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2020年中考数学真题分类汇编14:最值类题试卷
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2020年中考数学真题分类汇编14:最值类题
一、 选择题
1.(2020•成都•10)关于二次函数,下列说法正确的是
A.图象的对称轴在轴的右侧 B.图象与轴的交点坐标为
C.图象与轴的交点坐标为和 D.的最小值为
【解析】二次函数,
该函数的对称轴是直线,在轴的左侧,故选项错误;
当时,,即该函数与轴交于点,故选项错误;
当时,或,即图象与轴的交点坐标为和,故选项错误;
当时,该函数取得最小值,故选项正确;故选:.
2.(2020•贵阳•9)如图,中,,利用尺规在,上分别截取,,使;分别以,为圆心、以大于为长的半径作弧,两弧在内交于点;作射线交于点,若,为上一动点,则的最小值为( )
A. 无法确定 B. C. 1 D. 2
【解析】由题意可知,当GP⊥AB时,GP的值最小,
根据尺规作图的方法可知,GB是∠ABC的角平分线,
∵∠C=90°,∴当GP⊥AB时,GP=CG=1,故答案为:C.
3.(2020•荆门•12)在平面直角坐标系中,长为2的线段CD(点D在点C右侧)在x轴上移动,A(0,2),B(0,4),连接AC,BD,则AC+BD的最小值为( )
A.25 B.210 C.62 D.35
【解析】设C(m,0),∵CD=2,∴D(m+2,0),
∵A(0,2),B(0,4),∴AC+BD=m2+22+(m+2)2+42,
∴要求AC+BD的最小值,相当于在x轴上找一点P(m,0),使得点P到M(0,2)和N(﹣2,4)的距离和最小,(PM+PN=m2+22+(m+2)2+42),
如图1中,作点M关于原点O的对称点Q,连接NQ交x轴于P′,连接MP′,此时P′M+P′N的值最小,
∵N(﹣2,4),Q(0,﹣2)
P′M+P′N的最小值=P′N+P′M=P′N+P′Q=NQ=22+62=210,
∴AC+BD的最小值为210.故选:B.
4.(2020•山东泰安•12)如图,点A,B的坐标分别为A(2,0),B(0,2),点C为坐标平面内一点,BC=1,点M为线段AC的中点,连接OM,则OM的最大值为( )
A.2+1 B.2+12 C.22+1 D.22-12
【解析】如图,∵点C为坐标平面内一点,BC=1,∴C在⊙B的圆上,且半径为1,
取OD=OA=2,连接CD,
∵AM=CM,OD=OA,∴OM是△ACD的中位线,∴OM=12CD,
当OM最大时,即CD最大,而D,B,C三点共线时,当C在DB延长线上,OM最大,
∵OB=OD=2,∠BOD=90°,∴BD=22,∴CD=22+1,
∴OM=12CD=2+12,即OM的最大值为2+12;故选:B.
二、 填空题
5.(2020•成都•25)如图,在矩形中,,,,分别为,边的中点.动点从点出发沿向点运动,同时,动点从点出发沿向点运动,连接,过点作于点,连接.若点的速度是点的速度的2倍,在点从点运动至点的过程中,线段长度的最大值为 ,线段长度的最小值为 .
【解析】连接交于,连接,取的中点,连接,,过点作于.
四边形是矩形,,,四边形是矩形,,
,,,
,,,,
当点与重合时,的值最大,此时,,,
,,,,,
,
,,
,,
,,的最小值为,
故答案为,.
6(2020•河南•15).如图,在扇形中,平分交狐于点.点为半径上一动点若,则阴影部分周长的最小值为__________.
【分析】如图,先作扇形关于对称的扇形 连接交于,再分别求解的长即可得到答案.
【解析】 最短,则最短,
如图,作扇形关于对称的扇形 连接交于,则
此时点满足最短,
平分
而的长为: 最短为 故答案为:
7.(2020•四川绵阳•17)如图,四边形ABCD中,AB∥CD,∠ABC=60°,AD=BC=CD=4,点M是四边形ABCD内的一个动点,满足∠AMD=90°,则点M到直线BC的距离的最小值为 。
【解析】∵四边形ABCD中,AB∥CD,∠ABC=60°,AD=BC=CD=4,
∴∠DAC=∠ABC=60°∠DAC=∠CAB=30°,∴∠ACB=90°。
当M在AC上时,M到AC的距离最小。如图:AC=,
在RT△AMD中,AM=AD=4×=2.∴CM=AC-AM=-2=.
8.(2020•无锡•18)如图,在中,,,点,分别在边,上,且,连接,,相交于点,则面积最大值为__________.
【解析】如图1,作DG∥AC,交BE于点G,
∴,
∵ , ∴
∵ ∴ ,∴
∵AB=4,∴ ,∴若面积最大,则面积最大,
如图2,当点△ABC为等腰直角三角形时,面积最大,为,
∴ 面积最大值为
+
故答案为:
9.(2020•新疆生产建设兵团•15)如图,在△ABC中,∠A=90°,∠B=60°,AB=2,若D是BC边上的动点,则2AD+DC的最小值为 6 .
【分析】作点A关于BC的对称点A',连接AA',A'D,过D作DE⊥AC于E,依据A与A'关于BC对称,可得AD=A'D,进而得出AD+DE=A'D+DE,当A',D,E在同一直线上时,AD+DE的最小值等于A'E的长,依据AD+DE的最小值为3,即可得到2AD+CD的最小值为6.
【解析】如图所示,作点A关于BC的对称点A',连接AA',A'D,过D作DE⊥AC于E,
∵△ABC中,∠BAC=90°,∠B=60°,AB=2,
∴BH=1,AH=3,AA'=23,∠C=30°,
∴Rt△CDE中,DE=12CD,即2DE=CD,
∵A与A'关于BC对称,
∴AD=A'D,
∴AD+DE=A'D+DE,
∴当A',D,E在同一直线上时,AD+DE的最小值等于A'E的长,
此时,Rt△AA'E中,A'E=sin60°×AA'=32×23=3,
∴AD+DE的最小值为3,即2AD+CD的最小值为6,
故答案为:6.
10.(2020•黑龙江龙东•18)如图,在边长为4的正方形中,将沿射线平移,得到,连接、.求的最小值为 .
【解析】如图,连接,作点关于直线的对称点,连接,,.
四边形是正方形,,,,
,,
,关于对称,,,,
,,,共线,,
,,四边形是平行四边形,
,,
,,的最小值为.
11.(2020•江苏连云港•16)如图,在平面直角坐标系中,半径为2的与轴的正半轴交于点,点是上一动点,点为弦的中点,直线与轴、轴分别交于点、,则面积的最小值为 2 .
【解析】如图,连接,取的中点,连接,过点作于.
,,,
点的运动轨迹是以为圆心,1为半径的,设交于.
直线与轴、轴分别交于点、,
,,,,,
,,,
,,,
当点与重合时,△的面积最小,最小值,故答案为2.
12.(2020•徐州•18)在△ABC中,若AB=6,∠ACB=45°.则△ABC的面积的最大值为 92+9 .
【解析】作△ABC的外接圆⊙O,过C作CM⊥AB于M,
∵弦AB已确定,∴要使△ABC的面积最大,只要CM取最大值即可,
如图所示,当CM过圆心O时,CM最大,
∵CM⊥AB,CM过O,∴AM=BM(垂径定理),∴AC=BC,
∵∠AOB=2∠ACB=2×45°=90°,∴OM=AM=12AB=12×6=3,
∴OA=OM2+AM2=32,∴CM=OC+OM=32+3,
∴S△ABC=12AB•CM=12×6×(32+3)=92+9.
