2021年中考数学真题汇编——二次函数解答题
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2021年中考数学真题汇编——二次函数 解答题
一.解答题(共33小题)
1.(2021•云南)已知抛物线y=﹣2x2+bx+c经过点(0,﹣2),当x<﹣4时,y随x的增大而增大,当x>﹣4时,y随x的增大而减小.设r是抛物线y=﹣2x2+bx+c与x轴的交点(交点也称公共点)的横坐标,m=.
(1)求b、c的值;
(2)求证:r4﹣2r2+1=60r2;
(3)以下结论:m<1,m=1,m>1,你认为哪个正确?请证明你认为正确的那个结论.
2.(2021•温州)已知抛物线y=ax2﹣2ax﹣8(a≠0)经过点(﹣2,0).
(1)求抛物线的函数表达式和顶点坐标.
(2)直线l交抛物线于点A(﹣4,m),B(n,7),n为正数.若点P在抛物线上且在直线l下方(不与点A,B重合),分别求出点P横坐标与纵坐标的取值范围.
3.(2021•乐山)已知关于x的一元二次方程x2+x﹣m=0.
(1)若方程有两个不相等的实数根,求m的取值范围;
(2)二次函数y=x2+x﹣m的部分图象如图所示,求一元二次方程x2+x﹣m=0的解.
4.(2021•绍兴)小聪设计奖杯,从抛物线形状上获得灵感,在平面直角坐标系中画出截面示意图,如图1,杯体ACB是抛物线的一部分,抛物线的顶点C在y轴上,杯口直径AB=4,且点A,B关于y轴对称,杯脚高CO=4,杯高DO=8,杯底MN在x轴上.
(1)求杯体ACB所在抛物线的函数表达式(不必写出x的取值范围);
(2)为使奖杯更加美观,小敏提出了改进方案,如图2,杯体A′CB′所在抛物线形状不变,杯口直径A′B′∥AB,杯脚高CO不变,杯深CD′与杯高OD′之比为0.6,求A′B′的长.
5.(2021•乐山)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向上,且经过点A(0,),B(2,﹣).
(1)求b的值(用含a的代数式表示);
(2)若二次函数y=ax2+bx+c在1≤x≤3时,y的最大值为1,求a的值;
(3)将线段AB向右平移2个单位得到线段A′B′.若线段A′B′与抛物线y=ax2+bx+c+4a﹣1仅有一个交点,求a的取值范围.
6.(2021•泰安)二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上一点,连接BP、AC,交于点Q,过点P作PD⊥x轴于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接BC,当∠DPB=2∠BCO时,求直线BP的表达式;
(3)请判断:是否有最大值,如有请求出有最大值时点P的坐标,如没有请说明理由.
7.(2021•成都)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=a(x﹣h)2+k与x轴相交于O,A两点,顶点P的坐标为(2,﹣1).点B为抛物线上一动点,连接AP,AB,过点B的直线与抛物线交于另一点C.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点B的横坐标与纵坐标相等,∠ABC=∠OAP,且点C位于x轴上方,求点C的坐标;
(3)若点B的横坐标为t,∠ABC=90°,请用含t的代数式表示点C的横坐标,并求出当t<0时,点C的横坐标的取值范围.
8.(2021•金华)某游乐场的圆形喷水池中心O有一雕塑OA,从A点向四周喷水,喷出的水柱为抛物线,且形状相同.如图,以水平方向为x轴,点O为原点建立直角坐标系,点A在y轴上,x轴上的点C,D为水柱的落水点,水柱所在抛物线(第一象限部分)的函数表达式为y=﹣(x﹣5)2+6.
(1)求雕塑高OA.
(2)求落水点C,D之间的距离.
(3)若需要在OD上的点E处竖立雕塑EF,OE=10m,EF=1.8m,EF⊥OD.问:顶部F是否会碰到水柱?请通过计算说明.
9.(2021•嘉兴)已知二次函数y=﹣x2+6x﹣5.
(1)求二次函数图象的顶点坐标;
(2)当1≤x≤4时,函数的最大值和最小值分别为多少?
(3)当t≤x≤t+3时,函数的最大值为m,最小值为n,若m﹣n=3,求t的值.
10.(2021•凉山州)如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,AC=,OB=OC=3OA.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在第二象限内的抛物线上确定一点P,使四边形PBAC的面积最大,求出点P的坐标;
(3)在(2)的结论下,点M为x轴上一动点,抛物线上是否存在一点Q,使点P、B、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.
11.(2021•遂宁)某服装店以每件30元的价格购进一批T恤,如果以每件40元出售,那么一个月内能售出300件,根据以往销售经验,销售单价每提高1元,销售量就会减少10件,设T恤的销售单价提高x元.
(1)服装店希望一个月内销售该种T恤能获得利润3360元,并且尽可能减少库存,问T恤的销售单价应提高多少元?
(2)当销售单价定为多少元时,该服装店一个月内销售这种T恤获得的利润最大?最大利润是多少元?
12.(2021•安徽)已知抛物线y=ax2﹣2x+1(a≠0)的对称轴为直线x=1.
(1)求a的值;
(2)若点M(x1,y1),N(x2,y2)都在此抛物线上,且﹣1<x1<0,1<x2<2.比较y1与y2的大小,并说明理由;
(3)设直线y=m(m>0)与抛物线y=ax2﹣2x+1交于点A、B,与抛物线y=3(x﹣1)2交于点C,D,求线段AB与线段CD的长度之比.
13.(2021•连云港)如图,抛物线y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,已知B(3,0).
(1)求m的值和直线BC对应的函数表达式;
(2)P为抛物线上一点,若S△PBC=S△ABC,请直接写出点P的坐标;
(3)Q为抛物线上一点,若∠ACQ=45°,求点Q的坐标.
14.(2021•丽水)如图,已知抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(0,﹣5),B(5,0).
(1)求b,c的值;
(2)连结AB,交抛物线L的对称轴于点M.
①求点M的坐标;
②将抛物线L向左平移m(m>0)个单位得到抛物线L1.过点M作MN∥y轴,交抛物线L1于点N.P是抛物线L1上一点,横坐标为﹣1,过点P作PE∥x轴,交抛物线L于点E,点E在抛物线L对称轴的右侧.若PE+MN=10,求m的值.
15.(2021•遂宁)如图,已知二次函数的图象与x轴交于A和B(﹣3,0)两点,与y轴交于C(0,﹣3),对称轴为直线x=﹣1,直线y=﹣2x+m经过点A,且与y轴交于点D,与抛物线交于点E,与对称轴交于点F.
(1)求抛物线的解析式和m的值;
(2)在y轴上是否存在点P,使得以D、E、P为顶点的三角形与△AOD相似,若存在,求出点P的坐标;若不存在,试说明理由;
(3)直线y=1上有M、N两点(M在N的左侧),且MN=2,若将线段MN在直线y=1上平移,当它移动到某一位置时,四边形MEFN的周长会达到最小,请求出周长的最小值(结果保留根号).
16.(2021•重庆)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c经过A(0,﹣1),B(4,1).直线AB交x轴于点C,P是直线AB下方抛物线上的一个动点.过点P作PD⊥AB,垂足为D,PE∥x轴,交AB于点E.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)当△PDE的周长取得最大值时,求点P的坐标和△PDE周长的最大值;
(3)把抛物线y=x2+bx+c平移,使得新抛物线的顶点为(2)中求得的点P.M是新抛物线上一点,N是新抛物线对称轴上一点,直接写出所有使得以点A,B,M,N为顶点的四边形是平行四边形的点M的坐标,并把求其中一个点M的坐标的过程写出来.
17.(2021•湖州)今年以来,我市接待的游客人数逐月增加,据统计,游玩某景区的游客人数三月份为4万人,五月份为5.76万人.
(1)求四月和五月这两个月中该景区游客人数平均每月增长百分之几;
(2)若该景区仅有A,B两个景点,售票处出示的三种购票方式如下表所示:
购票方式
甲
乙
丙
可游玩景点
A
B
A和B
门票价格
100元/人
80元/人
160元/人
据预测,六月份选择甲、乙、丙三种购票方式的人数分别有2万、3万和2万,并且当甲、乙两种门票价格不变时,丙种门票价格每下降1元,将有600人原计划购买甲种门票的游客和400人原计划购买乙种门票的游客改为购买丙种门票.
①若丙种门票价格下降10元,求景区六月份的门票总收入;
②问:将丙种门票价格下降多少元时,景区六月份的门票总收入有最大值?最大值是多少万元?
18.(2021•泸州)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+x+4与两坐标轴分别相交于A,B,C三点.
(1)求证:∠ACB=90°;
(2)点D是第一象限内该抛物线上的动点,过点D作x轴的垂线交BC于点E,交x轴于点F.
①求DE+BF的最大值;
②点G是AC的中点,若以点C,D,E为顶点的三角形与△AOG相似,求点D的坐标.
19.(2021•重庆)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣4(a≠0)与x轴交于点A(﹣1,0),B(4,0),与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)直线l为该抛物线的对称轴,点D与点C关于直线l对称,点P为直线AD下方抛物线上一动点,连接PA,PD,求△PAD面积的最大值.
(3)在(2)的条件下,将抛物线y=ax2+bx﹣4(a≠0)沿射线AD平移4个单位,得到新的抛物线y1,点E为点P的对应点,点F为y1的对称轴上任意一点,在y1上确定一点G,使得以点D,E,F,G为顶点的四边形是平行四边形,写出所有符合条件的点G的坐标,并任选其中一个点的坐标,写出求解过程.
20.(2021•湖州)如图,已知经过原点的抛物线y=2x2+mx与x轴交于另一点A(2,0).
(1)求m的值和抛物线顶点M的坐标;
(2)求直线AM的解析式.
21.(2021•自贡)如图,抛物线y=(x+1)(x﹣a)(其中a>1)与x轴交于A、B两点,交y轴于点C.
(1)直接写出∠OCA的度数和线段AB的长(用a表示);
(2)若点D为△ABC的外心,且△BCD与△ACO的周长之比为:4,求此抛物线的解析式;
(3)在(2)的前提下,试探究抛物线y=(x+1)(x﹣a)上是否存在一点P,使得∠CAP=∠DBA?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
22.(2021•西宁)如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=﹣x+3的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,点C的坐标为(﹣2,0),抛物线经过A,B,C三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)直线AD与y轴负半轴交于点D,且∠BAO=∠DAO,求证:OB=OD;
(3)在(2)的条件下,若直线AD与抛物线的对称轴l交于点E,连接BE,在第一象限内的抛物线上是否存在一点P,使四边形BEAP的面积最大?若存在,请求出点P的坐标及四边形BEAP面积的最大值;若不存在,请说明理由.
23.(2021•日照)已知:抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点P为直线BC上方抛物线上任意一点,连PC、PB、PO,PO交直线BC于点E,设=k,求当k取最大值时点P的坐标,并求此时k的值.
(3)如图2,点Q为抛物线对称轴与x轴的交点,点C关于x轴的对称点为点D.
①求△BDQ的周长及tan∠BDQ的值;
②点M是y轴负半轴上的点,且满足tan∠BMQ=(t为大于0的常数),求点M的坐标.
24.(2021•盘锦)如图,抛物线y=﹣x2+2x+6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,直线y=x﹣2与y轴交于点D,与x轴交于点E,与直线BC交于点F.
(1)点F的坐标为 ;
(2)如图1,点P为第一象限抛物线上的一点,PF的延长线交OB于点Q,PM⊥BC于点M,QN⊥BC于点N,若=,求点P的坐标;
(3)如图2,点S为第一象限抛物线上的一点,且点S在射线DE上方,动点G从点E出发,沿射线DE方向以每秒4个单位长度的速度运动,当SE=SG,且tan∠SEG=时,求点G的运动时间t.
25.(2021•鞍山)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),D是抛物线的顶点,P是抛物线上的动点,点P的横坐标为m(0≤m≤3),AE∥PD交直线l:y=x+2于点E,AP交DE于点F,交y轴于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)设△PDF的面积为S1,△AEF的面积为S2,当S1=S2时,求点P的坐标;
(3)连接BQ,点M在抛物线的对称轴上(位于第一象限内),且∠BMQ=45°,在点P从点B运动到点C的过程中,点M也随之运动,直接写出点M的纵坐标t的取值范围.
26.如图,在平面直角坐标系xOy中,正比例函数y=kx(k≠0)和二次函数y=﹣x2+bx+3的图象都经过点A(4,3)和点B,过点A作OA的垂线交x轴于点C.D是线段AB上一点(点D与点A、O、B不重合),E是射线AC上一点,且AE=OD,连接DE,过点D作x轴的垂线交抛物线于点F,以DE、DF为邻边作▱DEGF.
(1)填空:k= ,b= ;
(2)设点D的横坐标是t(t>0),连接EF.若∠FGE=∠DFE,求t的值;
(3)过点F作AB的垂线交线段DE于点P若S△DFP=S▱DEGF,求OD的长.
27.(2021•娄底)如图,在直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴相交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求b、c的值;
(2)点P(m,n)为抛物线上的动点,过P作x轴的垂线交直线l:y=x于点Q.
①当0<m<3时,求当P点到直线l:y=x的距离最大时m的值;
②是否存在m,使得以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形,若不存在,请说明理由;若存在,请求出m的值.
28.(2021•山西)综合与探究
如图,抛物线y=x2+2x﹣6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,连接AC,BC.
(1)求A、B,C三点的坐标并直接写出直线AC,BC的函数表达式.
(2)点P是直线AC下方抛物线上的一个动点,过点P作BC的平行线l,交线段AC于点D.
①试探究:在直线l上是否存在点E,使得以点D,C,B,E为顶点的四边形为菱形,若存在,求出点E的坐标,若不存在,请说明理由;
②设抛物线的对称轴与直线l交于点M,与直线AC交于点N.当S△DMN=S△AOC时,请直接写出DM的长.
29.(2021•营口)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=3x2+bx+c过点A(0,﹣2),B(2,0),点C为第二象限抛物线上一点,连接AB,AC,BC,其中AC与x轴交于点E,且tan∠OBC=2.
