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角的存在性处理策略原卷
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这是一份角的存在性处理策略原卷,共21页。试卷主要包含了如图1-3-1,已知二次函数等内容,欢迎下载使用。
(1)S△OAB=______________,m=_________________;
(2)已知点P(6,0)在线段OE上,当∠PDE=∠CBO时,求点D的坐标.
2、如图1-2-1,二次函数的图像与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且关于直线x=1对称,点A的坐标为(-1,0).
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接BC,若点P在y轴上时,BP和BC的夹角为15°,求线段CP的长度;
(3)当a≤x≤a+1时,二次函数的最小值为2a,求a的值.
变式;当a≤x≤a+1时,二次函数的最大值为2a,求a的值.
3、如图1-3-1,已知二次函数:(<0).
(1)求证:二次函数的图像与x轴有两个交点;
(2)当二次函数的图像与x轴的两个交点的横坐标均为整数,且a为负整数时,求a的值及二次函数的解析式,并画出二次函数的图像(不用列表,只要求用其与x轴的两个交点A,B(A在B的左侧),与y轴的交点C及其顶点D这四点画出二次函数的大致图像,同时标出A、B、C、D的位置);
(3)在(2)的条件下,二次函数的图像上是否存在一点P,使∠PCA=75°?如果存在,求出点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
4、已知抛物线经过点A(1,0)和点B(-3,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上的动点.
(1)抛物线的解析式为_______________,抛物线的顶点坐标为___________;
(2)如图1-4-1,连接OP交BC于点D,当S△CPD:S△bPD=1:2时,请求出点D的坐标;
(3)如图1-4-2,点E的坐标为(0,-1),点G为x轴负半轴上的一点,∠OGE=15°,连接PE,若∠PEG=2∠OGE,请求出点P的坐标;
(4)如图1-4-3,是否存在点P,使四边形BOCP的面积为8?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
5、如图1-5-1,顶点为P(3,3)的二次函数图像与x轴交于点A(6,0),点B在该图像上,OB交其对称轴于点M,点M、N关于点P对称,连接BN、ON.
(1)求该二次函数的关系式;
(2)若点B在对称轴右侧的二次函数图像上运动,请解答下列问题:
①连接OP,当OP=MN时,请判断△NOB的形状,并求出此时点B的坐标;
②求证:∠BNM=∠ONM.
6、如图1-6-1,抛物线与x轴交于A(x1,0),B(x2,0)两点,与y轴交于点C,且x2-x1=
(1)求抛物线的解析式;
(2)若P(x1,y1)、Q(x2,y2)是抛物线上的两点,当a≤x1≤a+2且x2≥时,均有y1≤y2,求a的取值范围;
(3)抛物线上一点D(1,-5),直线BD与y轴交于点E,动点M在线段BD上,当∠BDC=∠MCE时,求点M的坐标.
7、如图1-7-1,在平面直角坐标系中,一次函数y=2x-1的图像分别交x、y轴于点A,B,将直线AB绕点B按顺时针方向旋转45°,交x轴于点C,则直线BC的函数表达式是________________.
8、(1)如图1-8-1,在矩形ABCD中,AB=2,BC=4,点E、F分别在BC、CD上,若BE=1,∠EAF=45°,则DF的长为_____________;
(2)如图1-8-2,在平面直角坐标系中,点A(12,0),点B(0,4),点P是直线上一点,且∠ABP=45°,则点P的坐标为_____________.
9、如图1-9-1,矩形ABCD中,AB=2,AD=4,E、F分别在边AD、BC上,点A与点C关于EF所在的直线对称,P是边DC上的一动点.
(1)连接AF、CE,求证:四边形AFCE是菱形;
(2)当△PEF的周长最小时,求的值;
(3)连接BP交EF于点M,当∠EMP=45°时,求CP的长.
10、如图1-10-1,在平面直角坐标系中,点A(3,0),B(-3,0),C(-3,8),以线段BC为直径作圆,圆心为点E,线段AC交⊙E于点D,连接OD.