故答案为:92+9.
三、 解答题
13.(2020•安徽•22)在平面直角坐标系中,已知点,,,直线经过点,抛物线恰好经过,,三点中的两点.
(1)判断点是否在直线上,并说明理由;
(2)求,的值;
(3)平移抛物线,使其顶点仍在直线上,求平移后所得抛物线与轴交点纵坐标的最大值.
【解析】(1)点是在直线上,理由如下:
直线经过点,,解得,直线为,
把代入得,点在直线上;
(2)直线与抛物线都经过点,且、两点的横坐标相同,
抛物线只能经过、两点,
把,代入得,解得,;
(3)由(2)知,抛物线为,
设平移后的抛物线为,其顶点坐标为,,
顶点仍在直线上,,,
抛物线与轴的交点的纵坐标为,
,
当时,平移后所得抛物线与轴交点纵坐标的最大值为.
14.(2020•成都•28)在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于,两点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)如图1,点为第四象限抛物线上一点,连接,交于点,连接,记的面积为,的面积为,求的最大值;
(3)如图2,连接,,过点作直线,点,分别为直线和抛物线上的点.试探究:在第一象限是否存在这样的点,,使.若存在,请求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)设抛物线的解析式为.将代入得:,解得,
抛物线的解析式为,即.
(2)过点作轴于点,交于点,过点作轴交的延长线于点,
,,,,
设直线的解析式为,,解得,
直线的解析式为,,,,
设,则,.
.当,有最大值,最大值是
(3)符合条件的点的坐标为或.
,直线的解析式为,设,
①当点在直线右侧时,如图2,过点作轴于点,过点作直线于点,
,,,,,,
,,
,,
,,,
,,,
,,
,,,,
将点的坐标代入抛物线的解析式得,
解得(舍去)或..
②当点在直线左侧时,
由①的方法同理可得点的坐标为,.
此时点的坐标为.
15.(2020•福建•25)已知直线交轴于点,交轴于点,二次函数的图象过两点,交轴于另一点,,且对于该二次函数图象上的任意两点,,当时,总有.
(1)求二次函数的表达式;
(2)若直线,求证:当时,;
(3)为线段上不与端点重合的点,直线过点且交直线于点,求与面积之和的最小值.
【分析】(1)先根据坐标轴上点的坐标特征由一次函数的表达式求出A,B两点的坐标,再根据BC=4,得出点C的坐标,最后利用待定系数法可求二次函数的表达式;
(2)利用反证法证明即可;
(3)先求出q的值,利用,得出,设,然后用含t的式子表示出的面积,再利用二次函数的性质求解即可.
【解析】(1)对于,
当时,,所以;当时,,,所以,
又因为,所以或,
若抛物线过,则当时,随的增大而减少,不符合题意,舍去.
若抛物线过,则当时,必有随的增大而增大,符合题意.
故可设二次函数的表达式为,
依题意,二次函数的图象过,两点,
所以,解得,所求二次函数的表达式为.
(2)当时,直线与直线不重合,
假设和不平行,则和必相交,设交点为,
由得,
解得,与已知矛盾,所以与不相交,所以.
(3)如图,
因为直线过,所以,
又因为直线,所以,即,
所以,,
所以,所以,
设,则,
,
所以,
所以
所以当时,的最小值为.
【点睛】本题考查了一次函数和二次函数的图象与性质、相似三角形的性质与判定、三角形面积等基础知识,注意函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想及分类与整合思想的运用.
16.(2020•天津•25) 已知点是抛物线(,,为常数,,)与轴的一个交点.
(I)当,时,求该抛物线的顶点坐标;
(II)若抛物线与轴的另一个交点为,与轴的交点为,过点作直线平行于轴,是直线上的动点,是轴上的动点,.
①当点落在抛物线上(不与点重合),且时,求点的坐标;
②取的中点,当为何值时,的最小值是?
【解析】(1)当,时,抛物线的解析式为.
抛物线经过点,.解得.
抛物线的解析式为.
,抛物线的顶点坐标为.
(II)①抛物线经过点和,,
,,.
抛物线的解析式为.
由题意,点,.
过点作于点,由点,得点.
在,,,
.
,.解得.
此时,点,点,有.
点在轴上,在中,
点的坐标为或.
②由是的中点,得
根据题意,点在以点为圆心、为半径的圆上.
由点,点,得,
在中,.
当,即时,满足条件的点落在线段上,
的最小值为,解得;
当,即时,满足条件的点落在线段的延长线上,
的最小值为,解得
当的值为或时,的最小值是
17.(2020•乐山•26)已知抛物线与轴交于,两点,为抛物线的顶点,抛物线的对称轴交轴于点,连结,且,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设是抛物线的对称轴上的一个动点.
①过点作轴的平行线交线段于点,过点作交抛物线于点,连结、,求的面积的最大值;
②连结,求的最小值.
【分析】(1)先利用函数图象与x轴交点求出D点坐标,再由求出C点坐标,用待定系数法设交点式,将C点坐标代入即可求解;
(2)①先求出BC的解析式,设E坐标为,则F点坐标为,进而用t表示出的面积,由二次函数性质即可求出最大值;
②过点作于,由可得,由此可知当BPH三点共线时的值最小,即过点作于点,
线段的长就是的最小值,根据面积法求高即可.
【解析】(1)根据题意,可设抛物线的解析式为:,
∵是抛物线的对称轴,∴,
又∵,∴,即,
代入抛物线的解析式,得,解得 ,
∴二次函数的解析式为 或;
(2)①设直线的解析式为 ,∴ ,解得
即直线的解析式为 ,
设E坐标为,则F点坐标为,
∴,
∴的面积,∴,
∴当时,的面积最大,且最大值为;
②如图,连接,根据图形的对称性可知 ,,
∴,过点作于,
则在中,,∴,
再过作于点,则,∴线段长就是最小值,
∵,
又,,即,∴最小值为.
18.(2020重庆A卷•25)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线与直线AB相交于A,B两点,其中,.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P为直线AB下方抛物线上的任意一点,连接PA,PB,求面积的最大值;
(3)将该抛物线向右平移2个单位长度得到抛物线,平移后的抛物线与原抛物线相交于点C,点D为原抛物线对称轴上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点E,使以点B,C,D,E为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)∵抛物线过,,∴,∴
∴
(2)设,将点代入,∴
过点P作x轴得垂线与直线AB交于点F
设点,则,由铅垂定理可得:
∴面积最大值为
(3)(3)抛物线的表达式为:y=x2+4x−1=(x+2)2−5,
则平移后的抛物线表达式为:y=x2−5,
联立上述两式并解得:,故点C(−1,−4);
设点D(−2,m)、点E(s,t),而点B、C的坐标分别为(0,−1)、(−1,−4);
①当BC为菱形的边时,
点C向右平移1个单位向上平移3个单位得到B,同样D(E)向右平移1个单位向上平移3个单位得到E(D),
即−2+1=s且m+3=t①或−2−1=s且m−3=t②,
当点D在E的下方时,则BE=BC,即s2+(t+1)2=12+32③,
当点D在E的上方时,则BD=BC,即22+(m+1)2=12+32④,
联立①③并解得:s=−1,t=2或−4(舍去−4),故点E(−1,2);
联立②④并解得:s=-3,t=-4±,故点E(-3,-4+)或(-3,-4−);
②当BC为菱形的的对角线时,
则由中点公式得:−1=s−2且−4−1=m+t⑤,
此时,BD=BE,即22+(m+1)2=s2+(t+1)2⑥,
联立⑤⑥并解得:s=1,t=−3,
故点E(1,−3),
综上,点E的坐标为:(−1,2)或或或(1,−3).
