2022年苏教版中考数学压轴题经典模型教案专题15 函数与平行四边形综合问题
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专题15函数与平行四边形综合问题
【例1】如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点,且经过点(2,﹣3a),对称轴是直线x=1,顶点是M.
(1)求抛物线对应的函数表达式;
(2)经过C,M两点作直线与x轴交于点N,在抛物线上是否存在这样的点P,满足以点P,A,C,N为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)设直线y=﹣x+3与y轴的交点是D,在线段BD上任取一点E(不与B,D重合),经过A,B,E三点的圆交直线BC于点F,试判断△AEF的形状,并说明理由.
【例2】已知抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧).与y轴交于点C.其中OC=OB,tan∠CAO=3.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P是第一象限内的抛物线上一动点,Q为线段PB的中点,求△CPQ面积的最大值时P点坐标:
(3)将抛物线沿射线CB方向平移2个单位得新抛物线y'.M为新抛物线y′的顶点.D为新抛物线y'上任意一点,N为x轴上一点.当以M、N、C、D为顶点的四边形是平行四边形时,直接写出所有符合条件的点N的坐标.并选择一个你喜欢的N点.写出求解过程.
【例3】如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣4,0),点M为抛物线的顶点,点B在y轴上,且OA=OB,直线AB与抛物线在第一象限交于点C(2,6).
(1)求抛物线的解析式及顶点M的坐标;
(2)求直线AB的函数解析式及sin∠ABO的值;连接OC.若过点O的直线交线段AC于点P,将三角形AOC的面积分成1:2的两部分,请求出点P的坐标;
(3)在坐标平面内是否存在点N,使以点A、O、C、N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【例4】.如图,抛物线y=ax2+bx﹣3的图象与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,直线l与抛物线交于点B,交y轴于点D(0,3).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P(m,0)为线段OB上一动点,过点P作x轴的垂线EF,分别交抛物线于直线l于点E,F,连接CE,CF,BE,求四边形CEBF面积的最大值及此时m的值;
(3)点M为y轴右侧抛物线上一动点,过点M作直线MN∥AC交直线l于点N,是否存在点M,使以A,C,M,N四点为顶点的四边形是平行四边形,若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【例5】如图1,二次函数y=ax2+bx的图象过点A(﹣1,3),顶点B的横坐标为1.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)点P在该二次函数的图象上,点Q在x轴上,若以A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的坐标;
(3)如图3,一次函数y=kx(k>0)的图象与该二次函数的图象交于O、C两点,点T为该二次函数图象上位于直线OC下方的动点,过点T作直线TM⊥OC,垂足为点M,且M在线段OC上(不与O、C重合),过点T作直线TN∥y轴交OC于点N.若在点T运动的过程中,为常数,试确定k的值.
1.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,已知B(3,0),C(0,﹣3),连接BC,点P是抛物线上的一个动点,点N是对称轴上的一个动点.
(1)求该抛物线的函数解析式.
(2)当△PAB的面积为8时,求点P的坐标.
(3)若点P在直线BC的下方,当点P到直线BC的距离最大时,在抛物线上是否存在点Q,使得以点P,C,N,Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
2.如图所示,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且点A的坐标为A(﹣2,0),点C的坐标为C(0,6),对称轴为直线x=1.点D是抛物线上一个动点,设点D的横坐标为m(1<m<4),连接AC,BC,DC,DB.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)当△BCD的面积等于△AOC的面积的时,求m的值;
(3)在(2)的条件下,若点M是x轴上一动点,点N是抛物线上一动点,试判断是否存在这样的点M,使得以点B,D,M,N为顶点的四边形是平行四边形.若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
3.如图1(注:与图2完全相同)所示,抛物线y=﹣+bx+c经过B、D两点,与x轴的另一个交点为A,与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的解析式.
(2)设抛物线的顶点为M,求四边形ABMC的面积.(请在图1中探索)
(3)设点Q在y轴上,点P在抛物线上.要使以点A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,求所有满足条件的点P的坐标.(请在图2中探索)
4.已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),点B(3,0),与y轴交于点C(0,3).顶点为点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若过点C的直线交线段AB于点E,且S△ACE:S△CEB=3:5,求直线CE的解析式;
(3)若点P在抛物线上,点Q在x轴上,当以点D,C,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时,求点P的坐标;
(4)已知点H(0,),G(2,0),在抛物线对称轴上找一点F,使HF+AF的值最小.此时,在抛物线上是否存在一点K,使KF+KG的值最小?若存在,求出点K的坐标;若不存在,请说明理由.
5.如图,已知抛物线:y1=﹣x2﹣2x+3与x轴交于A,B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C.
(1)直接写出点A,B,C的坐标;
(2)将抛物线y1经过向右与向下平移,使得到的抛物线y2与x轴交于B,B'两点(B'在B的右侧),顶点D的对应点为点D',若∠BD'B'=90°,求点B'的坐标及抛物线y2的解析式;
(3)在(2)的条件下,若点Q在x轴上,则在抛物线y1或y2上是否存在点P,使以B′,C,Q,P为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,求出所有符合条件的点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
6.如图,抛物线过点A(0,1)和C,顶点为D,直线AC与抛物线的对称轴BD的交点为B(,0),平行于y轴的直线EF与抛物线交于点E,与直线AC交于点F,点F的横坐标为,四边形BDEF为平行四边形.
(1)求点F的坐标及抛物线的解析式;
(2)若点P为抛物线上的动点,且在直线AC上方,当△PAB面积最大时,求点P的坐标及△PAB面积的最大值;
(3)在抛物线的对称轴上取一点Q,同时在抛物线上取一点R,使以AC为一边且以A,C,Q,R为顶点的四边形为平行四边形,求点Q和点R的坐标.
7.如图,抛物线y=ax2+bx﹣5(a≠0)经过x轴上的点A(1,0)和点B(5,0)及y轴上的点C,经过B、C两点的直线为y=kx+b(k≠0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)点P从A出发,在线段AB上以每秒1个单位的速度向B运动,同时点E从B出发,在线段BC上以每秒2个单位的速度向C运动.当其中一个点到达终点时,另一点也停止运动.设运动时间为t秒,求t为何值时,△PBE的面积最大并求出最大值.
(3)过点A作AM⊥BC于点M,过抛物线上一动点N(不与点B、C重合)作直线AM的平行线交直线BC于点Q.若点A、M、N、Q为顶点的四边形是平行四边形,求点N的横坐标.
8.如图1,抛物线y=ax2+bx+4交x轴于A(﹣3,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,连接AC,BC.点P是第一象限内抛物线上的一个动点,设点P的横坐标为m,过点P作PM⊥x轴,垂足为点M,PM交BC于点Q,过点P作PN⊥BC,交BC于点N.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)请用含m的代数式表示PN,并求出PN的最大值以及此时点P的坐标;
(3)如图2,将抛物线y=ax2+bx+4沿着射线CB的方向平移,使得新抛物线y'过原点,点D为原抛物线y与新抛物线y'的交点,若点E为原抛物线的对称轴上一动点,点F为新抛物线y'上一动点,求点F使得以A,D,E,F为顶点的四边形为平行四边形,请直接写出点F的坐标,并写出一个F点的求解过程.
9.如图,抛物线M:y=ax2+bx+b﹣a经过点(1,﹣3)和(﹣4,12),与两坐标轴的交点分别为A,B,C,顶点为D.
(1)求抛物线M的表达式和顶点D的坐标;
(2)若抛物线N:y=﹣(x﹣h)2+与抛物线M有一个公共点为E,则在抛物线N上是否存在一点F,使得以B、C、E、F为顶点的四边形是以BC为边的平行四边形?若存在,请求出h的值;若不存在,请说明理由.
10.如图,平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,抛物线的顶点为点E.
(1)填空:△ABC的形状是 .
(2)求抛物线的解析式;
(3)经过B,C两点的直线交抛物线的对称轴于点D,点P为直线BC上方抛物线上的一动点,当△PCD的面积最大时,求P点坐标;
(4)M在直线BC上,N在抛物线上,以M、N、E、D为顶点的四边形为平行四边形,直接写出符合条件的点M的坐标.
11.如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求该抛物线的解析式及顶点坐标;
(2)若P是线段OB上一动点,过P作y轴的平行线交抛物线于点H,交BC于点N,设OP=t时,△BCH的面积为S.求S关于t的函数关系式;若S有最大值,请求出S的最大值,若没有,请说明理由.
(3)若P是x轴上一个动点,过P作射线PQ∥AC交抛物线于点Q,在抛物线上是否存在这样的点Q,使以A,P,Q,C为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请直接写出P点的坐标;若不存在,请说明理由.
12.如图1,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2﹣2ax﹣8a与x轴相交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C(0,﹣4).
