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二次函数18精讲 专题13 二次函数中的三角形的综合问题
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专题13 二次函数中的三角形的综合问题
1、如图,动直线 y=kx+2(k>0)与 y 轴交于点 F,与抛物线 y=14x2+1 相交于A,B 两点,过点 A,B 分别作 x 轴的垂线,垂足分别为点 C,D,连接 CF,DF,请你判断△CDF 的形状,并说明理由.
【解析】14x2+1=kx+2,
14x2﹣kx﹣1=0,
x=2k±2k2+1,
∴x1=2k﹣2k2+1,x2=2k+2k2+1,
∴OD=2k+2k2+1,OC=2k2+1﹣2k,
DC2=(2k+2k2+1+2k2+1﹣2k)2=16(k2+1),
CF2=22+(2 k2+1﹣2k)2=8k2﹣8kk2+1+8,
DF2=22+(2k+2k2+1)2=8k2+8kk2+1+8,
∴DC2=CF2+DF2,
∴∠CFD=90°,
故△CFD 是直角三角形.
2、如图,已知直线y=﹣x+4分别交x轴、y轴于点A、B,抛物线过y=ax2+bx+c经过A,B两点,点P是线段AB上一动点,过点P作PC⊥x轴于点C,交抛物线于点D.
(1)若抛物线的解析式为y=﹣12x2+x+4,设其顶点为M,其对称轴交AB于点N.
①求点M、N的坐标;
②是否存在点P,使四边形MNPD为菱形?并说明理由;
(2)当点P的横坐标为2时,是否存在这样的抛物线,使得以B、P、D为顶点的三角形是直角三角形?若存在,求出满足条件的抛物线的解析式;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)① M(1,92),N(1,3); ②见解析;(2)见解析.
【解析】【解析】(1)①y=﹣12x2+x+4=﹣12(x﹣1)2+92,
∴顶点M的坐标为(1,92),
当x=1时,y=﹣1+4=3,
∴点N的坐标为(1,3);
②不存在.理由如下:
MN=92﹣3=32,
设点P 的坐标为(m,﹣m+4),则D(m,﹣12m2+m+4),
PD=﹣12m2+m+4﹣(﹣m+4)=﹣12m2+2m,
∵PD∥MN.
∴当PD=MN时,四边形MNPD为平行四边形,
即﹣12m2+2m=32,解得:m=1或3(m=1舍去),
∴点P(3,1),由N(1,3),
∴PN=3-12+3-12=22≠MN,
∴平行四边形MNPD不是菱形,
即:不存在点P,使四边形MNPD为菱形;
(2)①当∠BDP=90°时,点P(2,2),则四边形BOCD为矩形,
∴D(2,4),又A(4,0),B(0,4),
∴抛物线的表达式为:y=﹣12x2+x+4;
②当∠PBD=90°时,△PBD为等腰直角三角形,
则PD=2xP=4,
∴D(2,6),又A(4,0),B(0,4),
把A、B、D坐标代入二次函数表达式得:16a+4b+c=0c=44a+2b+c=6,解得:a=-1b=3c=4,
故:二次函数表达式为:y=﹣x2+3x+4.
3、如图,在矩形OABC中,点O为原点,点A的坐标为(0,8),点C的坐标为(6,0),抛物线经过点A、C,与AB交于点D.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)点P为线段BC上一个动点(不与点C重合),点Q为线段AC上一个动点,AQ=CP,连接PQ,设CP=m,△CPQ的面积为S.
①求S关于m的函数表达式;
②当S最大时,在抛物线的对称轴l上,若存在点F,使△DFQ为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)①S=;②存在,
【解析】
(1)将代入抛物线的解析式得
解得
故抛物线的函数解析式为;
(2)
①如图,作于M,于N,则
,即
故S关于m的函数表达式为;
②
由二次函数的性质得:当时,S取得最大值,最大值为
,即
的对称轴为
则可设点
轴
点D与点A关于对称轴对称
,即
轴,且
由两点之间的距离公式得,
当时,为直角三角形
则点F纵坐标与点D纵坐标相等,即,因此,
当时,为直角三角形
则点F纵坐标与点Q纵坐标相等,即,因此,
当时,为直角三角形
由勾股定理得,,即
解得
则或
综上,存在这样的点F,所有符合条件的点F的坐标为或或或.
4、已知抛物线y=﹣16x2﹣23x+2与x轴交于点A,B两点,交y轴于C点,抛物线的对称轴与x轴交于H点,分别以OC、OA为边作矩形AECO.
(1)求直线AC的解析式;
(2)如图2,P为直线AC上方抛物线上的任意一点,在对称轴上有一动点M,当四边形AOCP面积最大时,求|PM﹣OM|的最大值.
(3)如图3,将△AOC沿直线AC翻折得△ACD,再将△ACD沿着直线AC平移得△A'C′D'.使得点A′、C'在直线AC上,是否存在这样的点D′,使得△A′ED′为直角三角形?若存在,请求出点D′的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1) y=13x+2;(2) 点M坐标为(﹣2,53)时,四边形AOCP的面积最大,此时|PM﹣OM|有最大值616; (3)存在,D′坐标为:(0,4)或(﹣6,2)或(-35,195).
【解析】(1)令x=0,则y=2,令y=0,则x=2或﹣6,∴A(﹣6,0)、B(2,0)、C(0,2),函数对称轴为:x=﹣2,顶点坐标为(﹣2,83),C点坐标为(0,2),则过点C的直线表达式为:y=kx+2,将点A坐标代入上式,解得:k=13,则:直线AC的表达式为:y=13x+2;
(2)如图,过点P作x轴的垂线交AC于点H.
四边形AOCP面积=△AOC的面积+△ACP的面积,四边形AOCP面积最大时,只需要△ACP的面积最大即可,设点P坐标为(m,-16m2-23m+2),则点G坐标为(m,13m+2),S△ACP=12PG•OA=12•(-16m2-23m+2-13m﹣2)•6=-12m2﹣3m,当m=﹣3时,上式取得最大值,则点P坐标为(﹣3,52).连接OP交对称轴于点M,此时,|PM﹣OM|有最大值,直线OP的表达式为:y=-56x,当x=﹣2时,y=53,即:点M坐标为(﹣2,53),|PM﹣OM|的最大值为:(-3+2)2+(52-53)2-22+(53)2=616.
(3)存在.