∴存在,
19.(2020重庆A卷•26)如图,在中,,,点D是BC边上一动点,连接AD,把AD绕点A逆时针旋转90°,得到AE,连接CE,DE.点F是DE的中点,连接CF.
(1)求证:;
(2)如图2所示,在点D运动的过程中,当时,分别延长CF,BA,相交于点G,猜想AG与BC存在的数量关系,并证明你猜想的结论;
(3)在点D运动的过程中,在线段AD上存在一点P,使的值最小.当的值取得最小值时,AP的长为m,请直接用含m的式子表示CE的长.
【解析】(1)证明如下:∵,∴,
∵,,
∴在和中,∴,
∴,∴,
在中,F为DE中点(同时),,
∴,即为等腰直角三角形,∴,
∵,∴;
(2)由(1)得,,,
∴,
在中,,
∵F为DE中点,∴,
在四边形ADCE中,有,,
∴点A,D,C,E四点共圆,
∵F为DE中点,∴F为圆心,则,
在中,∵,∴F为CG中点,即,
∴,即;
(3)设点P存在,由费马定理可得,
∴,设PD,∴,
又,∴,,,又,∴.
20. (2020重庆B卷•25)如图,在平面直角坐标系中抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)与y轴交于点C,与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),且A点坐标为(-2,0),直线BC的解析式为y=-23x+2
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A作AD//BC,交抛物线于点D,点E为直线BC上方抛物线上一动点,连接CE,EB,BD,DC.求四边形BECD面积的最大值及相应点E的坐标;
(3)将抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)向左平移2个单位,已知点M为抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)的对称轴上一动点,点N为平移后的抛物线上一动点.在(2)中,当四边形BECD的面积最大时,是否存在以A,E,M,N为顶点的四边形为平行四边形,若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)易得B(32,0),C(0,2),又A(-2,0),
所以易求抛物线的解析式为y=-13x2+223x+2;
(2)易求AD的解析式为y=-23x-23,进而D(42,-103).CD的解析式为:y=-223x+2.则CD与x轴的交点F为(322,0).所以易求△BCD的面积为42,设E(x, -13x2+223x+2),则SBECD的面积=12×32×-13x2+223x+2--23x+2+42=-22x2+3x+42,
当x=322时,四边形BECD面积最大,其最大值为2524,此时E(322,52).
(3)存在.N的坐标为(-322,76),或(-22,52),或(722,-112).
注:抛物线y=-13x2+223x+2的顶点是(2,0),设M(2,m),N(xn,yn),又A(-2,0),E(322,52),易求平移后抛物线解析式为y=-13x2+83.
根据平行四边形对角线互相平分及中点公式.分类:
①当AM为对角线时,则xn+322=2+(-2),
解得xn=-322,代入解析式得yn=76.
所以N(-322,76),如图
对角线交点坐标为(0,116),M坐标为(2,113)
②当AE为对角线时,则xn+2=322+(-2),
解得xn=-22,代入解析式得yn=52.
所以N(-22,52),如图
对角线交点坐标为(24,54),M坐标为(2,0)
③当AN为对角线时,则xn+(-2)=2+322,
解得xn=722,代入解析式得yn=-112.
所以N(722,-112).如图
对角线交点坐标为(524,-114),M坐标为(2,-8)
21. (2020重庆B卷•26)△ABC为等边三角形,AB=8,AD⊥BC于点D,E为线段AD上一点,AE=23 .以AE为边在直线AD右侧构造等边三角形AEF,连接CE,N为CE中点.
(1)如图1,EF与AC交于点G,连接NG ,求线段NG的长;
(2)如图2,将△AEF绕点A逆时针旋转,旋转角为α,M为线段EF的中点,连接DN,MN.当30°<α<120°时,猜想∠DNM的大小是否为定值,并证明你的结论;
(3)连接BN,在△AEF绕点A逆时针旋转过程中,当线段BN最大时,请直接写出△ADN的面积.
【解析】(1)易得∠CGE=90°,NG=12CE,CD=4,DE=23.答案:NG=7.
(2)∠DNM的为定值120°.连CF,BE,BE交AC于H,DN交AC于G,如图.
易得:BE∥DN,MN∥CF,△ABE≌△ACF.因此∠DGC=∠BHC,∠ENM=∠ECF,∠ABE=∠ACF
又∠BHC=∠ABE+∠BAH=∠ABE+60°,∴∠DGC=∠ABE+60°=∠ACF+60°
又∠DGC=∠DNC+∠GCN=∠DNC+∠ACF-∠ECF,∴∠DNC=60°+∠ECF=60°+∠ENM
∴∠DGE=180°-∠DNC=120°-∠ENM,∴∠DNM=∠DNE+∠ENM=120°.
(3)△AND的面积为73
如图,取AC中点P,因为BP+PN≥BN,所以当B、P、N在一直线上,BN最大.
易得BN=BP+PN=BP+12AE=43+3=53,设BP与AD交于O,NQ⊥AD于Q,如图.
易得BO=23BP=833,ON=733,BD=4,△ONQ∽△OBD,可求得NQ= 72.
∴△AND的面积为:12×AD×NQ=73.
22.(2020•徐州•26)如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=kx+b的图象经过点A(0,﹣4)、B(2,0),交反比例函数y=mx(x>0)的图象于点C(3,a),点P在反比例函数的图象上,横坐标为n(0<n<3),PQ∥y轴交直线AB于点Q,D是y轴上任意一点,连接PD、QD.
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)求△DPQ面积的最大值.
【解析】(1)把A(0,﹣4)、B(2,0)代入一次函数y=kx+b得,
b=-42k+b=0,解得,k=2b=-4,∴一次函数的关系式为y=2x﹣4,
当x=3时,y=2×3﹣4=2,∴点C(3,2),
∵点C在反比例函数的图象上,∴k=3×2=6,∴反比例函数的关系式为y=6x,
答:一次函数的关系式为y=2x﹣4,反比例函数的关系式为y=6x;
(2)点P在反比例函数的图象上,点Q在一次函数的图象上,
∴点P(n,6n),点Q(n,2n﹣4),∴PQ=6n-(2n﹣4),
∴S△PDQ=12n[6n-(2n﹣4)]=﹣n2+2n+3=﹣(n﹣1)2+4,
∴当n=1时,S最大=4,
答:△DPQ面积的最大值是4.