(1)点A的坐标为 ,点B的坐标为 ,线段AC的长为 2 ,抛物线的解析式为 .
(2)点P是线段BC下方抛物线上的一个动点.
①如果在x轴上存在点Q,使得以点B、C、P、Q为顶点的四边形是平行四边形.求点Q的坐标.
②如图2,过点P作PE∥CA交线段BC于点E,过点P作直线x=t交BC于点F,交x轴于点G,记PE=f,求f关于t的函数解析式;当t取m和4m(0<m<2)时,试比较f的对应函数值f1和f2的大小.
13.抛物线y=﹣x2+2x+n经过点M(﹣1,0),顶点为C.
(1)求点C的坐标;
(2)设直线y=2x与抛物线交于A、B两点(点A在点B的左侧).
①在抛物线的对称轴上是否存在点G.使∠AGC=∠BGC?若存在,求出点G的坐标;若不存在,请说明理由;
②点P在直线y=2x上,点Q在抛物线上,当以O,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时,求点Q的坐标.
14图,在平面直角坐标系中,一次函数y=kx+b与x轴交于点A(4,0)与y轴交于点B(0,8).
(1)求这个一次函数的解析式;
(2)若点P是线段AB上一动点,过点P作PC⊥x轴于点C,PD⊥y轴于点D,当四边形PCOD的邻边之比为2:1时,求线段PC的长.
(3)若点Q是平面内任意一点,是否存在以A,O,B,Q为顶点的四边形是平行四边形,若存在请直接写出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
15.在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=kx+4(k<0)交x轴于点A,交y轴于点B.已知△ABO为等腰直角三角形.
(1)请直接写出k的值为 ;
(2)将一次函数y=kx+4(k≠0)中,直线y=﹣1下方的部分沿直线y=﹣1翻折,其余部分保持不变,得到的新图象记为图象G.已知在x轴有一动点P(n,0),过点P作x轴的垂线,交于点M,交图象G于点N.当点M在点N上方时,且MN<2,求n的取值范围;
(3)记图象G交x轴于另一点C,点D为图象G上一点,点E为图象G的对称轴上一点.当以A,C,D,E为顶点的四边形为平行四边形时,则点D的坐标为 .
16.抛物线y=ax2+bx的顶点M(,3)关于x轴的对称点为B,点A为抛物线与x轴的一个交点,点A关于原点O的对称点为A′;已知C为A′B的中点,P为抛物线上一动点,作CD⊥x轴,PE⊥x轴,垂足分别为D,E.
(1)求点A的坐标及抛物线的解析式;
(2)当0<x<2时,是否存在点P使以点C,D,P,E为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
17.已知:二次函数y=ax2+bx+c的图象的顶点为(﹣1,4),与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,3),如图.
(1)求二次函数的表达式;
(2)在抛物线的对称轴上有一点M,使得△BCM的周长最小,求出点M的坐标;
(3)连接AD、CD,求cos∠ADC的值;
(4)若点Q在抛物线的对称轴上,抛物线上是否存在点P,使得以A、B、Q、P四点为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
18.已知抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(﹣1,0)和(1,﹣2)两点,抛物线L关于原点O的对称的为抛物线L′,点A的对应点为点A′.
(1)求抛物线L和L′的表达式;
(2)是否在抛物线L上存在一点P,抛物线L′上存在一点Q,使得以AA′为边,且以A、A′、P、Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
19.如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=x+b的图象经过点C(0,2),与反比例函数y(x>0)的图象交于点A(1,a).
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)一次函数y=x+b的图象与x轴交于B点,求△ABO的面积;
(3)设M是反比例函数y(x>0)图象上一点,N是直线AB上一点,若以点O、M、C、N为顶点的四边形是平行四边形,求点N的坐标.
20.如图,反比例函数y(k≠0)的图象与一次函数y=mx﹣2相交于A(6,1),B(n,﹣3),直线AB与x轴,y轴分别交于点C,D.
(1)求k,m的值;
(2)求出B点坐标,再直接写出不等式mx﹣2的解集;
(3)点M在函数y(k≠0)的图象上,点N在x轴上,若以C、D、M、N为顶点的四边形是平行四边形,请你直接写出N点坐标.
21.如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=x+b的图象经过点C(0,2),与反比例函数y(x>0)的图象交于点A(1,a).
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)设M是反比例函数y(x>0)图象上一点,N是直线AB上一点,若以点O、M、C、N为顶点的四边形是平行四边形,求点N的坐标.
22.如图,在平面直角坐标系中,直线y=2x+6与x轴交于点A,与y轴交点C,抛物线y=﹣2x2+bx+c过A,C两点,与x轴交于另一点B.
(1)求抛物线的解析式.
(2)在直线AC上方的抛物线上有一动点E,连接BE,与直线AC相交于点F,当EFBF时,求sin∠EBA的值.
(3)点N是抛物线对称轴上一点,在(2)的条件下,若点E位于对称轴左侧,在抛物线上是否存在一点M,使以M,N,E,B为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【压轴必刷】2022中考数学压轴大题之经典模型培优案
专题15函数与平行四边形综合问题
【例1】.如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点,且经过点(2,﹣3a),对称轴是直线x=1,顶点是M.
(1)求抛物线对应的函数表达式;
(2)经过C,M两点作直线与x轴交于点N,在抛物线上是否存在这样的点P,满足以点P,A,C,N为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)设直线y=﹣x+3与y轴的交点是D,在线段BD上任取一点E(不与B,D重合),经过A,B,E三点的圆交直线BC于点F,试判断△AEF的形状,并说明理由.
【分析】(1)因为抛物线经过点(2,﹣3a),代入到解析式中,得到关于a和b的方程,由于抛物线对称轴为直线x=1,所以,联立两个方程,解方程组,即可求出a和b;
(2)先将解析式配成顶点式,求出M坐标,然后求出C点坐标,利用待定系数法,求出直线MC的解析式,再求出MC和x轴交点N的坐标,利用抛物线解析式分别求出A和C坐标,以A,C,N,P为顶点构造平行四边形,并且P点必须在抛物线上,通过构图可以发现,只有当AC为对角线时,才有可能构造出符合条件的P点,所以过C作CP∥AN,使CP=AN,由于AN=2,所以可以得到P(2,﹣3),将P代入到抛物线解析式中,满足解析式,P即为所求;
(3)利用y=﹣x+3,可以求出直线与y轴交点D的坐标,可以证得△DOB是等腰直角三角形,同理可以证得△BOC也是等腰直角三角形,根据题意画出图形,利用同弧所对的圆周角相等,可以证得∠AEF=∠AFE=45°,所以△AEF是等腰直角三角形.
【解析】(1)∵抛物线经过点(2,﹣3a),
∴4a+2b﹣3=﹣3a①,
又因为抛物线对称为x=1,
∴②,
联立①②,解得,
∴抛物线对应的函数表达式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)如图1,∵y=(x﹣1)2﹣4,
∴M(1,﹣4),
令x=0,则y=x2﹣2x﹣3=﹣3,
∴C(0,﹣3),
设直线MC为y=kx﹣3,
代入点M得k=﹣1,
∴直线MC为y=﹣x﹣3,
令y=0,则x=﹣3,
∴N(﹣3,0),
令y=0,则x2﹣2x﹣3=0,
∴x=﹣1或3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
过C作CP∥AN,使CP=AN,
则四边形ANCP为平行四边形,
∴CP=AN=﹣1﹣(﹣3)=2,
∴P(2,﹣3),
∵P的坐标满足抛物线解析式,
∴P(2,﹣3)在抛物线上,
即P(2,﹣3);
(3)如图2,令x=0,则y=﹣x+3=3,
∴D(0,3),
∴OB=OD=3,又∠DOB=90°,
∴∠DBO=45°,
同理,∠ABC=45°,
∵同弧所对的圆周角相等,
∴∠AEF=∠ABC=45°,
∠AFE=∠DBO=45°,
∴∠AEF=∠AFE=45°,
∴△AEF为等腰直角三角形.
【例2】已知抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧).与y轴交于点C.其中OC=OB,tan∠CAO=3.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P是第一象限内的抛物线上一动点,Q为线段PB的中点,求△CPQ面积的最大值时P点坐标:
(3)将抛物线沿射线CB方向平移2个单位得新抛物线y'.M为新抛物线y′的顶点.D为新抛物线y'上任意一点,N为x轴上一点.当以M、N、C、D为顶点的四边形是平行四边形时,直接写出所有符合条件的点N的坐标.并选择一个你喜欢的N点.写出求解过程.
【分析】(1)第一题将ABC三个点坐标表示后,代入求值即可.
(2)第二题求面积最大值,可用铅锤法将面积转化为求铅垂高的最大值.
(3)第三题平行四边形存在性问题,利用平行四边形对角线互相平分,套用中点坐标公式即可求出相应的点.