(1)求点C坐标;
(2)点P(m,0)为线段BE上一动点(P不与B,E重合),过点P作平行于y轴的直线l与△ABC的边分别交于M,N两点,将△BMN沿直线MN翻折得到△B′MN,设四边形B′NBM的面积为S,在点P移动过程中,求S与m的函数关系式;
(3)在(2)的条件下,若S=3S△ACB′,请直接写出所有满足条件的m值.
30.(2021•滨州)如下列图形所示,在平面直角坐标系中,一个三角板的直角顶点与原点O重合,在其绕原点O旋转的过程中,两直角边所在直线分别与抛物线y=x2相交于点A、B(点A在点B的左侧).
(1)如图1,若点A、B的横坐标分别为﹣3、,求线段AB中点P的坐标;
(2)如图2,若点B的横坐标为4,求线段AB中点P的坐标;
(3)如图3,若线段AB中点P的坐标为(x,y),求y关于x的函数解析式;
(4)若线段AB中点P的纵坐标为6,求线段AB的长.
31.(2021•阜新)在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),过点B的直线y=x﹣2交抛物线于点C.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若点P是直线BC下方抛物线上的一个动点(P不与点B,C重合),求△PBC面积的最大值;
(3)若点M在抛物线上,将线段OM绕点O旋转90°,得到线段ON,是否存在点M,使点N恰好落在直线BC上?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
32.(2021•绥化)如图,已知抛物线y=ax2+bx+5(a≠0)与x轴交于点A(﹣5,0),点B(1,0)(点A在点B的左边),与y轴交于点C,点D为抛物线的顶点,连接BD.直线y=经过点A,且与y轴交于点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点N是抛物线上的一点,当△BDN是以DN为腰的等腰三角形时,求点N的坐标;
(3)点F为线段AE上的一点,点G为线段OA上的一点,连接FG,并延长FG与线段BD交于点H(点H在第一象限),当∠EFG=3∠BAE且HG=2FG时,求出点F的坐标.
33.(2021•深圳)某科技公司销售高新科技产品,该产品成本为8万元,销售单价x(万元)与销售量y(件)的关系如表所示:
x(万元)
10
12
14
16
y(件)
40
30
20
10
(1)求y与x的函数关系式;
(2)当销售单价为多少时,有最大利润,最大利润为多少?
2021年中考数学真题汇编——二次函数 解答题
参考答案与试题解析
一.解答题(共33小题)
1.(2021•云南)已知抛物线y=﹣2x2+bx+c经过点(0,﹣2),当x<﹣4时,y随x的增大而增大,当x>﹣4时,y随x的增大而减小.设r是抛物线y=﹣2x2+bx+c与x轴的交点(交点也称公共点)的横坐标,m=.
(1)求b、c的值;
(2)求证:r4﹣2r2+1=60r2;
(3)以下结论:m<1,m=1,m>1,你认为哪个正确?请证明你认为正确的那个结论.
【分析】(1)当x<﹣4时,y随x的增大而增大,当x>﹣4时,y随x的增大而减小,可得对称轴为直线x=﹣4,且抛物线y=﹣2x2+bx+c经过点(0,﹣2),列出方程组即可得答案;
(2)由r是抛物线y=﹣2x2﹣16x﹣2与x轴的交点的横坐标,可得r2+8r+1=0,r2+1=﹣8r,两边平方得(r2+1)2=(﹣8r)2,r4+2r2+1=64r2,即可得结果r4﹣2r2+1=60r2;
(3)m>1正确,可用比差法证明,由(2)可得r4﹣62r2+1=0,即r7﹣62r5+r3=0,而m﹣1=﹣1=,再由r2+8r+1=0,判断r<0,r9+60r5﹣1<0,故>0,从而m>1.
【解答】(1)解:∵y=﹣2x2+bx+c经过点(0,﹣2),当x<﹣4时,y随x的增大而增大,当x>﹣4时,y随x的增大而减小,即对称轴为直线x=﹣4,
∴,解得;
(2)证明:由题意,抛物线的解析式为y=﹣2x2﹣16x﹣2,
∵r是抛物线y=﹣2x2﹣16x﹣2与x轴的交点的横坐标,
∴2r2+16r+2=0,
∴r2+8r+1=0,
∴r2+1=﹣8r
∴(r2+1)2=(﹣8r)2,
∴r4+2r2+1=64r2,
∴r4﹣2r2+1=60r2;
(3)m>1正确,理由如下:
由(2)知:r4﹣2r2+1=60r2;
∴r4﹣62r2+1=0,
∴r7﹣62r5+r3=0,
而m﹣1=﹣1
=
=
=,
由(2)知:r2+8r+1=0,
∴8r=﹣r2﹣1,
∵﹣r2﹣1<0,
∴8r<0,即r<0,
∴r9+60r5﹣1<0,
∴>0,
即m﹣1>0,
∴m>1.
【点评】本题考查二次函数综合知识,涉及二次函数图象上的点坐标、对称轴、增减性、与x轴交点坐标等知识,解题的关键是用比差法时,判断r和r9+60r5﹣1的符号.
2.(2021•温州)已知抛物线y=ax2﹣2ax﹣8(a≠0)经过点(﹣2,0).
(1)求抛物线的函数表达式和顶点坐标.
(2)直线l交抛物线于点A(﹣4,m),B(n,7),n为正数.若点P在抛物线上且在直线l下方(不与点A,B重合),分别求出点P横坐标与纵坐标的取值范围.
【分析】(1)将点(﹣2,0)代入求解.
(2)分别求出点A,B坐标,根据图象开口方向及顶点坐标求解.
【解答】解:(1)把(﹣2,0)代入y=ax2﹣2ax﹣8得0=4a+4a﹣8,
解得a=1,
∴抛物线的函数表达式为y=x2﹣2x﹣8,
∵y=x2﹣2x﹣8=(x﹣1)2﹣9,
∴抛物线顶点坐标为(1,﹣9).
(2)把x=﹣4代入y=x2﹣2x﹣8得y=(﹣4)2﹣2×(﹣4)﹣8=16,
∴m=16,
把y=7代入函数解析式得7=x2﹣2x﹣8,
解得n=5或n=﹣3,
∵n为正数,
∴n=5,
∴点A坐标为(﹣4,16),点B坐标为(5,7).
∵抛物线开口向上,顶点坐标为(1,﹣9),
∴抛物线顶点在AB下方,
∴﹣4<xP<5,﹣9≤yP<16.
【点评】本题考查求二次函数解析式及二次函数的性质,解题关键是熟练掌握二次函数的性质及待定系数法求函数解析式.
3.(2021•乐山)已知关于x的一元二次方程x2+x﹣m=0.
(1)若方程有两个不相等的实数根,求m的取值范围;
(2)二次函数y=x2+x﹣m的部分图象如图所示,求一元二次方程x2+x﹣m=0的解.
【分析】(1)由Δ>0即可列不等式得到答案;
(2)根据抛物线的对称性可得抛物线与x轴的另一个交点,即可得到答案.
【解答】解:(1)∵一元二次方程x2+x﹣m=0有两个不相等的实数根,
∴Δ>0,即1+4m>0,
∴m>﹣;
(2)二次函数y=x2+x﹣m图象的对称轴为直线x=﹣,
∴抛物线与x轴两个交点关于直线x=﹣对称,
由图可知抛物线与x轴一个交点为(1,0),
∴另一个交点为(﹣2,0),
∴一元二次方程x2+x﹣m=0的解为x1=1,x2=﹣2.
【点评】本题考查一元二次方程及二次函数与二次方程的关系,解题的关键是掌握抛物线的对称性.
4.(2021•绍兴)小聪设计奖杯,从抛物线形状上获得灵感,在平面直角坐标系中画出截面示意图,如图1,杯体ACB是抛物线的一部分,抛物线的顶点C在y轴上,杯口直径AB=4,且点A,B关于y轴对称,杯脚高CO=4,杯高DO=8,杯底MN在x轴上.
(1)求杯体ACB所在抛物线的函数表达式(不必写出x的取值范围);
(2)为使奖杯更加美观,小敏提出了改进方案,如图2,杯体A′CB′所在抛物线形状不变,杯口直径A′B′∥AB,杯脚高CO不变,杯深CD′与杯高OD′之比为0.6,求A′B′的长.
【分析】(1)运用待定系数法,由题意设顶点式y=ax2+4,进而求得答案;
(2)由题意知:=0.6,进而求得OD′=10,再由题意得抛物线y=x2+4过B′(x1,10),A′(x2,10),从而列方程求出x1 和x2,进而求得A′B′的长.
【解答】解:(1)∵CO=4,
∴顶点C(0,4),
∴设抛物线的函数表达式为y=ax2+4,
∵AB=4,
∴AD=DB=2,
∵DO=8,
∴A(﹣2,8),B(2,8),
将B(2,8)代入y=ax2+4,
得:8=a×22+4,
解得:a=1,
∴该抛物线的函数表达式为y=x2+4;
(2)由题意得:=0.6,CO=4,
∴=0.6,
∴CD′=6,
∴OD′=OC+CD′=4+6=10,
又∵杯体A′CB′所在抛物线形状不变,杯口直径A′B′∥AB,
∴设B′(x1,10),A′(x2,10),
∴当y=10时,10=x2+4,
解得:x1=,x2=﹣,
∴A′B′=2,
∴杯口直径A′B′的长为2.
【点评】本题是关于二次函数应用题,主要考查了二次函数图象和性质,待定系数法,熟练掌握用待定系数法求解函数表达式是解题的关键.
5.(2021•乐山)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向上,且经过点A(0,),B(2,﹣).
(1)求b的值(用含a的代数式表示);
(2)若二次函数y=ax2+bx+c在1≤x≤3时,y的最大值为1,求a的值;
(3)将线段AB向右平移2个单位得到线段A′B′.若线段A′B′与抛物线y=ax2+bx+c+4a﹣1仅有一个交点,求a的取值范围.
【分析】(1)把A,B代入抛物线的解析式,构建方程组,可得结论.
(2)由题意,x=1或x=3时,y取得最大值1,由此构建方程求解即可.
(3)把问题转化为不等式组,可得结论.
【解答】解:(1)∵二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向上,经过点A(0,),B(2,﹣),
∴,
∴b=﹣2a﹣1(a>0).
(2)∵二次函数y=ax2﹣(2a+1)x+,a>0,在1≤x≤3时,y的最大值为1,
∴x=1时,y=1或x=3时,y=1,
∴1=a﹣(2a+1)+或1=9a﹣3(2a+1)+,
解得a=﹣(舍弃)或a=.
∴a=.
(3)∵线段AB向右平移2个单位得到线段A′B′,
∴A′(2,),B′(4,﹣),
∴直线A′B′的解析式为y=﹣x+,
∵抛物线y=ax2﹣(2a+1)x++4a在2≤x≤4的范围内仅有一个交点,
∴即方程ax2﹣(2a+1)x++4a=﹣x+在2≤x≤4的范围内仅有一个根,
整理得ax2﹣2ax+4a﹣3=0在2≤x≤4的范围内只有一个解,
即抛物线y=ax2﹣2ax+4a﹣3在2≤x≤4的范围内与x轴只有一个交点,
观察图像可知,x=2时,y≤0,x=4时,y≥0,
∴,
解得,≤a≤,
∴≤a≤.
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法,二次函数的最值问题等知识,解题的关键是学会用转化的思想思考问题,把问题转化为方程或不等式组解决,属于中考压轴题.
6.(2021•泰安)二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上一点,连接BP、AC,交于点Q,过点P作PD⊥x轴于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接BC,当∠DPB=2∠BCO时,求直线BP的表达式;
(3)请判断:是否有最大值,如有请求出有最大值时点P的坐标,如没有请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法即可求出答案;
(2)设BP与y轴交于点E,设OE=a,则CE=4﹣a,BE=4﹣a,运用勾股定理可求得a=,得出E(0,),再利用待定系数法即可求出答案;
(3)设PD与AC交于点N,过点B作y轴的平行线与AC相交于点M,利用待定系数法求出直线AC表达式,再利用BM∥PN,可得△PNQ∽△BMQ,进而得出==,设P(a0,﹣a02﹣3a0+4)(﹣4<a0<0),则N(a0,a0+4),从而得到=,利用二次函数的性质即可求得答案.
【解答】解:(1)∵二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),
∴,
解得:,
∴该二次函数的表达式为y=﹣x2﹣3x+4;
(2)如图,设BP与y轴交于点E,
∵PD∥y轴,
∴∠DPB=∠OEB,
∵∠DPB=2∠BCO,
∴∠OEB=2∠BCO,
∴∠ECB=∠EBC,
∴BE=CE,
令x=0,得y=4,
∴C(0,4),OC=4,
设OE=a,则CE=4﹣a,
∴BE=4﹣a,
在Rt△BOE中,由勾股定理得:BE2=OE2+OB2,
∴(4﹣a)2=a2+12,
解得:a=,
∴E(0,),
设BE所在直线表达式为y=kx+e(k≠0),
∴,
解得:,
∴直线BP的表达式为y=﹣x+;
(3)有最大值.
如图,设PD与AC交于点N,
过点B作y轴的平行线与AC相交于点M,
设直线AC表达式为y=mx+n,
∵A(﹣4,0),C(0,4),
∴,
解得:,
∴直线AC表达式为y=x+4,
∴M点的坐标为(1,5),
∴BM=5,
∵BM∥PN,
∴△PNQ∽△BMQ,
∴==,
设P(a0,﹣a02﹣3a0+4)(﹣4<a0<0),则N(a0,a0+4),
∴===,
∴当a0=﹣2时,有最大值,
此时,点P的坐标为(﹣2,6).
【点评】本题是与二次函数有关的综合题,主要考查了待定系数法,一次函数图象和性质,二次函数图象和性质,勾股定理,相似三角形的判定和性质等,属于中考数学压轴题,综合性强,难度较大,熟练掌握二次函数图象和性质、相似三角形的判定和性质等相关知识是解题关键.