23.(2020•烟台•25)如图,抛物线y=ax2+bx+2与x轴交于A,B两点,且OA=2OB,与y轴交于点C,连接BC,抛物线对称轴为直线x=12,D为第一象限内抛物线上一动点,过点D作DE⊥OA于点E,与AC交于点F,设点D的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当线段DF的长度最大时,求D点的坐标;
(3)抛物线上是否存在点D,使得以点O,D,E为顶点的三角形与△BOC相似?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)设OB=t,则OA=2t,则点A、B的坐标分别为(2t,0)、(﹣t,0),
则x=12=12(2t﹣t),解得:t=1,
故点A、B的坐标分别为(2,0)、(﹣1,0),
则抛物线的表达式为:y=a(x﹣2)(x+1)=ax2+bx+2,解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+2;
(2)对于y=﹣x2+x+2,令x=0,则y=2,故点C(0,2),
由点A、C的坐标得,直线AC的表达式为:y=﹣x+2,
设点D的横坐标为m,则点D(m,﹣m2+m+2),则点F(m,﹣m+2),
则DF=﹣m2+m+2﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m,
∵﹣1<0,故DF有最大值,此时m=1,点D(1,2);
(3)存在,理由:点D(m,﹣m2+m+2)(m>0),则OD=m,DE=﹣m2+m+2,
以点O,D,E为顶点的三角形与△BOC相似,
则DEOE=OBOC或OCOB,即DEOE=2或12,即-m2+m+2m=2或12,
解得:m=1或﹣2(舍去)或1+334或1-334(舍去),
故m=1或1+334.
24.(2020山东滨州•24)某水果商店销售一种进价为40元千克的优质水果,若售价为50元千克,则一个月可售出500千克;若售价在50元千克的基础上每涨价1元,则月销售量就减少10千克.
(1)当售价为55元千克时,每月销售水果多少千克?
(2)当月利润为8750元时,每千克水果售价为多少元?
(3)当每千克水果售价为多少元时,获得的月利润最大?
【解析】(1)当售价为55元千克时,每月销售水果千克;
(2)设每千克水果售价为元,
由题意可得:,解得:,,
答:每千克水果售价为65元或75元;
(3)设每千克水果售价为元,获得的月利润为元,
由题意可得:,
当时,有最大值为9000元,
答:当每千克水果售价为70元时,获得的月利润最大值为9000元.
25.(2020山东滨州•26)如图,抛物线的顶点为,与轴交于点,点为其对称轴上的一个定点.
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)已知直线是过点且垂直于轴的定直线,若抛物线上的任意一点到直线的距离为,求证:;
(3)已知坐标平面内的点,请在抛物线上找一点,使的周长最小,并求此时周长的最小值及点的坐标.
【解答】(1)解:由题意抛物线的顶点,可以假设抛物线的解析式为,
抛物线经过,,,抛物线的解析式为.
(2)证明:,,,
,
,,
,,
,.
(3)如图,过点作直线于,过点作直线于.
的周长,是定值,
的值最小时,的周长最小,,,
根据垂线段最短可知,当,,共线时,的值最小,此时点与重合,点在线段上,的最小值为6,周长最小值为,此时.
26.(2020•怀化•24)如图所示,抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴相交于A、B两点,与y轴相交于点C,点M为抛物线的顶点.
(1)求点C及顶点M的坐标.
(2)若点N是第四象限内抛物线上的一个动点,连接BN、CN求△BCN面积的最大值及此时点N的坐标.
(3)若点D是抛物线对称轴上的动点,点G是抛物线上的动点,是否存在以点B、C、D、G为顶点的四边形是平行四边形.若存在,求出点G的坐标;若不存在,试说明理由.
(4)直线CM交x轴于点E,若点P是线段EM上的一个动点,是否存在以点P、E、O为顶点的三角形与△ABC相似.若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)令y=x2﹣2x﹣3中x=0,此时y=﹣3,故C点坐标为(0,﹣3),
又∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,∴抛物线的顶点M的坐标为(1,﹣4);
(2)过N点作x轴的垂线交直线BC于Q点,连接BN,CN,如图1所示:
令y=x2﹣2x﹣3=0,解得:x=3或x=﹣1,∴B(3,0),A(﹣1,0),
设直线BC的解析式为:y=ax+b,代入C(0,﹣3),B(3,0)得:-3=b0=3a+b,
解得a=1b=-3,∴直线BC的解析式为:y=x﹣3,
设N点坐标为(n,n2﹣2n﹣3),故Q点坐标为(n,n﹣3),其中0<n<3,
则S△BCN=S△NQC+S△NQB=12⋅QN⋅(xQ-xC)+12⋅QN⋅(xB-xQ)=12⋅QN⋅(xQ-xC+xB-xQ)=12⋅QN⋅(xB-xC),(其中xQ,xC,xB分别表示Q,C,B三点的横坐标),且QN=(n﹣3)﹣(n2﹣2n﹣3)=﹣n2+3n,xB﹣xC=3,
故S△BCN=12⋅(-n2+3n)⋅3=-32n2+92n=-32(n-32)2+278,其中0<n<3,
当n=32时,S△BCN有最大值为278,此时点N的坐标为(32,-154),
(3)设D点坐标为(1,t),G点坐标为(m,m2﹣2m﹣3),且B(3,0),C(0,﹣3)
分情况讨论:
①当DG为对角线时,则另一对角线是BC,由中点坐标公式可知:
线段DG的中点坐标为(xD+xG2,yD+yG2),即(1+m2,t+m2-2m-32),
线段BC的中点坐标为(xB+xC2,yB+yC2),即(3+02,0-32),
此时DG的中点与BC的中点为同一个点,
∴1+m2=32t+m2-2m-32=-32,解得m=2t=0,
经检验此时四边形DCGB为平行四边形,此时G坐标为(2,﹣3);
②当DB为对角线时,则另一对角线是GC,由中点坐标公式可知:
线段DB的中点坐标为(xD+xB2,yD+yB2),即(1+32,t+02),
线段GC的中点坐标为(xG+xC2,yG+yC2),即(m+02,m2-2m-3-32),
此时DB的中点与GC的中点为同一个点,
∴1+32=m+02t+02=m2-2m-3-32,解得m=4t=2,
经检验此时四边形DCBG为平行四边形,此时G坐标为(4,5);
③当DC为对角线时,则另一对角线是GB,由中点坐标公式可知:
线段DC的中点坐标为(xD+xC2,yD+yC2),即(1+02,t-32),
线段GB的中点坐标为(xG+xB2,yG+yB2),即(m+32,m2-2m-3+02),
此时DB的中点与GC的中点为同一个点,
∴1+02=m+32t-32=m2-2m-3+02,解得m=-2t=8,
经检验此时四边形DGCB为平行四边形,此时G坐标为(﹣2,1);
综上所述,G点坐标存在,为(2,﹣3)或(4,5)或(﹣2,1);
(4)连接AC,OP,如图2所示:设MC的解析式为:y=kx+m,
代入C(0,﹣3),M(1,﹣4)得-3=m-4=k+m,解得k=-1m=-3
∴MC的解析式为:y=﹣x﹣3,令y=0,则x=﹣3,∴E点坐标为(﹣3,0),
∴OE=OB=3,且OC⊥BE,∴CE=CB,∴∠B=∠E,
设P(x,﹣x﹣3),又∵P点在线段EC上,∴﹣3<x<0,
则EP=(x+3)2+(-x-3)2=2(x+3),BC=32+32=32,
由题意知:△PEO相似△ABC,
分情况讨论:
①△PEO∽△CBA,∴EOBA=EPBC,∴34=2(x+3)32,
解得x=-34,满足﹣3<x<0,此时P的坐标为(-34,-94);
②△PEO∽△ABC,∴EOBC=EPBA,∴332=2(x+3)4,
解得x=﹣1,满足﹣3<x<0,此时P的坐标为(﹣1,﹣2).