【解析】(1)∵抛物线解析式为y=ax2+bx+3,
令x=0得y=3,
∴点C坐标为(0,3),
∵OG﹣OB=3,
∴B坐标为(3,0),
∵tan∠CAO=3,
∴=3,
∴OA=1,
∴点A坐标为(﹣1,0),
∴设解析式为y=a(x+1)(x﹣3),
代入(0,3)得a=﹣1,
∴y=﹣(x+1)(x﹣3),
=﹣(x2﹣2x﹣3)
=﹣x2+2x+3
=﹣(x﹣1)2+4,
∴抛物线解析式为:y=﹣(x﹣1)2+4;
(2)∵Q为线段PB中点,
∴S△CPQ=S△CPB,
当S△CPB面积最大时,△CPQ面积最大.
设P坐标(a,﹣a2+2a+3),
过点P作PH∥y轴交BC于点H,
H坐标为(a,﹣a+3),
∴PH=(﹣a2+2a+3)﹣(﹣a+3)
=﹣a2+2a+3+a﹣3
=﹣a2+3a,
S△CPB=•PH•(xB﹣xC)
=•PH•3
=PH=(﹣a2+3a)
=﹣(a2﹣3a+﹣)
=﹣(a﹣)2+,
当a=时,即P坐标为(,)时,
最大S△CPQ=S△CPB=,
∴P坐标为(,);
(3)沿CB方向平移2个单位,
即向右2个单位,向下2个单位,
∴新抛物线解析式为y=﹣(x﹣3)2+2,
M坐标为(3,2)C坐标为(0,3),
点N坐标设为(n,0),
∵=,
∴=,
∴yD=1,
则1=﹣(x﹣3)2+2
﹣1=﹣(x﹣3)2,
(x﹣3)2=1,
x﹣3=±1,
∴x=4或2,
∴xD=4或xD=2,
=⇒=,
∴xN=7,
或=,
∴xN=5,
∴N坐标为(7,0)或(5,0),
或=⇒=,
得yD=﹣1,
则﹣1=﹣(x﹣3)2+2,
(x﹣3)2=3,
x=±+3,
∴xD=3﹣或xD=3+,
即xN=﹣或,
N坐标为(﹣,0)或(,0).
【例3】如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣4,0),点M为抛物线的顶点,点B在y轴上,且OA=OB,直线AB与抛物线在第一象限交于点C(2,6).
(1)求抛物线的解析式及顶点M的坐标;
(2)求直线AB的函数解析式及sin∠ABO的值;连接OC.若过点O的直线交线段AC于点P,将三角形AOC的面积分成1:2的两部分,请求出点P的坐标;
(3)在坐标平面内是否存在点N,使以点A、O、C、N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A(﹣4,0),C(2,6)代入y=x2+bx+c,用待定系数法可得解析式,从而可得顶点M的坐标;
(2)由OA=OB可得B(0,4),设直线AB的函数解析式解析式为y=kx+b,将A(﹣4,0)、B(0,4)代入可求得AB为y=x+4,Rt△AOB中,可得sin∠ABO==,
过点O的直线交线段AC于点P,将三角形AOC的面积分成1:2的两部分,过P作PQ⊥x轴于Q,过C作CH⊥x轴于H,分两种情况:①当S△AOP:S△COP=1:2时,PQ:CH=1:3,可求PQ=2,从而求得P坐标,②当S△COP:S△AOP=1:2时,S△AOP:S△AOC=2:3,同理可求P坐标;
(3)设N(m,n),利用平行四边形对角线互相平分,即对角线的中点重合,分三种情况分别列方程组求解即可.
【解析】(1)将A(﹣4,0),C(2,6)代入y=x2+bx+c得:
,解得,
∴抛物线的解析式为y=x2+2x,
对称轴x==﹣2,当x=﹣2时,y=×4+2×(﹣2)=﹣2,
∴顶点M的坐标为(﹣2,﹣2);
(2)∵A(﹣4,0),
∴OA=4,
∵OA=OB,
∴OB=4,B(0,4),
设直线AB的函数解析式解析式为y=kx+b,将A(﹣4,0)、B(0,4)代入得:
,解得,
∴直线AB的函数解析式解析式为y=x+4,
Rt△AOB中,AB==4,
∴sin∠ABO===,
过点O的直线交线段AC于点P,将三角形AOC的面积分成1:2的两部分,过P作PQ⊥x轴于Q,过C作CH⊥x轴于H,分两种情况:
①当S△AOP:S△COP=1:2时,如图:
∵S△AOP:S△COP=1:2,
∴S△AOP:S△AOC=1:3,
∴PQ:CH=1:3,
而C(2,6),即CH=6,
∴PQ=2,即yP=2,
在y=x+4中,令y=2得2=x+4,
∴x=﹣2,
∴P(﹣2,2);
②当S△COP:S△AOP=1:2时,如图:
∵S△COP:S△AOP=1:2,
∴S△AOP:S△AOC=2:3,
∴PQ:CH=2:3,
∵CH=6,
∴PQ=4,即yP=4,
在y=x+4中,令y=4得4=x+4,
∴x=0,
∴P(0,4);
综上所述,过点O的直线交线段AC于点P,将三角形AOC的面积分成1:2的两部分,则P坐标为(﹣2,2)或(0,4);
(3)点A、O、C、N为顶点的四边形是平行四边形时,设N(m,n),分三种情况:
①以AN、CO为对角线,此时AN中点与CO中点重合,
∵A(﹣4,0)、O(0,0),C(2,6),
∴AN的中点为(,),OC中点为(,),
∴,解得,
∴N(6,6),
②以AC、NO为对角线,此时AC中点与NO中点重合,同理可得:
解得,
∴N(﹣2,6),
③以AO、CN为对角线,此时AO中点与CN中点重合,同理可得:,
解得,
∴N(﹣6,﹣6),
综上所述,点A、O、C、N为顶点的四边形是平行四边形,N的坐标为:(6,6)或(﹣2,6)或(﹣6,﹣6).
【例4】如图,抛物线y=ax2+bx﹣3的图象与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,直线l与抛物线交于点B,交y轴于点D(0,3).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P(m,0)为线段OB上一动点,过点P作x轴的垂线EF,分别交抛物线于直线l于点E,F,连接CE,CF,BE,求四边形CEBF面积的最大值及此时m的值;
(3)点M为y轴右侧抛物线上一动点,过点M作直线MN∥AC交直线l于点N,是否存在点M,使以A,C,M,N四点为顶点的四边形是平行四边形,若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A,B坐标代入y=ax2+bx﹣3中,利用待定系数法可求;
(2)求出直线l的解析式,用m表示点E,F的坐标,进而表示线段EF,根据S四边形CEBF=S△CEF+S△BEF=EF•OP+•BP=FE•OB,用含m的代数式表示四边形CEBF的面积,利用二次函数的性质,通过配方法得出结论;
(3)分点M在直线BD的下方和点M在直线BD的上方时两种情形讨论解答;依据题意画出图形,①过M作ME⊥y轴于E,过N作NF⊥ME于F,通过说明△AOC≌△MFN,得出NF=3,设出点M的坐标,用坐标表示相应线段,利用线段与坐标的关系,用相同的字母表示点N的坐标后,用坐标表示出线段NG,GF,利用NG+GF=NF=3,列出方程,解方程,点M坐标可求;
②利用①中相同的方法求得点M在直线BD的上方时点M的坐标.
【解析】(1)将A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3中得:
.
解得:.
∴该抛物线的函数表达式为:y=x2﹣2x﹣3.
(2)设直线l的解析式为y=kx+n,
将B(3,0),D(0,3)代入上式得:
.
解得:.
∴直线l的解析式为:y=﹣x+3.
∵点P(m,0),EF⊥x轴,
∴E点坐标为(m,m2﹣2m﹣3),点F的坐标为(m,﹣m+3).
∴EF=﹣m+3﹣m2+2m+3=﹣m2+m+6.
∵B(3,0),
∴OB=3.
∵S四边形CEBF=S△CEF+S△BEF=EF•OP+•BP×EF=FE•OB,
∴=﹣.
∵<0,
∴当m=时,S四边形CEBF有最大值=.
即:当m=时,四边形CEBF面积的最大值为.
(3)存在.
①当点M在直线BD的下方时,如图,
令x=0,则y=﹣3.
∴C(0,﹣3).
∴OC=3.
∵A(﹣1,0),
∴OA=1.
过M作ME⊥y轴于E,过N作NF⊥ME于F,交x轴于点G,
∵四边形ACMN为平行四边形,
∴AC∥MN,AC=MN.
∵NF⊥ME,ME⊥OE,
∴NF∥OE.
∴∠ACO=∠MNF.
在△AOC和△MFN中,
.