7.(2021•成都)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=a(x﹣h)2+k与x轴相交于O,A两点,顶点P的坐标为(2,﹣1).点B为抛物线上一动点,连接AP,AB,过点B的直线与抛物线交于另一点C.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点B的横坐标与纵坐标相等,∠ABC=∠OAP,且点C位于x轴上方,求点C的坐标;
(3)若点B的横坐标为t,∠ABC=90°,请用含t的代数式表示点C的横坐标,并求出当t<0时,点C的横坐标的取值范围.
【分析】(1)由抛物线y=a(x﹣h)2+k,顶点P的坐标为(2,﹣1),可得h=2,k=﹣1,又y=a(x﹣2)2﹣1的图象过(0,0),即可解得a=,从而得到抛物线表达为y=(x﹣2)2﹣1=x2﹣x;
(2)在y=x2﹣x中,令y=x得x=x2﹣x,可得B(0,0)或B(8,8),分两种情况分别求C,①当B(0,0)时,过B作BC∥AP交抛物线于C,此时∠ABC=∠OAP,先求出直线AP解析式为y=x﹣2,再求得直线BC解析式为y=x,由得C(6,3);②当B(8,8)时,过P作PQ⊥x轴于Q,过B作BH⊥x轴于H,作H关于AB的对称点M,作直线BM交抛物线于C,由tan∠OAP==,tan∠ABH==,可知∠OAP=∠ABH,而H关于AB的对称点M,有∠ABH=∠ABM,故∠ABM=∠OAP,C是满足条件的点,设M(x,y),根据AM=AH=4,BM=BH=8,可得,解得M(,),从而求得直线BM解析式为y=x+2,再解得C(﹣1,);
(3)设BC交y轴于M,过B作BH⊥x轴于H,过M作MN⊥BH于N,证明△ABH∽△BMN,可得=,即=,BN==4,故M(0,t2﹣t+4),设直线BM解析式为y=ex+t2﹣t+4,将B(t,t2﹣t)代入得e=﹣,可得直线BM解析式为y=﹣x+t2﹣t+4,由得,解得点C的横坐标为﹣t﹣+4;当t<0时,xC=﹣t﹣+4=(﹣)2+12,可知=时,xC最小值是12,故当t<0时,点C的横坐标的取值范围是xC≥12.
【解答】解:(1)∵抛物线y=a(x﹣h)2+k,顶点P的坐标为(2,﹣1),
∴h=2,k=﹣1,即抛物线y=a(x﹣h)2+k为y=a(x﹣2)2﹣1,
∵抛物线y=a(x﹣h)2+k经过O,即y=a(x﹣2)2﹣1的图象过(0,0),
∴0=a(0﹣2)2﹣1,解得a=,
∴抛物线的函数表达为y=(x﹣2)2﹣1=x2﹣x;
(2)在y=x2﹣x中,令y=x得x=x2﹣x,
解得x=0或x=8,
∴B(0,0)或B(8,8),
①当B(0,0)时,过B作BC∥AP交抛物线于C,此时∠ABC=∠OAP,如图:
在y=x2﹣x中,令y=0,得x2﹣x=0,
解得x=0或x=4,
∴A(4,0),
设直线AP解析式为y=kx+b,将A(4,0)、P(2,﹣1)代入得:
,解得,
∴直线AP解析式为y=x﹣2,
∵BC∥AP,
∴设直线BC解析式为y=x+b',将B(0,0)代入得b'=0,
∴直线BC解析式为y=x,
由得(此时为点O,舍去)或,
∴C(6,3);
②当B(8,8)时,过P作PQ⊥x轴于Q,过B作BH⊥x轴于H,作H关于AB的对称点M,作直线BM交抛物线于C,连接AM,如图:
∵P(2,﹣1),A(4,0),
∴PQ=1,AQ=2,
Rt△APQ中,tan∠OAP==,
∵B(8,8),A(4,0),
∴AH=4,BH=8,
Rt△ABH中,tan∠ABH==,
∴∠OAP=∠ABH,
∵H关于AB的对称点M,
∴∠ABH=∠ABM,
∴∠ABM=∠OAP,即C是满足条件的点,
设M(x,y),
∵H关于AB的对称点M,
∴AM=AH=4,BM=BH=8,
∴,
两式相减变形可得x=8﹣2y,代入即可解得(此时为H,舍去)或,
∴M(,),
设直线BM解析式为y=cx+d,将M(,),B(8,8)代入得;
,解得,
∴直线BM解析式为y=x+2,
解得或(此时为B,舍去),
∴C(﹣1,),
综上所述,C坐标为(6,3)或(﹣1,);
(3)设BC交y轴于M,过B作BH⊥x轴于H,过M作MN⊥BH于N,如图:
∵点B的横坐标为t,
∴B(t,t2﹣t),又A(4,0),
∴AH=|t﹣4|,BH=|t2﹣t|,OH=|t|=MN,
∵∠ABC=90°,
∴∠MBN=90°﹣∠ABH=∠BAH,
且∠N=∠AHB=90°,
∴△ABH∽△BMN,
∴=,即=
∴BN==4,
∴NH=t2﹣t+4,
∴M(0,t2﹣t+4),
设直线BM解析式为y=ex+t2﹣t+4,
将B(t,t2﹣t)代入得t2﹣t=et+t2﹣t+4,
∴e=﹣,
∴直线BC解析式为y=﹣x+t2﹣t+4,
由得,
解得x1=t(B的横坐标),x2=﹣=﹣t﹣+4,
∴点C的横坐标为﹣t﹣+4;
当t<0时,
xC=﹣t﹣+4
=()2+()2+4
=(﹣)2+12,
∴=时,xC最小值是12,此时t=﹣4,
∴当t<0时,点C的横坐标的取值范围是xC≥12.
【点评】本题考查二次函数综合知识,涉及解析式、锐角三角函数、对称变换、两条直线平行、两条直线互相垂直、解含参数的方程等,综合性很强,难度较大,解题的关键是熟练掌握、应用各种综合知识,用含字母的式子表示线段长度及函数解析式.
8.(2021•金华)某游乐场的圆形喷水池中心O有一雕塑OA,从A点向四周喷水,喷出的水柱为抛物线,且形状相同.如图,以水平方向为x轴,点O为原点建立直角坐标系,点A在y轴上,x轴上的点C,D为水柱的落水点,水柱所在抛物线(第一象限部分)的函数表达式为y=﹣(x﹣5)2+6.
(1)求雕塑高OA.
(2)求落水点C,D之间的距离.
(3)若需要在OD上的点E处竖立雕塑EF,OE=10m,EF=1.8m,EF⊥OD.问:顶部F是否会碰到水柱?请通过计算说明.
【分析】(1)利用二次函数图象上点的坐标特征可求出点A的坐标,进而可得出雕塑高OA的值;
(2)利用二次函数图象上点的坐标特征可求出点D的坐标,进而可得出OD的长度,由喷出的水柱为抛物线且形状相同,可得出OC的长,结合CD=OC+OD即可求出落水点C,D之间的距离;
(3)代入x=10求出y值,进而可得出点(10,)在抛物线y=﹣(x﹣5)2+6上,将与1.8比较后即可得出顶部F不会碰到水柱.
【解答】解:(1)当x=0时,y=﹣(0﹣5)2+6=,
∴点A的坐标为(0,),
∴雕塑高m.
(2)当y=0时,﹣(x﹣5)2+6=0,
解得:x1=﹣1(舍去),x2=11,
∴点D的坐标为(11,0),
∴OD=11m.
∵从A点向四周喷水,喷出的水柱为抛物线,且形状相同,
∴OC=OD=11m,
∴CD=OC+OD=22m.
(3)当x=10时,y=﹣(10﹣5)2+6=,
∴点(10,)在抛物线y=﹣(x﹣5)2+6上.
又∵≈1.83>1.8,
∴顶部F不会碰到水柱.
【点评】本题考查了二次函数的应用,解题的关键是:(1)利用二次函数图象上点的坐标特征,求出点A的坐标;(2)利用二次函数图象上点的坐标特征,求出点D的坐标;(3)利用二次函数图象上点的坐标特征,求出抛物线上横坐标为10的点的坐标.
9.(2021•嘉兴)已知二次函数y=﹣x2+6x﹣5.
(1)求二次函数图象的顶点坐标;
(2)当1≤x≤4时,函数的最大值和最小值分别为多少?
(3)当t≤x≤t+3时,函数的最大值为m,最小值为n,若m﹣n=3,求t的值.
【分析】(1)解析式化成顶点式即可求得;
(2)根据二次函数图象上点的坐标特征即可求得最大值和最小值;
(3)分三种情况讨论,根据二次函数的性质得到最大值m和最小值n,进而根据m﹣n=3得到关于t的方程,解方程即可.
【解答】解:(1)∵y=﹣x2+6x﹣5=﹣(x﹣3)2+4,
∴顶点坐标为(3,4);
(2)∵a=﹣1<0,
∴抛物线开口向下,
∵顶点坐标为(3,4),
∴当x=3时,y最大值=4,
∵当1≤x≤3时,y随着x的增大而增大,
∴当x=1时,y最小值=0,
∵当3<x≤4时,y随着x的增大而减小,
∴当x=4时,y最小值=3.
∴当1≤x≤4时,函数的最大值为4,最小值为0;
(3)当t≤x≤t+3时,对t进行分类讨论,
①当t+3<3时,即t<0,y随着x的增大而增大,
当x=t+3时,m=﹣(t+3)2+6(t+3)﹣5=﹣t2+4,
当x=t时,n=﹣t2+6t﹣5,
∴m﹣n=﹣t2+4﹣(﹣t2+6t﹣5)=﹣6t+9,
∴﹣6t+9=3,解得t=1(不合题意,舍去),
②当0≤t<3时,顶点的横坐标在取值范围内,
∴m=4,
i)当0≤t≤时,在x=t时,n=﹣t2+6t﹣5,
∴m﹣n=4﹣(﹣t2+6t﹣5)=t2﹣6t+9,
∴t2﹣6t+9=3,解得t1=3﹣,t2=3+(不合题意,舍去);
ii)当<t<3时,在x=t+3时,n=﹣t2+4,
∴m﹣n=4﹣(﹣t2+4)=t2,
∴t2=3,解得t1=,t2=﹣(不合题意,舍去),
③当t≥3时,y随着x的增大而减小,
当x=t时,m=﹣t2+6t﹣5,
当x=t+3时,n=﹣(t+3)2+6(t+3)﹣5=﹣t2+4,
.m﹣n=﹣t2+6t﹣5﹣(﹣t2+4)=6t﹣9,
∴6t﹣9=3,解得t=2(不合题意,舍去),
综上所述,t=3﹣或.
【点评】本题考查了二次函数的性质,二次函数的最值,分类讨论是解题的关键.
10.(2021•凉山州)如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,AC=,OB=OC=3OA.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在第二象限内的抛物线上确定一点P,使四边形PBAC的面积最大,求出点P的坐标;
(3)在(2)的结论下,点M为x轴上一动点,抛物线上是否存在一点Q,使点P、B、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.
【分析】(1)根据勾股定理求出OA、OC,得出点A、C的坐标,进而得出点B的坐标,运用待定系数法即可求出答案;
(2)如图1,过点P作PK∥y轴交BC于点K,利用待定系数法求出设直线BC解析式,设P(t,﹣t2﹣2t+3),则K(t,t+3),根据S四边形PBAC=S△PBC+S△ABC,得出S四边形PBAC=﹣(t+)2+,运用二次函数求最值方法即可得出答案;
(3)如图2,分两种情况:点Q在x轴上方或点Q在x轴下方.①当点Q在x轴上方时,根据P与Q纵坐标相等,建立方程求解即可;②当点Q在x轴下方时,根据P与Q纵坐标互为相反数,建立方程求解即可.
【解答】解:(1)∵OC=3OA,AC=,∠AOC=90°,
∴OA2+OC2=AC2,即OA2+(3OA)2=()2,
解得:OA=1,
∴OC=3,
∴A(1,0),C(0,3),
∵OB=OC=3,
∴B(﹣3,0),
设抛物线解析式为y=a(x+3)(x﹣1),将C(0,3)代入,
得:﹣3a=3,
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x+3)(x﹣1)=﹣x2﹣2x+3,
∴该抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如图1,过点P作PK∥y轴交BC于点K,
设直线BC解析式为y=kx+n,将B(﹣3,0),C(0,3)代入,
得:,
解得:,
∴直线BC解析式为y=x+3,
设P(t,﹣t2﹣2t+3),则K(t,t+3),
∴PK=﹣t2﹣2t+3﹣(t+3)=﹣t2﹣3t,
∴S△PBC=S△PBK+S△PCK=PK•(t+3)+PK•(0﹣t)=PK=(﹣t2﹣3t),
S△ABC=AB•OC=×4×3=6,
∴S四边形PBAC=S△PBC+S△ABC=(﹣t2﹣3t)+6=﹣(t+)2+,
∵﹣<0,
∴当t=﹣时,四边形PBAC的面积最大,此时点P的坐标为(﹣,);
(3)存在.如图2,分两种情况:点Q在x轴上方或点Q在x轴下方.
①当点Q在x轴上方时,P与Q纵坐标相等,
∴﹣x2﹣2x+3=,
解得:x1=﹣,x2=﹣(舍去),
∴Q1(﹣,),
②当点Q在x轴下方时,P与Q纵坐标互为相反数,
∴﹣x2﹣2x+3=﹣,
解得:x1=﹣,x2=,
∴Q2(﹣,﹣),Q3(,﹣),
综上所述,Q点的坐标为Q1(﹣,),Q2(﹣,﹣),Q3(,﹣).
【点评】本题是有关二次函数综合题,主要考查了二次函数图象和性质,一次函数图象和性质,待定系数法,三角形面积和四边形面积,平行四边形性质,解一元二次方程等知识,属于中考数学压轴题,综合性强,难度大,熟练掌握待定系数法及平行四边形性质等相关知识,灵活运用方程思想、分类讨论思想和数形结合思想思考解决问题是解题关键.
