0,﹣3),
当以AN为对角线时,
,
∴m=﹣2,
∴M(﹣2,5),
当以AM为对角线时,
,
∴m=4,
∴M(4,5),
综上所述:M(0,﹣3)或M(﹣2,5)或M(4,5).
【变式2-2】(2022•东莞市校级一模)如图所示,抛物线y=x2+bx+c交x轴于A、B两点(点A在点B的左侧),交y轴于点C(0,﹣3),已知AB=4,对称轴在y轴左侧.
(1)求抛物线的表达式;
(2)若点N在对称轴上,则抛物线上是否存在点M,使得点A、O、N、M构成平行四边形,若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由;
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c交y轴于点C(0,﹣3),
∴c=﹣3,
∴抛物线的解析式为y=x2+bx﹣3,
设A(x1,0),B(x2,0),
由题意得x2﹣x1=4,
∴(x1+x2)2﹣4x1x2=16,
∵x1+x2=﹣b,x1x2=﹣3,
∴b2+12=16,
∴b=±2,
又∵对称轴在y轴左侧,
∴b=2,
∴抛物线的表达式为y=x2+2x﹣3;
(2)存在点M,使得点A、O、N、M构成平行四边形.
∵抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3,
∴y=0时,x=﹣3或x=1,
∴A(﹣3,0),B(1,0),
①若OA为边,
∴AO∥MN,OA=MN=3,
∵N在对称轴x=﹣1上,
∴点M的横坐标为2或﹣4,
当x=2时,y=5,当x=﹣4时,y=5,
∴M(2,5)或(﹣4,5);
②若OA为对角线时,
∵A(﹣3,0),O(0,0),
∴OA的中点的坐标为(﹣,0),
∵N在直线x=﹣1上,
设M的横坐标为m,
∴,
∴m=﹣2,
把m=﹣2代入抛物线解析式得y=﹣3,
∴M(﹣2,﹣3).
综上所述,M的坐标为(2,5)或(﹣4,5)或(﹣2,﹣3);
(3)∵B(1,0),C(0,﹣3),
∴S△OBC=,
∴S△OBC=S△PBC=,
设BC的解析式为y=kx+n,
∴,
∴,
∴直线BC的解析式为y=3x﹣3,
过点O作OP∥BC交抛物线于P,则S△OBC=S△PBC,直线OP的解析式为y=3x,
∴,
解得,,
∴P(,)或(,).
【变式2-3】(2022•百色一模)如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与一直线相交于A(﹣1,0),B(2,3)两点,抛物线的顶点为M.
(1)求抛物线的表达式及顶点M的坐标;
(2)若抛物线的对称轴与直线AB相交于点N,E为直线AB上的任意一点,过点E作EF∥y轴交抛物线于点F,以M,N,E,F为顶点的四边形能否为平行四边形?若能,求出点E的坐标;若不能,请说明理由.
【解答】解:(1)由题意得:,
解得,
所以抛物线的解析式为:y=﹣x2+2x+3;
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴顶点M的坐标为(1,4).
(2)能.
设点E的横坐标为t,则点F的横坐标为t,
当﹣1<t<2,由(2)得,EF=(﹣t2+2t+3)﹣(t+1)=﹣t2+t+2;
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴该抛物线的对称轴为直线x=1,顶点M的坐标为(1,4),
直线AB:y=x+1,当x=1时,y=2,
∴B(1,2),
∴BD=4﹣2=2,
∵EF∥MN,
∴当EF=MN=2时,四边形MNEF是平行四边形,
∴﹣t2+t+2=2,
解得t1=0,t2=1(不符合题意,舍去),
直线y=x+1,当x=0时,y=1,
∴E(0,1);
当x<﹣1或x>2时,则EF=(t+1)﹣(﹣t2+2t+3)=t2﹣t﹣2,
∴t2﹣t﹣2=2,
解得t1=,t2=,
直线y=x+1,当x=时,y=;当x=时,y=,
∴E(,),E′(,),
综上所述,点E的坐标为(0,1)或(,)或′(,).
1.(2021秋•克东县期末)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的函数关系式,并直接写出点D的坐标;
(2)若P是抛物线上位于直线AC上方的一个动点,当点P的坐标为多少时,△APC的面积有最大值.