∵AE=CD,∠AEC=∠ADC=90°,∠EMA=∠DMC,∴△EAM≌△DCM(AAS),∴EM=DM,AM=MC,设:EM=a,则:MC=6﹣a.在Rt△DCM中,由勾股定理得:MC2=DC2+MD2,即:(6﹣a)2=22+a2,解得:a=83,则:MC=103,过点D作x轴的垂线交x轴于点N,交EC于点H.在Rt△DMC中,12DH•MC=12MD•DC,即:DH×103=83×2,则:DH=85,HC=DC2-DH2=65,即:点D的坐标为(-65,185);
设:△ACD沿着直线AC平移了m个单位,则:点A′坐标(﹣6+3m10,m10),点D′坐标为(-65+3m10,185+m10),而点E坐标为(﹣6,2),则A'D'2=(-6+65)2+(185)2=36,A'E2=(3m10)2+(m10-2)2=m2-4m10+4,ED'2=(245+3m10)2+(85+m10)2=m2+32m10+1285.若△A′ED′为直角三角形,分三种情况讨论:
①当A'D'2+A'E2=ED'2时,36+m2-4m10+4=m2+32m10+1285,解得:m=2105,此时D′(-65+3m10,185+m10)为(0,4);
②当A'D'2+ED'2=A'E2时,36+m2+32m10+1285=m2-4m10+4,解得:m=-8105,此时D′(-65+3m10,185+m10)为(-6,2);
③当A'E2+ED'2=A'D'2时,m2-4m10+4+m2+32m10+1285=36,解得:m=-8105或m=105,此时D′(-65+3m10,185+m10)为(-6,2)或(-35,195).
综上所述:D坐标为:(0,4)或(﹣6,2)或(-35,195).
5、已知函数y1=ax2+bx,y2=ax+b.在同一平面直角坐标系中.
(1)若函数y1的图象过点(-1,0),函数y2的图象过点(1,2),求a,b的值;
(2)若函数y2的图象经过y1的顶点,
①求证:2a+b=0;
②当1
【解析】(1)由题意,得解得∴a=1,b=1;
(2)①证明:∵函数y1的图象的顶点坐标为,
∴a+b=,即b=,
∵ab≠0,∴-b=2a,
∴2a+b=0;
②∵b=-2a,
∴y1=ax,y2=a,
∴y1-y2=a,
∵1
∴x-2<0,x-1>0,∴<0,
∴当a>0时,a<0,即y1
∴当a<0时,a>0,即y1>y2.
6、如图所示,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,OB=OC.点D在函数图象上,CD∥x轴,且CD=2,直线l是抛物线的对称轴,E是抛物线的顶点.
(1)求b,c的值;
(2)如图①,连结BE,线段OC上的点F关于直线l的对称点F′恰好在线段BE上,求点F的坐标;
(3)如图②,动点P在线段OB上,过点P作x轴的垂线分别与BC交于点M,与抛物线交于点N.试问:抛物线上是否存在点Q,使得△PQN与△APM的面积相等,且线段NQ的长度最小?如果存在,求出点Q的坐标;如果不存在,说明理由.
【解析】 (1)根据二次函数的对称轴公式,将抛物线上的点代入,即可求出c的值;
(2)求F的对称点,代入直线BE,即可;
(3)构造新的二次函数,利用其性质求极值.
【解析】(1)∵CD∥x 轴,CD=2,∴抛物线对称轴为直线 l:x=1.
∴-=1,b=-2,∵OB=OC,C(0,c).
∴点B的坐标为(-c,0),∴0=c2+2c+c,
解得c=-3或c=0(舍去),∴c=-3.
(2)设点F的坐标为(0,m),∴对称轴为直线 l:x=1,
∴点F关于直线的对称点F′的坐标为(2,m).
∵直线BE经过点B(3,0),E(1,-4),
∴用待定系数法可得直线BE的表达式为y=2x-6.
∵点F′在BE上,∴m=2×2-6=-2,即点F的坐标为(0,-2)
(3)存在点Q满足题意.设点P坐标为(n,0),
则 PA=n+1,PB=PM=3-n,PN=-n2+2n+3.作QR ⊥PN,垂足为R,
∵SAPM=S△PQN,∴(n+1)(3-n)=(-n2+2n+3)QR,
∴ QR=1.①点Q在直线 PN的左侧时,Q点的坐标为(n-1,n2-4n),R点的坐标为(n,n2-4n),N 点的坐标为(n,n2-2n-3).∴在Rt△QRN中,NQ2=1+(2n-3)2,∴n= 时,NQ 取最小值.
此时Q点的坐标为.
②点Q在直线PN的右侧时,Q点坐标为(n+1,n2-4).同理,NQ2=1+(2n-1)2,∴n=时,NQ取最小值.此时Q点的坐标为.
综上所述:满足题意的点Q的坐标为和.
7、如图所示,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2-2ax-3a(a<0)与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),经过点A的直线l:y=kx+b与y轴负半轴交于点C,与抛物线的另一个交点为D,且CD=4AC.
(1)求A,B两点的坐标及抛物线的对称轴;
(2)求直线l的函数表达式(其中k,b用含a的式子表示);
(3)点E是直线l上方的抛物线上的动点,若△ACE的面积的最大值为,求a的值;
(4)设P是抛物线对称轴上的一点,点Q在抛物线上,以点A,D,P,Q为顶点的四边形能否成为矩形?若能,求出点P的坐标;若不能,请说明理由.
原图 备用图
【解析】(1)当y=0时,ax2-2ax-3a=0,解得x1=-1,x2=3,
∴A(-1,0),B(3,0),对称轴为x==1;
(2)∵直线l:y=kx+b过点A(-1,0),∴k=b,
∴l:y=kx+k,
又∵抛物线与直线l交于点A,∴ax2-(2a+k)x-3a-k=0,
∵CD=4AC,∴D的横坐标为4,
∴-3-=4,则k=a,∴直线l的函数表达式为y=ax+a;
(3)如答图①,过点E作EF∥y轴,交直线l于点F,设E(x,ax2-2ax-3a),则F(x,ax+a),
第3题答图①
∴EF=ax2-2ax-3a-(ax+a)=ax2-3ax-4a,
∴S△ACE=S△AEF-S△CEF=a-a,
∵a<0,∴当x=时,S△ACE去最大值,即-a=,解得a=-;
(4)以A,D,P,Q为顶点的四边形能成为矩形,令 ax2-2ax-3a=ax+a,解得x1=-1,x2=4,
∴D(4,5a),∵抛物线的对称轴为x=1,设P(1,m),
如答图②,若AD是矩形ADPQ的一条边,则易得Q(-4,21a),
m=21a+5a=26a,
∴AD2+PD2=AP2,52+(5a)2+32+(26a-5a)2=22+(26a)2,
∴a=-,P;
第3题答图
②如答图③,若AD是矩形APDQ的一条对角线,则易得Q(2,-3a),
m=5a-(-3a)=8a,P=(1,8a),
∴AP2+PD2=AD2,∴(-1-1)2+(8a)2+(1-4)2+(8a-5a)2=52+(5a)2,
∴a=-,P(1,-4).