11.(2021•遂宁)某服装店以每件30元的价格购进一批T恤,如果以每件40元出售,那么一个月内能售出300件,根据以往销售经验,销售单价每提高1元,销售量就会减少10件,设T恤的销售单价提高x元.
(1)服装店希望一个月内销售该种T恤能获得利润3360元,并且尽可能减少库存,问T恤的销售单价应提高多少元?
(2)当销售单价定为多少元时,该服装店一个月内销售这种T恤获得的利润最大?最大利润是多少元?
【分析】(1)设销售单价提高x元,根据题意列出方程求解即可;
(2)设销售利润为M元,求得函数关系式,利用二次函数的性质即可解决问题.
【解答】解:(1)设T恤的销售单价提高x元,
由题意列方程得:(x+40﹣30)(300﹣10x)=3360,
解得:x1=2或x2=18,
∵要尽可能减少库存,
∴x2=18不合题意,应舍去.
∴T恤的销售单价应提高2元,
答:T恤的销售单价应提高2元;
(2)设利润为M元,由题意可得:
M=(x+40﹣30)(300﹣10x),
=﹣10x2+200x+3000,
=﹣10(x﹣10)2+4000,
∴当x=10时,M最大值 =4000元,
∴销售单价:40+10=50(元),
答:当服装店将销售单价定为50元时,得到最大利润是4000元.
【点评】本题考查了二次函数及一元二次方程的应用,解题的关键是利用利润=单件利润×销售量列出二次函数解析式.
12.(2021•安徽)已知抛物线y=ax2﹣2x+1(a≠0)的对称轴为直线x=1.
(1)求a的值;
(2)若点M(x1,y1),N(x2,y2)都在此抛物线上,且﹣1<x1<0,1<x2<2.比较y1与y2的大小,并说明理由;
(3)设直线y=m(m>0)与抛物线y=ax2﹣2x+1交于点A、B,与抛物线y=3(x﹣1)2交于点C,D,求线段AB与线段CD的长度之比.
【分析】(1)根据公式,对称轴为直线x=﹣,代入数据即可;
(2)结合函数的图象,根据二次函数的增减性可得结论;
(3)分别联立直线y=m与两抛物线的解析式,表示出A,B,C,D的坐标,再表示出线段AB和线段CD的长度,即可得出结论.
【解答】解:(1)根据题意可知,抛物线y=ax2﹣2x+1(a≠0)的对称轴为直线:x=﹣==1,
∴a=1.
(2)由(1)可知,抛物线的解析式为:y=x2﹣2x+1=(x﹣1)2,
∵a=1>0,
∴当x>1时,y随x的增大而增大,当x<1时,y随x的增大而减小,
∵﹣1<x1<0,1<x2<2,
∴1<1﹣x1<2,0<x2﹣1<1,
结合函数图象可知,当抛物线开口向上时,距离对称轴越远,值越大,
∴y1>y2.
(3)联立y=m(m>0)与y=x2﹣2x+1=(x﹣1)2,可得A(1+,m),B(1﹣,m),
∴AB=2,
联立y=m(m>0)与y=3(x﹣1)2,可得C(1+,m),D(1﹣,m),
∴CD=2×=,
∴=.
【点评】本题主要考查二次函数的性质,二次函数与一次函数交点问题等,题目难度适中,数形结合思想及求二次函数与一次函数交点需要联立方程是解题基础.
13.(2021•连云港)如图,抛物线y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,已知B(3,0).
(1)求m的值和直线BC对应的函数表达式;
(2)P为抛物线上一点,若S△PBC=S△ABC,请直接写出点P的坐标;
(3)Q为抛物线上一点,若∠ACQ=45°,求点Q的坐标.
【分析】(1)把点B坐标直接代入抛物线的表达式,可求m的值,进而求出抛物线的表达式,可求出点C的坐标,设直线BC的表达式,把点B和点C的坐标代入函数表达式即可;
(2)过点A作直线BC的平行线AP1,联立直线AP1与抛物线表达式可求出P1的坐标;设出直线AP1与y轴的交点为G,将直线BC向下平移,平移的距离为GC的长度,可得到直线P2P3,联立直线表达式与抛物线表达式,可求出点P的坐标;
(3)取点Q使∠ACQ=45°,作直线CQ,过点A作AD⊥CQ于点D,过点D作DF⊥x轴于点F,过点C作CE⊥DF于点E,可得△CDE≌△DAF,求出点D的坐标,联立求出点Q的坐标.
【解答】解:(1)将B(3,0)代入y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9),化简得,m2+m=0,
则m=0(舍)或m=﹣1,
∴m=﹣1,
∴y=﹣x2+4x﹣3.
∴C(0,﹣3),
设直线BC的函数表达式为y=kx+b,
将B(3,0),C(0,﹣3)代入表达式,可得,
,解得,,
∴直线BC的函数表达式为y=x﹣3.
(2)如图,过点A作AP1∥BC,设直线AP1交y轴于点G,将直线BC向下平移GC个单位,得到直线P2P3.
由(1)得直线BC的表达式为y=x﹣3,A(1,0),
∴直线AG的表达式为y=x﹣1,
联立,解得,或,
∴P1(2,1)或(1,0),
由直线AG的表达式可得G(0,﹣1),
∴GC=2,CH=2,
∴直线P2P3的表达式为:y=x﹣5,
联立,
解得,,或,,
∴P2(,),P3(,);
综上可得,符合题意的点P的坐标为:(2,1),(1,0),(,),(,);
(3)如图,取点Q使∠ACQ=45°,作直线CQ,过点A作AD⊥CQ于点D,过点D作DF⊥x轴于点F,过点C作CE⊥DF于点E,
则△ACD是等腰直角三角形,
∴AD=CD,
∴△CDE≌△DAF(AAS),
∴AF=DE,CE=DF.
设DE=AF=a,则CE=DF=a+1,
由OC=3,则DF=3﹣a,
∴a+1=3﹣a,解得a=1.
∴D(2,﹣2),又C(0,﹣3),
∴直线CD对应的表达式为y=x﹣3,
设Q(n,n﹣3),代人y=﹣x2+4x﹣3,
∴n﹣3=﹣n2+4n﹣3,整理得n2﹣n=0.
又n≠0,则n=.
∴Q(,﹣).
【点评】本题属于二次函数综合题,主要考查三角形的面积问题,角度的存在性等,在求解过程中,结合背景图形,作出正确的辅助线是解题的基础.
14.(2021•丽水)如图,已知抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(0,﹣5),B(5,0).
(1)求b,c的值;
(2)连结AB,交抛物线L的对称轴于点M.
①求点M的坐标;
②将抛物线L向左平移m(m>0)个单位得到抛物线L1.过点M作MN∥y轴,交抛物线L1于点N.P是抛物线L1上一点,横坐标为﹣1,过点P作PE∥x轴,交抛物线L于点E,点E在抛物线L对称轴的右侧.若PE+MN=10,求m的值.
【分析】(1)用待定系数法可求出答案;
(2)①设直线AB的解析式为y=kx+n(k≠0),由A点及B点坐标可求出直线AB的解析式,由(1)得,抛物线L的对称轴是直线x=2,则可求出答案;
②由题意可得点N的坐标是(2,m2﹣9),P点的坐标是(﹣1,m2﹣6m),分三种情况,(Ⅰ)如图1,当点N在点M及下方,即0<m<时,(Ⅱ)如图2,当点N在点M的上方,点Q在点P及右侧,(Ⅲ)如图3,当点N在M上方,点Q在点P左侧,由平移的性质求出PE及MN的长,根据PE+MN=10列出方程可得出答案.
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(0,﹣5)和点B(5,0),
∴,
解得:,
∴b,c的值分别为﹣4,﹣5.
(2)①设直线AB的解析式为y=kx+n(k≠0),
把A(0,﹣5),B(5,0)的坐标分别代入表达式,得,
解得,
∴直线AB的函数表达式为y=x﹣5.
由(1)得,抛物线L的对称轴是直线x=2,
当x=2时,y=x﹣5=﹣3,
∴点M的坐标是(2,﹣3);
②设抛物线L1的表达式为y=(x﹣2+m)2﹣9,
∵MN∥y轴,
∴点N的坐标是(2,m2﹣9),
∵点P的横坐标为﹣1,
∴P点的坐标是(﹣1,m2﹣6m),
设PE交抛物线L1于另一点Q,
∵抛物线L1的对称轴是直线x=2﹣m,PE∥x轴,
∴根据抛物线的对称性,点Q的坐标是(5﹣2m,m2﹣6m),
(Ⅰ)如图1,当点N在点M及下方,即0<m<时,
∴PQ=5﹣2m﹣(﹣1)=6﹣2m,MN=﹣3﹣(m2﹣9)=6﹣m2,
由平移的性质得,QE=m,
∴PE=6﹣2m+m=6﹣m,
∵PE+MN=10,
∴6﹣m+6﹣m2=10,
解得,m1=﹣2(舍去),m2=1,
(Ⅱ)如图2,当点N在点M及上方,点Q在点P及右侧,
即<m<3时,
PE=6﹣m,MN=m2﹣6,
∵PE+MN=10,
∴6﹣m+m2﹣6=10,
解得,m1=(舍去),m2=(舍去).
(Ⅲ)如图3,当点N在M上方,点Q在点P左侧,
即m>3时,PE=m,MN=m2﹣6,
∵PE+MN=10,
∴m+m2﹣6=10,
解得,m1=(舍去),m2=,
综合以上可得m的值是1或.
【点评】本题是二次函数的综合题,考查了二次函数与x轴的交点,待定系数法,两点的距离,平移的性质,解一元二次方程等知识,熟练掌握方程的思想方法是解题的关键.
15.(2021•遂宁)如图,已知二次函数的图象与x轴交于A和B(﹣3,0)两点,与y轴交于C(0,﹣3),对称轴为直线x=﹣1,直线y=﹣2x+m经过点A,且与y轴交于点D,与抛物线交于点E,与对称轴交于点F.
(1)求抛物线的解析式和m的值;
(2)在y轴上是否存在点P,使得以D、E、P为顶点的三角形与△AOD相似,若存在,求出点P的坐标;若不存在,试说明理由;
(3)直线y=1上有M、N两点(M在N的左侧),且MN=2,若将线段MN在直线y=1上平移,当它移动到某一位置时,四边形MEFN的周长会达到最小,请求出周长的最小值(结果保留根号).
【分析】(1)根据对称性求出点A的坐标,设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x﹣1),再利用待定系数法可得结论.
(2)构建方程组求出点E的坐标,分两种情形:过点E作EP⊥y轴于P.可证△EDP∽△ADO,推出P(0,12).过点E作EP′⊥DE交y轴于P′,同法可证,△P′DE∽△ADO,求出PP′可得结论.
(3)因为E,F为定点,推出线段EF的长为定值,推出当EM+FN的和最小时,四边形MEFN的周长最小,如图2中,画出直线y=1,将点F向左平移2个单位得到F′,作点E关于直线y=1的对称点E′,连接E′F′与直线y=1交于点M,过点F作FN∥E′F′交直线y=1于点N,由作图可知,EM=E′M,FN=F′M,推出EM+FN=E′M+F′M=E′F′,此时EM+FN的值最小,利用勾股定理求出E′F′,EF即可解决问题.
【解答】解:(1)∵抛物线的对称轴x=﹣1,与x轴的交点为A,B(﹣3,0),
∴A(1,0),
∴可以假设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x﹣1),
把C(0,﹣3)代入得到,a=1,
∴抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3.
∵直线y=﹣2x+m经过点A(1,0),
∴0=﹣2+m,
∴m=2.
(2)如图1中,
∵直线AF的解析式为y=﹣2x+2,直线交y轴于D,与抛物线交于点E,
∴D(0,2),
由,解得即点A,或,
∴E(﹣5,12),
过点E作EP⊥y轴于P.
∵∠EPD=∠AOD=90°,∠EDP=∠ODA,
∴△EDP∽△ADO,
∴P(0,12).
过点E作EP′⊥DE交y轴于P′,
同法可证,△P′DE∽△ADO,
∴∠P′=∠DAO,
∴tan∠P′=tan∠DAO,
∴=,
∴=,
∴PP′=2.5,
∴P′(0,14.5),
综上所述,满足条件的点P的坐标为(0,12)或(0,14.5).
(3)∵E,F为定点,
∴线段EF的长为定值,
∴当EM+FN的和最小时,四边形MEFN的周长最小,
如图2中,画出直线y=1,将点F向左平移2个单位得到F′,
作点E关于直线y=1的对称点E′,连接E′F′与直线y=1交于点M,过点F作FN∥E′F′交直线y=1于点N,
由作图可知,EM=E′M,FN=F′M,
∵E′,M,F′三点共线,
∴EM+FN=E′M+F′M=E′F′,此时EM+FN的值最小,
∵点F为直线y=﹣2x+2与x=﹣1的交点,
∴F(﹣1,4),
∴F′(﹣3,4),
∵E(﹣5,12),
∴E′(﹣5,﹣10),
如图,延长FF′交线段EE′于W,
∵FF′∥直线y=1,
∴FW⊥EE′,
在Rt△WEF中,EF===4,
在Rt△E′F′W中,E′F′===10,
∴四边形MEFN的周长的最小值=ME+FN+EF+MN=E′F′+EF+MN=10+4+2.
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法,相似三角形的判定和性质,解直角三角形,轴对称最短问题等知识,解题的关键是学会用分类讨论的思想思考问题,学会利用轴对称解决最短问题,属于中考压轴题.
16.(2021•重庆)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c经过A(0,﹣1),B(4,1).直线AB交x轴于点C,P是直线AB下方抛物线上的一个动点.过点P作PD⊥AB,垂足为D,PE∥x轴,交AB于点E.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)当△PDE的周长取得最大值时,求点P的坐标和△PDE周长的最大值;
(3)把抛物线y=x2+bx+c平移,使得新抛物线的顶点为(2)中求得的点P.M是新抛物线上一点,N是新抛物线对称轴上一点,直接写出所有使得以点A,B,M,N为顶点的四边形是平行四边形的点M的坐标,并把求其中一个点M的坐标的过程写出来.