(3)点Q在平面内,试探究是否存在以A,C,D,Q为顶点的平行四边形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c与一直线相交于A(﹣1,0),C(2,3)两点,
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3,
设直线AC的解析式为y=kx+n,
则,
解得:,
∴直线的解析式为y=x+1,
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4);
(2)过点P作PF∥y轴,交AC于点F,
∵点P在抛物线y=﹣x2+3x+3上,设P(a,﹣a2+2a+3),
F点在直线AC上,设F(a,a+1),
∴PF=(﹣a2+2a+3)﹣(a+1)=﹣a2+a+2,
∴S=﹣
当a=时,面积最大,﹣a2+2a+3=,
即P();
(3)存在,理由如下:
由(1)知D(1,4),A(﹣1,0),C(2,3),设Q(m,n),
若以点A,C,D,Q为顶点的四边形为平行四边形,
①以AD为对角线,则AD与CQ1的中点坐标相同,
则,
解得:,
∴Q1(﹣2,1);
②以DC为对角线,则DC与AQ2的中点坐标相同,
则
解得:,
∴Q2(4,7);
③以AC为对角线,则AC与DQ3的中点坐标相同,
则
解得:,
∴Q3(0,﹣1),
综上所述,符合条件的Q点的坐标为(﹣2,1)或(4,7)或(0,﹣1).
2.(2021秋•龙江县校级期末)综合与探究
如图,已知抛物线y=ax2+bx+4经过A(﹣1,0),B(4,0)两点,交y轴于点C.
(1)求抛物线的解析式,连接BC,并求出直线BC的解析式;
(2)请在抛物线的对称轴上找一点P,使AP+PC的值最小,此时点P的坐标是 (,) ;
(3)点Q在第一象限的抛物线上,连接CQ,BQ,求出△BCQ面积的最大值.
(4)点M为x轴上一动点,在抛物线上是否存在一点N,使得以A、C、M、N四点为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4,得到,
解得,
∴y=﹣x2+3x+4;
在y=﹣x2+3x+4中,令x=0,则y=4,
∴C(0,4),
设BC的解析式为y=kx+b,
∵B(4,0),C(0,4),
∴,
∴,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+4;
(2)如图1中,
由题意A,B关于抛物线的对称轴直线x=对称,
连接BC交直线x=于点P,连接PA,此时PA+PC的值最小,最小值为线段BC的长==4,
∵直线BC的解析式为y=﹣x+4,
∴x=时,y=﹣+4=,
∴此时P(,).
故答案为:(,);
(3)设Q(m,﹣m2+3m+4)过Q作QD⊥x轴,交BC于点D,则D(m,﹣m+4),
∴QD=(﹣m2+3m+4)﹣(﹣m+4)=﹣m2+4m,
∵B(4,0),
∴OB=4,
,
当m=2时,S△BCQ取最大值,最大值为8,
∴△BCQ面积的最大值为8;
(4)在抛物线上存在点N,使得以A、C、M、N四点为顶点的四边形是平行四边形,N(3,4)或(,﹣4)(,﹣4).理由如下:
观察图象可知,满足条件的点N的纵坐标为4或﹣4,
对于抛物线y=﹣x2+3x+4,当y=4时,x2﹣3x=0,解得x=0(不符合题意,舍去)或3,
∴N1(3,4).
当y=﹣4时,x2﹣3x﹣8=0,解得x=,
∴N2(,﹣4)(,﹣4),
综上所述:在抛物线上存在点N,使得以A、C、M、N四点为顶点的四边形是平行四边形,点N的坐标为(3,4)或(,﹣4)(,﹣4).