∴△AOC≌△MFN(AAS).
∴NF=OC=3,MF=OA=1.
设M(h,h2﹣2h﹣3),则ME=h,GF=OE=﹣h2+2h+3.
∴OG=EF=ME﹣MF=h﹣1.
∴N(h﹣1,﹣h+4).
∴NG=﹣h+4,
∵NG+GF=NF=3,
∴﹣h+4﹣h2+2h+3=3.
解得:h=(负数不合题意,舍去).
∴h=.
∴M().
②当点M在直线BD的上方时,如图,
过N作NE⊥y轴于E,过M作MF⊥NE于F,交x轴于点G,
由①知:△MNF≌△CAO(AAS),可得NF=OA=1,MF=OC=3.
设M(h,h2﹣2h﹣3),则OG=FE=h,GM=h2﹣2h﹣3.
∴NE=EF+NF=h+1.
∴N(h+1,﹣h+2).
∴GF=OE=h﹣2.
∵MG+GF=MF=3,
∴h﹣2+h2﹣2h﹣3=3.
解得:h=(负数不合题意,舍去).
∴h=.
∴M().
综上所述,存在点M,使以A,C,M,N四点为顶点的四边形是平行四边形,此时点M的坐标为()或().
【例5】如图1,二次函数y=ax2+bx的图象过点A(﹣1,3),顶点B的横坐标为1.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)点P在该二次函数的图象上,点Q在x轴上,若以A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的坐标;
(3)如图3,一次函数y=kx(k>0)的图象与该二次函数的图象交于O、C两点,点T为该二次函数图象上位于直线OC下方的动点,过点T作直线TM⊥OC,垂足为点M,且M在线段OC上(不与O、C重合),过点T作直线TN∥y轴交OC于点N.若在点T运动的过程中,为常数,试确定k的值.
【分析】(1)利用待定系数法即可解决问题.
(2)①当AB为对角线时,根据中点坐标公式,列出方程组解决问题.②当AB为边时,根据中点坐标公式列出方程组解决问题.
(3)设T(m,m2﹣2m),由TM⊥OC,可以设直线TM为yx+b,则m2﹣2mm+b,b=m2﹣2m,求出点M、N坐标,求出OM、ON,根据列出等式,即可解决问题.
【解析】(1)∵二次函数y=ax2+bx的图象过点A(﹣1,3),顶点B的横坐标为1,
则有解得
∴二次函数y=x2﹣2x,
(2)由(1)得,B(1,﹣1),
∵A(﹣1,3),
∴直线AB解析式为y=﹣2x+1,AB=2,
设点Q(m,0),P(n,n2﹣2n)
∵以A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,
①当AB为对角线时,根据中点坐标公式得,则有,解得或,
∴P(1,2)和(1,2)
②当AB为边时,根据中点坐标公式得解得或
∴P(1,4)或(1,4).
故答案为P(1,2)或(1,2)或P(1,4)或(1,4).
(3)设T(m,m2﹣2m),∵TM⊥OC,
∴可以设直线TM为yx+b,则m2﹣2mm+b,b=m2﹣2m,
由解得,
∴OM,ON=m•,
∴,
∴k时,.
∴当k时,点T运动的过程中,为常数.
1.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,已知B(3,0),C(0,﹣3),连接BC,点P是抛物线上的一个动点,点N是对称轴上的一个动点.
(1)求该抛物线的函数解析式.
(2)当△PAB的面积为8时,求点P的坐标.
(3)若点P在直线BC的下方,当点P到直线BC的距离最大时,在抛物线上是否存在点Q,使得以点P,C,N,Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法可求解析式;
(2)设点P(p,p2﹣2p﹣3),由三角形的面积公式可求解;
(3)利用二次函数的性质先求点P坐标,分三种情况讨论,利用平行四边形的性质可求解.
【解析】(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点B(3,0),C(0,﹣3),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴交于A,B两点,
∴0=x2﹣2x﹣3,
∴x1=﹣1,x2=3,
∴点A(﹣1,0),
∴AB=4,
设点P(p,p2﹣2p﹣3),
∵△PAB的面积为8,
∴×4×|p2﹣2p﹣3|=8,
∴p2﹣2p﹣3=4或p2﹣2p﹣3=﹣4,
∴p1=2+1,p2=﹣2+1,p3=1,
∴点P坐标为(2+1,4)或(﹣2+1,4)或(1,﹣4);
(3)如图1,过点P作PE∥y轴,交BC于E,
∵点B(3,0),C(0,﹣3),
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
设点P(a,a2﹣2a﹣3),则点E(a,a﹣3),
∴PE=a﹣3﹣(a2﹣2a﹣3)=﹣a2+3a,
∴S△BCP=×(﹣a2+3a)×3=﹣(a﹣)2+,
∴当a=时,S△BCP有最大值,即点P到直线BC的距离最大,
此时点P(,﹣),
设点N(1,n),点Q(m,m2﹣2m﹣3),
若CP为边,CN为边时,则CQ与NP互相平分,
∴,
∴m=,
∴点Q(,﹣),
若CP为边,CQ为边时,则CN与PQ互相平分,
∴=,
∴m=﹣,
∴点Q(﹣,﹣),
若CP为对角线,则CP与NQ互相平分,
∴,
∴m=,
∴点Q(,﹣),
综上所述:点Q坐标为(,﹣)或(﹣,﹣)或(,﹣).
2.如图所示,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且点A的坐标为A(﹣2,0),点C的坐标为C(0,6),对称轴为直线x=1.点D是抛物线上一个动点,设点D的横坐标为m(1<m<4),连接AC,BC,DC,DB.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)当△BCD的面积等于△AOC的面积的时,求m的值;
(3)在(2)的条件下,若点M是x轴上一动点,点N是抛物线上一动点,试判断是否存在这样的点M,使得以点B,D,M,N为顶点的四边形是平行四边形.若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由题意得出方程组,解方程组即可;
(2)过点D作DE⊥x轴于E,交BC于G,过点C作CF⊥ED交ED的延长线于F,求出点B的坐标为(4,0),由待定系数法求出直线BC的函数表达式为y=﹣x+6,则点D的坐标为(m,﹣m2+m+6),点G的坐标为(m,﹣m+6),求出S△BCD=﹣m2+6m=,解方程即可;
(3)求出点D的坐标为(3,),分三种情况,①当DB为对角线时,证出DN∥x轴,则点D与点N关于直线x=1对称,得出N(﹣1,)求出BM=4,即可得出答案;
②当DM为对角线时,由①得N(﹣1,),DN=4,由平行四边形的性质得出DN=BM=4,进而得出答案;
③当DN为对角线时,点D与点N的纵坐标互为相反数,N(1+,﹣)或N(1﹣,﹣),再分两种情况解答即可.
【解析】(1)由题意得:,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为:y=﹣x2+x+6;
(2)过点D作DE⊥x轴于E,交BC于G,过点C作CF⊥ED交ED的延长线于F,如图1所示:
∵点A的坐标为(﹣2,0),点C的坐标为(0,6),
∴OA=2,OC=6,
∴S△AOC=OA•OC=×2×6=6,
∴S△BCD=S△AOC=×6=,
当y=0时,﹣x2+x+6=0,
解得:x1=﹣2,x2=4,
∴点B的坐标为(4,0),
设直线BC的函数表达式为:y=kx+n,
则,
解得:,
∴直线BC的函数表达式为:y=﹣x+6,
∵点D的横坐标为m(1<m<4),
∴点D的坐标为:(m,﹣m2+m+6),
点G的坐标为:(m,﹣m+6),
∴DG=﹣m2+m+6﹣(﹣m+6)=﹣m2+3m,CF=m,BE=4﹣m,
∴S△BCD=S△CDG+S△BDG=DG•CF+DG•BE=DG×(CF+BE)=×(﹣m2+3m)×(m+4﹣m)=﹣m2+6m,
∴﹣m2+6m=,
解得:m1=1(不合题意舍去),m2=3,
∴m的值为3;
(3)由(2)得:m=3,﹣m2+m+6=﹣×32+×3+6=,
∴点D的坐标为:(3,),
分三种情况讨论:
①当DB为对角线时,如图2所示:
∵四边形BDNM是平行四边形,
∴DN∥BM,
∴DN∥x轴,
∴点D与点N关于直线x=1对称,
∴N(﹣1,),
∴DN=3﹣(﹣1)=4,
∴BM=4,
∵B(4,0),
∴M(8,0);
②当DM为对角线时,如图3所示:
由①得:N(﹣1,),DN=4,
∵四边形BDNM是平行四边形,
∴DN=BM=4,
∵B(4,0),
∴M(0,0);
③当DN为对角线时,
∵四边形BDNM是平行四边形,
∴DM=BN,DM∥BN,
∴∠DMB=∠MBN,
∴点D与点N的纵坐标互为相反数,
∵点D(3,),
∴点N的纵坐标为:﹣,
将y=﹣代入y=﹣x2+x+6中,
得:﹣x2+x+6=﹣,
解得:x1=1+,x2=1﹣,
当x=1+时,如图4所示:
则N(1+,﹣),
分别过点D、N作x轴的垂线,垂足分别为E、Q,
在Rt△DEM和Rt△NQB中,,
∴Rt△DEM≌Rt△NQB(HL),
∴BQ=EM,
∵BQ=1+﹣4=﹣3,
∴EM=﹣3,
∵E(3,0),
∴M(,0);
当x=1﹣时,如图5所示:
则N(1﹣,﹣),
同理得点M(﹣,0);
综上所述,点M的坐标为(8,0)或(0,0)或(,0)或(﹣,0).