【分析】(1)利用待定系数法将A(0,﹣1),B(4,1)代入y=x2+bx+c,即可求得答案;
(2)先运用待定系数法求出AB的函数表达式,设P(t,t2﹣t﹣1),其中0<t<4,根据点E在直线y=x﹣1上,PE∥x轴,可得出PE=﹣2(t﹣2)2+8,再根据△PDE∽△AOC,即可得到△PDE的周长l=﹣(t﹣2)2++8,运用二次函数最值方法即可求出答案;
(3)分两种情况:①若AB是平行四边形的对角线,②若AB是平行四边形的边,分别进行讨论即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过A(0,﹣1),B(4,1),
∴,
解得:,
∴该抛物线的函数表达式为y=x2﹣x﹣1;
(2)如图1,设直线AB的函数表达式为y=kx+n,
∵A(0,﹣1),B(4,1),
∴,
解得:,
∴直线AB的函数表达式为y=x﹣1,
令y=0,得x﹣1=0,
解得:x=2,
∴C(2,0),
设P(t,t2﹣t﹣1),其中0<t<4,
∵点E在直线y=x﹣1上,PE∥x轴,
∴t2﹣t﹣1=x﹣1,
∴x=2t2﹣7t,
∴E(2t2﹣7t,t2﹣t﹣1),
∴PE=t﹣(2t2﹣7t)=﹣2t2+8t=﹣2(t﹣2)2+8,
∵PD⊥AB,
∴∠AOC=∠PDE=90°,
又∵PE∥x轴,
∴∠OCA=∠PED,
∴△PDE∽△AOC,
∵AO=1,OC=2,
∴AC=,
∴△AOC的周长为3+,
令△PDE的周长为l,则=,
∴l=•[﹣2(t﹣2)2+8]=﹣(t﹣2)2++8,
∴当t=2时,△PDE周长取得最大值,最大值为+8.
此时,点P的坐标为(2,﹣4).
(3)如图2,满足条件的点M坐标为(2,﹣4),(6,12),(﹣2,12).
由题意可知,平移后抛物线的函数表达式为y=x2﹣4x,对称轴为直线x=2,
①若AB是平行四边形的对角线,
当MN与AB互相平分时,四边形ANBM是平行四边形,
即MN经过AB的中点C(2,0),
∵点N的横坐标为2,
∴点M的横坐标为2,
∴点M的坐标为(2,﹣4),
②若AB是平行四边形的边,
Ⅰ.当MN∥AB且MN=AB时,四边形ABNM是平行四边形,
∵A(0,﹣1),B(4,1),点N的横坐标为2,
∴点M的横坐标为2﹣4=﹣2,
∴点M的坐标为(﹣2,12);
Ⅱ.当NM∥AB且NM=AB时,四边形ABMN是平行四边形,
∵A(0,﹣1),B(4,1),点N的横坐标为2,
∴点M的横坐标为2+4=6,
∴点M的坐标为(6,12);
综上所述,点M的坐标为(2,﹣4)或(﹣2,12)或(6,12).
【点评】本题是二次函数有关的综合题,主要考查了待定系数法求函数解析式,二次函数图象和性质,三角形周长,平行四边形性质等,熟练掌握待定系数法、二次函数图象和性质及平行四边形性质等相关知识,运用分类讨论思想和数形结合思想是解题关键.
17.(2021•湖州)今年以来,我市接待的游客人数逐月增加,据统计,游玩某景区的游客人数三月份为4万人,五月份为5.76万人.
(1)求四月和五月这两个月中该景区游客人数平均每月增长百分之几;
(2)若该景区仅有A,B两个景点,售票处出示的三种购票方式如下表所示:
购票方式
甲
乙
丙
可游玩景点
A
B
A和B
门票价格
100元/人
80元/人
160元/人
据预测,六月份选择甲、乙、丙三种购票方式的人数分别有2万、3万和2万,并且当甲、乙两种门票价格不变时,丙种门票价格每下降1元,将有600人原计划购买甲种门票的游客和400人原计划购买乙种门票的游客改为购买丙种门票.
①若丙种门票价格下降10元,求景区六月份的门票总收入;
②问:将丙种门票价格下降多少元时,景区六月份的门票总收入有最大值?最大值是多少万元?
【分析】(1)设四月和五月这两个月中该景区游客人数平均每月增长率为x,根据增长率问题应用题列出方程,解之即可;
(2)①根据题意丙种门票价格下降10元,列式100×(2﹣10×0.06)+80×(3﹣10×0.04)+(160﹣10)×(2+10×0.06+10×0.04)计算,即可求景区六月份的门票总收入;
②设丙种门票价格降低m元,景区六月份的门票总收入为W万元,由题意可得W=100(2﹣0.06m)+80(3﹣0.04m)+(160﹣m)(2+0.06m+0.04m),化简得W=﹣0.1(m﹣24)2+817.6,然后根据二次函数的性质即可得结果.
【解答】解:(1)设四月和五月这两个月中该景区游客人数平均每月增长率为x,
由题意,得4(1+x)2=5.76,
解这个方程,得x1=0.2,x2=﹣2.2(舍去),
答:四月和五月这两个月中该景区游客人数平均每月增长率为20%;
(2)①由题意,得
100×(2﹣10×0.06)+80×(3﹣10×0.04)+(160﹣10)×(2+10×0.06+10×0.04)=798(万元).
答:景区六月份的门票总收入为798万元.
②设丙种门票价格降低m元,景区六月份的门票总收入为W万元,
由题意,得
W=100(2﹣0.06m)+80(3﹣0.04m)+(160﹣m)(2+0.06m+0.04m),
化简,得W=﹣0.1(m﹣24)2+817.6,
∵﹣0.1<0,
∴当m=24时,W取最大值,为817.6万元.
答:当丙种门票价格下降24元时,景区六月份的门票总收入有最大值,最大值是817.6万元.
【点评】本题考查了二次函数的应用,一元二次方程的应用,解决本题的关键是掌握二次函数的应用,一元二次方程的应用.
18.(2021•泸州)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+x+4与两坐标轴分别相交于A,B,C三点.
(1)求证:∠ACB=90°;
(2)点D是第一象限内该抛物线上的动点,过点D作x轴的垂线交BC于点E,交x轴于点F.
①求DE+BF的最大值;
②点G是AC的中点,若以点C,D,E为顶点的三角形与△AOG相似,求点D的坐标.
【分析】(1)由抛物线y=﹣x2+x+4与两坐标轴分别相交于A,B,C三点,求出A,B,C坐标和△ABC三边长,用勾股定理逆定理判断△ABC是直角三角形即可
(2)①由B(8,0),C(0,4)可得直线BC解析式为y=﹣x+4,设第一象限D(m,+m+4),则E(m,﹣m+4),可得DE+BF=(﹣m2+2m)+(8﹣m)=﹣(m﹣2)2+9,即可得DE+BF的最大值是9;
②由∠CAB+∠CBA=90°,FEB+∠CBA=90°,得∠CAB=∠FEB=∠DEC,以点C,D,E为顶点的三角形与△AOG相似,只需=或=,而OA=2,AG=,用含m的代数式表示DE=﹣m2+2m,CE=,分情况列出方程即可得m的值,从而得到答案.
【解答】解:(1)y=﹣x2+x+4中,令x=0得y=4,令y=0得x1=﹣2,x2=8,
∴A(﹣2,0),B(8,0),C(0,4),
∴OA=2,OB=8,OC=4,AB=10,
∴AC2=OA2+OC2=20,BC2=OB2+OC2=80,
∴AC2+BC2=100,
而AB2=102=100,
∴AC2+BC2=AB2,
∴∠ACB=90°;
(2)①设直线BC解析式为y=kx+b,将B(8,0),C(0,4)代入可得:,
解得,
∴直线BC解析式为y=﹣x+4,
设第一象限D(m,+m+4),则E(m,﹣m+4),
∴DE=(+m+4)﹣(﹣m+4)=﹣m2+2m,BF=8﹣m,
∴DE+BF=(﹣m2+2m)+(8﹣m)
=﹣m2+m+8
=﹣(m﹣2)2+9,
∴当m=2时,DE+BF的最大值是9;
②由(1)知∠ACB=90°,
∴∠CAB+∠CBA=90°,
∵DF⊥x轴于F,
∴∠FEB+∠CBA=90°,
∴∠CAB=∠FEB=∠DEC,
(一)当A与E对应时,
以点C,D,E为顶点的三角形与△AOG相似,只需=或=,
而G为AC中点,A(﹣2,0),C(0,4),
∴G(﹣1,2),OA=2,AG=,
由①知:DE=﹣m2+2m,E(m,﹣m+4),
∴CE==,
当=时,=,解得m=4或m=0(此时D与C重合,舍去)
∴D(4,6),
当=时,=,解得m=3或m=0(舍去),
∴D(3,),
∵在Rt△AOC中,G是AC中点,
∴OG=AG,
∴∠GAO=∠GOA,即∠CAB=∠GOA,
∴∠DEC=∠GOA,
(二)当O与E对应时,
以点C,D,E为顶点的三角形与△AOG相似,只需=或=,
∵OG=AG,
∴=与=答案相同,同理=与或=答案相同,
综上所述,以点C,D,E为顶点的三角形与△AOG相似,则D的坐标为(4,6)或(3,).
【点评】本题考查二次函数综合知识,涉及抛物线与坐标轴交点、线段和的最大值、相似三角形判定等,解题的关键是分类列方程.
19.(2021•重庆)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣4(a≠0)与x轴交于点A(﹣1,0),B(4,0),与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)直线l为该抛物线的对称轴,点D与点C关于直线l对称,点P为直线AD下方抛物线上一动点,连接PA,PD,求△PAD面积的最大值.
(3)在(2)的条件下,将抛物线y=ax2+bx﹣4(a≠0)沿射线AD平移4个单位,得到新的抛物线y1,点E为点P的对应点,点F为y1的对称轴上任意一点,在y1上确定一点G,使得以点D,E,F,G为顶点的四边形是平行四边形,写出所有符合条件的点G的坐标,并任选其中一个点的坐标,写出求解过程.
【分析】(1)直接代入点A,B坐标即可;
(2)作PE∥y轴交直线AD于H,通过铅垂高表示出△APD的面积即可求出最大面积;
(3)通过平移距离为4,转化为向右平移4个单位,再向下平移4个单位,得出平移后的抛物线关系式和E的坐标,从而平行四边形中,已知线段DE,分DE为边还是对角线,通过点的平移得出G的横坐标即可.
【解答】解:(1)将A(﹣1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx﹣4得
,
∴,
∴y=x2﹣3x﹣4,
(2)当x=0时,y=﹣4,
∴点C(0,﹣4),
∵点D与点C关于直线l对称,且对称轴为直线x=,
∴D(3,﹣4),
∵A(﹣1,0),
∴直线AD的函数关系式为:y=﹣x﹣1,
设P(m,m2﹣3m﹣4),
作PE∥y轴交直线AD于H,
∴H(m,﹣m﹣1),
∴PH=﹣m﹣1﹣(m2﹣3m﹣4)
=﹣m2+2m+3,
∴S△APD==2(﹣m2+2m+3)=﹣2m2+4m+6,
当m=﹣=1时,S△APD最大为8,
(3)∵直线AD与x轴正方向夹角为45°,
∴沿AD方向平移,实际可看成向右平移4个单位,再向下平移4个单位,
∵P(1,﹣6),
∴E(5,﹣10),
抛物线y=x2﹣3x﹣4平移后y1=x2﹣11x+20,
∴抛物线y1的对称轴为:直线x=,
当DE为平行四边形的边时:
若D平移到对称轴上F点,则G的横坐标为,
代入y1=x2﹣11x+20得y=﹣,
∴,
若E平移到对称轴上F点,则G的横坐标为,
代入y1=x2﹣11x+20得y=,
∴,
若DE为平行四边形的对角线时,
若E平移到对称轴上F点,则G平移到D点,
∴G的横坐标为,
代入y1=x2﹣11x+20得y=﹣,
∴
∴G()或G()或G(),
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数关系式,铅垂高求三角形的面积,以及平移的性质和平行四边形的性质和判定,解决问题的关键是沿AD平移转化为右平移4个单位,再向下平移4个单位,属于中考压轴题.
20.(2021•湖州)如图,已知经过原点的抛物线y=2x2+mx与x轴交于另一点A(2,0).
(1)求m的值和抛物线顶点M的坐标;
(2)求直线AM的解析式.
【分析】(1)将A(2,0)代入抛物线解析式即可求出m的值,然后将关系式化为顶点式即可得出顶点坐标;
(2)设直线AM的解析式为y=kx+b(k≠0),将点A,M的坐标代入即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=2x2+mx与x轴交于另一点A(2,0),
∴2×22+2m=0,
∴m=﹣4,
∴y=2x2﹣4x
=2(x﹣1)2﹣2,
∴顶点M的坐标为(1,﹣2),
(2)设直线AM的解析式为y=kx+b(k≠0),
∵图象过A(2,0),M(1,﹣2),
∴,
解得,
∴直线AM的解析式为y=2x﹣4.
【点评】本题主要考查了待定系数法求函数的关系式,以及二次函数顶点式的转化,属于常考题型.
21.(2021•自贡)如图,抛物线y=(x+1)(x﹣a)(其中a>1)与x轴交于A、B两点,交y轴于点C.
(1)直接写出∠OCA的度数和线段AB的长(用a表示);
(2)若点D为△ABC的外心,且△BCD与△ACO的周长之比为:4,求此抛物线的解析式;
(3)在(2)的前提下,试探究抛物线y=(x+1)(x﹣a)上是否存在一点P,使得∠CAP=∠DBA?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)直接利用抛物线的解析式求出A,B,C的坐标即可解决问题.
(2)证明△DBC∽△OAC,推出=,由此构建方程,即可解决问题.