综上所述,P点的坐标为(-34,-94)或(﹣1,﹣2).
一、 选择题
1.(2020•成都•10)关于二次函数,下列说法正确的是
A.图象的对称轴在轴的右侧 B.图象与轴的交点坐标为
C.图象与轴的交点坐标为和 D.的最小值为
【解析】二次函数,
该函数的对称轴是直线,在轴的左侧,故选项错误;
当时,,即该函数与轴交于点,故选项错误;
当时,或,即图象与轴的交点坐标为和,故选项错误;
当时,该函数取得最小值,故选项正确;故选:.
2.(2020•贵阳•9)如图,中,,利用尺规在,上分别截取,,使;分别以,为圆心、以大于为长的半径作弧,两弧在内交于点;作射线交于点,若,为上一动点,则的最小值为( )
A. 无法确定 B. C. 1 D. 2
【解析】由题意可知,当GP⊥AB时,GP的值最小,
根据尺规作图的方法可知,GB是∠ABC的角平分线,
∵∠C=90°,∴当GP⊥AB时,GP=CG=1,故答案为:C.
3.(2020•荆门•12)在平面直角坐标系中,长为2的线段CD(点D在点C右侧)在x轴上移动,A(0,2),B(0,4),连接AC,BD,则AC+BD的最小值为( )
A.25 B.210 C.62 D.35
【解析】设C(m,0),∵CD=2,∴D(m+2,0),
∵A(0,2),B(0,4),∴AC+BD=m2+22+(m+2)2+42,
∴要求AC+BD的最小值,相当于在x轴上找一点P(m,0),使得点P到M(0,2)和N(﹣2,4)的距离和最小,(PM+PN=m2+22+(m+2)2+42),
如图1中,作点M关于原点O的对称点Q,连接NQ交x轴于P′,连接MP′,此时P′M+P′N的值最小,
∵N(﹣2,4),Q(0,﹣2)
P′M+P′N的最小值=P′N+P′M=P′N+P′Q=NQ=22+62=210,
∴AC+BD的最小值为210.故选:B.
4.(2020•山东泰安•12)如图,点A,B的坐标分别为A(2,0),B(0,2),点C为坐标平面内一点,BC=1,点M为线段AC的中点,连接OM,则OM的最大值为( )
A.2+1 B.2+12 C.22+1 D.22-12
【解析】如图,∵点C为坐标平面内一点,BC=1,∴C在⊙B的圆上,且半径为1,
取OD=OA=2,连接CD,
∵AM=CM,OD=OA,∴OM是△ACD的中位线,∴OM=12CD,
当OM最大时,即CD最大,而D,B,C三点共线时,当C在DB延长线上,OM最大,
∵OB=OD=2,∠BOD=90°,∴BD=22,∴CD=22+1,
∴OM=12CD=2+12,即OM的最大值为2+12;故选:B.
二、 填空题
5.(2020•成都•25)如图,在矩形中,,,,分别为,边的中点.动点从点出发沿向点运动,同时,动点从点出发沿向点运动,连接,过点作于点,连接.若点的速度是点的速度的2倍,在点从点运动至点的过程中,线段长度的最大值为 ,线段长度的最小值为 .
【解析】连接交于,连接,取的中点,连接,,过点作于.
四边形是矩形,,,四边形是矩形,,
,,,
,,,,
当点与重合时,的值最大,此时,,,
,,,,,
,
,,
,,
,,的最小值为,
故答案为,.
6(2020•河南•15).如图,在扇形中,平分交狐于点.点为半径上一动点若,则阴影部分周长的最小值为__________.
【分析】如图,先作扇形关于对称的扇形 连接交于,再分别求解的长即可得到答案.
【解析】 最短,则最短,
如图,作扇形关于对称的扇形 连接交于,则
此时点满足最短,
平分
而的长为: 最短为 故答案为:
7.(2020•四川绵阳•17)如图,四边形ABCD中,AB∥CD,∠ABC=60°,AD=BC=CD=4,点M是四边形ABCD内的一个动点,满足∠AMD=90°,则点M到直线BC的距离的最小值为 。
【解析】∵四边形ABCD中,AB∥CD,∠ABC=60°,AD=BC=CD=4,
∴∠DAC=∠ABC=60°∠DAC=∠CAB=30°,∴∠ACB=90°。
当M在AC上时,M到AC的距离最小。如图:AC=,
在RT△AMD中,AM=AD=4×=2.∴CM=AC-AM=-2=.
8.(2020•无锡•18)如图,在中,,,点,分别在边,上,且,连接,,相交于点,则面积最大值为__________.
【解析】如图1,作DG∥AC,交BE于点G,
∴,
∵ , ∴
∵ ∴ ,∴
∵AB=4,∴ ,∴若面积最大,则面积最大,
如图2,当点△ABC为等腰直角三角形时,面积最大,为,
∴ 面积最大值为
+
故答案为:
9.(2020•新疆生产建设兵团•15)如图,在△ABC中,∠A=90°,∠B=60°,AB=2,若D是BC边上的动点,则2AD+DC的最小值为 6 .
【分析】作点A关于BC的对称点A',连接AA',A'D,过D作DE⊥AC于E,依据A与A'关于BC对称,可得AD=A'D,进而得出AD+DE=A'D+DE,当A',D,E在同一直线上时,AD+DE的最小值等于A'E的长,依据AD+DE的最小值为3,即可得到2AD+CD的最小值为6.
【解析】如图所示,作点A关于BC的对称点A',连接AA',A'D,过D作DE⊥AC于E,
∵△ABC中,∠BAC=90°,∠B=60°,AB=2,
∴BH=1,AH=3,AA'=23,∠C=30°,
∴Rt△CDE中,DE=12CD,即2DE=CD,
∵A与A'关于BC对称,
∴AD=A'D,
∴AD+DE=A'D+DE,
∴当A',D,E在同一直线上时,AD+DE的最小值等于A'E的长,
此时,Rt△AA'E中,A'E=sin60°×AA'=32×23=3,
∴AD+DE的最小值为3,即2AD+CD的最小值为6,
故答案为:6.
10.(2020•黑龙江龙东•18)如图,在边长为4的正方形中,将沿射线平移,得到,连接、.求的最小值为 .
【解析】如图,连接,作点关于直线的对称点,连接,,.
四边形是正方形,,,,
,,
,关于对称,,,,
,,,共线,,
,,四边形是平行四边形,
,,
,,的最小值为.
11.(2020•江苏连云港•16)如图,在平面直角坐标系中,半径为2的与轴的正半轴交于点,点是上一动点,点为弦的中点,直线与轴、轴分别交于点、,则面积的最小值为 2 .
【解析】如图,连接,取的中点,连接,过点作于.
,,,
点的运动轨迹是以为圆心,1为半径的,设交于.
直线与轴、轴分别交于点、,
,,,,,
,,,
,,,
当点与重合时,△的面积最小,最小值,故答案为2.
12.(2020•徐州•18)在△ABC中,若AB=6,∠ACB=45°.则△ABC的面积的最大值为 92+9 .
【解析】作△ABC的外接圆⊙O,过C作CM⊥AB于M,
∵弦AB已确定,∴要使△ABC的面积最大,只要CM取最大值即可,
如图所示,当CM过圆心O时,CM最大,
∵CM⊥AB,CM过O,∴AM=BM(垂径定理),∴AC=BC,
∵∠AOB=2∠ACB=2×45°=90°,∴OM=AM=12AB=12×6=3,
∴OA=OM2+AM2=32,∴CM=OC+OM=32+3,
∴S△ABC=12AB•CM=12×6×(32+3)=92+9.