综上所述,P的坐标为或(1,-4).
8、如图所示,已知二次函数y=-x2+bx+c(b,c为常数)的图象经过点A(3,1),点C(0,4),顶点为M,过点A作AB∥x轴,交y轴于点D,交该二次函数图象于点B,连结BC.
(1)求该二次函数的表达式及点M的坐标;
(2)若将该二次函数图象向下平移m(m>0)个单位,使平移后得到的二次函数图象的顶点落在△ABC的内部(不包括△ABC的边界),求m的取值范围;
(3)点P是直线AC上的动点,若点P,C,M所构成的三角形与△BCD相似,请直接写出所有点P的坐标.
【解析】(1)将点A,C的坐标代入函数表达式,即可求出b,c的值,通过配方法得到点M的坐标;
(2)点M是沿着对称轴直线x=1向下平移的,可先求出直线AC的表达式,将x=1代入求出点M在向下平移时与AC,AB相交时y的值,即可得到m的取值范围;
(3)由题意,可得∠MCP=90°,若△PCM与△BCD相似,则要进行分类讨论,分成△PCM∽△BDC和△PCM∽△CDB两种,然后利用边的对应比值求出点P坐标.
【解析】(1)把点A(3,1),C(0,4)分别代入二次函数y=-x2+bx+c,得解得
∴二次函数的表达式为y=-x2+2x+4,
配方得y=-(x-1)2+5,∴点M的坐标为(1,5);
(2)设直线AC的表达式为y=kx+n,把点A(3,1),C(0,4)代入,得
解得
∴直线AC的表达式为y=-x+4.
如答图①,对称轴直线x=1与△ABC两边分别交于点E,F.
把x=1代入直线AC的表达式y=-x+4,解得y=3,则点E坐标为(1,3),点F坐标为(1,1),
∴1<5-m<3,解得2<m<4;
① ②
第4题答图
(3)如答图②,连结MC,作MG⊥y轴并延长交AC于点N,则点G坐标为(0,5).
∵MG=1,GC=5-4=1,
∴MC===,
把y=5代入y=-x+4,解得x=-1,
则点N坐标为(-1,5),∵NG=GC,GM=GC,
∴∠NCG=∠GCM=45°,∴∠NCM=90°,
由此可知,若点P在AC上,则∠MCP=90°,则点D与点C必为相似三角形对应点,
(Ⅰ)若有△PCM∽△BDC,则有=,
∵BD=1,CD=3,∴CP===,
∵CD=DA=3,∴∠DCA=45°,
若点P在y轴右侧,作PH⊥y轴,
∵∠PCH=45°,CP=,∴PH=÷=,
把x=代入y=-x+4,解得y=,∴P1;
同理可得,若点P在y轴左侧,则把x=-代入y=-x+4,解得y=,
∴P2;
(Ⅱ)若有△PCM∽△CDB,则有=,
∴CP==3,∴PH=3÷=3,
若点P在y轴右侧,把x=3代入y=-x+4,解得y=1;
若点P在y轴左侧,把x=-3代入y=-x+4,解得y=7.
∴P3(3,1),P4(-3,7).
∴所有符合题意的点P坐标有4个,分别为P1,P2,P3(3,1),P4(-3,7).
9、如图所示,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,B点坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,3).
(1)求抛物线的表达式;
(2)点P在x轴下方的抛物线上,过点P的直线y=x+m与直线BC交于点E,与y轴交于点F,求PE+EF的最大值;
(3)点D为抛物线对称轴上一点;
① 当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,求点D的坐标;
② 若△BCD是锐角三角形,求点D的纵坐标的取值范围.
原图 备用图
【解析】(1)由题意得 解得
∴抛物线的表达式为y=x2-4x+3.
(2)方法1:如答图①,过P作PG∥CF交CB于G,
由题意知∠BCO=∠CFE=45°,F(0,m),C(0,3),
∴△CFE和△GPE均为等腰直角三角形,
∴EF=CF=(3-m),PE=PG,
设xP=t(1<t<3),则PE=PG=(-t+3-t-m)=(-m-2t+3),
∵t2-4t+3=t+m,
∴PE+EF=(-m-2t+3)+(3-m)
= (-2t-2m+6)=-(t+m-3)
=-(t2-4t)=-(t-2)2+4,
∴当t=2时,PE+EF最大值4.
第5题答图① 第5题答图②
方法2:(几何法)由题意知直线BC的表达式为y=-x+3,OC=OB=3,
∴∠OCB=45°.同理可知∠OFE=45°,∴△CEF为等腰直角三角形,
如答图②,以BC为对称轴将△FCE对称得到△F′CE,作PH⊥CF′于H点,则PF+EF=PF′=PH.
又∵PH=yC-yP=3-yP.
∴当yP最小时,PF+EF取最大值,
∵抛物线的顶点坐标为(2,-1),∴当yP=-1时,(PF+EF)max=×(3+1)=4.
(3)① 由(1)知对称轴为x=2,设D(2,n),如答图③.当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,D在C上方D1位置时由勾股定理得CD2+BC2=BD2,
即(2-0)2+(n-3)2+(3)2=(3-2)2+(0-n)2,解得n=5;
当 △BCD是以BC为直角边的直角三角形时,D在C下方D2位置时,由勾股定理,得BD2+BC2=CD2,
即(2-3)2+(n-0)2+(3)2=(2-0)2+(n-3)2,解得n=-1.
∴当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,D点坐标为(2,5)或(2,-1).
第5题答图③ 第5题答图④
②如答图④,以BC的中点T(3,3),
为圆心BC为半径作⊙T,与对称轴x=2交于D3和D4,由直径所对的圆周角是直角得∠CD3B=∠CD4B=90°,
设D(2,m),由DT=BC=,得+=,
解得m=3 ±,
∴D3,D4,
又由①得D1(2,5),D2(2,-1),
∴若△BCD是锐角三角形,则点D在线段D1D3或D2D4上(不与端点重合),故点D的纵坐标的取值范围是-1<yD <3-或3+ <yD <5.
10、如果一条抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴有两个交点A(x1,0)、B(x2,0),我们把|x1﹣x2|记为d(A、B),抛物线的顶点到x轴的距离记为d(x),如果d(A,B)=d(x),那么把这样的抛物线叫做“正抛物线”.
(1)抛物线y=2x2﹣2是不是“正抛物线”;(回答“是”或“不是”).