(3)作点C关于抛物线的对称轴x=的对称点C′,连接AC′.证明∠ABD=∠CAC′,推出当点P与点C′重合时满足条件.作点P关于直线AC的对称点E(0,﹣1),则∠EAC=∠PAC=∠ABD,作直线AE交抛物线于P′,点P′满足条件,构建一次函数,利用方程组确定交点坐标即可.
【解答】解:(1)定义抛物线y=(x+1)(x﹣a),令y=0,可得x=﹣1或a,
∴B(﹣1,0),A(a,0),
令x=0,得到y=﹣a,
∴C(0,﹣a),
∴OA=OC=a,OB=1,
∴AB=1+a.
∵∠AOC=90°,
∴∠OCA=45°.
(2)∵△AOC是等腰直角三角形,
∴∠OAC=45°,
∵点D是△ABC的外心,
∴∠BDC=2∠CAB=90°,DB=DC,
∴△BDC也是等腰直角三角形,
∴△DBC∽△OAC,
∴=,
∴=,
解得a=2,
∴抛物线的解析式为y=(x+1)(x﹣2)=x2﹣x﹣2.
(3)作点C关于抛物线的对称轴x=的对称点C′,连接AC′.
∵C(0,﹣2),C′(1,﹣2),
∴PC∥AB,
∵BC,AC′关于直线x=对称,
∴CB=AC′,
∴四边形ABCP是等腰梯形,
∴∠CBA=∠C′AB,
∵∠DBC=∠OAC=45°,
∴∠ABD=∠CAC′,
∴当点P与点C′重合时满足条件,
∴P(1,﹣2).
作点P关于直线AC的对称点E(0,﹣1),则∠EAC=∠PAC=∠ABD,作直线AE交抛物线于P′,点P′满足条件,
∵A(2,0),E(0,﹣1),
∴直线AE的解析式为y=x﹣1,
由,解得(即点A)或,
∴P′(﹣,﹣),
综上所述,满足条件的点P的坐标为(1,﹣2)或(﹣,﹣).
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,等腰直角三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质,一次函数的性质等知识,解题的关键是证明△BDC是等腰直角三角形,学会添加辅助线,寻找特殊点解决问题,属于中考压轴题.
22.(2021•西宁)如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=﹣x+3的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,点C的坐标为(﹣2,0),抛物线经过A,B,C三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)直线AD与y轴负半轴交于点D,且∠BAO=∠DAO,求证:OB=OD;
(3)在(2)的条件下,若直线AD与抛物线的对称轴l交于点E,连接BE,在第一象限内的抛物线上是否存在一点P,使四边形BEAP的面积最大?若存在,请求出点P的坐标及四边形BEAP面积的最大值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由直线求得A,B,再由待定系数法求出抛物线解析式即可;
(2)证明出△BOA≌△DOA即可;
(3)根据△BPA面积最大时,四边形BEAP的面积最大,先设点P的坐标为(t,t2+t+3),表示出S△ABP=(t﹣3)2+,即可得出点P的坐标及四边形BEAP面积的最大值.
【解答】解:(1)令y=0,则﹣x+3=0,解得x=6,
令x=0,则y=3,
∴A(6,0),B(0,3),
设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,
把A,B,C三点坐标代入解析式,得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=x2+x+3;
(2)证明:∵在平面直角坐标系xOy中,
∴∠BOA=∠DOA=90°,
在△BOA和△DOA中,
,
∴△BOA≌△DOA (ASA),
∴OB=OD,
(3)存在,理由如下:
如图,过点E作EM⊥y轴于点M,
∵y=x2+x+3=(x﹣2)2+4,
∴抛物线的对称轴是直线x=2,
∴E点的横坐标是2,即EM=2,
∵B(0,3),
∴OB=OD=3,
∴BD=6,
∵A(6,0),
∴OA=6,
∴S△ABE=S△ABD﹣S△DBE=×6×6﹣×6×2=12,
设点P的坐标为(t,t2+t+3),
连接PA,PB,过点P作PN⊥x轴于点H1,交直线AB于点N,过点B作H2⊥PN于点H2,
∴N(t,﹣t+3),
∴PN=t2+t+3﹣(﹣t+3)=t2+t,
∵AH1+BH2=OA=6,S△ABP=S△NBP+S△ANP=PN•BH2+PN•AH1=PN•OA,
∴S△ABP=×6(t2+t)=(t﹣3)2+,
∵<0,抛物线开口向下,函数有最大值,
∴当t=3时,△BPA面积的最大值是,此时四边形BEAP的面积最大,
∴四边形BEAP的面积最大值为+12=,
∴当P点坐标是(3,)时,四边形BEAP面积的最大值是.
【点评】本题主要考查了二次函数的性质、全等三角形的判定与性质、配方求三角形面积最大值,解决此题的关键是设点P的坐标为(t,t2+t+3),表示出S△ABP=(t﹣3)2+.
23.(2021•日照)已知:抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点P为直线BC上方抛物线上任意一点,连PC、PB、PO,PO交直线BC于点E,设=k,求当k取最大值时点P的坐标,并求此时k的值.
(3)如图2,点Q为抛物线对称轴与x轴的交点,点C关于x轴的对称点为点D.
①求△BDQ的周长及tan∠BDQ的值;
②点M是y轴负半轴上的点,且满足tan∠BMQ=(t为大于0的常数),求点M的坐标.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)如图1,过点P作PH∥y轴交直线BC于点H,则△PEH∽△OEC,进而可得k=PH,再运用待定系数法求得直线BC的解析式为y=﹣x+3,设点P(t,﹣t2+2t+3),则H(t,﹣t+3),从而得出k=(t﹣)2+,再利用二次函数性质即可得出答案;
(3)①如图2,过点Q作QT⊥BD于点T,则∠BTQ=∠DTQ=90°,利用配方法求得抛物线对称轴为直线x=1,得出Q(1,0),运用勾股定理即可求得△BDQ的周长=BQ+DQ+BD=2++3;再证明△BQT是等腰直角三角形,利用三角函数求得QT,DT,即可求得答案;
②设M(0,﹣m),则OM=m,根据QT2+MT2=MQ2,求得QT、MT,再利用cos∠QBT=cos∠MBO,求得BT,根据BT+MT=BM,可得+=,化简得m2﹣2tm+3=0,解方程即可求得答案.
另解:如图4,取线段BQ的中点E,作EO′⊥BQ,使EO′=t,且点O′在x轴下方,则O′(2,﹣t),连接O′B,O′Q,以O′为圆心,O′B为半径作⊙O′,交y轴于点M,设M(0,m),根据O′M=O′B,可得(2﹣0)2+(﹣t﹣m)2=12+t2,解方程即可求得答案.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴设y=a(x+1)(x﹣3),将C(0,3)代入,得a(0+1)(0﹣3)=3,
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)如图1,过点P作PH∥y轴交直线BC于点H,
∴△PEH∽△OEC,
∴=,
∵=k,OC=3,
∴k=PH,
设直线BC的解析式为y=kx+n,
∵B(3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
设点P(t,﹣t2+2t+3),则H(t,﹣t+3),
∴PH=﹣t2+2t+3﹣(﹣t+3)=﹣t2+3t,
∴k=(﹣t2+3t)=(t﹣)2+,
∵<0,
∴当t=时,k取得最大值,此时,P(,);
(3)①如图2,过点Q作QT⊥BD于点T,则∠BTQ=∠DTQ=90°,
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴抛物线对称轴为直线x=1,
∴Q(1,0),
∴OQ=1,BQ=OB﹣OQ=3﹣1=2,
∵点C关于x轴的对称点为点D,
∴D(0,﹣3),
∵B(3,0),
∴OB=OD=3,
∵∠BOD=90°,
∴DQ===,
BD===3,
∴△BDQ的周长=BQ+DQ+BD=2++3;
在Rt△OBD中,∵∠BOD=90°,OB=OD,
∴∠DBO=∠BDO=45°,
∵∠BTQ=90°,
∴△BQT是等腰直角三角形,
∴QT=BT=BQ•cos∠DBO=2•cos45°=,
∴DT=BD﹣BT=3﹣=2,
∴tan∠BDQ===;
②设M(0,﹣m),则OM=m,
BM===,
MQ==,
∵tan∠BMQ=,
∴=,
∴MT=t•QT,
∵QT2+MT2=MQ2,
∴QT2+(t•QT)2=()2,
∴QT=,MT=,
∵cos∠QBT=cos∠MBO,
∴=,即=,
∴BT=,
∵BT+MT=BM,
∴+=,
整理得,(m2+3)2=4t2m2,
∵t>0,m>0,
∴m2+3=2tm,即m2﹣2tm+3=0,
当Δ=(﹣2t)2﹣4×1×3=4t2﹣12≥0,即t≥时,
m==t±,
∴M(0,﹣t)或(0,﹣﹣t).
另解:如图4,取线段BQ的中点E,作EO′⊥BQ,使EO′=t,且点O′在x轴下方,
∴O′(2,﹣t),
连接O′B,O′Q,以O′为圆心,O′B为半径作⊙O′,交y轴于点M,
则tan∠BO′E==,
∵EB=EQ,∠O′EB=∠O′EQ=90°,O′E=O′E,
∴△O′EB≌△O′EQ(SAS),
∴∠QO′E=∠BO′E,
∴∠BMQ=∠BO′Q=∠BO′E,
∴tan∠BMQ=tan∠BO′E=,
设M(0,m),
∵O′M=O′B,
∴(2﹣0)2+(﹣t﹣m)2=12+t2,
∴m2+2tm+3=0,
解得:m==﹣t±,
∴M(0,﹣t)或(0,﹣﹣t).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数解析式,勾股定理,两点间距离公式,三角函数,等腰直角三角形性质及判定,轴对称性质,二次函数图象和性质,解一元二次方程等知识,综合性强,难度大,属于中考数学压轴题,解题关键是添加辅助线构造直角三角形,熟练运用勾股定理和三角函数定义解题.
24.(2021•盘锦)如图,抛物线y=﹣x2+2x+6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,直线y=x﹣2与y轴交于点D,与x轴交于点E,与直线BC交于点F.
(1)点F的坐标为 (4,2) ;
(2)如图1,点P为第一象限抛物线上的一点,PF的延长线交OB于点Q,PM⊥BC于点M,QN⊥BC于点N,若=,求点P的坐标;
(3)如图2,点S为第一象限抛物线上的一点,且点S在射线DE上方,动点G从点E出发,沿射线DE方向以每秒4个单位长度的速度运动,当SE=SG,且tan∠SEG=时,求点G的运动时间t.
【分析】(1)先求出B(6,0),C(0,6),再求出直线BC的解析式为y=﹣x+6,联立即可求F点坐标;
(2)过点P作PG⊥x轴于点G,过点F作FH⊥x轴交于点H,证明△PMF∽△QNF,得=,再由FH∥PG,得=,可求PG=,即为P点纵坐标为,则可求P(1,)或P(3,);
(3)过点S作SK⊥EG于点K,SH⊥x轴于点H,交EG于点L,证明△ODE是等腰直角三角形,△EHL为等腰直角三角形,则有LK=SK=t,SL=SK=2t,EL=t,EH=LH=t,OH=t+2,SH=3t,求出S(t+2,3t),求出t=2,则可得点G的运动时间为2s.
【解答】解:(1)在抛物线y=﹣x2+2x+6中,
令y=0,则﹣x2+2x+6=0,
∴x=﹣2或x=6,
∴A(﹣2,0),B(6,0),
令x=0,则y=6,
∴C(0,6),
在直线y=x﹣2,令y=0,则x=2,
∴E(2,0),
令x=0,则y=﹣2,
∴D(0,﹣2),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=﹣x+6,
联立,
解得,
∴F(4,2),
故答案为(4,2);
(2)如图1,过点P作PG⊥x轴于点G,过点F作FH⊥x轴交于点H,
∵PM⊥BC,QN⊥BC,
∴∠PMF=∠QNF,
∴△PMF∽△QNF,
∴=,
∵=,
∴=,
∵FH∥PG,
∴==,
∵FH=2,
∴PG=,
∴P点纵坐标为,
∴﹣x2+2x+6=,
∴x=1或x=3,
∴P(1,)或P(3,);
(3)如图2,过点S作SK⊥EG于点K,SH⊥x轴于点H,交EG于点L,
由题意得,EG=4t,
∵SE=SG,
∴EK=GK=EG=2t,
在Rt△SEK中,tan∠SEG==,
∴SK=t,
∵E(2,0),D(0,﹣2),
∴OE=OD,
∴△ODE是等腰直角三角形,
∴∠OED=45°,
∴∠KEH=∠OED=45°,
∴△EHL为等腰直角三角形,
∴LK=SK=t,SL=SK=2t,
∴EL=EK﹣LK=t,
∴EH=LH=t,
∴OH=OE+EH=t+2,SH=SL+LH=3t,
∴S(t+2,3t),
∴﹣(t+2)2+2(t+2)+6=3t,
∴t=2或t=﹣8(舍),
∴点G的运动时间为2s.
【点评】本题考查二次函数的图象及性质,熟练掌握二次函数的图象及性质,灵活运用平移、三角形相似是解题的关键.
25.(2021•鞍山)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),D是抛物线的顶点,P是抛物线上的动点,点P的横坐标为m(0≤m≤3),AE∥PD交直线l:y=x+2于点E,AP交DE于点F,交y轴于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)设△PDF的面积为S1,△AEF的面积为S2,当S1=S2时,求点P的坐标;
(3)连接BQ,点M在抛物线的对称轴上(位于第一象限内),且∠BMQ=45°,在点P从点B运动到点C的过程中,点M也随之运动,直接写出点M的纵坐标t的取值范围.