故答案为:92+9.
三、 解答题
13.(2020•安徽•22)在平面直角坐标系中,已知点,,,直线经过点,抛物线恰好经过,,三点中的两点.
(1)判断点是否在直线上,并说明理由;
(2)求,的值;
(3)平移抛物线,使其顶点仍在直线上,求平移后所得抛物线与轴交点纵坐标的最大值.
【解析】(1)点是在直线上,理由如下:
直线经过点,,解得,直线为,
把代入得,点在直线上;
(2)直线与抛物线都经过点,且、两点的横坐标相同,
抛物线只能经过、两点,
把,代入得,解得,;
(3)由(2)知,抛物线为,
设平移后的抛物线为,其顶点坐标为,,
顶点仍在直线上,,,
抛物线与轴的交点的纵坐标为,
,
当时,平移后所得抛物线与轴交点纵坐标的最大值为.
14.(2020•成都•28)在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于,两点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)如图1,点为第四象限抛物线上一点,连接,交于点,连接,记的面积为,的面积为,求的最大值;
(3)如图2,连接,,过点作直线,点,分别为直线和抛物线上的点.试探究:在第一象限是否存在这样的点,,使.若存在,请求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)设抛物线的解析式为.将代入得:,解得,
抛物线的解析式为,即.
(2)过点作轴于点,交于点,过点作轴交的延长线于点,
,,,,
设直线的解析式为,,解得,
直线的解析式为,,,,
设,则,.
.当,有最大值,最大值是
(3)符合条件的点的坐标为或.
,直线的解析式为,设,
①当点在直线右侧时,如图2,过点作轴于点,过点作直线于点,
,,,,,,
,,
,,
,,,
,,,
,,
,,,,
将点的坐标代入抛物线的解析式得,
解得(舍去)或..
②当点在直线左侧时,
由①的方法同理可得点的坐标为,.
此时点的坐标为.
15.(2020•福建•25)已知直线交轴于点,交轴于点,二次函数的图象过两点,交轴于另一点,,且对于该二次函数图象上的任意两点,,当时,总有.
(1)求二次函数的表达式;
(2)若直线,求证:当时,;
(3)为线段上不与端点重合的点,直线过点且交直线于点,求与面积之和的最小值.
【分析】(1)先根据坐标轴上点的坐标特征由一次函数的表达式求出A,B两点的坐标,再根据BC=4,得出点C的坐标,最后利用待定系数法可求二次函数的表达式;
(2)利用反证法证明即可;
(3)先求出q的值,利用,得出,设,然后用含t的式子表示出的面积,再利用二次函数的性质求解即可.
【解析】(1)对于,
当时,,所以;当时,,,所以,
又因为,所以或,
若抛物线过,则当时,随的增大而减少,不符合题意,舍去.
若抛物线过,则当时,必有随的增大而增大,符合题意.
故可设二次函数的表达式为,
依题意,二次函数的图象过,两点,
所以,解得,所求二次函数的表达式为.
(2)当时,直线与直线不重合,
假设和不平行,则和必相交,设交点为,
由得,
解得,与已知矛盾,所以与不相交,所以.
(3)如图,
因为直线过,所以,
又因为直线,所以,即,
所以,,
所以,所以,
设,则,
,
所以,
所以
所以当时,的最小值为.
【点睛】本题考查了一次函数和二次函数的图象与性质、相似三角形的性质与判定、三角形面积等基础知识,注意函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想及分类与整合思想的运用.
16.(2020•天津•25) 已知点是抛物线(,,为常数,,)与轴的一个交点.
(I)当,时,求该抛物线的顶点坐标;
(II)若抛物线与轴的另一个交点为,与轴的交点为,过点作直线平行于轴,是直线上的动点,是轴上的动点,.
①当点落在抛物线上(不与点重合),且时,求点的坐标;
②取的中点,当为何值时,的最小值是?
【解析】(1)当,时,抛物线的解析式为.
抛物线经过点,.解得.
抛物线的解析式为.
,抛物线的顶点坐标为.
(II)①抛物线经过点和,,
,,.
抛物线的解析式为.
由题意,点,.
过点作于点,由点,得点.
在,,,
.
,.解得.
此时,点,点,有.
点在轴上,在中,
点的坐标为或.
②由是的中点,得
根据题意,点在以点为圆心、为半径的圆上.
由点,点,得,
在中,.
当,即时,满足条件的点落在线段上,
的最小值为,解得;
当,即时,满足条件的点落在线段的延长线上,
的最小值为,解得
当的值为或时,的最小值是
17.(2020•乐山•26)已知抛物线与轴交于,两点,为抛物线的顶点,抛物线的对称轴交轴于点,连结,且,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设是抛物线的对称轴上的一个动点.
①过点作轴的平行线交线段于点,过点作交抛物线于点,连结、,求的面积的最大值;
②连结,求的最小值.
【分析】(1)先利用函数图象与x轴交点求出D点坐标,再由求出C点坐标,用待定系数法设交点式,将C点坐标代入即可求解;
(2)①先求出BC的解析式,设E坐标为,则F点坐标为,进而用t表示出的面积,由二次函数性质即可求出最大值;
②过点作于,由可得,由此可知当BPH三点共线时的值最小,即过点作于点,
线段的长就是的最小值,根据面积法求高即可.
【解析】(1)根据题意,可设抛物线的解析式为:,
∵是抛物线的对称轴,∴,
又∵,∴,即,
代入抛物线的解析式,得,解得 ,
∴二次函数的解析式为 或;
(2)①设直线的解析式为 ,∴ ,解得
即直线的解析式为 ,
设E坐标为,则F点坐标为,
∴,
∴的面积,∴,
∴当时,的面积最大,且最大值为;
②如图,连接,根据图形的对称性可知 ,,
∴,过点作于,
则在中,,∴,
再过作于点,则,∴线段长就是最小值,
∵,
又,,即,∴最小值为.
18.(2020重庆A卷•25)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线与直线AB相交于A,B两点,其中,.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P为直线AB下方抛物线上的任意一点,连接PA,PB,求面积的最大值;
(3)将该抛物线向右平移2个单位长度得到抛物线,平移后的抛物线与原抛物线相交于点C,点D为原抛物线对称轴上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点E,使以点B,C,D,E为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)∵抛物线过,,∴,∴
∴
(2)设,将点代入,∴
过点P作x轴得垂线与直线AB交于点F
设点,则,由铅垂定理可得:
∴面积最大值为
(3)(3)抛物线的表达式为:y=x2+4x−1=(x+2)2−5,
则平移后的抛物线表达式为:y=x2−5,
联立上述两式并解得:,故点C(−1,−4);
设点D(−2,m)、点E(s,t),而点B、C的坐标分别为(0,−1)、(−1,−4);
①当BC为菱形的边时,
点C向右平移1个单位向上平移3个单位得到B,同样D(E)向右平移1个单位向上平移3个单位得到E(D),
即−2+1=s且m+3=t①或−2−1=s且m−3=t②,
当点D在E的下方时,则BE=BC,即s2+(t+1)2=12+32③,
当点D在E的上方时,则BD=BC,即22+(m+1)2=12+32④,
联立①③并解得:s=−1,t=2或−4(舍去−4),故点E(−1,2);
联立②④并解得:s=-3,t=-4±,故点E(-3,-4+)或(-3,-4−);
②当BC为菱形的的对角线时,
则由中点公式得:−1=s−2且−4−1=m+t⑤,
此时,BD=BE,即22+(m+1)2=s2+(t+1)2⑥,
联立⑤⑥并解得:s=1,t=−3,
故点E(1,−3),
综上,点E的坐标为:(−1,2)或或或(1,−3).