3.(2022春•青秀区校级期末)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c,与y轴交于点A,与x轴交于点E、B.且点A(0,5),B(5,0),抛物线的对称轴与AB交于点M.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若点P是直线AB上方抛物线上的一动点,连接PB,PM,求△PMB面积的最大值;
(3)若点P是抛物线上一点,在直线AB上是否存在一点Q,使得以点M、E、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,若存在,请直接写出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵点A(0,5),B(5,0)在抛物线y=﹣x2+bx+c上,
∴,
∴,
∴二次函数的解析式为y=﹣x2+4x+5;
(2)如图,
∵A(0,5),B(5,0),
∴直线AB的解析式为y=﹣x+5,
∵点M是抛物线的对称轴与直线AB的交点,
∴M(2,3),
由(1)知,二次函数的解析式为y=﹣x2+4x+5,
过点P作PH∥y轴交AB于H,
设P(m,﹣m2+4m+5)(0<m<5),
∴H(m,﹣m+5),
∴PH=﹣m2+4m+5﹣(﹣m+5)=﹣m2+5m,
∴S△PMB=PH(xB﹣xM)=(﹣m2+5m)(5﹣2)=﹣(x﹣)2+,
∴当x=时,S△PMB最大=,
即△PMB面积的最大值为;
(3)∵抛物线的对称轴与y=﹣x+5交于点M,
∴M(2,3),
设Q(a,﹣a+5),P(m,﹣m2+4m+5),
若EM=PQ,四边形EMPQ为平行四边形,
∴,
解得或,
∴Q(﹣1,6)或(0,5);
若EM=PQ,四边形EMQP为平行四边形,同理求出Q(9,﹣4);
若EM为对角线,则,
解得(不合题意舍去)或
综合以上可得出点Q的坐标为Q(﹣1,6)或(0,5)或(9,﹣4)或(﹣5,10).
4.(2022•娄底)如图,抛物线y=x2﹣2x﹣6与x轴相交于点A、点B,与y轴相交于点C.
(1)请直接写出点A,B,C的坐标;
(2)点P(m,n)(0<m<6)在抛物线上,当m取何值时,△PBC的面积最大?并求出△PBC面积的最大值.
(3)点F是抛物线上的动点,作FE∥AC交x轴于点E,是否存在点F,使得以A、C、E、F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请写出所有符合条件的点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)当x=0时,y=﹣6,
∴C(0,﹣6),
当y=0时,x2﹣2x﹣6=0,
∴x1=6,x2=﹣2,
∴A(﹣2,0),B(6,0);
(2)方法一:如图1,
连接OP,
设点P(m,﹣2m﹣6),
∴S△POC=xP==3m,
S△BOP=|yP|=+2m+6),
∵S△BOC==18,
∴S△PBC=S四边形PBOC﹣S△BOC
=(S△POC+S△POB)﹣S△BOC
=3m+3(﹣+2m+6)﹣18
=﹣(m﹣3)2+,
∴当m=3时,S△PBC最大=;
方法二:如图2,
作PQ⊥AB于Q,交BC于点D,
∵B(6,0),C(0,﹣6),
∴直线BC的解析式为:y=x﹣6,
∴D(m,m﹣6),
∴PD=(m﹣6)﹣(﹣2m﹣6)=﹣+3m,
∴S△PBC===﹣(m﹣3)2+,
∴当m=3时,S△PBC最大=;
(3)如图3,
当▱ACFE时,AE∥CF,
∵抛物线对称轴为直线:x==2,
∴F1点的坐标:(4,﹣6),
如图4,
当▱ACEF时,
作FG⊥AE于G,
∴FG=OC=6,
当y=6时,x2﹣2x﹣6=6,
∴x1=2+2,x2=2﹣2,
∴F2(2+2,6),F3(2﹣2,6),
综上所述:F(4,﹣6)或(2+2,6)或(2﹣2,6).
5.(2022•眉山)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2﹣4x+c与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且点A的坐标为(﹣5,0).