(1)求证:直线OD是⊙E的切线;
(2)点F为x轴上的一个动点,连接CF交⊙E于点G,连接BG,如图1-10-2所示.
①当tan∠ACF=时,直接写出所有符合条件的点F的坐标;
②试求的最大值.
11、如图1-11-1,若二次函数y=ax2+bx+c的图像与x轴、y轴分别交于点A(3,0)、B(0,-2),且过点C(2,-2).
(1)求二次函数表达式;
(2)若点P为抛物线上第一象限内的点,且S△PBA=4,求点P的坐标;
(3)在抛物线上(AB下方)是否存在点M,使∠ABO=∠ABM?若存在,求出点M到y轴的距离;若不存在,请说明理由.
12、如图1-12-1,已知抛物线y=ax2+bx+5经过A(-5,0)、B(-4,-3)两点,与x轴的另一个交点为C,顶点为D,连接CD.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)点P为该抛物线上一动点(与点B、C不重合),设点P的横坐标为t.
①当点P在直线BC的下方运动时,求△PBC的面积的最大值;
②该抛物线上是否存在点P,使得∠PBC=∠BCD?若存在,求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
13、如图1-13-1,抛物线C:y=ax2+bx经过点A(-4,0)、B(-1,3)两点,G是其顶点,将抛物线C绕原点O旋转180°,得到新的抛物线C'.
(1)求抛物线C的函数解析式及顶点G的坐标;
(2)如图1-13-2,直线l:y=kx-经过点A,D是抛物线C上的一点,设D点的横坐标为m(m<-2),连接DO并延长,交抛物线C'于点E,交直线l于点M,若DE=2EM,求m的值;
(3)如图1-13-3,在(2)的条件下,连接AG、AB,在直线DE下方的抛物线C上,是否存在点P,使得∠DEP=∠GAB?若存在,求出点P的横坐标;若不存在,请说明理由.
14、已知抛物线y=-x2+bx+c的对称轴为直线x=1,其图像与x轴相交于A、B两点,与y轴交于点C(0,3).
(1)求b、c的值;
(2)直线l与x轴交于点P.
①如图1-14-1,若l∥y轴,且与线段AC及抛物线分别相交于点E、F,点C关于直线x=1的对称点为D,求四边形CEDF面积的最大值;
②如图1-14-2,若直线l与线段BC相交于点Q,当△PCQ∽△CAP时,求直线l的表达式.
15、如图1-15-1,二次函数y=-x2+bx+3的图像与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,点A的坐标为(-1,0),点D为OC的中点,点P在抛物线上.
(1)b=_____________;
(2)若点P在第一象限,过点P作PH⊥x轴,垂足为H,PH与BC、BD分别交于点M、N.是否存在这样的点P,使得PM=MN=NH?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)若点P的横坐标小于3,过点P作PQ⊥BD,垂足为Q,直线PQ与x轴交于点R,且S△PQB=2S△QRB,求点P的坐标.
答案解析:
1、简析:(1)由一次函数y=kx+3知,B(0,3).又点A的坐标是(2,n),
∴S△OAB=×3×2=3.S△ODE=4.故m=8.
(2)连接PD,易得故A(2,4),则AG=2,BG=1,故tan∠PDE=tan∠CBO=tan∠ABG=;设DE=m>0,PE=2m,则D(6+2m,m),代入反比例函数的关系式,可得m(6+2m)=8.解得 m=1(m=-4舍去),因此点D的坐标为(8,1).
反思:本题第(2)问是一个角的存在性问题,且目标∠PDE存在一条平行于坐标轴的边,基于确定性分析,只需借助其正切值,巧设边长列方程,本质上是△PDE∽△ABG;
此题若不提醒“点P(6,0)在线段OE上”,则须分类讨论,点P还有可能在DE的右侧,方法同上,计算后发现无解,即这种情形不存在.