(2)若抛物线y=﹣x2+bx(b>0)是“正抛物线”,求抛物线的解析式;
(3)如图,若“正抛物线”y=x2+mx(m<0)与x轴相交于A、B两点,点P是抛物线的顶点,则抛物线上是否存在点C,使得△PAC是以PA为直角边的直角三角形?如果存在,请求出C的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)抛物线y=2x2﹣2是“正抛物线”;(2)抛物线的解析式为y=﹣x2+4x;(3)满足条件的点C坐标为(92,94)或(52,﹣154).
【解析】(1)对于抛物线y=2x2﹣2,
当y=0时,2x2﹣2=0,解得x=1或﹣1,
∴A(﹣1,0),B(1,0),
∴d(A,B)=2,
dx=4ac-b24a=4×2×-2-024×2=-2=2.
∴d(x)=d(A,B),
∴抛物线y=2x2﹣2是“正抛物线”.
故答案为:是.
(2)当y=0时,﹣x2+bx=0,解得x=0或b,
∵b>0,
∴d(A,B)=b,
由题意dx=4ac-b24a=4×-1×0-b24×-1=b.
解得b=0(舍弃)或b=4,
∴抛物线的解析式为y=-x2+4x.
(3)当y=0时,x2+mx=0,解得x=0或﹣m,
∵m<0,
∴d(A,B)=-m,
∵4ac-b24a=-m24,
∴d(x)=m24,
由题意-m=m24,
解得m=-4或0(舍弃),
∴y=x2-4x,
假设存在点C,使得△PAC是以PA为直角边的直角三角形,分两种情形:
①如图1中,作AC⊥AP交抛物线于点C,厉害PC,作PE⊥x轴交AC于D.
-b2a=2,4ac-b24a=-4,
∴AE=2,PE=4,
由△ADE∽△PAE,可得DEAE=AEPE,
∴DE2=24,
∴DE=1,
∴D(2,1),
∴直线AD的解析式为y=12x,
由y=12xy=x2-4x解得x=0y=0或x=92y=94,
∴C(92,94).
②如图2中,作PC⊥AP交抛物线于C,交y轴于D,连接AC,作PE⊥x轴于E.
由△ADP∽△PAE,可得ADPA=PAPE, 即PA2=AD⋅PE,
∴22+42=4AD,
∴AD=5,
∴D(0,−5),
∴直线AD的解析式为y=12x-5,
由y=12x-5y=x2-4x,解得x=2y=-4或x=52y=-154,
综上所述,满足条件的点C坐标为(92,94)或(52,−154).
综上所述,满足条件的点C坐标为92,94或52,-154.
11、综合与探究
如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(﹣3,0)、B两点,与y轴相交于点.当x=﹣4和x=2时,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的函数值y相等,连接AC,BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)判断△ABC的形状,并说明理由;
(3)若点M、N同时从B点出发,均以每秒1个单位长度的速度分别沿BA、BC边运动,其中一个点到达终点时,另一点也随之停止运动,当运动时间为t秒时,连接MN,将△BMN沿MN翻折,B点恰好落在AC边上的P处,则t的值为 ,点P的坐标为 ;
(4)抛物线对称轴上是否存在一点F,使得△ACF是以AC为直角边的直角三角形?若不存在,请说明理由;若存在,请直接写出点F的坐标.
【答案】(1);(2)△ABC是直角三角形,理由见解析;(3),;(4)存在,F1,F2.
【解析】
(1)∵在抛物线y=ax2+bx+c中,当x=﹣4和x=2时,二次函数y=ax2+bx+c的函数值y相等,
∴抛物线的对称轴为x1,
又∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣3,0)、B两点,
由对称性可知B(1,0),
∴可设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x﹣1),
将C(0,)代入y=a(x+3)(x﹣1),
得:﹣3a,
解得:a,
∴此抛物线的解析式为y(x+3)(x﹣1)x2x;
(2)△ABC为直角三角形.理由如下:
∵A(﹣3,0),B(1,0),C(0,),
∴OA=3,OB=1,OC,
∴AB=OA+OB=4,AC2,BC2.
∵AC2+BC2=16,AB2=16,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形;
(3)∵点M、N同时从B点出发,均以每秒1个单位长度的速度分别沿BA、BC边运动,
∴BM=BN=t,
由翻折知,△BMN≌△PMN,
∴BM=PM=BN=PN=t,
∴四边形PMBN是菱形,
∴PN∥AB,
∴△CPN∽△CAB,设PM与y轴交于H,
∴,
即,
解得:t,CH,
∴OH=OC﹣CH,
∴yP,
设直线AC的解析式为y=kx,
将点A(﹣3,0)代入y=kx,
得:k,
∴直线AC的解析式为yx,
将yP代入yx,
∴x=﹣1,
∴P(﹣1,).
故答案为:,(﹣1,);
(4)设直线BC的解析式为y=kx,
将点B(1,0)代入y=kx,
得:k,
∴直线BC的解析式为yx,
由(2)知△ABC为直角三角形,∠ACB=90°.
①如图2,当∠ACF=90°时,点B,C,F在一条直线上,
在yx中,当x=﹣1时,y=2,
∴F1(﹣1,2);
②当∠CAF=90°时,AF∥BC,
∴可设直线AF的解析式为yx+n,
将点A(﹣3,0)代入yx+n,
得:n=﹣3,
∴直线AF的解析式为yx﹣3,
在yx﹣3中,当x=﹣1时,y=﹣2,
∴F2(﹣1,﹣2).
综上所述:点F的坐标为F1(﹣1,2),F2(﹣1,﹣2).
12、抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与直线y=kx+c(k≠0)相交于A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点,且抛物线与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求出C、D两点的坐标
(3)在第四象限抛物线上有一点P,若△PCD是以CD为底边的等腰三角形,求出点P的坐标.
【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3;(2)C(0,﹣3),D(0,﹣1);(3)P(1+,﹣2).
【分析】
(1)把A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点坐标代入y=ax2+bx﹣3可得抛物线解析式.
(2)当x=0时可求C点坐标,求出直线AB解析式,当x=0可求D点坐标.
(3)由题意可知P点纵坐标为﹣2,代入抛物线解析式可求P点横坐标.
【解析】
【解析】(1)把A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点坐标代入
y=ax2+bx﹣3可得
解得
∴y=x2﹣2x﹣3
(2)把x=0代入y=x2﹣2x﹣3中可得y=﹣3∴C(0,﹣3)
设y=kx+b,把A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点坐标代入
解得
∴y=﹣x﹣1
∴D(0,﹣1)
(3)由C(0,﹣3),D(0,﹣1)可知CD的垂直平分线经过(0,﹣2)
∴P点纵坐标为﹣2,
∴x2﹣2x﹣3=﹣2
解得:x=1±,∵x>0∴x=1+.
∴P(1+,﹣2)
【小结】
本题是二次函数综合题,用待定系数法求二次函数的解析式,把x=0代入二次函数解析式和一次函数解析式可求图象与y轴交点坐标,知道点P纵坐标带入抛物线解析式可求点P的横坐标.