3.如图1(注:与图2完全相同)所示,抛物线y=﹣+bx+c经过B、D两点,与x轴的另一个交点为A,与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的解析式.
(2)设抛物线的顶点为M,求四边形ABMC的面积.(请在图1中探索)
(3)设点Q在y轴上,点P在抛物线上.要使以点A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,求所有满足条件的点P的坐标.(请在图2中探索)
【分析】(1)用待定系数法解答便可;
(2)求出抛物线与坐标轴的交点A、C坐标及抛物线顶点M的坐标,再将四边形ABMC的面积分为三角形的面积的和,进行计算便可;
(3)分两种情况:AB为平行四边形的边;AB为平行四边形的对角线.分别解答便可.
【解析】(1)把B(3,0)和D(﹣2,﹣)代入抛物线的解析式得,
,
解得,,
∴抛物线的解析式为:;
(2)令x=0,得=,
∴,
令y=0,得=0,
解得,x=﹣1,或x=3,
∴A(﹣1,0),
∵=,
∴M(1,2),
∴S四边形ABMC=S△AOC+S△COM+S△MOB
=
=;
(3)设Q(0,n),
①当AB为平行四边形的边时,有AB∥PQ,AB=PQ,
a).P点在Q点左边时,则P(﹣4,n),
把P(﹣4,n)代入,得
n=,
∴P(﹣4,﹣);
②当AB为平行四边形的边时,有AB∥PQ,AB=PQ,
当P点在Q点右边时,则P(4,n),
把P(4,n)代入,得
n=,
∴P(4,﹣);
③当AB为平行四边形的对角线时,如图2,AB与PQ交于点E,
则E(1,0),
∵PE=QE,
∴P(2,﹣n),
把P(2,﹣n)代入,得
﹣n=,
∴n=﹣,
∴P(2,).
综上,满足条件的P点坐标为:(﹣4,﹣)或(4,﹣)或(2,).
4.已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),点B(3,0),与y轴交于点C(0,3).顶点为点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若过点C的直线交线段AB于点E,且S△ACE:S△CEB=3:5,求直线CE的解析式;
(3)若点P在抛物线上,点Q在x轴上,当以点D,C,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时,求点P的坐标;
(4)已知点H(0,),G(2,0),在抛物线对称轴上找一点F,使HF+AF的值最小.此时,在抛物线上是否存在一点K,使KF+KG的值最小?若存在,求出点K的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)因为抛物线经过A(﹣1,0),B(3,0),可以假设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣3),利用待定系数法解决问题即可.
(2)求出点E的坐标即可解决问题.
(3)分点P在x轴的上方或下方,点P的纵坐标为1或﹣1,利用待定系数法求解即可.
(4)如图3中,连接BH交对称轴于F,连接AF,此时AF+FH的值最小.求出直线HB的解析式,可得点F的坐标,设K(x,y),作直线y=,过点K作KM⊥直线y=于M.证明KF=KM,利用垂线段最短解决问题即可.
【解析】(1)因为抛物线经过A(﹣1,0),B(3,0),
∴可以假设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣3),
把C(0,3)代入,可得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3.
(2)如图1中,连接AC,BC.
∵S△ACE:S△CEB=3:5,
∴AE:EB=3:5,
∵AB=4,
∴AE=4×=,
∴OE=0.5,
设直线CE的解析式为y=kx+b′,则有,
解得,
∴直线EC的解析式为y=﹣6x+3.
(3)由题意C(0,3),D(1,4).
观察图像可知CD只能说平行四边形的边,不可能是对角线,
当四边形P1Q1CD,四边形P2Q2CD是平行四边形时,点P的纵坐标为1,
当y=1时,﹣x2+2x+3=1,
解得x=1±,
∴P1(1+,1),P2(1﹣,1),
当四边形P3Q3DC,四边形P4Q4DC是平行四边形时,点P的纵坐标为﹣1,
当y=﹣1时,﹣x2+2x+3=﹣1,
解得x=1±,
∴P1(1+,﹣1),P2(1﹣,﹣1),
综上所述,满足条件的点P的坐标为(1+,1)或(1﹣,1)或(1﹣,﹣1)或(1+,﹣1).
(4)如图3中,连接BH交对称轴于F,连接AF,此时AF+FH的值最小.
∵H(0,),B(3,0),
∴直线BH的解析式为y=﹣x+,
∵x=1时,y=,
∴F(1,),
设K(x,y),作直线y=,过点K作KM⊥直线y=于M.
∵KF=,y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴(x﹣1)2=4﹣y,
∴KF===|y﹣|,
∵KM=|y﹣|,
∴KF=KM,
∴KG+KF=KG+KM,
根据垂线段最短可知,当G,K,M共线,且垂直直线y=时,GK+KM的值最小,最小值为,
此时K(2,3).
5.如图,已知抛物线:y1=﹣x2﹣2x+3与x轴交于A,B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C.
(1)直接写出点A,B,C的坐标;
(2)将抛物线y1经过向右与向下平移,使得到的抛物线y2与x轴交于B,B'两点(B'在B的右侧),顶点D的对应点为点D',若∠BD'B'=90°,求点B'的坐标及抛物线y2的解析式;
(3)在(2)的条件下,若点Q在x轴上,则在抛物线y1或y2上是否存在点P,使以B′,C,Q,P为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,求出所有符合条件的点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
【分析】(1)令x=0或y1=0,解方程可得结论.
(2)设平移后的抛物线的解析式为y2=﹣(x﹣a)2+b,如图1中,过点D′作D′H⊥OB′于H.,连接BD′,B′D′.构建方程组解决问题即可.
(3)观察图象可知,当点P的纵坐标为3或﹣3时,存在满足条件的平行四边形.分别令y1和y2等于3或﹣3,解方程即可解决问题.
【解析】(1)对于y1=﹣x2﹣2x+3,令y1=0,得到﹣x2﹣2x+3=0,解得x=﹣3或1,
∴A(﹣3,0),B(1,0),
令x=0,得到y1=3,
∴C(0,3).
(2)设平移后的抛物线的解析式为y2=﹣(x﹣a)2+b,
如图1中,过点D′作D′H⊥OB′于H,连接BD′.
∵D′是抛物线的顶点,
∴D′B=D′B′,D′(a,b),
∵∠BD′B′=90°,D′H⊥BB′,
∴BH=HB′,
∴D′H=BH=HB′=b,
∴a=1+b,
又∵y2=﹣(x﹣a)2+b,经过B(1,0),
∴b=(1﹣a)2,
解得a=2或1(不合题意舍弃),b=1,
∴B′(3,0),y2=﹣(x﹣2)2+1=﹣x2+4x﹣3.
(3)如图2中,
观察图象可知,当点P的纵坐标为3或﹣3时,存在满足条件的平行四边形.
对于y1=﹣x2﹣2x+3,令y1=3,x2+2x=0,解得x=0或﹣2,可得P1(﹣2,3),
令y1=﹣3,则x2+2x﹣6=0,解得x=﹣1,可得P2(﹣1﹣,﹣3),P3(﹣1+,﹣3),
对于y2=﹣x2+4x﹣3,令y2=3,方程无解,
令y2=﹣3,则x2﹣4x=0,解得x=0或4,可得P4(0,﹣3),P5(4,﹣3),
综上所述,满足条件的点P的坐标为(﹣2,3)或(﹣1﹣,﹣3)或(﹣1+,﹣3)或(0,﹣3)或(4,﹣3).
6.如图,抛物线过点A(0,1)和C,顶点为D,直线AC与抛物线的对称轴BD的交点为B(,0),平行于y轴的直线EF与抛物线交于点E,与直线AC交于点F,点F的横坐标为,四边形BDEF为平行四边形.
(1)求点F的坐标及抛物线的解析式;
(2)若点P为抛物线上的动点,且在直线AC上方,当△PAB面积最大时,求点P的坐标及△PAB面积的最大值;
(3)在抛物线的对称轴上取一点Q,同时在抛物线上取一点R,使以AC为一边且以A,C,Q,R为顶点的四边形为平行四边形,求点Q和点R的坐标.