(1)求点C的坐标;
(2)如图1,若点P是第二象限内抛物线上一动点,求点P到直线AC距离的最大值;
(3)如图2,若点M是抛物线上一点,点N是抛物线对称轴上一点,是否存在点M使以A,C,M,N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵点A(﹣5,0)在抛物线y=﹣x2﹣4x+c的图象上,
∴0=﹣52﹣4×5+c
∴c=5,
∴点C的坐标为(0,5);
(2)过P作PE⊥AC于点E,过点P作PF⊥x轴交AC于点H,如图1:
∵A(﹣5,0),C(0,5)
∴OA=OC,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠CAO=45°,
∵PF⊥x轴,
∴∠AHF=45°=∠PHE,
∴△PHE是等腰直角三角形,
∴,
∴当PH最大时,PE最大,
设直线AC解析式为y=kx+5,
将A(﹣5,0)代入得0=5k+5,
∴k=1,
∴直线AC解析式为y=x+5,
设P(m,﹣m2﹣4m+5),(﹣5<m<0),则H(m,m+5),
∴,
∵a=﹣1<0,
∴当时,PH最大为,
∴此时PE最大为,即点P到直线AC的距离值最大;
(3)存在,理由如下:
∵y=﹣x2﹣4x+5=﹣(x+2)2+9,
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣2,
设点N的坐标为(﹣2,m),点M的坐标为(x,﹣x2﹣4x+5),
分三种情况:①当AC为平行四边形对角线时,
,
解得,
∴点M的坐标为(﹣3,8);
②当AM为平行四边形对角线时,
,
解得,
∴点M的坐标为(3,﹣16);
③当AN为平行四边形对角线时,
,
解得,
∴点M的坐标为(﹣7,﹣16);
综上,点M的坐标为:(﹣3,8)或(3,﹣16)或(﹣7,﹣16).
6.(2022•江州区模拟)如图,抛物线y=﹣x2﹣2x+3与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点.
(1)求点B,C的坐标;
(2)在第二象限内的抛物线上确定一点P,使四边形PBOC的面积最大,求出点P的坐标;
(3)点M为抛物线上一动点,x轴上是否存在一点Q,使以B、C、M、Q为顶点的四边形是平行四边形,若存在,请直接写出Q点的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)令x=0,则y=3,
∴C(0,3),
令y=0,则﹣x2﹣2x+3=0,
解得x=1或x=﹣3,
∴A(1,0),B(﹣3,0).
(2)设直线BC的解析式为y=kx+b,
∵B(﹣3,0),C(0,3),在直线BC上,
∴,解得,
∴y=x+3,
设P(t,﹣t2﹣2t+3),
过P点作PH⊥x轴交直线BC于点H,
∴H(t,t+3),
∵S四边形PBOC=S△PBC+S△BCO,
∴当PH最大时,四边形PBOC的面积最大,
∵PH=﹣t2﹣2t+3﹣t﹣3=﹣t2﹣3t=﹣(t+)2+,
∴当时,PH有最大值,
∴P;
(3)存在点Q使以B、C、M、Q为顶点的四边形是平行四边形,理由如下:
设Q(x,0),M(m,﹣m2﹣2m+3),
①当BC为对角线时,
则BC的中点为(﹣,),MQ的中点为(,),
∴﹣=,=,
∴m=0,x=﹣3(舍)或m=﹣2,x=﹣1,
∴Q(﹣1,0);
②当BM为对角线时,
则BM的中点为(,),CQ的中点为(,),
∴=,=,
∴m=0,x=﹣3(舍)或m=﹣2,x=﹣5,
∴Q(﹣5,0);
③当BQ为对角线时,
则BQ的中点为(,0),CM的中点为(,),
∴=,0=,
∴m=﹣1+,x=2+,或m=﹣1﹣,x=2﹣,
∴Q(2+,0)或(2﹣,0);
综上所述:Q点坐标为(﹣1,0)或(﹣5,0)或(2+,0)或(2﹣,0).
7.(2021秋•綦江区期末)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点B(1,0),与y轴交于点C(0,3),对称轴l与x轴交于点F,点E是直线AC上方抛物线上一动点,连接AE、EC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当四边形AECO面积最大时,求点E的坐标;
(3)在(2)的条件下,连接EF,点P是x轴上一动点,在抛物线上是否存在点Q,使得以F、E、P、Q为顶点的四边形是平行四边形.若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
【解答】解:(1)∵y=﹣x2+bx+c与x轴交于B(1,0),与y轴交于点C(0,3),则:
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3.
(2)如图1中,连接OE.设E(m,﹣m2﹣2m+3).