∴存在,
19.(2020重庆A卷•26)如图,在中,,,点D是BC边上一动点,连接AD,把AD绕点A逆时针旋转90°,得到AE,连接CE,DE.点F是DE的中点,连接CF.
(1)求证:;
(2)如图2所示,在点D运动的过程中,当时,分别延长CF,BA,相交于点G,猜想AG与BC存在的数量关系,并证明你猜想的结论;
(3)在点D运动的过程中,在线段AD上存在一点P,使的值最小.当的值取得最小值时,AP的长为m,请直接用含m的式子表示CE的长.
【解析】(1)证明如下:∵,∴,
∵,,
∴在和中,∴,
∴,∴,
在中,F为DE中点(同时),,
∴,即为等腰直角三角形,∴,
∵,∴;
(2)由(1)得,,,
∴,
在中,,
∵F为DE中点,∴,
在四边形ADCE中,有,,
∴点A,D,C,E四点共圆,
∵F为DE中点,∴F为圆心,则,
在中,∵,∴F为CG中点,即,
∴,即;
(3)设点P存在,由费马定理可得,
∴,设PD,∴,
又,∴,,,又,∴.
20. (2020重庆B卷•25)如图,在平面直角坐标系中抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)与y轴交于点C,与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),且A点坐标为(-2,0),直线BC的解析式为y=-23x+2
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A作AD//BC,交抛物线于点D,点E为直线BC上方抛物线上一动点,连接CE,EB,BD,DC.求四边形BECD面积的最大值及相应点E的坐标;
(3)将抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)向左平移2个单位,已知点M为抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)的对称轴上一动点,点N为平移后的抛物线上一动点.在(2)中,当四边形BECD的面积最大时,是否存在以A,E,M,N为顶点的四边形为平行四边形,若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)易得B(32,0),C(0,2),又A(-2,0),
所以易求抛物线的解析式为y=-13x2+223x+2;
(2)易求AD的解析式为y=-23x-23,进而D(42,-103).CD的解析式为:y=-223x+2.则CD与x轴的交点F为(322,0).所以易求△BCD的面积为42,设E(x, -13x2+223x+2),则SBECD的面积=12×32×-13x2+223x+2--23x+2+42=-22x2+3x+42,
当x=322时,四边形BECD面积最大,其最大值为2524,此时E(322,52).
(3)存在.N的坐标为(-322,76),或(-22,52),或(722,-112).
注:抛物线y=-13x2+223x+2的顶点是(2,0),设M(2,m),N(xn,yn),又A(-2,0),E(322,52),易求平移后抛物线解析式为y=-13x2+83.
根据平行四边形对角线互相平分及中点公式.分类:
①当AM为对角线时,则xn+322=2+(-2),
解得xn=-322,代入解析式得yn=76.
所以N(-322,76),如图
对角线交点坐标为(0,116),M坐标为(2,113)
②当AE为对角线时,则xn+2=322+(-2),
解得xn=-22,代入解析式得yn=52.
所以N(-22,52),如图
对角线交点坐标为(24,54),M坐标为(2,0)
③当AN为对角线时,则xn+(-2)=2+322,
解得xn=722,代入解析式得yn=-112.
所以N(722,-112).如图
对角线交点坐标为(524,-114),M坐标为(2,-8)
21. (2020重庆B卷•26)△ABC为等边三角形,AB=8,AD⊥BC于点D,E为线段AD上一点,AE=23 .以AE为边在直线AD右侧构造等边三角形AEF,连接CE,N为CE中点.
(1)如图1,EF与AC交于点G,连接NG ,求线段NG的长;
(2)如图2,将△AEF绕点A逆时针旋转,旋转角为α,M为线段EF的中点,连接DN,MN.当30°<α<120°时,猜想∠DNM的大小是否为定值,并证明你的结论;
(3)连接BN,在△AEF绕点A逆时针旋转过程中,当线段BN最大时,请直接写出△ADN的面积.
【解析】(1)易得∠CGE=90°,NG=12CE,CD=4,DE=23.答案:NG=7.
(2)∠DNM的为定值120°.连CF,BE,BE交AC于H,DN交AC于G,如图.
易得:BE∥DN,MN∥CF,△ABE≌△ACF.因此∠DGC=∠BHC,∠ENM=∠ECF,∠ABE=∠ACF
又∠BHC=∠ABE+∠BAH=∠ABE+60°,∴∠DGC=∠ABE+60°=∠ACF+60°
又∠DGC=∠DNC+∠GCN=∠DNC+∠ACF-∠ECF,∴∠DNC=60°+∠ECF=60°+∠ENM
∴∠DGE=180°-∠DNC=120°-∠ENM,∴∠DNM=∠DNE+∠ENM=120°.
(3)△AND的面积为73
如图,取AC中点P,因为BP+PN≥BN,所以当B、P、N在一直线上,BN最大.
易得BN=BP+PN=BP+12AE=43+3=53,设BP与AD交于O,NQ⊥AD于Q,如图.
易得BO=23BP=833,ON=733,BD=4,△ONQ∽△OBD,可求得NQ= 72.
∴△AND的面积为:12×AD×NQ=73.
22.(2020•徐州•26)如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=kx+b的图象经过点A(0,﹣4)、B(2,0),交反比例函数y=mx(x>0)的图象于点C(3,a),点P在反比例函数的图象上,横坐标为n(0<n<3),PQ∥y轴交直线AB于点Q,D是y轴上任意一点,连接PD、QD.
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)求△DPQ面积的最大值.
【解析】(1)把A(0,﹣4)、B(2,0)代入一次函数y=kx+b得,
b=-42k+b=0,解得,k=2b=-4,∴一次函数的关系式为y=2x﹣4,
当x=3时,y=2×3﹣4=2,∴点C(3,2),
∵点C在反比例函数的图象上,∴k=3×2=6,∴反比例函数的关系式为y=6x,
答:一次函数的关系式为y=2x﹣4,反比例函数的关系式为y=6x;
(2)点P在反比例函数的图象上,点Q在一次函数的图象上,
∴点P(n,6n),点Q(n,2n﹣4),∴PQ=6n-(2n﹣4),
∴S△PDQ=12n[6n-(2n﹣4)]=﹣n2+2n+3=﹣(n﹣1)2+4,
∴当n=1时,S最大=4,
答:△DPQ面积的最大值是4.