【分析】(1)由待定系数法求出直线AB的解析式为y=﹣x+1,求出F点的坐标,由平行四边形的性质得出﹣3a+1=a﹣8a+1﹣(﹣),求出a的值,则可得出答案;
(2)设P(n,﹣n2+2n+1),作PP'⊥x轴交AC于点P',则P'(n,﹣n+1),得出PP'=﹣n2+n,由二次函数的性质可得出答案;
(3)联立直线AC和抛物线解析式求出C(,﹣),设Q(,m),分两种情况:①当AQ为对角线时,②当AR为对角线时,分别求出点Q和R的坐标即可.
【解析】(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),
∵A(0,1),B(,0),
设直线AB的解析式为y=kx+m,
∴,
解得,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+1,
∵点F的横坐标为,
∴F点纵坐标为﹣+1=﹣,
∴F点的坐标为(,﹣),
又∵点A在抛物线上,
∴c=1,
对称轴为:x=﹣,
∴b=﹣2a,
∴解析式化为:y=ax2﹣2ax+1,
∵四边形DBFE为平行四边形.
∴BD=EF,
∴﹣3a+1=a﹣8a+1﹣(﹣),
解得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+1;
(2)设P(n,﹣n2+2n+1),作PP'⊥x轴交AC于点P',
则P'(n,﹣n+1),
∴PP'=﹣n2+n,
S△ABP=OB•PP'=﹣n=﹣+,
∴当n=时,△ABP的面积最大为,此时P(,).
(3)∵,
∴x=0或x=,
∴C(,﹣),
设Q(,m),
①当AQ为对角线时,
∴R(﹣),
∵R在抛物线y=+4上,
∴m+=﹣+4,
解得m=﹣,
∴Q,R;
②当AR为对角线时,
∴R(),
∵R在抛物线y=+4上,
∴m﹣+4,
解得m=﹣10,
∴Q(,﹣10),R().
综上所述,Q,R;或Q(,﹣10),R().
7.如图,抛物线y=ax2+bx﹣5(a≠0)经过x轴上的点A(1,0)和点B(5,0)及y轴上的点C,经过B、C两点的直线为y=kx+b(k≠0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)点P从A出发,在线段AB上以每秒1个单位的速度向B运动,同时点E从B出发,在线段BC上以每秒2个单位的速度向C运动.当其中一个点到达终点时,另一点也停止运动.设运动时间为t秒,求t为何值时,△PBE的面积最大并求出最大值.
(3)过点A作AM⊥BC于点M,过抛物线上一动点N(不与点B、C重合)作直线AM的平行线交直线BC于点Q.若点A、M、N、Q为顶点的四边形是平行四边形,求点N的横坐标.
【分析】(1)将A(1,0)和点B(5,0)代入y=ax2+bx﹣5计算出a,b的值即可;
(2)作ED⊥x轴于D,表示出ED,从而表示出S△BEP,利用二次函数求最值;
(3)过A作AE∥y轴交直线BC于E点,过N作NF∥y轴交直线BC于点F,则NF=AE=4,设N(m,﹣m2+6m﹣5),则F(m,m﹣5),从而有NF=|﹣m2+5m|=4,解方程即可求出N的横坐标.
【解析】(1)将A(1,0)和点B(5,0)代入y=ax2+bx﹣5得:
,
解得,
∴抛物线y=﹣x2+6x﹣5,
(2)作ED⊥x轴于D,
由题意知:BP=4﹣t,BE=2t,
∵B(5,0),C(0,﹣5),
∴OB=OC=5,
∴∠OBC=45°,
∴ED=sin45°×2t=,
∴S△BEP==﹣,
当t=﹣ 时,S△BEP最大为2.
∴当t=2时,S△BEP最大为2.
(3)过A作AE∥y轴交直线BC于E点,过N作NF∥y轴交直线BC于点F,
则NF=AE=4,
设N(m,﹣m2+6m﹣5),则F(m,m﹣5),
∴NF=|﹣m2+5m|=4,
∴m2﹣5m+4=0或m2﹣5m﹣4=0,
∴m1=1(舍),m2=4,或m3=,m4=,
∴点N的横坐标为:4或或.
8.如图1,抛物线y=ax2+bx+4交x轴于A(﹣3,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,连接AC,BC.点P是第一象限内抛物线上的一个动点,设点P的横坐标为m,过点P作PM⊥x轴,垂足为点M,PM交BC于点Q,过点P作PN⊥BC,交BC于点N.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)请用含m的代数式表示PN,并求出PN的最大值以及此时点P的坐标;
(3)如图2,将抛物线y=ax2+bx+4沿着射线CB的方向平移,使得新抛物线y'过原点,点D为原抛物线y与新抛物线y'的交点,若点E为原抛物线的对称轴上一动点,点F为新抛物线y'上一动点,求点F使得以A,D,E,F为顶点的四边形为平行四边形,请直接写出点F的坐标,并写出一个F点的求解过程.
【分析】(1)将点A(﹣3,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4,即可求函数解析式;
(2)先求出BC的解析式为y=﹣x+4,设P(m,﹣m2+m+4),Q(m,﹣m+4),由面积S△BCP=×BC×PN=×PQ×OB,可得PN=﹣(m﹣2)2+,所以当m=2时,PN有最大值,P(2,);
(3)由抛物线沿着射线CB的方向平移,可设抛物线沿x轴正方向平移t(t>0)个单位,则沿y轴负半轴平移t个单位,则平移后的函数解析式为y'=﹣+﹣t,再由新抛物线y'过原点,可求t=2,则可求新的抛物线解析式为y'=﹣x2+x,联立﹣x2+x=﹣x2+x+4,求出D(3,2),由点E在y'上,则E点的横坐标为,由点F为新抛物线y'上,设F点横坐标为n,当以A,D,E,F为顶点的四边形为平行四边形时,有三种情况:①当AE与DF为平行四边形的对角线时,﹣3+=n+3,得F(﹣,﹣);②当AF与ED为平行四边形对角线时,﹣3+n=3+,得F(,﹣);③当AD与EF为平行四边形对角线时,﹣3+3=n+,得F(﹣,﹣).
【解析】(1)将点A(﹣3,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4,得:
,
解得:,
∴y=﹣x2+x+4;
(2)∵抛物线与y轴交于点C,
∴C(0,4),
设直线BC的解析式为y=kx+d,
将点B与点C代入可得,,
解得,
∴y=﹣x+4,
∵点P的横坐标为m,PM⊥x轴,
∴P(m,﹣m2+m+4),Q(m,﹣m+4),
∴S△BCP=×BC×PN=×PQ×OB,
∵B(4,0),C(0,4),
∴BC=8,
∴8PN=(﹣m2+m+4+m﹣4)×4,
∴PN=﹣(m﹣2)2+,
∴当m=2时,PN有最大值,
∴P(2,);
(3)y=﹣x2+x+4=﹣+,
∵抛物线沿着射线CB的方向平移,
设抛物线沿x轴正方向平移t(t>0)个单位,则沿y轴负半轴平移t个单位,
平移后的函数解析式为y'=﹣+﹣t,
∵新抛物线y'过原点,
∴0=﹣+﹣t,
解得t=2或t=﹣6(舍),
∴y'=﹣+=﹣x2+x,
∵点D为原抛物线y与新抛物线y'的交点,
联立﹣x2+x=﹣x2+x+4,
∴x=3,
∴D(3,2),
∵y=﹣x2+x+4的对称轴为直线x=,
∴E点的横坐标为,
∵点F为新抛物线y'上一动点,
设F点横坐标为n,
①当AE与DF为平行四边形的对角线时,
∴﹣3+=n+3,
∴n=﹣,
∴F(﹣,﹣);
②当AF与ED为平行四边形对角线时,
∴﹣3+n=3+,
∴n=,
∴F(,﹣);
③当AD与EF为平行四边形对角线时,
∴﹣3+3=n+,
∴n=﹣,
∴F(﹣,﹣);
综上所述:以A,D,E,F为顶点的四边形为平行四边形时,F的坐标为(﹣,﹣)或(,﹣)或(﹣,﹣).
9.如图,抛物线M:y=ax2+bx+b﹣a经过点(1,﹣3)和(﹣4,12),与两坐标轴的交点分别为A,B,C,顶点为D.
(1)求抛物线M的表达式和顶点D的坐标;
(2)若抛物线N:y=﹣(x﹣h)2+与抛物线M有一个公共点为E,则在抛物线N上是否存在一点F,使得以B、C、E、F为顶点的四边形是以BC为边的平行四边形?若存在,请求出h的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点代入抛物线解析式求出a,b的值,即可求出抛物线解析式,再将抛物线解析式转化为顶点式,求出顶点D的坐标;
(2)先求出B,C的坐标,再设E,F的坐标,根据平移的特点列出关系式,求出h的值.