【分析】(1)运用待定系数法将A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,即可求得答案;
(2)利用配方法可求得抛物线顶点坐标D(1,﹣4),由AE∥PD得△AEF∽△PDF,再根据△PDF与△AEF的面积相等,可得△AEF≌△PDF,故点F分别是AP、ED的中点,设E(e,e+2),P(m,m2﹣2m﹣3),结合中点坐标公式建立方程求解即可;
(3)根据题意,分别求出t的最大值和最小值:①当点P与点B重合时,点Q与点O重合,此时t的值最大,如图2,以OB为斜边在第一象限内作等腰直角△O′OB,以O′为圆心,OO′为半径作⊙O′,交抛物线对称轴于点M(1,t),过点O′作O′H⊥y轴于点H,运用勾股定理即可求得答案,②当点P与点C重合时,点Q与点C重合,此时t的值最小,如图3,连接BC,以O为圆心,OB为半径作⊙O交抛物线对称轴于点M,连接OM,设抛物线对称轴交x轴于点E,运用勾股定理即可求得答案.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),
∴将A、B坐标分别代入抛物线解析式得:,
解得:,
∴抛物线的表达式为:y=x2﹣2x﹣3;
(2)如图,∵D是抛物线的顶点,抛物线的表达式为:y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴D(1,﹣4),
∵AE∥PD交直线l:y=x+2于点E,P是抛物线上的动点,点P的横坐标为m(0≤m≤3),
∴△AEF∽△PDF,设E(e,e+2),P(m,m2﹣2m﹣3),
又∵△PDF的面积为S1,△AEF的面积为S2,S1=S2,
∴△AEF≌△PDF,
∴AF=PF,EF=DF,即点F分别是AP、ED的中点,
又∵A(﹣1,0),P(m,m2﹣2m﹣3),E(e,e+2),D(1,﹣4),
∴由中点坐标公式得:,
解得:m1=0(与“AE∥PD”不符,应舍去),m2=,
∴t2=,
∴P(,﹣),E(,);
(3)①当点P与点B重合时,点Q与点O重合,此时t的值最大,如图2,
以OB为斜边在第一象限内作等腰直角△O′OB,
则O′(,),OO′=O′B=,
以O′为圆心,OO′为半径作⊙O′,交抛物线对称轴于点M(1,t),
过点O′作O′H⊥y轴于点H,则∠O′HM=90°,
∵O′H=﹣1=,O′M=OO′=,
∴MH===,
∴t=+=,
②当点P与点C重合时,点Q与点C重合,此时t的值最小,如图3,
连接BC,以O为圆心,OB为半径作⊙O交抛物线对称轴于点M,
∵OB=OC=3,
∴⊙O经过点C,
连接OM,设抛物线对称轴交x轴于点E,
则OM=OB=3,OE=1,
∵∠MEO=90°,
∴ME===2,
∴t=2,
综上所述,2≤t≤.
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数解析式,相似三角形的判定和性质,圆的性质,圆周角定理,勾股定理等,通过作辅助圆,利用同弧所对的圆周角等于圆心角的一半解决问题,是解题关键.
26.如图,在平面直角坐标系xOy中,正比例函数y=kx(k≠0)和二次函数y=﹣x2+bx+3的图象都经过点A(4,3)和点B,过点A作OA的垂线交x轴于点C.D是线段AB上一点(点D与点A、O、B不重合),E是射线AC上一点,且AE=OD,连接DE,过点D作x轴的垂线交抛物线于点F,以DE、DF为邻边作▱DEGF.
(1)填空:k= ,b= 1 ;
(2)设点D的横坐标是t(t>0),连接EF.若∠FGE=∠DFE,求t的值;
(3)过点F作AB的垂线交线段DE于点P若S△DFP=S▱DEGF,求OD的长.
【分析】(1)利用待定系数法可得结论.
(2)如图1中,过点E作EP⊥DF于P,连接EF.证明EF=ED,推出PF=PD,求出点D,F的坐标,点E的纵坐标,构建方程可得结论.
(3)如图2中,首先判断点D只能在第一象限,设PF交AB于J,再证明DP=2PE,推出DJ=2JA,用t表示出OD,DJ,JA的长,构建方程,即可解决问题.
【解答】解:(1)∵正比例函数y=kx(k≠0)经过A(4,3),
∴3=4k,
∴k=,
∵二次函数y=﹣x2+bx+3的图象经过点A(4,3),
∴3=﹣×42+4b+3,
∴b=1,
故答案为:,1.
(2)如图1中,过点E作EP⊥DF于P,连接EF.
∵四边形DEGF是平行四边形,
∴∠G=∠EDF
∵∠EGF=∠EFD,
∴∠EFD=∠EDF,
∴EF=ED,
∵EP⊥DF,
∴PD=PF,
∵D(t,t),
∴OD=AE=t,
∵AC⊥AB,
∴∠OAC=90°,
∴tan∠AOC=,
∵OA==5,
∴AC=OA•tan∠AOC=,OC=AC×=,
∴EC=AC﹣AE=﹣t,
∵tan∠ACO=,
∴点E的纵坐标为3﹣t,
∵F(t,﹣t2+t+3),PF=PD,
∴=3﹣t,
解得t=或(舍弃).
∴满足条件的t的值为.
(3)如图2中,因为点D在线段AB上,S△DFP=S▱DEGF,所以DP=2PE,观察图象可知,点D只能在第一象限,
设PF交AB于J,
∵AC⊥AB,PF⊥AB,
∴PJ∥AE,
∴DJ:AJ=DP:PE=2,
∵D(t,t),F(t,﹣t2+t+3),
∴OD=t,DF=﹣t2+t+3﹣t=﹣t2+t+3,
∴DJ=DF=﹣t2+t+,AJ=DJ=﹣t2+t+,
∵OA=5,
∴t﹣t2+t+﹣t2+t+=5,
整理得9t2﹣59t+92=0,
解得t=或4(4不合题意舍弃),
∴OD=t=.
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法,平行四边形的性质,解直角三角形等知识,解题的关键是学会利用参数构建方程解决问题,属于中考压轴题.
27.(2021•娄底)如图,在直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴相交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求b、c的值;
(2)点P(m,n)为抛物线上的动点,过P作x轴的垂线交直线l:y=x于点Q.
①当0<m<3时,求当P点到直线l:y=x的距离最大时m的值;
②是否存在m,使得以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形,若不存在,请说明理由;若存在,请求出m的值.
【分析】(1)由交点式结合点A、B坐标求出解析式,从而得到b、c;
(2)①设点P、Q的坐标,把PQ线段用含有m的式子表示,借助二次函数求出P点到直线l:y=x的距离最大时的m的值;
②利用平行四边形的判定定理“一组对边平行且相等的四边形是平行四边形”和菱形的判定定理“邻边相等的平行四边形是菱形”结合点坐标求解.
【解答】解:(1)由二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴相交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),得:
,
解得:,
∴y=x2﹣2x﹣3,
∴b=﹣2,c=﹣3.
(2)①∵点P(m,n)在抛物线上y=x2﹣2x﹣3,
∴P(m,m2﹣2m﹣3),
∴PQ=m﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+3m+3=﹣(m﹣)2+,
∵过P作x轴的垂线交直线l:y=x于点Q,
∴Q(m,m),
设点P到直线y=x的距离为h,
∵直线y=x是一三象限的角平分线,
∴PQ=h,
∴当P点到直线l:y=x的距离最大时,PQ取得最大值,
∴当m=时,PQ有最大值,
∴当P点到直线l:y=x的距离最大时,m的值为.
②∵抛物线与y轴交于点C,
∴x=0时,y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
∵OC∥PQ,且以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形,
∴PQ=OC,
又∵OC=3,PQ=|﹣m2+3m+3|,
∴3=|﹣m2+3m+3|,
解得:m1=0,m2=3,m3=,m4=,
当m1=0时,PQ与OC重合,菱形不成立,舍去;
当m2=3时,P(3,0),Q(3,3),
此时,四边形OCPQ是平行四边形,OQ=,
∴OQ≠OC,平行四边形OCPQ不是菱形,舍去;
当m3=时,Q(,),
此时,四边形OCQP是平行四边形,CQ=,
∴CQ≠OC,平行四边形OCPQ不是菱形,舍去;
当m4=时,Q(,),
此时,四边形OCQP是平行四边形,CQ=,
∴CQ≠OC,平行四边形OCPQ不是菱形,舍去;
综上所述:不存在m,使得以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形.
【点评】本题主要考查二次函数的性质,线段长度的最大值求解,和菱形存在性问题.在求线段的最大值时需要先设出点的坐标,再表示出线段的长度,最后结合二次函数求出最大值;在探究菱形存在性问题时,需要根据菱形的判定定理“邻边相等的平行四边形是菱形”进行探究.
28.(2021•山西)综合与探究
如图,抛物线y=x2+2x﹣6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,连接AC,BC.
(1)求A、B,C三点的坐标并直接写出直线AC,BC的函数表达式.
(2)点P是直线AC下方抛物线上的一个动点,过点P作BC的平行线l,交线段AC于点D.
①试探究:在直线l上是否存在点E,使得以点D,C,B,E为顶点的四边形为菱形,若存在,求出点E的坐标,若不存在,请说明理由;
②设抛物线的对称轴与直线l交于点M,与直线AC交于点N.当S△DMN=S△AOC时,请直接写出DM的长.
【分析】(1)解方程x2+2x﹣6=0,可求得A、B的坐标,令x=0,可求得点C的坐标,即可得直线AC,BC的函数表达式;
(2)①设点D的坐标为(m,﹣m﹣6),其中﹣6<m<0,可得BD2=(m﹣2)2+(m+6)2,BC2=22+62=40,DC2=m2+(﹣m﹣6+6)2=2m2,分两种情况画出图形,根据菱形的性质即可求解;
②设点D的坐标为(m,﹣m﹣6),其中﹣6<m<0,由直线l∥BC可设直线BC的解析式为y=3k+b,由点D的坐标可得b=﹣4m﹣6,则M(﹣2,﹣4m﹣12),根据AC的函数表达式可得N(﹣2,﹣4),求出MN,根据S△DMN=S△AOC可求得m,求出点D,点M的坐标,即可得DM的长.
【解答】解:(1)当y=0时,x2+2x﹣6=0,
解得x1=﹣6,x2=2,
∴A(﹣6,0),B(2,0),
当x=0时,y=﹣6,
∴C(0,﹣6),
∵A(﹣6,0),C(0,﹣6),
∴直线AC的函数表达式为y=﹣x﹣6,
∵B(2,0),C(0,﹣6),
∴直线BC的函数表达式为y=3x﹣6;
(2)①存在:设点D的坐标为(m,﹣m﹣6),其中﹣6<m<0,
∵B(2,0),C(0,﹣6),
∴BD2=(m﹣2)2+(m+6)2,BC2=22+62=40,DC2=m2+(﹣m﹣6+6)2=2m2,
∵DE∥BC,
∴当DE=BC时,以点D,C,B,E为顶点的四边形为平行四边形,
分两种情况:
如图,当BD=BC时,四边形BDEC为菱形,
∴BD2=BC2,
∴(m﹣2)2+(m+6)2=40,
解得:m1=﹣4,m2=0(舍去),
∴点D的坐标为(﹣4,﹣2),
∴点E的坐标为(﹣6,﹣8);
如图,当CD=CB时,四边形CBED为菱形,
∴CD2=CB2,
∴2m2=40,
解得:m1=﹣2,m2=2(舍去),
∴点D的坐标为(﹣2,2﹣6),
∴点E的坐标为(2﹣2,2);
综上,存在点E,使得以点D,C,B,E为顶点的四边形为菱形,点E的坐标为(﹣6,﹣8)或(2﹣2,2);
②设点D的坐标为(m,﹣m﹣6),其中﹣6<m<0,
∵A(﹣6,0),B(2,0),
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣2,
∵直线BC的函数表达式为y=3x﹣6,直线l∥BC,
∴设直线l的解析式为y=3x+b,
∵点D的坐标(m,﹣m﹣6),
∴b=﹣4m﹣6,
∴M(﹣2,﹣4m﹣12),
∵抛物线的对称轴与直线AC交于点N.
∴N(﹣2,﹣4),
∴MN=﹣4m﹣12+4=﹣4m﹣8,
∵S△DMN=S△AOC,
∴(﹣4m﹣8)(﹣2﹣m)=×6×6,
整理得:m2+4m﹣5=0,
解得:m1=﹣5,m2=1(舍去),
∴点D的坐标为(﹣5,﹣1),
∴点M的坐标为(﹣2,8),
∴DM==3,
答:DM的长为3.
【点评】本题是二次函数的综合题,考查了二次函数图象上点的坐标特征、二次函数的性质和菱形的性质,三角形的面积;解题的关键是会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质,会利用勾股定理表示线段之间的关系;会运用分类讨论的思想解决数学问题.
29.(2021•营口)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=3x2+bx+c过点A(0,﹣2),B(2,0),点C为第二象限抛物线上一点,连接AB,AC,BC,其中AC与x轴交于点E,且tan∠OBC=2.
(1)求点C坐标;
(2)点P(m,0)为线段BE上一动点(P不与B,E重合),过点P作平行于y轴的直线l与△ABC的边分别交于M,N两点,将△BMN沿直线MN翻折得到△B′MN,设四边形B′NBM的面积为S,在点P移动过程中,求S与m的函数关系式;
(3)在(2)的条件下,若S=3S△ACB′,请直接写出所有满足条件的m值.
【分析】(1)如图1中,设BC交y轴于D.利用待定系数法求出b,c,解直角三角形求出点D的坐标,求出直线BD的解析式,构建方程组确定点C的坐标即可.
(2)分两种情形:当0<m<2时,当﹣<m≤0时,分别求出MN,根据S=•BB′•MN,构建关系式即可.
(3)分两种情形:根据S=3S△ACB′,构建方程求出m即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=3x2+bx+c过点A(0,﹣2),B(2,0),
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=3x2﹣5x﹣2,
如图1中,设BC交y轴于D.
∵tan∠OBD=2=,OB=2,
∴OD=4,
∴D(0,4),
设直线BD的解析式为y=kx+b,则有,
解得,
∴直线BD的解析式为y=﹣2x+4,
由,解得(即点B)或,
∴C(﹣1,6).
(2)∵A(0,﹣2),B(2,0),C(﹣1,6),
∴直线AB的解析式为y=x﹣2,直线AC的解析式为y=﹣8x﹣2,
∴E(﹣,0),
当0<m<2时,∵P(m,0),
∴M(m,﹣2m+4),N(m,m﹣2),
∴MN=﹣2m+4﹣m+2=﹣3m+6,
∴S=•BB′•MN=×2(2﹣m)×(﹣3m+6)=3m2﹣12m+12.