1、如图,动直线 y=kx+2(k>0)与 y 轴交于点 F,与抛物线 y=14x2+1 相交于A,B 两点,过点 A,B 分别作 x 轴的垂线,垂足分别为点 C,D,连接 CF,DF,请你判断△CDF 的形状,并说明理由.
【解析】14x2+1=kx+2,
14x2﹣kx﹣1=0,
x=2k±2k2+1,
∴x1=2k﹣2k2+1,x2=2k+2k2+1,
∴OD=2k+2k2+1,OC=2k2+1﹣2k,
DC2=(2k+2k2+1+2k2+1﹣2k)2=16(k2+1),
CF2=22+(2 k2+1﹣2k)2=8k2﹣8kk2+1+8,
DF2=22+(2k+2k2+1)2=8k2+8kk2+1+8,
∴DC2=CF2+DF2,
∴∠CFD=90°,
故△CFD 是直角三角形.
2、如图,已知直线y=﹣x+4分别交x轴、y轴于点A、B,抛物线过y=ax2+bx+c经过A,B两点,点P是线段AB上一动点,过点P作PC⊥x轴于点C,交抛物线于点D.
(1)若抛物线的解析式为y=﹣12x2+x+4,设其顶点为M,其对称轴交AB于点N.
①求点M、N的坐标;
②是否存在点P,使四边形MNPD为菱形?并说明理由;
(2)当点P的横坐标为2时,是否存在这样的抛物线,使得以B、P、D为顶点的三角形是直角三角形?若存在,求出满足条件的抛物线的解析式;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)① M(1,92),N(1,3); ②见解析;(2)见解析.
【解析】【解析】(1)①y=﹣12x2+x+4=﹣12(x﹣1)2+92,
∴顶点M的坐标为(1,92),
当x=1时,y=﹣1+4=3,
∴点N的坐标为(1,3);
②不存在.理由如下:
MN=92﹣3=32,
设点P 的坐标为(m,﹣m+4),则D(m,﹣12m2+m+4),
PD=﹣12m2+m+4﹣(﹣m+4)=﹣12m2+2m,
∵PD∥MN.
∴当PD=MN时,四边形MNPD为平行四边形,
即﹣12m2+2m=32,解得:m=1或3(m=1舍去),
∴点P(3,1),由N(1,3),
∴PN=3-12+3-12=22≠MN,
∴平行四边形MNPD不是菱形,
即:不存在点P,使四边形MNPD为菱形;
(2)①当∠BDP=90°时,点P(2,2),则四边形BOCD为矩形,
∴D(2,4),又A(4,0),B(0,4),
∴抛物线的表达式为:y=﹣12x2+x+4;
②当∠PBD=90°时,△PBD为等腰直角三角形,
则PD=2xP=4,
∴D(2,6),又A(4,0),B(0,4),
把A、B、D坐标代入二次函数表达式得:16a+4b+c=0c=44a+2b+c=6,解得:a=-1b=3c=4,
故:二次函数表达式为:y=﹣x2+3x+4.
3、如图,在矩形OABC中,点O为原点,点A的坐标为(0,8),点C的坐标为(6,0),抛物线经过点A、C,与AB交于点D.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)点P为线段BC上一个动点(不与点C重合),点Q为线段AC上一个动点,AQ=CP,连接PQ,设CP=m,△CPQ的面积为S.
①求S关于m的函数表达式;
②当S最大时,在抛物线的对称轴l上,若存在点F,使△DFQ为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)①S=;②存在,
【解析】
(1)将代入抛物线的解析式得
解得
故抛物线的函数解析式为;
(2)
①如图,作于M,于N,则
,即
故S关于m的函数表达式为;
②
由二次函数的性质得:当时,S取得最大值,最大值为
,即
的对称轴为
则可设点
轴
点D与点A关于对称轴对称
,即
轴,且
由两点之间的距离公式得,
当时,为直角三角形
则点F纵坐标与点D纵坐标相等,即,因此,
当时,为直角三角形
则点F纵坐标与点Q纵坐标相等,即,因此,
当时,为直角三角形
由勾股定理得,,即
解得
则或
综上,存在这样的点F,所有符合条件的点F的坐标为或或或.
4、已知抛物线y=﹣16x2﹣23x+2与x轴交于点A,B两点,交y轴于C点,抛物线的对称轴与x轴交于H点,分别以OC、OA为边作矩形AECO.
(1)求直线AC的解析式;
(2)如图2,P为直线AC上方抛物线上的任意一点,在对称轴上有一动点M,当四边形AOCP面积最大时,求|PM﹣OM|的最大值.
(3)如图3,将△AOC沿直线AC翻折得△ACD,再将△ACD沿着直线AC平移得△A'C′D'.使得点A′、C'在直线AC上,是否存在这样的点D′,使得△A′ED′为直角三角形?若存在,请求出点D′的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1) y=13x+2;(2) 点M坐标为(﹣2,53)时,四边形AOCP的面积最大,此时|PM﹣OM|有最大值616; (3)存在,D′坐标为:(0,4)或(﹣6,2)或(-35,195).
【解析】(1)令x=0,则y=2,令y=0,则x=2或﹣6,∴A(﹣6,0)、B(2,0)、C(0,2),函数对称轴为:x=﹣2,顶点坐标为(﹣2,83),C点坐标为(0,2),则过点C的直线表达式为:y=kx+2,将点A坐标代入上式,解得:k=13,则:直线AC的表达式为:y=13x+2;
(2)如图,过点P作x轴的垂线交AC于点H.
四边形AOCP面积=△AOC的面积+△ACP的面积,四边形AOCP面积最大时,只需要△ACP的面积最大即可,设点P坐标为(m,-16m2-23m+2),则点G坐标为(m,13m+2),S△ACP=12PG•OA=12•(-16m2-23m+2-13m﹣2)•6=-12m2﹣3m,当m=﹣3时,上式取得最大值,则点P坐标为(﹣3,52).连接OP交对称轴于点M,此时,|PM﹣OM|有最大值,直线OP的表达式为:y=-56x,当x=﹣2时,y=53,即:点M坐标为(﹣2,53),|PM﹣OM|的最大值为:(-3+2)2+(52-53)2-22+(53)2=616.
(3)存在.