【解析】(1)将(1,﹣3),(﹣4,12)代入y=ax2+bx+b﹣a,
得,
解得,
∴,
∴抛物线M的表达式为,顶点D的坐标为.
(2)存在.
∵,
当x=0时,y=﹣2,
当y=0时,,
解得x1=﹣1,x2=4,
∴C(0,﹣2),B(4,0),
设,,
当四边形BCFE是平行四边形时,
可看出是E,F可看成分别是B,C平移相同的单位得到,
则
②﹣③得m+n=2h﹣1④,
(①+④)÷2得⑤,
(④﹣①)÷2得⑥,
将⑤,⑥代入③得h=±,
当四边形BCEF是平行四边形时,
可看出是E,F可看成分别是C,B平移相同的单位得到,
则
②﹣③得m+n=2h﹣1④,
(①+④)÷2得⑤,
(④﹣①)÷2得⑥,
将⑤,⑥代入③得,
综上,h的值为或±.
10.如图,平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,抛物线的顶点为点E.
(1)填空:△ABC的形状是 直角三角形 .
(2)求抛物线的解析式;
(3)经过B,C两点的直线交抛物线的对称轴于点D,点P为直线BC上方抛物线上的一动点,当△PCD的面积最大时,求P点坐标;
(4)M在直线BC上,N在抛物线上,以M、N、E、D为顶点的四边形为平行四边形,直接写出符合条件的点M的坐标.
【分析】(1)由tan∠ACO==,故∠ACO=30°,同理可得,∠BCO=60°,即可求解;
(2)用待定系数法即可求解;
(3)当△PCD的面积最大时,若直线l和抛物线只要一个交点P,则点P为所求点,进而求解;
(4)当ED是边时,点D向上平移2个单位得到点E,同样,点M(N)向上平移2个单位得到点N(M),进而求解;②当ED为对角线时,由中点坐标公式得:=m+n且4+2=﹣n2+n+3+3,即可求解.
【解析】(1)由抛物线的表达式知,c=3,OC=3,
则tan∠ACO==,故∠ACO=30°,
同理可得,∠BCO=60°,
故△ABC为直角三角形,
故答案为:直角三角形;
(2)由题意得:,解得,
故抛物线的表达式为y=﹣x2+x+3①;
(3)由点B、C的坐标得,直线BC的表达式为y=﹣x+3,
则设直线l∥BC,则设直线l的表达式为:y=﹣x+c②,
当△PCD的面积最大时,直线l和抛物线只要一个交点P,则点P为所求点,
联立①②并整理得:﹣x2+x+3﹣c=0③,
则△=()2﹣4×(﹣)(3﹣c)=0,
解得:c=,
将c的值代入③式并解得x=,
故点P的坐标为(,);
(4)由抛物线的表达式知,点E的坐标为(,4),
∵直线BC的表达式为y=﹣x+3,故点D(,2),
设点M的坐标为(m,﹣m+3),点N的坐标为(n,﹣n2+n+3),
①当ED是边时,
点D向上平移2个单位得到点E,同样,点M(N)向上平移2个单位得到点N(M),
则m=n且﹣m+3±2=﹣n2+n+3,
解得:m=(舍去)或2或;
②当ED为对角线时,
由中点坐标公式得:=m+n且4+2=﹣n2+n+3﹣m+3,
解得m=(舍去)或0,
综上,m=0或2或或,
故点M的坐标为(0,3)或(2,1)或(,)或(,).
11.如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求该抛物线的解析式及顶点坐标;
(2)若P是线段OB上一动点,过P作y轴的平行线交抛物线于点H,交BC于点N,设OP=t时,△BCH的面积为S.求S关于t的函数关系式;若S有最大值,请求出S的最大值,若没有,请说明理由.
(3)若P是x轴上一个动点,过P作射线PQ∥AC交抛物线于点Q,在抛物线上是否存在这样的点Q,使以A,P,Q,C为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请直接写出P点的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据点A、C的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的解析式,再利用配方法可找出顶点的坐标;
(2)根据点B、C的坐标,利用待定系数法可求出直线BC的解析式,设点P的坐标为(t,0),则点N的坐标为(t,t﹣3),H(t,t2﹣2t﹣3),根据两点的距离公式可得NH的长,利用三角形的面积公式可得S与t的关系式,再利用二次函数的性质即可解决最值问题;
(3)分两种情况:①Q在x轴的上方时,根据A和C坐标平移规律可确定点Q的纵坐标为3,代入抛物线的解析式得Q的横坐标,从而知P的横坐标;②Q在x轴的下方,同理可得结论.
【解析】(1)把点A(﹣1,0),点C(0,﹣3)代入抛物线的解析式为y=x2+bx+c中得:,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴顶点的坐标为(1,﹣4);
(2)如图1,设直线BC的解析式为y=kx+d(k≠0),
当y=0时,x2﹣2x﹣3=0,
解得:x1=3,x2=﹣1,
∴B(3,0),
将B(3,0),C(0,﹣3)代入y=kx+d中,
得:,解得:,
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
∵OP=t,
设点P的坐标为(t,0),则点N的坐标为(t,t﹣3),H(t,t2﹣2t﹣3),
∴NH=t﹣3﹣(t2﹣2t﹣3)=﹣t2+3t,
∴S=S△BCHNH•OBt,
∵0≤t≤3,,
∴当t时,S取最大值,最大值为;
(3)分两种情况:
①当Q在x轴的上方时,如图2和图4,四边形ACPQ是平行四边形,
根据A(﹣1,0)和C(0,﹣3)可知:点Q的纵坐标为3,
当y=3时,x2﹣2x﹣3=3,
解得:x1=1,x2=1,
∴P(2,0)或(2,0);
②当Q在x轴的下方时,如图3,四边形ACQP是平行四边形,
当y=﹣3时,由对称得:Q(2,﹣3),
∴P(1,0);
综上,P点的坐标为(2,0)或(2,0)或(1,0).
12.如图1,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2﹣2ax﹣8a与x轴相交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C(0,﹣4).
(1)点A的坐标为 (﹣2,0) ,点B的坐标为 (4,0) ,线段AC的长为 2 ,抛物线的解析式为 yx2﹣x﹣4 .
(2)点P是线段BC下方抛物线上的一个动点.
①如果在x轴上存在点Q,使得以点B、C、P、Q为顶点的四边形是平行四边形.求点Q的坐标.
②如图2,过点P作PE∥CA交线段BC于点E,过点P作直线x=t交BC于点F,交x轴于点G,记PE=f,求f关于t的函数解析式;当t取m和4m(0<m<2)时,试比较f的对应函数值f1和f2的大小.
【分析】(1)由题意得:﹣8a=﹣4,故a,即可求解;
(2)①分BC是平行四边形的一条边时、BC是平行四边形的对角线时,两种情况分别求解即可.
②证明△EPH∽△CBA,∴,即:,则EPPH,即可求解.
【解析】(1)由题意得:﹣8a=﹣4,故a,
故抛物线的表达式为:yx2﹣x﹣4,
令y=0,则x=4或﹣2,即点A、B的坐标分别为(﹣2,0)、(4,0),
则AC=2,
故答案为:(﹣2,0)、(4,0)、2、yx2﹣x﹣4;
(2)①当BC是平行四边形的一条边时,
如图所示,点C向右平移4个单位、向上平移4个单位得到点B,
设:点P(n,n2﹣n﹣4),点Q(m,0),
则点P向右平移4个单位、向上平移4个单位得到点Q,
即:n+4=m,n2﹣n﹣4+4=0,
解得:m=4或6(舍去4),
即点Q(6,0);
当BC是平行四边形的对角线时,
设点P(m,n)、点Q(s,0),其中nm2﹣m﹣4,
由中点公式可得:m+s=4,n+0=﹣4,
解得:s=2或4(舍去4),
故点Q(2,0);
故点Q的坐标为(2,0)或(6,0);
②如图2,针对于抛物线yx2﹣x﹣4,令x=0,则y=﹣4,
∴C(0,﹣4)
∵B(4,0),
∴直线BC的解析式为y=x﹣4,
过点P作PH∥x轴交BC于点H,
∵PE∥AC轴,
∴∠HEP=∠ACB,
∵PH∥x轴,
∴∠PHE=∠ABC=45°,
∴△EPH∽△CAB,
∴,即:,
则EPPH,
设点P(t,yP),
∵点P在抛物线yx2﹣x﹣4上,
∴yPt2﹣t﹣4
设点H(xH,yP),
∵点H在直线y=x﹣4上,
∴yP=xH﹣4
则t2﹣t﹣4=xH﹣4,
则xHt2﹣t,
fPH[t﹣(t2﹣t)](t2﹣4t),
当t=m时,f1(m2﹣4m),
当t=4m时,f2(m2﹣2m),
则f1﹣f2m(m),
则0<m<2,
∴f1﹣f2>0,
f1>f2.