当﹣<m≤0时,如图2中,∵P(m,0),
∴M(m,﹣2m+4),N(m,﹣8m﹣2),
∴MN=﹣2m+4+8m+2=6m+6,
∴S=•BB′•MN=×2(2﹣m)×(6m+6)=﹣6m2+6m+12.
综上所述,S=.
(3)∵直线AC交x轴于E(﹣,0),B′(2m﹣2,0),
当﹣6m2+6m+12=3××|2m﹣2+|×8,
解得m=或(都不符合题意舍弃),
当3m2﹣12m+12=3××|2m﹣2+|×8,
解得m=1或11(舍弃)或﹣2+或﹣2﹣(舍弃),
综上所述,满足条件的m的值为1或﹣2+.
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,一次函数的性质,四边形的面积等知识,解题的关键是求出直线BC与y轴的交点,确定直线BC的解析式,学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考压轴题.
30.(2021•滨州)如下列图形所示,在平面直角坐标系中,一个三角板的直角顶点与原点O重合,在其绕原点O旋转的过程中,两直角边所在直线分别与抛物线y=x2相交于点A、B(点A在点B的左侧).
(1)如图1,若点A、B的横坐标分别为﹣3、,求线段AB中点P的坐标;
(2)如图2,若点B的横坐标为4,求线段AB中点P的坐标;
(3)如图3,若线段AB中点P的坐标为(x,y),求y关于x的函数解析式;
(4)若线段AB中点P的纵坐标为6,求线段AB的长.
【分析】(1)根据点A、B的横坐标分别为﹣3、,可以先求的点A和B的坐标,平行线分线段成比例定理可以得到EC=ED,然后即可得到点P的坐标;
(2)根据点B的横坐标为4,可以求得点B的坐标,然后根据相似三角形的判定与性质,可以求得点A的坐标,再根据(1)求中点坐标的方法可以求得点P的坐标;
(3)根据相似三角形的判定与性质,可以求得点A和点B的坐标与点P坐标的关系,从而可以得到y与x的关系;
(4)将y=6代入(3)中的函数关系式,可以求得点P的横坐标的平方,然后根据勾股定理可以得到OP的长,再根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,即可得到线段AB的长.
【解答】解:(1)∵点A、B在抛物线y=x2上,点A、B的横坐标分别为﹣3、,
∴当x=﹣3时,y=×(﹣3)2=×9=,当x=时,y=×()2=×=,
即点A的坐标为(﹣3,),点B的坐标为(,),
作AC⊥x轴于点C,作BD⊥x轴于点D,作PE⊥x轴于点E,如右图1所示,
则AC∥BD∥PE,
∵点P为线段AB的中点,
∴PA=PB,
由平行线分线段成比例,可得EC=ED,
设点P的坐标为(x,y),
则x﹣(﹣3)=﹣x,
∴x==﹣,
同理可得,y==,
∴点P的坐标为(﹣,);
(2)∵点B在抛物线y=x2上,点B的横坐标为4,
∴点B的纵坐标为:y=×42=8,
∴点B的坐标为(4,8),
∴OD=4,DB=8,
作AC⊥x轴于点C,作BD⊥x轴于点D,如右图2所示,
∵∠AOB=90°,∠ACO=90°,∠ODB=90°,
∴∠AOC+∠BOD=90°,∠BOD+∠OBD=90°,∠ACO=∠ODB,
∴∠AOC=∠OBD,
∴△AOC∽△OBD,
∴,
设点A的坐标为(a,a2),
∴CO=﹣a,AC=a2,
∴,
解得a1=0(舍去),a2=﹣1,
∴点A的坐标为(﹣1,),
∴中点P的横坐标为:=,纵坐标为=,
∴线段AB中点P的坐标为(,);
(3)作AC⊥x轴于点C,作BD⊥x轴于点D,如右图3所示,
由(2)知,△AOC∽△OBD,
∴,
设点A的坐标为(a,a2),点B的坐标为(b,b2),
∴,
解得,ab=﹣4,
∵点P(x,y)是线段AB的中点,
∴x=,y===,
∴a+b=2x,
∴y==x2+2,
即y关于x的函数解析式是y=x2+2;
(4)当y=6时,6=x2+2,
∴x2=4,
∵OP===2,△AOB是直角三角形,点P时斜边AB的中点,
∴AB=2OP=4,
即线段AB的长是4.
【点评】这是一道二次函数综合题目.主要考查平行线分线段成比例定理、相似三角形的判定与性质、直角三角形的性质、中点坐标公式,解答本题的关键是明确题意,找出所求问题需要的条件,利用数形结合的思想解答.
31.(2021•阜新)在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),过点B的直线y=x﹣2交抛物线于点C.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若点P是直线BC下方抛物线上的一个动点(P不与点B,C重合),求△PBC面积的最大值;
(3)若点M在抛物线上,将线段OM绕点O旋转90°,得到线段ON,是否存在点M,使点N恰好落在直线BC上?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法即可求得答案;
(2)如图1,过点P作PD∥y轴,交x轴于点D,交BC于点E,作CF⊥PD于点F,连接PB,PC,设点P(m,m2﹣2m﹣3),则点E (m,),可得出PE=﹣m2+m+1,再通过解方程组求出点C的坐标为(,﹣),利用三角形面积公式和二次函数性质即可得出答案;
(3)设M(t,t2﹣2t﹣3),N(n,n﹣2),作MG⊥y轴于点G,NH⊥x轴于H,证明△OGM≌△OHN(AAS),得出GM=NH,OG=OH,建立方程组求解即可.
【解答】解:(1)将点A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3 中,得:
,
解得:,
∴该抛物线表达式为y=x2﹣2x﹣3.
(2)如图1,过点P作PD∥y轴,交x轴于点D,交BC于点E,作CF⊥PD于点F,连接PB,PC,
设点P(m,m2﹣2m﹣3),则点E (m,),
∴PE=PD﹣DE=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+2)=﹣m2+m+1,
联立方程组:,
解得:,,
∵点B坐标为(3,0),
∴点C的坐标为(,﹣),
∴BD+CF=3+,
∴S△PBC=S△PEB+S△PEC
=PE•BD+PE•CF
=PE(BD+CF)
=(﹣m2+m+1)•
=()2+,(其中<m<3),
∵,
∴这个二次函数有最大值.
当m=时,S△PBC的最大值为.
(3)如图2,设M(t,t2﹣2t﹣3),N(n,n﹣2),
作MG⊥y轴于点G,NH⊥x轴于H,
∴∠OGM=∠OHN=90°,
∵线段OM绕点O旋转90°,得到线段ON,
∴OM=ON,∠MON=90°,
∵∠GOH=90°,
∴∠MOG=∠NOH,
在△OGM与△OHN中,
,
∴△OGM≌△OHN(AAS),
∴GM=NH,OG=OH,
∴,
解得:,,
M1(0,﹣3),M2 ,
如图3,设M(t,t2﹣2t﹣3),N(n,n﹣2),
作MG⊥x轴于点G,NH⊥x轴于H,
∴∠OGM=∠OHN=90°,
∵线段OM绕点O旋转90°,得到线段ON,
∴OM=ON,∠MON=90°,
∵∠GOH=90°,
∴∠MOG=∠NOH,
在△OGM与△OHN中,
,
∴△OGM≌△OHN(AAS),
∴GM=NH,OG=OH,
∴,
解得:t1=,t2=,
∴M3,M4(,);
综上所述,点M的坐标为M1(0,﹣3),M2 ,M3,M4(,).
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了待定系数法求函数的解析式、二次函数的图象与性质、几何图形的旋转、全等三角形的判定与性质及一元二次方程等知识点,运用数形结合思想、分类讨论思想及熟练掌握全等三角形判定和性质及二次函数性质是解题的关键.
32.(2021•绥化)如图,已知抛物线y=ax2+bx+5(a≠0)与x轴交于点A(﹣5,0),点B(1,0)(点A在点B的左边),与y轴交于点C,点D为抛物线的顶点,连接BD.直线y=经过点A,且与y轴交于点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点N是抛物线上的一点,当△BDN是以DN为腰的等腰三角形时,求点N的坐标;
(3)点F为线段AE上的一点,点G为线段OA上的一点,连接FG,并延长FG与线段BD交于点H(点H在第一象限),当∠EFG=3∠BAE且HG=2FG时,求出点F的坐标.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)分两种情况:①当DN=DB时,根据抛物线的对称性即可求得答案,②当DN=BN时,方法一:N在BD的垂直平分线上,BD的垂直平分线交BD于I,交x轴于点Q,BD与y轴交点为K,利用三角函数得出sin∠IQB==,运用待定系数法求得yQI=,通过解方程组即可求得答案;方法二:过点N作DS⊥NT交NT于点S,设N(a,﹣a2﹣4a+5),D(﹣2,9),运用两点间距离公式即可求出答案;
(3)在AE上取一点F,作AF的垂直平分线交x轴于点M,连接MF,则AM=MF,在AO上M点的右侧作FG=MF,过点F作FP垂直于x轴于点P,过点H作HR垂直于x轴于点R,证明△FPG∽△HRG,设F(m,﹣﹣),则OP=﹣m,PF=m+,运用勾股定理即可求解.
【解答】解:(1)将A(﹣5,0),B(1,0)代入抛物线y=ax2+bx+5(a≠0)得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣4x+5;
(2)∵D(﹣2,9),B(1,0),点N是抛物线上的一点且△BDN是以DN为腰的等腰三角形,
∴此题有两种情形:
①当DN=DB时,根据抛物线的对称性得:A与N重合,
∴N1(﹣5,0),
②方法一:当DN=BN时(如图1),N在BD的垂直平分线上,
BD的垂直平分线交BD于I,交x轴于点Q,BD与y轴交点为K,
∵∠KBO+∠OKB=90°,∠KBO+∠IQB=90°,
∴∠OKB=∠IQB,
在Rt△OKB中,sin∠OKB=,
∴sin∠IQB==,
∵I是BD的中点,BD=3,
∴BI=,
∴BQ=15,
∴Q(﹣14,0),I(,)
设yQI=kx+b,代入得:
,
解得:,
∴yQI=,
联立得:,
解得:x=,
∴yQI=,
N2(,),N3(,),
方法二:如图2,
过点N作DS⊥NT交NT于点S,
设N(a,﹣a2﹣4a+5),D(﹣2,9),
∵DN=DB,
∴DS2+SN2=NT2+TB2,
∴(﹣2﹣a)2+(9+a2+4a﹣5)2=(﹣a2﹣4a+5)2+(1﹣a)2,
(2+a)2﹣(1﹣a)2=(a2+4a﹣5)2﹣(9+a2+4a﹣5)2,
(2+a+1﹣a)(2+a﹣1+a)=(a2+4a﹣5+a2+4a+4)(a2+4a﹣5﹣a2﹣4a﹣4),
解得:a=,
把a=代入﹣a2﹣4a+5=﹣()2﹣4()+5=,
∴N2(,),N3(,),
综上所述,N1(﹣5,0),N2(,),N3(,);
(3)如图1,在AE上取一点F,作AF的垂直平分线交x轴于点M,连接MF,则AM=MF,在AO上M点的右侧作FG=MF,
∴∠FGM=∠FMG,
∴∠EFG=∠BAE+∠FGM=∠BAE+∠FMG=∠BAE+2∠BAE=3∠BAE,
移动F点,当HG=2FG时,点F为所求.
过点F作FP垂直于x轴于点P,过点H作HR垂直于x轴于点R,
∴△FPG∽△HRG,
∴===,GR=2PG,HR=2PF,
设F(m,﹣﹣),
则OP=﹣m,PF=m+,
HR=2PF=m+5,
∵AP=m+5,
∴AP=2PF,
∵AM=AP﹣MP=2PF﹣MP,MF=AM,
∴在Rt△PMF中,PM2+PF2=MF2,PM2+PF2=(2PF﹣MP)2,
∴PM=PF=×=m+,
∴GP=m+,
∴GR=2PG=m+,
∴PR=3PG=3PM,
∴AR=AP+PR=AP+3PM=2PF+3×PF==,
∴OR=,
∴H(,m+5),
∵B(1,0),D(﹣2,9),
∴BD解析式为:yBD=﹣3x+3,
把H代入上式并解得:m=﹣,
再把m=﹣代入y=﹣x﹣得:y=﹣,
∴F(﹣,﹣).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求一次函数和二次函数解析式,等腰三角形性质,相似三角形的判定和性质,三角函数定义,勾股定理等,熟练掌握待定系数法,相似三角形的判定和性质等相关知识,正确添加辅助线是解题关键.
33.(2021•深圳)某科技公司销售高新科技产品,该产品成本为8万元,销售单价x(万元)与销售量y(件)的关系如表所示:
x(万元)
10
12
14
16
y(件)
40
30
20
10
(1)求y与x的函数关系式;
(2)当销售单价为多少时,有最大利润,最大利润为多少?
【分析】(1)通过表格数据可以判断y与x之间的函数关系式为一次函数关系,设出函数解析式用待定系数法求函数解析式即可;
(2)根据销售利润等于单件的利润与销售件数的乘积列出函数关系式,根据二次函数的性质求最值即可.
【解答】解:(1)由表格中数据可知,y与x之间的函数关系式为一次函数关系,
设y=kx+b(k≠0),
则,
解得:,
∴y与x的函数关系式y=﹣5x+90;
(2)设该产品的销售利润为w,
由题意得:w=y(x﹣8)=(﹣5x+90)(x﹣8)=﹣5x2+130x﹣720=﹣5(x﹣13)2+125,
∵﹣5<0,
∴当x=13时,w最大,最大值为125(万元),
答:当销售单价为13万元时,有最大利润,最大利润为125万元.
【点评】本题考查一次函数的性质及待定系数法求函数解析式,关键是根据销售利润等于单件的利润与销售件数的乘积,列出函数关系式.
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