当﹣x2﹣2x+3=0时,x1=﹣3,x2=1,
∴OA=OC=3,
∴S△AEC=S△AEO+S△ECO﹣S△AOC=×3×(﹣m2﹣2m+3)+×3×(﹣m)﹣×3×3=﹣(m+)2+,
∵﹣<0,
∴m=﹣时,△AEC的面积最大,
∴E(﹣,);
(3)存在.如图2中,因为点P是x轴上,点Q在抛物线上,
①EF是平行四边形的边,观察图象可知,满足条件的点Q的纵坐标为±,
对于抛物线y=﹣x2﹣2x+3,当y=时,﹣x2﹣2x+3=,解得x=﹣(舍弃)或﹣,
∴Q1(﹣,).
当y=﹣时,﹣x2﹣2x+3=﹣,解得x=,
∴Q2(,﹣),Q3(,﹣).
②当EF为对角线时,
﹣x2﹣2x+3=,
解得x=﹣(舍弃)或﹣,
∴Q4(﹣,).
综上所述,满足条件的点Q坐标为(﹣,)或(,﹣)或(,﹣).
8.(2021秋•富裕县期末)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+4x+c(a≠0)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,连接BC,OA=1,对称轴为x=2,点D为抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上C,D两点之间的距离是 2 ;
(3)点E是第一象限内抛物线上的动点,连接BE和CE.求△BCE面积的最大值;
(4)平面内存在点Q,使以点B、C、D、Q为顶点的四边形为平行四边形,请直接写出点Q的坐标.
【解答】解:(1)∵OA=1,
∴A(﹣1,0),
∵对称轴为x=2,
∴B(5,0),
将A(﹣1,0),B(5,0)代入y=ax2+4x+c,
∴,
∴,
∴y=﹣x2+4x+5;
(2)令x=0,则y=5,
∴C(0,5),
∵y=﹣x2+4x+5=﹣(x﹣2)2+9,
∴D(2,9),
∴CD=2,
故答案为:2;
(3)设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=﹣x+5,
过点E作EF⊥x轴交直线BC于点F,
设E(t,﹣t2+4t+5),则F(t,﹣t+5),
∴EF=﹣t2+5t,
∴S△BCE=×5×(﹣t2+5t)=﹣(t﹣)2+,
∴当t=时,S△BCE有最大值;
(4)设Q(m,n),
①当BD为平行四边形对角线时,
BD的中点(,),CQ的中点(,),
∴=,=,
∴m=7,n=4,
∴Q(7,4);
②当BC为平行四边形对角线时,
BC的中点(,),DQ的中点(,),
∴=,=,
∴m=3,n=﹣4,
∴Q(3,﹣4);
③当BQ为平行四边形对角线时,
BQ的中点(,),CD的中点(1,7),
∴=1,=7,
∴m=﹣3,n=14,
∴Q(﹣3,14);
综上所述:Q点坐标为(7,4)或(3,﹣4)或(﹣3,14).
9.(2021秋•龙亭区校级月考)如图,抛物线y=x2﹣2x+c的顶点A在直线l:y=x﹣5上,设抛物线与y轴交于点B,与x轴交于点C、D(C点在D点的左侧).
(1)求点A、B、D的坐标;
(2)在直线l上是否存在一点P,使以点P、A、B、D为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵y=x2﹣2x+c=(x﹣1)2+c﹣1,
∴A(1,c﹣1),
∵A点在y=x﹣5上,
∴c﹣1=1﹣5,
∴c=﹣3,
∴A(1,﹣4),
∴y=x2﹣2x﹣3,
令y=0,则x=﹣1或x=3,
∴C(﹣1,0),D(3,0),
令x=0,则y=﹣3,
∴B(0,﹣3);
(2)存在点P,使以点P、A、B、D为顶点的四边形是平行四边形,理由如下:
设P(t,t﹣5),
①当PA、BD为平行四边形的对角线时,
∴,
此时t无解;
②当PB、AD为平行四边形的对角线时,
∴,
∴t=4,
∴P(4,﹣1);
③当PD、AB为平行四边形的对角线时,
∴,
∴t=﹣2,
∴P(﹣2,﹣7);
综上所述:P点的坐标为(4,﹣1)或(﹣2,﹣7).
10.(2021秋•雨花区校级月考)已知:抛物线与x轴相交于A、B(A点在B点的左边),与y轴相交于点C,若点B的坐标为(2,0),⊙M经过A、B、C三点.