2、简析:(1)二次函数的表达式为y=x2-2x-3;
(2)如图1-2-2, 由B(3,0),C(0,-3),则∠OBC=45°,
①当点P在点C上方,由∠CBP=15°,可得∠OBP=30°,则OP=,
∴CP=3-;
②当点P在点C下方,同理可得CP=3-3;
综上所述:当BP和BC的夹角为15°时,线段CP的长为3-或3-3;
(3)抛物线y=x2-2x-3,即y=(x-1)2-4的对称轴为直线x=1,分以下三种情况:
①a+1<1,即a<0,若a≤x≤a+1,则y随x的增大而减小,故当x=a+1时,y取得最小值,即(a+1-1)2-4=2a,解得a=1-(a=1+舍去);
②当a≤x≤a+1,即0≤a≤1时,若a≤x≤a+1,则x=1时,y取得最小值,
即-4=2a,解得a=-2(舍去);
则函数的最小值为1-2-3=2a,
③当a>1,若a≤x≤a+1,则y随x的增大而增大,故当x=a时,y取得最小值,即a2-2a-3=2a,解得a=2+(a=1-舍去);
综上,a的值为1-或2+
反思:本题第(2)问是一个角的存在性问题,这里借助角的加减法,将15°角转化为30°或60°的特殊角,而且存在一条平行于坐标轴的边,直接借助正切进行处理;
后两问都涉及分类讨论,特别是第(3)问,还需利用数形结合来分析,考虑抛物线的对称轴的位置与自变量的取值范围之间的关系,然后借助增减性求最值;
若将最小值改为最大值,则有如下精彩的变式:
变式简析:借助对称性,当x=a与x=a+1对应的函数值相等时,有,解得a=;
当a≤时,若a≤x≤a+1,则x=a,y取得最大值,即a2-2a-3=2a,解得a=2-(a=2+舍去);
当a>,时,若a≤x≤a+1,则x=a+1,y取得最大值,即(a+1-1)2-4=2a,解得a=1+(a=1-舍去);
综上所述:a的值为2-或1+.
反思:第(3)问中的最小值问题与变式中的最大值问题,看似相同,实则分类标准略有不同,前者须考虑对称轴位置与自变量范围之间的三类关系,而后者只需结合抛物线的对称性,找到自变量范围中两个端点对应函数值相等的临界位置,分两类解决.
产生这种差别的主要原因是:对于开口向上的抛物线,最小值可能在自变量范围的两个端点处取得,也可能在顶点处取得,但最大位却只可能在自变量范围的两个端点处取得,不可能在顶点处取得;
另外,对于开口向下的抛物线在自变量某一范围内的最值问题,分类的方法同上.
3、简析:(1)由题得△=(2a+1)2-8a=4a2-4a+1=(2a-1)2,又a<0,则△>0
∴二次函数的图像与x轴有两个交点;
(2)令,得,
解得,,因为,所以,
故有点A(-2,0),B(,0)
又为负整数且为整数,则,故有点B(1,0),二次函数的关系式为,即,从而有点C(0,2),D(),二次函数的图像如图1-3-2;
(3)如图1-3-2,分以下两种情形:
∵OA=OC=2,∴∠ACO=45°,
如图2,当点P在直线AC上方时,记直线PC与x轴的交点为E,
①当点P在AC的下方时,延长CP交x轴于点Q,若∠PCA=75°,则∠OCQ=∠PCA-∠OCA=30°,故有点Q(),此时直线CQ的函数关系式为,将其与抛物线联立,可得点P();
②当点P在AC的上方时,延长CP交x轴于点Q,若∠PCA=75°,则∠OCQ=∠PCA-∠OCA=30°,故有点Q(),此时直线CQ的函数关系式为,将其与抛物线联立,可得点P();
综上,点P的坐标为()或().