∵AE=CD,∠AEC=∠ADC=90°,∠EMA=∠DMC,∴△EAM≌△DCM(AAS),∴EM=DM,AM=MC,设:EM=a,则:MC=6﹣a.在Rt△DCM中,由勾股定理得:MC2=DC2+MD2,即:(6﹣a)2=22+a2,解得:a=83,则:MC=103,过点D作x轴的垂线交x轴于点N,交EC于点H.在Rt△DMC中,12DH•MC=12MD•DC,即:DH×103=83×2,则:DH=85,HC=DC2-DH2=65,即:点D的坐标为(-65,185);
设:△ACD沿着直线AC平移了m个单位,则:点A′坐标(﹣6+3m10,m10),点D′坐标为(-65+3m10,185+m10),而点E坐标为(﹣6,2),则A'D'2=(-6+65)2+(185)2=36,A'E2=(3m10)2+(m10-2)2=m2-4m10+4,ED'2=(245+3m10)2+(85+m10)2=m2+32m10+1285.若△A′ED′为直角三角形,分三种情况讨论:
①当A'D'2+A'E2=ED'2时,36+m2-4m10+4=m2+32m10+1285,解得:m=2105,此时D′(-65+3m10,185+m10)为(0,4);
②当A'D'2+ED'2=A'E2时,36+m2+32m10+1285=m2-4m10+4,解得:m=-8105,此时D′(-65+3m10,185+m10)为(-6,2);
③当A'E2+ED'2=A'D'2时,m2-4m10+4+m2+32m10+1285=36,解得:m=-8105或m=105,此时D′(-65+3m10,185+m10)为(-6,2)或(-35,195).
综上所述:D坐标为:(0,4)或(﹣6,2)或(-35,195).
5、已知函数y1=ax2+bx,y2=ax+b.在同一平面直角坐标系中.
(1)若函数y1的图象过点(-1,0),函数y2的图象过点(1,2),求a,b的值;
(2)若函数y2的图象经过y1的顶点,
①求证:2a+b=0;
②当1
(2)①证明:∵函数y1的图象的顶点坐标为,
∴a+b=,即b=,
∵ab≠0,∴-b=2a,
∴2a+b=0;
②∵b=-2a,
∴y1=ax,y2=a,
∴y1-y2=a,
∵1
∴当a>0时,a<0,即y1
6、如图所示,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,OB=OC.点D在函数图象上,CD∥x轴,且CD=2,直线l是抛物线的对称轴,E是抛物线的顶点.
(1)求b,c的值;
(2)如图①,连结BE,线段OC上的点F关于直线l的对称点F′恰好在线段BE上,求点F的坐标;
(3)如图②,动点P在线段OB上,过点P作x轴的垂线分别与BC交于点M,与抛物线交于点N.试问:抛物线上是否存在点Q,使得△PQN与△APM的面积相等,且线段NQ的长度最小?如果存在,求出点Q的坐标;如果不存在,说明理由.
【解析】 (1)根据二次函数的对称轴公式,将抛物线上的点代入,即可求出c的值;
(2)求F的对称点,代入直线BE,即可;
(3)构造新的二次函数,利用其性质求极值.
【解析】(1)∵CD∥x 轴,CD=2,∴抛物线对称轴为直线 l:x=1.
∴-=1,b=-2,∵OB=OC,C(0,c).
∴点B的坐标为(-c,0),∴0=c2+2c+c,
解得c=-3或c=0(舍去),∴c=-3.
(2)设点F的坐标为(0,m),∴对称轴为直线 l:x=1,
∴点F关于直线的对称点F′的坐标为(2,m).
∵直线BE经过点B(3,0),E(1,-4),
∴用待定系数法可得直线BE的表达式为y=2x-6.
∵点F′在BE上,∴m=2×2-6=-2,即点F的坐标为(0,-2)
(3)存在点Q满足题意.设点P坐标为(n,0),
则 PA=n+1,PB=PM=3-n,PN=-n2+2n+3.作QR ⊥PN,垂足为R,
∵SAPM=S△PQN,∴(n+1)(3-n)=(-n2+2n+3)QR,
∴ QR=1.①点Q在直线 PN的左侧时,Q点的坐标为(n-1,n2-4n),R点的坐标为(n,n2-4n),N 点的坐标为(n,n2-2n-3).∴在Rt△QRN中,NQ2=1+(2n-3)2,∴n= 时,NQ 取最小值.
此时Q点的坐标为.
②点Q在直线PN的右侧时,Q点坐标为(n+1,n2-4).同理,NQ2=1+(2n-1)2,∴n=时,NQ取最小值.此时Q点的坐标为.
综上所述:满足题意的点Q的坐标为和.
7、如图所示,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2-2ax-3a(a<0)与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),经过点A的直线l:y=kx+b与y轴负半轴交于点C,与抛物线的另一个交点为D,且CD=4AC.
(1)求A,B两点的坐标及抛物线的对称轴;
(2)求直线l的函数表达式(其中k,b用含a的式子表示);
(3)点E是直线l上方的抛物线上的动点,若△ACE的面积的最大值为,求a的值;
(4)设P是抛物线对称轴上的一点,点Q在抛物线上,以点A,D,P,Q为顶点的四边形能否成为矩形?若能,求出点P的坐标;若不能,请说明理由.
原图 备用图
【解析】(1)当y=0时,ax2-2ax-3a=0,解得x1=-1,x2=3,
∴A(-1,0),B(3,0),对称轴为x==1;
(2)∵直线l:y=kx+b过点A(-1,0),∴k=b,
∴l:y=kx+k,
又∵抛物线与直线l交于点A,∴ax2-(2a+k)x-3a-k=0,
∵CD=4AC,∴D的横坐标为4,
∴-3-=4,则k=a,∴直线l的函数表达式为y=ax+a;
(3)如答图①,过点E作EF∥y轴,交直线l于点F,设E(x,ax2-2ax-3a),则F(x,ax+a),
第3题答图①
∴EF=ax2-2ax-3a-(ax+a)=ax2-3ax-4a,
∴S△ACE=S△AEF-S△CEF=a-a,
∵a<0,∴当x=时,S△ACE去最大值,即-a=,解得a=-;
(4)以A,D,P,Q为顶点的四边形能成为矩形,令 ax2-2ax-3a=ax+a,解得x1=-1,x2=4,
∴D(4,5a),∵抛物线的对称轴为x=1,设P(1,m),
如答图②,若AD是矩形ADPQ的一条边,则易得Q(-4,21a),
m=21a+5a=26a,
∴AD2+PD2=AP2,52+(5a)2+32+(26a-5a)2=22+(26a)2,
∴a=-,P;
第3题答图
②如答图③,若AD是矩形APDQ的一条对角线,则易得Q(2,-3a),
m=5a-(-3a)=8a,P=(1,8a),
∴AP2+PD2=AD2,∴(-1-1)2+(8a)2+(1-4)2+(8a-5a)2=52+(5a)2,
∴a=-,P(1,-4).
综上所述,P的坐标为或(1,-4).