(1)求c的值;
(2)求⊙M的半径;
(3)过C点作直线交x轴于D,当直线CD与抛物线只有一个交点时,直线CD是否与⊙M相切?如果相切,请证明之;如果相交,请求出直线CD与圆的另外一个交点的坐标;
(4)点E、F分别为⊙M与抛物线上的动点,当点O、C、E、F四点构成的四边形为以OC为边的平行四边形时,请直接写出点E的坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2﹣x+c经过点B(2,0),
∴﹣×22﹣×2+c=0,
解得:c=4,
∴c的值为4;
(2)在y=﹣x2﹣x+4中,令y=0,
得:﹣x2﹣x+4=0,
解得:x1=﹣8,x2=2,
∴A(﹣8,0),
∴AB=2﹣(﹣8)=10,
∴⊙M的半径为5;
(3)直线CD与⊙M相交.
在y=﹣x2﹣x+4中,令x=0,得y=4,
∴C(0,4),
设直线CD解析式为y=kx+b,将点C(0,4)代入,得:b=4,
∴直线CD解析式为y=kx+4,
∵直线CD与抛物线只有一个交点,
∴方程﹣x2﹣x+4=kx+4有两个相等的实数根,整理,得:x2+(4k+6)x=0,
∴Δ=(4k+6)2﹣4×1×0=0,
解得:k=﹣,
∴直线CD解析式为y=﹣x+4,
设直线CD与⊙M的另外一个交点的坐标为(x,﹣x+4),
∵M(﹣3,0),⊙M的半径为5,
则(x+3)2+(﹣x+4)2=52,
解得:x=0(舍去)或x=,
∴直线CD与⊙M的另外一个交点的坐标为(,);
(4)设E(x,﹣x2﹣x+4),
∵点O、C、E、F四点构成的四边形为以OC为边的平行四边形,
∴EF=OC=4,EF∥OC,
∴F(x,﹣x2﹣x),
∵MF=5,
∴(﹣3﹣x)2+(﹣x2﹣x)2=52,
整理,得:(x2+6x)2+16(x2+6x)﹣256=0,
设x2+6x=y,则y2+16y﹣256=0,
解得:y=﹣8+或﹣8﹣(舍去),
∴x2+6x=﹣8+,即x2+6x+8﹣=0,
解得:x1=﹣3﹣,x2=﹣3+,
∴E(﹣3﹣,2﹣2)或(﹣3+,2﹣2).
11.(2021•南充模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A(4,0)、B(0,4)、C.其对称轴l交x轴于点D,交直线AB于点F,交抛物线于点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P为直线l上的动点,求△PBC周长的最小值;
(3)点N为直线AB上的一点(点N不与点F重合),在抛物线上是否存在一点M,使以点E、F、N、M为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请求出点M的坐标,不存在,说明理由.
【解答】解:(1)把点A(4,0)、B(0,4)代入抛物线y=﹣x2+bx+c中,
得,,解得,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+3x+4,
(2)由抛物线解析式可知,l:x=,C(﹣1,0),
如图,作点B关于直线l的对称轴B′,连接B′C交l于一点P,点P即为使△PBC周长最小的点,
此时B′(3,4),直线B′C:y=x+1,
∴P(,),
∵B(0,4),C(﹣1,0),B′(3,4),
∴BC=,CB′=4,
∴△PBC周长的最小值为:+4.
(3)存在,以点E、F、N、M为顶点的四边形为平行四边形的点M的坐标为(,﹣),(,﹣)或(,).理由如下:
由抛物线解析式可知,E(,),
∵A(4,0)、B(0,4),
∴直线AB的解析式为:y=﹣x+4,
∴F(,).
∴EF=.
设M(m,﹣m2+3m+4),
①当EF为边时,则EF∥MN,
∴N(m,﹣m+4),
∴NM=EF=,即|﹣m2+3m+4﹣(﹣m+4)|=,
解得m=(舍)或或或,
∴M(,)或(,﹣),(,﹣)).
②当EF为对角线时,EF的中点为(,),
∴点N的坐标为(3﹣m,m2﹣3m+),
∴﹣3+m+4=m2﹣3m+,解得m=(舍),m=,
∴M3(,).
综上,满足以点E、F、N、M为顶点的四边形为平行四边形的点M的坐标为(,﹣),(,﹣)或(,).
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