反思:第(1)问也可将二次函数化为,直接求得其图像与x轴的两个交点坐标,进而解决问题,也为第(2)问做好铺垫;
第(3)问是一个角的存在性问题,这里依然借助角的加减法,将75°角转化为30°或60°的特殊角,与例2有异曲同工之妙,当然,本问也可以过点P向y轴作垂线段,利用特殊角巧设边长,写出P点坐标,再代入二次函数关系式求解.
4、简析:(1)抛物线的解析式为:,其顶点坐标为(-1,4);
(2)如图1-4-4,当S△CPD:S△BPD=1:2,可得BD=2CD,作DH⊥y轴于点H,则△CDH∽△CBO,易得DH=BO=1,OH=OC=2,故点D(-1,2);
(3)如图1-4-5,设直线PE交x轴于点F,由题得∠PEG=2∠OGE=30°,则∠OFE=∠PEG+∠OGE=45°,故OF=OE=1,直线EF的表达式为:,将其 与抛物线联立,可得,解得(舍去),因此点P的坐标为(,);
(4)不存在,理由如下:如图1-4-6,连接OP,设点P(x,-t2-2t+3),
则S四边形BOCP=S△OBC+S△PBC=,故当时,S四边形BOCP取得最大值为,因此不存在点P,使四边形BOCP的面积为8.
反思:第(3)问是一个角的存在性问题,这里通过角的加法,将15°角转化为45°特殊角,轻松获解;借助正切处理,不仅可解决相关的计算问题,还可用于证明等角。
5、简析:(1)二次函数的关系式为;
(2)①设由题得OP=,MN=,PM=PN=,则有M(3,),N(3,),直线OM的关系式为,与二次函数联立,可求得点B的坐标为(,-3);
如图1-5-2,分别过点B、N作y轴的垂线,垂足依次为G、H,则HN=OG=3,OH=BG=,故Rt △OHN≌Rt△BGO(SAS),从而易得ON=OB且∠BON=90°,即此时△NOB为等腰直角三角形;
②设B()(其中t>3),则直线OB的关系式为,从而点M的坐标为(3,-t+6),点N的坐标为(3,t);
如图1-5-3,作BT⊥于点T,则tan∠BNM=,tan∠ONM=,故tan∠BNM=tan∠ONM,即 ∠ONM=∠BNM.
反思:第(2)①问,也可以计算得出ON2=OB2且OB2+ON2=BN2,利用勾股逆定理来证明等腰直角三角形;
第(2)②问,依然借助正切处理,通过计算说明等角,本质上是两个直角三角形相似,即Rt△BNT∽Rt△ONC.这里还体现出确定性及变中不变的重要思想方法,即先用字母表示出点B的坐标,一旦点B确定下来,点M、N都随之确定下来,这就必然可以用同一个字母表示出点M N的坐标,然后求出两个目标角的正切值,进而得到两个等角;
当然,这里还可以求出直线NB与x轴的交点,借助等腰三角形“三线合一”定理进行说理.
题6简析(1)抛物线的对称轴为直线x=,又x2-x1=,即AB= ,结合对称性可知x1=,x2=;设抛物线的解析式为,代入C(0,-4),可得,故抛物线的解析式为;
(2)由(1)知,抛物线的对称轴为:x=,则x=和x=-2关于对称轴对称,故其函数值相等,
又a≤x1≤a+2,x2≥时,均有y1≤y2,结合函数图象可得:,且,解得;
(3)如图1-6-2,连接BC、CM,过点D、M作y轴的垂线,垂足依次为F、G,
则OB=OC=4,CF=DF=1,BC=,CD=,可得△BOC、△CDF均为等腰直角三角形,
故∠BCD=180°-∠OCB-∠DCF=90°,tan∠BDC=;
当∠BDC=∠MCE,有tan∠MCE=4,即;设CG=m>0,则MG=4m,点M(4m,-4-m),
又易得直线BD的解析式为,将点M(4m,-4-m),代入得,
解得,因此点M的坐标为()
反思:第(2)问借助数形结合,利用函数的图像及增减性来解决;
第(3)问是一个角的存在性问题,基于确定性分析,先研究确定的∠BDC,借助直观感知,大胆猜想出△BCD是直角三角形,再小心求证,求得tan∠BDC,然后转化为tan∠MCE,利用正切处理,解决角问题.