8、如图所示,已知二次函数y=-x2+bx+c(b,c为常数)的图象经过点A(3,1),点C(0,4),顶点为M,过点A作AB∥x轴,交y轴于点D,交该二次函数图象于点B,连结BC.
(1)求该二次函数的表达式及点M的坐标;
(2)若将该二次函数图象向下平移m(m>0)个单位,使平移后得到的二次函数图象的顶点落在△ABC的内部(不包括△ABC的边界),求m的取值范围;
(3)点P是直线AC上的动点,若点P,C,M所构成的三角形与△BCD相似,请直接写出所有点P的坐标.
【解析】(1)将点A,C的坐标代入函数表达式,即可求出b,c的值,通过配方法得到点M的坐标;
(2)点M是沿着对称轴直线x=1向下平移的,可先求出直线AC的表达式,将x=1代入求出点M在向下平移时与AC,AB相交时y的值,即可得到m的取值范围;
(3)由题意,可得∠MCP=90°,若△PCM与△BCD相似,则要进行分类讨论,分成△PCM∽△BDC和△PCM∽△CDB两种,然后利用边的对应比值求出点P坐标.
【解析】(1)把点A(3,1),C(0,4)分别代入二次函数y=-x2+bx+c,得解得
∴二次函数的表达式为y=-x2+2x+4,
配方得y=-(x-1)2+5,∴点M的坐标为(1,5);
(2)设直线AC的表达式为y=kx+n,把点A(3,1),C(0,4)代入,得
解得
∴直线AC的表达式为y=-x+4.
如答图①,对称轴直线x=1与△ABC两边分别交于点E,F.
把x=1代入直线AC的表达式y=-x+4,解得y=3,则点E坐标为(1,3),点F坐标为(1,1),
∴1<5-m<3,解得2<m<4;
① ②
第4题答图
(3)如答图②,连结MC,作MG⊥y轴并延长交AC于点N,则点G坐标为(0,5).
∵MG=1,GC=5-4=1,
∴MC===,
把y=5代入y=-x+4,解得x=-1,
则点N坐标为(-1,5),∵NG=GC,GM=GC,
∴∠NCG=∠GCM=45°,∴∠NCM=90°,
由此可知,若点P在AC上,则∠MCP=90°,则点D与点C必为相似三角形对应点,
(Ⅰ)若有△PCM∽△BDC,则有=,
∵BD=1,CD=3,∴CP===,
∵CD=DA=3,∴∠DCA=45°,
若点P在y轴右侧,作PH⊥y轴,
∵∠PCH=45°,CP=,∴PH=÷=,
把x=代入y=-x+4,解得y=,∴P1;
同理可得,若点P在y轴左侧,则把x=-代入y=-x+4,解得y=,
∴P2;
(Ⅱ)若有△PCM∽△CDB,则有=,
∴CP==3,∴PH=3÷=3,
若点P在y轴右侧,把x=3代入y=-x+4,解得y=1;
若点P在y轴左侧,把x=-3代入y=-x+4,解得y=7.
∴P3(3,1),P4(-3,7).
∴所有符合题意的点P坐标有4个,分别为P1,P2,P3(3,1),P4(-3,7).
9、如图所示,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,B点坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,3).
(1)求抛物线的表达式;
(2)点P在x轴下方的抛物线上,过点P的直线y=x+m与直线BC交于点E,与y轴交于点F,求PE+EF的最大值;
(3)点D为抛物线对称轴上一点;
① 当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,求点D的坐标;
② 若△BCD是锐角三角形,求点D的纵坐标的取值范围.
原图 备用图
【解析】(1)由题意得 解得
∴抛物线的表达式为y=x2-4x+3.
(2)方法1:如答图①,过P作PG∥CF交CB于G,
由题意知∠BCO=∠CFE=45°,F(0,m),C(0,3),
∴△CFE和△GPE均为等腰直角三角形,
∴EF=CF=(3-m),PE=PG,
设xP=t(1<t<3),则PE=PG=(-t+3-t-m)=(-m-2t+3),
∵t2-4t+3=t+m,
∴PE+EF=(-m-2t+3)+(3-m)
= (-2t-2m+6)=-(t+m-3)
=-(t2-4t)=-(t-2)2+4,
∴当t=2时,PE+EF最大值4.
第5题答图① 第5题答图②
方法2:(几何法)由题意知直线BC的表达式为y=-x+3,OC=OB=3,
∴∠OCB=45°.同理可知∠OFE=45°,∴△CEF为等腰直角三角形,
如答图②,以BC为对称轴将△FCE对称得到△F′CE,作PH⊥CF′于H点,则PF+EF=PF′=PH.
又∵PH=yC-yP=3-yP.
∴当yP最小时,PF+EF取最大值,
∵抛物线的顶点坐标为(2,-1),∴当yP=-1时,(PF+EF)max=×(3+1)=4.
(3)① 由(1)知对称轴为x=2,设D(2,n),如答图③.当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,D在C上方D1位置时由勾股定理得CD2+BC2=BD2,
即(2-0)2+(n-3)2+(3)2=(3-2)2+(0-n)2,解得n=5;
当 △BCD是以BC为直角边的直角三角形时,D在C下方D2位置时,由勾股定理,得BD2+BC2=CD2,
即(2-3)2+(n-0)2+(3)2=(2-0)2+(n-3)2,解得n=-1.
∴当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,D点坐标为(2,5)或(2,-1).
第5题答图③ 第5题答图④
②如答图④,以BC的中点T(3,3),
为圆心BC为半径作⊙T,与对称轴x=2交于D3和D4,由直径所对的圆周角是直角得∠CD3B=∠CD4B=90°,
设D(2,m),由DT=BC=,得+=,
解得m=3 ±,
∴D3,D4,
又由①得D1(2,5),D2(2,-1),
∴若△BCD是锐角三角形,则点D在线段D1D3或D2D4上(不与端点重合),故点D的纵坐标的取值范围是-1<yD <3-或3+ <yD <5.
10、如果一条抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴有两个交点A(x1,0)、B(x2,0),我们把|x1﹣x2|记为d(A、B),抛物线的顶点到x轴的距离记为d(x),如果d(A,B)=d(x),那么把这样的抛物线叫做“正抛物线”.
(1)抛物线y=2x2﹣2是不是“正抛物线”;(回答“是”或“不是”).
(2)若抛物线y=﹣x2+bx(b>0)是“正抛物线”,求抛物线的解析式;
(3)如图,若“正抛物线”y=x2+mx(m<0)与x轴相交于A、B两点,点P是抛物线的顶点,则抛物线上是否存在点C,使得△PAC是以PA为直角边的直角三角形?如果存在,请求出C的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)抛物线y=2x2﹣2是“正抛物线”;(2)抛物线的解析式为y=﹣x2+4x;(3)满足条件的点C坐标为(92,94)或(52,﹣154).