23.(2020•烟台•25)如图,抛物线y=ax2+bx+2与x轴交于A,B两点,且OA=2OB,与y轴交于点C,连接BC,抛物线对称轴为直线x=12,D为第一象限内抛物线上一动点,过点D作DE⊥OA于点E,与AC交于点F,设点D的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当线段DF的长度最大时,求D点的坐标;
(3)抛物线上是否存在点D,使得以点O,D,E为顶点的三角形与△BOC相似?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)设OB=t,则OA=2t,则点A、B的坐标分别为(2t,0)、(﹣t,0),
则x=12=12(2t﹣t),解得:t=1,
故点A、B的坐标分别为(2,0)、(﹣1,0),
则抛物线的表达式为:y=a(x﹣2)(x+1)=ax2+bx+2,解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+2;
(2)对于y=﹣x2+x+2,令x=0,则y=2,故点C(0,2),
由点A、C的坐标得,直线AC的表达式为:y=﹣x+2,
设点D的横坐标为m,则点D(m,﹣m2+m+2),则点F(m,﹣m+2),
则DF=﹣m2+m+2﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m,
∵﹣1<0,故DF有最大值,此时m=1,点D(1,2);
(3)存在,理由:点D(m,﹣m2+m+2)(m>0),则OD=m,DE=﹣m2+m+2,
以点O,D,E为顶点的三角形与△BOC相似,
则DEOE=OBOC或OCOB,即DEOE=2或12,即-m2+m+2m=2或12,
解得:m=1或﹣2(舍去)或1+334或1-334(舍去),
故m=1或1+334.
24.(2020山东滨州•24)某水果商店销售一种进价为40元千克的优质水果,若售价为50元千克,则一个月可售出500千克;若售价在50元千克的基础上每涨价1元,则月销售量就减少10千克.
(1)当售价为55元千克时,每月销售水果多少千克?
(2)当月利润为8750元时,每千克水果售价为多少元?
(3)当每千克水果售价为多少元时,获得的月利润最大?
【解析】(1)当售价为55元千克时,每月销售水果千克;
(2)设每千克水果售价为元,
由题意可得:,解得:,,
答:每千克水果售价为65元或75元;
(3)设每千克水果售价为元,获得的月利润为元,
由题意可得:,
当时,有最大值为9000元,
答:当每千克水果售价为70元时,获得的月利润最大值为9000元.
25.(2020山东滨州•26)如图,抛物线的顶点为,与轴交于点,点为其对称轴上的一个定点.
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)已知直线是过点且垂直于轴的定直线,若抛物线上的任意一点到直线的距离为,求证:;
(3)已知坐标平面内的点,请在抛物线上找一点,使的周长最小,并求此时周长的最小值及点的坐标.
【解答】(1)解:由题意抛物线的顶点,可以假设抛物线的解析式为,
抛物线经过,,,抛物线的解析式为.
(2)证明:,,,
,
,,
,,
,.
(3)如图,过点作直线于,过点作直线于.
的周长,是定值,
的值最小时,的周长最小,,,
根据垂线段最短可知,当,,共线时,的值最小,此时点与重合,点在线段上,的最小值为6,周长最小值为,此时.
26.(2020•怀化•24)如图所示,抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴相交于A、B两点,与y轴相交于点C,点M为抛物线的顶点.
(1)求点C及顶点M的坐标.
(2)若点N是第四象限内抛物线上的一个动点,连接BN、CN求△BCN面积的最大值及此时点N的坐标.
(3)若点D是抛物线对称轴上的动点,点G是抛物线上的动点,是否存在以点B、C、D、G为顶点的四边形是平行四边形.若存在,求出点G的坐标;若不存在,试说明理由.
(4)直线CM交x轴于点E,若点P是线段EM上的一个动点,是否存在以点P、E、O为顶点的三角形与△ABC相似.若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)令y=x2﹣2x﹣3中x=0,此时y=﹣3,故C点坐标为(0,﹣3),
又∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,∴抛物线的顶点M的坐标为(1,﹣4);
(2)过N点作x轴的垂线交直线BC于Q点,连接BN,CN,如图1所示:
令y=x2﹣2x﹣3=0,解得:x=3或x=﹣1,∴B(3,0),A(﹣1,0),
设直线BC的解析式为:y=ax+b,代入C(0,﹣3),B(3,0)得:-3=b0=3a+b,
解得a=1b=-3,∴直线BC的解析式为:y=x﹣3,
设N点坐标为(n,n2﹣2n﹣3),故Q点坐标为(n,n﹣3),其中0<n<3,
则S△BCN=S△NQC+S△NQB=12⋅QN⋅(xQ-xC)+12⋅QN⋅(xB-xQ)=12⋅QN⋅(xQ-xC+xB-xQ)=12⋅QN⋅(xB-xC),(其中xQ,xC,xB分别表示Q,C,B三点的横坐标),且QN=(n﹣3)﹣(n2﹣2n﹣3)=﹣n2+3n,xB﹣xC=3,
故S△BCN=12⋅(-n2+3n)⋅3=-32n2+92n=-32(n-32)2+278,其中0<n<3,
当n=32时,S△BCN有最大值为278,此时点N的坐标为(32,-154),
(3)设D点坐标为(1,t),G点坐标为(m,m2﹣2m﹣3),且B(3,0),C(0,﹣3)
分情况讨论:
①当DG为对角线时,则另一对角线是BC,由中点坐标公式可知:
线段DG的中点坐标为(xD+xG2,yD+yG2),即(1+m2,t+m2-2m-32),
线段BC的中点坐标为(xB+xC2,yB+yC2),即(3+02,0-32),
此时DG的中点与BC的中点为同一个点,
∴1+m2=32t+m2-2m-32=-32,解得m=2t=0,
经检验此时四边形DCGB为平行四边形,此时G坐标为(2,﹣3);
②当DB为对角线时,则另一对角线是GC,由中点坐标公式可知:
线段DB的中点坐标为(xD+xB2,yD+yB2),即(1+32,t+02),
线段GC的中点坐标为(xG+xC2,yG+yC2),即(m+02,m2-2m-3-32),
此时DB的中点与GC的中点为同一个点,
∴1+32=m+02t+02=m2-2m-3-32,解得m=4t=2,
经检验此时四边形DCBG为平行四边形,此时G坐标为(4,5);
③当DC为对角线时,则另一对角线是GB,由中点坐标公式可知:
线段DC的中点坐标为(xD+xC2,yD+yC2),即(1+02,t-32),
线段GB的中点坐标为(xG+xB2,yG+yB2),即(m+32,m2-2m-3+02),
此时DB的中点与GC的中点为同一个点,
∴1+02=m+32t-32=m2-2m-3+02,解得m=-2t=8,
经检验此时四边形DGCB为平行四边形,此时G坐标为(﹣2,1);
综上所述,G点坐标存在,为(2,﹣3)或(4,5)或(﹣2,1);
(4)连接AC,OP,如图2所示:设MC的解析式为:y=kx+m,
代入C(0,﹣3),M(1,﹣4)得-3=m-4=k+m,解得k=-1m=-3
∴MC的解析式为:y=﹣x﹣3,令y=0,则x=﹣3,∴E点坐标为(﹣3,0),
∴OE=OB=3,且OC⊥BE,∴CE=CB,∴∠B=∠E,
设P(x,﹣x﹣3),又∵P点在线段EC上,∴﹣3<x<0,
则EP=(x+3)2+(-x-3)2=2(x+3),BC=32+32=32,
由题意知:△PEO相似△ABC,
分情况讨论:
①△PEO∽△CBA,∴EOBA=EPBC,∴34=2(x+3)32,
解得x=-34,满足﹣3<x<0,此时P的坐标为(-34,-94);
②△PEO∽△ABC,∴EOBC=EPBA,∴332=2(x+3)4,
解得x=﹣1,满足﹣3<x<0,此时P的坐标为(﹣1,﹣2).
综上所述,P点的坐标为(-34,-94)或(﹣1,﹣2).