7、解析作AD⊥AB交BC于D,再作DE⊥x轴于E,则△ABD是等腰直角三角形,Rt△OAB≌Rt△EDA,故DE=AO=,AE=BO=1,点D的坐标为(),从而可得直线BC的函数表达式为.
反思:本题解法多样,如构造“母子型相似”或“一线三等角”模型等,这里仅提供一种通用而简便的构造方式,即依托45 °角(∠ABC),先构造一个等腰直角三角形(△ABD),且将已知点(A)作成直角顶点最为方便,再构造“一线三直角”模型;
8、简析:(1)如图1-8-3,作EG⊥AE交AF于点G,再作GH⊥BC于点H,交AD于点K,易证Rt△ABE≌Rt△EHG,则EH=AB=2,HG=BE=1,从而GK=1,AK=3,故tan∠GAK=,即tan∠FAD=,因此DF=;
(2)如图1-8-4,作AC⊥AB交直线BP于点C,再作CG⊥x轴于点G,易证Rt△AOB≌Rt△CGA,则CG=AO=12,AG=BO=4,点C的坐标为(8,-12),故直线BP的解析式为,将其与直线联立,可得点P的坐标为(5,-6).
9、解析(1)如图1-9-2,连接AC,交EF于点O,则EF垂直平分AC,可证Rt△OAE≌Rt△OCF,
故OE=OF,从而四边形AFCE是平行四边形;又EF⊥AC,因此四边形AFCE是菱形;
(2)由题得OC=AC=,cs ∠OCF=,则,BF=;
作点E关于CD的对称点E',连接FE',交CD于点P,此时△PEF的周长最小,故;
(3)方法一(45°→等腰直角三角形→一线三直角):如图1-9-3,作FN⊥MF交BP于点N,再作NH⊥BC于点H,MK⊥NH于点K,当∠EMP=45°时,易证Rt△FHN≌Rt△MGF,tan∠MFG=tan∠BAC=2;
设FG=m,MG=2m,则NH=m,FH=2m,NK=m,MK=3m,
故tan∠PBC=tan∠KMN=,即,因此CP=
方法二(解三角形):如图1-9-4,作BG⊥AC于点G,当∠EMP=45°时,由AC⊥EF,可得∠AQB=45°,则AG=AB=BG=,QG=2AG=,AQ=AG+GQ=.CQ=AC-AQ=,
故,即,因此CP=.
反思:本题第(3)问是一个角的存在性问题,这里仅提供两种较为常见的解法,一是借助45°角联想构造等腰直角三角形,进而构造“一线三直角”解决问题;二是解三角形基本功,即△ABQ与△CPQ都是确定的三角形,必可求.
10、简析:(1)如图1-10-3,连接DE,BD,由BC为直径,可得∠ADB=∠CDB=90°,又OA=OB,则OD=OB,因此∠OBD=∠ODB;又因为EB=ED,所以∠EBD=∠EDB,故∠EDO=∠EBO=90°,即ED⊥OD,所以直线OD是⊙E的切线;
(2)①情形一:当点F在点A的右侧时,如图1-10-4,作AH⊥AC交CF于点H,再作HK⊥x轴于点K,则Rt△ABC∽Rt△HKA,又因为tan∠ACF=,所以故AK=,HK=;
作CT⊥KH于点T,则CT=BK=,HT=KT-HK=BC-HK=,故∠HCT=∠CHT=45°,∠BCF=45°,从而BF=BC=8,因此点F的坐标为(5,0);
情形二:当点F在点A的左侧时,如图1-10-5,同理可得AK=,HK=,则CT=,HT=,从而tan ∠TCH=,即 tan∠BCF=,故BF=,因此点F的坐标为();
综上所述:当tan∠ACF=时,点F的坐标为(5,0)或();
②如图1-10-6,取CF的中点M,连接BM,则 ,当且仅当点G与点M重合时取等,此时BF=BC=8,即的最大值为.