【解析】(1)对于抛物线y=2x2﹣2,
当y=0时,2x2﹣2=0,解得x=1或﹣1,
∴A(﹣1,0),B(1,0),
∴d(A,B)=2,
dx=4ac-b24a=4×2×-2-024×2=-2=2.
∴d(x)=d(A,B),
∴抛物线y=2x2﹣2是“正抛物线”.
故答案为:是.
(2)当y=0时,﹣x2+bx=0,解得x=0或b,
∵b>0,
∴d(A,B)=b,
由题意dx=4ac-b24a=4×-1×0-b24×-1=b.
解得b=0(舍弃)或b=4,
∴抛物线的解析式为y=-x2+4x.
(3)当y=0时,x2+mx=0,解得x=0或﹣m,
∵m<0,
∴d(A,B)=-m,
∵4ac-b24a=-m24,
∴d(x)=m24,
由题意-m=m24,
解得m=-4或0(舍弃),
∴y=x2-4x,
假设存在点C,使得△PAC是以PA为直角边的直角三角形,分两种情形:
①如图1中,作AC⊥AP交抛物线于点C,厉害PC,作PE⊥x轴交AC于D.
-b2a=2,4ac-b24a=-4,
∴AE=2,PE=4,
由△ADE∽△PAE,可得DEAE=AEPE,
∴DE2=24,
∴DE=1,
∴D(2,1),
∴直线AD的解析式为y=12x,
由y=12xy=x2-4x解得x=0y=0或x=92y=94,
∴C(92,94).
②如图2中,作PC⊥AP交抛物线于C,交y轴于D,连接AC,作PE⊥x轴于E.
由△ADP∽△PAE,可得ADPA=PAPE, 即PA2=AD⋅PE,
∴22+42=4AD,
∴AD=5,
∴D(0,−5),
∴直线AD的解析式为y=12x-5,
由y=12x-5y=x2-4x,解得x=2y=-4或x=52y=-154,
综上所述,满足条件的点C坐标为(92,94)或(52,−154).
综上所述,满足条件的点C坐标为92,94或52,-154.
11、综合与探究
如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(﹣3,0)、B两点,与y轴相交于点.当x=﹣4和x=2时,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的函数值y相等,连接AC,BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)判断△ABC的形状,并说明理由;
(3)若点M、N同时从B点出发,均以每秒1个单位长度的速度分别沿BA、BC边运动,其中一个点到达终点时,另一点也随之停止运动,当运动时间为t秒时,连接MN,将△BMN沿MN翻折,B点恰好落在AC边上的P处,则t的值为 ,点P的坐标为 ;
(4)抛物线对称轴上是否存在一点F,使得△ACF是以AC为直角边的直角三角形?若不存在,请说明理由;若存在,请直接写出点F的坐标.
【答案】(1);(2)△ABC是直角三角形,理由见解析;(3),;(4)存在,F1,F2.
【解析】
(1)∵在抛物线y=ax2+bx+c中,当x=﹣4和x=2时,二次函数y=ax2+bx+c的函数值y相等,
∴抛物线的对称轴为x1,
又∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣3,0)、B两点,
由对称性可知B(1,0),
∴可设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x﹣1),
将C(0,)代入y=a(x+3)(x﹣1),
得:﹣3a,
解得:a,
∴此抛物线的解析式为y(x+3)(x﹣1)x2x;
(2)△ABC为直角三角形.理由如下:
∵A(﹣3,0),B(1,0),C(0,),
∴OA=3,OB=1,OC,
∴AB=OA+OB=4,AC2,BC2.
∵AC2+BC2=16,AB2=16,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形;
(3)∵点M、N同时从B点出发,均以每秒1个单位长度的速度分别沿BA、BC边运动,
∴BM=BN=t,
由翻折知,△BMN≌△PMN,
∴BM=PM=BN=PN=t,
∴四边形PMBN是菱形,
∴PN∥AB,
∴△CPN∽△CAB,设PM与y轴交于H,
∴,
即,
解得:t,CH,
∴OH=OC﹣CH,
∴yP,
设直线AC的解析式为y=kx,
将点A(﹣3,0)代入y=kx,
得:k,
∴直线AC的解析式为yx,
将yP代入yx,
∴x=﹣1,
∴P(﹣1,).
故答案为:,(﹣1,);
(4)设直线BC的解析式为y=kx,
将点B(1,0)代入y=kx,
得:k,
∴直线BC的解析式为yx,
由(2)知△ABC为直角三角形,∠ACB=90°.
①如图2,当∠ACF=90°时,点B,C,F在一条直线上,
在yx中,当x=﹣1时,y=2,
∴F1(﹣1,2);
②当∠CAF=90°时,AF∥BC,
∴可设直线AF的解析式为yx+n,
将点A(﹣3,0)代入yx+n,
得:n=﹣3,
∴直线AF的解析式为yx﹣3,
在yx﹣3中,当x=﹣1时,y=﹣2,
∴F2(﹣1,﹣2).
综上所述:点F的坐标为F1(﹣1,2),F2(﹣1,﹣2).
12、抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与直线y=kx+c(k≠0)相交于A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点,且抛物线与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求出C、D两点的坐标
(3)在第四象限抛物线上有一点P,若△PCD是以CD为底边的等腰三角形,求出点P的坐标.
【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3;(2)C(0,﹣3),D(0,﹣1);(3)P(1+,﹣2).
【分析】
(1)把A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点坐标代入y=ax2+bx﹣3可得抛物线解析式.
(2)当x=0时可求C点坐标,求出直线AB解析式,当x=0可求D点坐标.
(3)由题意可知P点纵坐标为﹣2,代入抛物线解析式可求P点横坐标.
【解析】
【解析】(1)把A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点坐标代入
y=ax2+bx﹣3可得
解得
∴y=x2﹣2x﹣3
(2)把x=0代入y=x2﹣2x﹣3中可得y=﹣3∴C(0,﹣3)
设y=kx+b,把A(﹣1,0)、B(2,﹣3)两点坐标代入
解得
∴y=﹣x﹣1
∴D(0,﹣1)
(3)由C(0,﹣3),D(0,﹣1)可知CD的垂直平分线经过(0,﹣2)
∴P点纵坐标为﹣2,
∴x2﹣2x﹣3=﹣2
解得:x=1±,∵x>0∴x=1+.
∴P(1+,﹣2)
【小结】
本题是二次函数综合题,用待定系数法求二次函数的解析式,把x=0代入二次函数解析式和一次函数解析式可求图象与y轴交点坐标,知道点P纵坐标带入抛物线解析式可求点P的横坐标.
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