反思:第(2)①问是一个角的存在性问题,而且是一个一般角的存在性问题,这里依托∠ACF,先构造直角三角形,再构造“一线三直角”相似结构,最后框出矩形,借助“定角定比”,顺利解题;也可以求出点H的坐标,然后计算直线CH的解析式,其与x轴的交点即为所求,相较而言,前者更为方便;
第(2)②问巧取直角三角形斜边上的中线,利用“斜大于直”,即“垂线段最短”原理,轻松解题.
11、简析(1)二次函数表达式为y=x2-x-2;
(2)如图1-11-2,作PG⊥x轴于点G,交直线BA于点Q,再作BH⊥PQ于点H,则S△PBA=S△PBQ-S△PAQ=PQ·BH-PQ·(BH-AG)=PQ·(OG-AG)=PQ·OA=PQ=4.故PQ=;
又直线BA的解析式为y=x-2,设P(t, t2-t-2),Q(t,t-2),则PQ=yp-yQ=t2- -2-(t-2)=t2-2t=,解得t=4(t=-1舍去),所以点P的坐标为(4,);
(3)方法一:如图1-11-3,作AC⊥AB交BM的延长线于点C,过点C分别作x轴、y轴的垂线,垂足依次为点D、E,则Rt△AB0∽Rt△CAD,由tan∠ABM=tan∠ABO=,可得==,故AD=3,CD=,从而CE=OD=6,BE=CD-B0=;
作MG⊥y轴于点G,则tan∠MBG=tan∠CBE==,即=.可设BG=5m>0,MG=12m,则点M(12m,-2-5m),代入抛物线解析式,可得-2-5m=×(12m)2-×12m-2,解得m=(m=0舍去),因此点M到y轴的距离为12×=;
方法二:如图1-11-4,作∠MBO的邻补角平分线BC,过点C作y轴的垂线,垂足为D,再作CF⊥BC交BM的延长线于点F,过点F作DC的垂线,垂足为E,易证Rt△BCD∽Rt△CFE,且∠ABC=90°,则tan∠CBD=tan∠CBF=tan∠OAB=,故===;作BG⊥EF于点G,再作MH⊥BG于点H,可设DC=6k>0,则BD=9k,EF=4k,CE=6k,故BG=12k,FG=5k,从而tan∠FBG==即tan∠MBH==.设MH=5m>0,则BH=12m,点M(12m,-2-5m),代入抛物线解析式即可,下略;
方法三:如图1-11-5,作点O关于AB的对称点O',连接OO'交AB于点G,再作O'H⊥y轴于点H,易证OG⊥AB且OO'=2OG,则OG=OA=,OO'=2OG=,O'H= OO'=,OH= OO'=,故BH=OH-OB=,tan∠O'BH==,下略;
方法四:如图1-11-6,过点A作AB的垂线,分别交y轴、BM的延长线于点C、D,再分别过点D、M作y轴的垂线,垂足依次为G、H,作DE⊥x轴于点E,易证点A为CD的中点,Rt△ADE≌Rt△ACO,则DE=CO=OA=,AE=AO=3,故BG=DE-OB=,DG=OE=6,tan∠DBG==,即tan∠MBH==.可设BH=5m>0,MH=12m,点M(12m,-2-5m),下略.
反思 第(2)问利用所谓“宽高法”,解决面积问题,本质上是割补策略,即过一动点作y轴(或x轴)的平行线,将目标三角形的面积分割成(或补成)两个三角形的面积之和(或之差);
第(3)问是一个角的存在性问题,方法一是角处理的通法,即依托于目标角,先构造直角三角形,且最好将已知顶点作成直角顶点,再构造“一线三直角”相似结构,最后补成矩形,借助定角定比,巧设边长,写出坐标,代入解析式;方法二,见角平分线,再造邻补角的平分线,出现垂直结构,接下来的处理方式与方法一大同小异;方法三,通过作对称点的方式,结合定角定比,巧施比例,顺利解题;方法四,基于寻找更简单的对称点的想法,使对称点的连线恰好经过已知点A,达到简化运算之效.更有趣的是,方法四与方法一,看似不同的思考方式,却殊途同归,体现数学中“统一”之观念.
12、(1)抛物线的表达式为y=x2+6x+5;
(2)①△PBC的面积的最大值为此时点P的横坐标为-;
②情形一:当点P在直线BC上方时,如图1-12-2,作CE⊥BC交BP于点E,再分别过点B、E作x轴的垂线,垂足依次为H、G,作DF⊥HB于点F,由题得B(-4,-3),C(-1,0),D(-3,-4),则BH=CH=3,BF=DF=1,△BDF与△BCH均为等腰直角三角形,故BC=32,BD=2,∠CBD=90°,tan∠BCD==;
易证Rt△BCH∽Rt△CEG,则===tan∠PBC=tan∠BCD=,故CG=1,EG=1,从而有点E(-2,1),直线BE的解析式为y=2x+5,将其与抛物线联立,可得2x+5=x2+6x+5,解得x=0(x=-4舍去),因此点P的坐标为(0,5);
情形二:当点P再直线BC下方时,同理可得点P的坐标为(-,-);
综上所述:点P的坐标为(0,5)或(-,-).
13、(1)抛物线C的函数解析式为y=-x2-4x,顶点G的坐标为(-2,4);
(2)将点A(-4,0)代入y=kx-,可得k=-,直线l的解析式为y=-x-;
当DE=2EM时,由对称性可知DO=OE=EM,由D(m,-m2-4m),
可得E(-m,m2+4m),M(-2m,2m2+8m),将点M代入直线l:y=-x-,
得2m2+8m=-×(-2m)-,解得m=-3(m=-舍去),即m的值为-3;
(3)如图1-13-4,连接BG,过点B作x轴的垂线,垂足为C,再作GF⊥BC于点F,
易得BF=GF=1,BC=AC=3,则∠ABG=90°,tan∠GAB=,故tan∠DEP=;
过点D作DE的垂线,交直线EP于点Q,再过点D作x轴的平行线,分别过点Q、E作该平行线的垂线,垂足依次为K、T,易得Rt△QDK∽Rt△DET,则===tan∠DEP=,
又DT=ET=6,故DK=QK=2,点Q的坐标为(-5,1),从而直线EQ的解析式为y=-x-,
将其与抛物线联立,可得-x-=-x2-4x,解得x=,即点P的横坐标为.
反思 以上两例,最后一问都是角的存在性问题,首先通过直觉感知直角三角形的存在,然后构造“K型图”加以验证,最后借助角处理的通法解决问题;值得一提的是,“大胆假设,小心求证”是一种科学的研究方法,需引起关注.
14、(1)b=2,c=3;
(2)①由题易得,点D(2,3),CD=2,直线AC的解析式为y=-x+3;设E(t,-t+3),F(t,-t2+2t+3),其中0<t<3,则EF=YF-yE=-t2+3t,S四边形CEDF=CD·EF=-t(t-3),故当t=时,,S四边形CEDF取得最大值为;
②方法一:由题得,OB=1,OA=OC=3,则∠CAP=45°;当△PCQ∽△CAP时,有∠PCQ=∠CAP=45°,又∠CBP=∠ABC,则△CBP∽△ABC,故=,即BC2=BA·BP,即10=4BP,BP=,点P的坐标为(,0);由△PCQ∽△CAP,可得∠CPQ=∠ACP,故AC∥PQ,因此直线l的表达式为y=-x+.
方法二:同上,得∠PCQ=∠CAP=45°,如图1-14-3,过点B作BC得垂线,交CP得延长线于点M,再作MN⊥x轴于点N,易证Rt△OBC≌Rt△NMB,则NM=OB=1,NB=OC=3,点M的坐标为(2,-1),故直线CM的表达式为y=-2x+3;令y=0,可得x=,点P的坐标为(,0),下略.
反思 最后一问,看似相似三角形的存在性问题,通过导角转化,演变为角的存在性问题,这里提供两种方法,前者利用现成的“母子型相似”,后者构造“一线三直角”全等结构,然后导出平行,顺利解题,这两种方法都是角的存在性问题的通解通法.
15、(1)b=2;
(2)如图1-15-2,由PH⊥x轴,得PH∥CO,则△BHN∽△BOD且△BMN∽△BCD,故==,又DO=CD,所以NH=MN;
要使PM=MN=NH,只需PH=3PM;易得直线BC得解析式为y=-x+3,可设P(t,-t2+2t+3),则M(t,-t+3),PH=-t2+2t+3,PM=(-t2+2t+3)-(-t+3)=-t2+3t,从而有-t2+2t+3=3(-t2+3t),解得t=(t=3舍去),因此点P的坐标为(,);
(3)本问分两种情形:①点P位于直线BD的上方;②点P位于直线BD的下方;
下面以情形①为例,提供做种方法如下:
方法一:如图1-15-3,过点Q作x轴的垂线,垂足为G,再作PH⊥QG于点H,由题得tan∠OBD===,即tan∠QBR==,则BQ=2QR;
由S△PQB=2S△QRB,可得PQ=2QR,故PQ=BQ,易证Rt△BQG≌Rt△QPH,可设PH=QG=m>0,则QH=BG=2m,又点B(3,0),故点P得坐标为(3-m,3m),将其代入抛物线得解析式,可得3m=-(3-m)2+2(3-m)+3,解得m=1(m=0舍去),因此点P得坐标为(2,3);
方法二:如图1-15-4,同上可得PQ=BQ,则∠PBQ=45°;过点D作BD得垂线,交BP的延长线于点M,再作MN⊥y轴于N,易证Rt△BOD≌Rt△DNM,则MN=DO=,DN=BO=3,点M的坐标为(,),故直线BM的解析式为y=-3x+9,将其与抛物线联立,可得-3x+9=-x2+2x+3,解得x=2(x=3舍去),因此点P的坐标为(2,3);
方法三:如图1-15-5,作PN⊥x轴于点N,交BD于点M,则tan∠P=tan∠OBD=12,设QR=m>0,则PQ=BQ=2m,BR=5m,PR=3m,RN==,PN=2RN=,BN=BR-RN=,故P(3-,),将其代入y=-x2+2x+3,即y=(3-x)(x+1),可得=·(4-),解得m=(m=0舍去),因此点P的坐标为(2,3);
情形②:如图1-15-6,当点P位于直线BD的下方时,同理∠PBQ=45°,上述三张方法依然适用,可求得点P的坐标为(-,-),不再赘述;
综上所述,点P坐标为(2,3)或(-,-).
反思 第(2)问,由平行得相似,发现一个有趣的结论,即当点D为OC的中点时,无论点P再抛物线上第一象限内任一点,点N始终为MH的中点; 第(3)问,看似一个面积问题,通过转化,竟演变成一个45°角的存在性问题,方法一与方法二均依托45°角,构造等腰直角三角形,然后构造“一线三直角”全等基本型来解决问题;方法三,则通过作y轴(或x轴)的平行线,抓住“定角定比”,巧施比例来解决问题;
值得一提的是,对于此类角的存在性问题,利用构造如图1-15-7所示的“一线三等角”方式(即△BDE∽△PB糟如图1-15-8所示的“母子型相似”方式(即△EBD∽△EFB),都能顺利解题,可自行探究.
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