13.抛物线y=﹣x2+2x+n经过点M(﹣1,0),顶点为C.
(1)求点C的坐标;
(2)设直线y=2x与抛物线交于A、B两点(点A在点B的左侧).
①在抛物线的对称轴上是否存在点G.使∠AGC=∠BGC?若存在,求出点G的坐标;若不存在,请说明理由;
②点P在直线y=2x上,点Q在抛物线上,当以O,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时,求点Q的坐标.
【分析】(1)直接把M的坐标代入抛物线的解析式即可求出n的值,再利用配方法求顶点C的坐标;
(2)①如图1,作辅助线,构建相似三角形,设G(1,a),列方程组求出A、B两点的坐标,根据坐标表示线段的长,证明△APG∽△BQG,列式例式可求出点G的坐标;
②设P(m,2m),根据平行四边形的性质得P、Q两点的纵坐标相等,根据P的纵坐标表示出点Q的纵坐标,分三种情况讨论:i)当四边形OMQP是平行四边形时,如图2;ii)当四边形OMPQ是平行四边形,如图3;iii)当OM是对角线时,如图4,分别表示出点Q的坐标后代入抛物线的解析式可得出点Q的坐标.
【解析】(1)把M(﹣1,0)代入y=﹣x2+2x+n中得:
﹣1﹣2+n=0,
n=3,
∴y=﹣x2+2x+3=﹣(x2﹣2x+1﹣1)+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴C(1,4);
(2)①如图1,存在点G,使∠AGC=∠BGC,
分别过A、B两点作对称轴x=1的垂线AP和BQ,垂足分别为P、Q,
设G(1,a),
则,
解得:,,
∴A(,﹣2),B(,2),
∵∠AGC=∠BGC,∠APG=∠BQG=90°,
∴△APG∽△BQG,
∴,
∴,
a=6,
∴G(1,6);
②设P(m,2m)
i)当四边形OMQP是平行四边形时,
如图2,则Q(m﹣1,2m),
∵点Q在抛物线上,
∴2m=﹣(m﹣1)2+2(m﹣1)+3,
解得:m=0或2,
∴Q1(﹣1,0)(舍),Q2(1,4),
ii)当四边形OMPQ是平行四边形,
如图3,则Q(m+1,2m),
∵点Q在抛物线上,
∴2m=﹣(m+1)2+2(m+1)+3,
解得:m=﹣1,
∴Q3(,﹣2﹣2),Q4(,﹣2+2),
iii)当OM是对角线时,如图4,
分别过P、Q作x轴的垂线,垂足分别为G、H,
∵四边形MPOQ是平行四边形,
可得△PGM≌△QHO,
∴GM=OH=﹣m﹣1,QH=PG=﹣2m,
∴Q(﹣m﹣1,﹣2m),
∵点Q在抛物线上,
∴﹣2m=﹣(﹣m﹣1)2+2(﹣m﹣1)+3,
解得:m=0或﹣2,
∴Q5(﹣1,0)(舍),Q6(1,4),
综上所述,点Q的坐标是:(1,4)或(,﹣2﹣2)或(,﹣2+2).
14图,在平面直角坐标系中,一次函数y=kx+b与x轴交于点A(4,0)与y轴交于点B(0,8).
(1)求这个一次函数的解析式;
(2)若点P是线段AB上一动点,过点P作PC⊥x轴于点C,PD⊥y轴于点D,当四边形PCOD的邻边之比为2:1时,求线段PC的长.
(3)若点Q是平面内任意一点,是否存在以A,O,B,Q为顶点的四边形是平行四边形,若存在请直接写出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法可求解析式;
(2)设点P(x,﹣2x+8),可得OC=x,PC=﹣2x+8,由线段的数量关系可求解;
(3)分三种情况讨论,利用平行四边形的性质可求解.
【解析】(1)∵一次函数y=kx+b与x轴交于点A(4,0)与y轴交于点B(0,8),
∴,
解得:,
∴一次函数的解析式为y=﹣2x+8;
(2)设点P(x,﹣2x+8),
∴OC=x,PC=﹣2x+8,
∵四边形PCOD的邻边之比为2:1,
∴OC=2PC或PC=2OC,
∴x=2(﹣2x+8)或﹣2x+8=2x,
∴x或x=2,
∴PC=4或;
(3)设点Q(m,n),
当AB是对角线时,∵四边形AOBQ是平行四边形,
∴AB与OQ互相平分,
∴,,
∴m=4,n=8,
∴点Q(4,8);
当AO是对角线时,∵四边形ABOQ是平行四边形,
∴AO与BQ互相平分,
∴,,
∴m=4,n=﹣8,
∴点Q(4,﹣8);
当OB是对角线时,∵四边形AOQB是平行四边形,
∴AQ与BO互相平分,
∴,,
∴m=﹣4,n=8,
∴点Q(﹣4,8),
综上所述:点Q的坐标为(4,8)或(4,﹣8)或(﹣4,8).
15.在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=kx+4(k<0)交x轴于点A,交y轴于点B.已知△ABO为等腰直角三角形.
(1)请直接写出k的值为 ﹣1 ;
(2)将一次函数y=kx+4(k≠0)中,直线y=﹣1下方的部分沿直线y=﹣1翻折,其余部分保持不变,得到的新图象记为图象G.已知在x轴有一动点P(n,0),过点P作x轴的垂线,交于点M,交图象G于点N.当点M在点N上方时,且MN<2,求n的取值范围;
(3)记图象G交x轴于另一点C,点D为图象G上一点,点E为图象G的对称轴上一点.当以A,C,D,E为顶点的四边形为平行四边形时,则点D的坐标为 (5,﹣1)或(3,1)或(7,1) .
【分析】(1)对于一次函数y=kx+4(k<0),令x=0,则y=4,故点B(0,4),则OB=4,而△ABO为等腰直角三角形,故OA=OB=4,故点A(4,0),进而求解;
(2)分点P在对称轴左侧、点P在对称轴右侧两种情况,利用图形结合的方法即可求解;
(3)分AC是对角线、AC为边两种情况,利用图形结合的方法即可求解.
【解析】(1)对于一次函数y=kx+4(k<0),令x=0,则y=4,故点B(0,4),则OB=4,
∵△ABO为等腰直角三角形,故OA=OB=4,故点A(4,0),
将点A的坐标代入y=kx+4并解得k=﹣1,
故答案为﹣1;
(2)设图象的翻折点为R,当y=﹣1时,则﹣x+4=﹣1,解得x=5,即点R(5,﹣1),图象的对称轴为x=5,
①当点P在对称轴左侧时,则图象G的解析式为:y=﹣x+4,
∴点N在直线y=﹣x+4上运动.
当M,N重合时,此时n有最小值为,
当MN=2时,此时n有最大值,则根据题意有:,
∴解得,
∴;
②当点P在对称轴右侧时,则图象G的解析式为:y=x﹣6,
∴点N在直线y=x﹣6上运动.
当MN=2时,此时n有最小值,则根据题意有:,
∴解得n=12,
当M,N重合时,此时n有最大值为16,
∴12<n<16,
综上,或12<n<16;
(3)则设直线RC的表达式为y=x+b,将点R的坐标代入上式并解得:b=﹣6,
故直线RC的表达式为y=x﹣6,令y=0,即x﹣6=0,解得x=6,故点C(6,0),
①当AC是边时,
当点D在点E的左侧时,则ED=AC=6﹣4=2,故点D的横坐标为5﹣2=3,当x=3时,y=﹣x+4=1,故点D(3,1),
此时,点E(5,1),符合条件;
当点E在点E的右侧时,同理可得,点D(7,1);
②当AC是对角线时,如上图,则点D(5,﹣1),而点E(5,1),
AD=CD=AE=EC,故符合条件,
故点D(5,﹣1);
综上,点D的坐标为(5,﹣1)或(3,1)或(7,1),
故答案为:(5,﹣1)或(3,1)或(7,1).
16.抛物线y=ax2+bx的顶点M(,3)关于x轴的对称点为B,点A为抛物线与x轴的一个交点,点A关于原点O的对称点为A′;已知C为A′B的中点,P为抛物线上一动点,作CD⊥x轴,PE⊥x轴,垂足分别为D,E.
(1)求点A的坐标及抛物线的解析式;
(2)当0<x<2时,是否存在点P使以点C,D,P,E为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由抛物线的对称性质求得点A的坐标,然后分别将点A、O的坐标代入函数解析式,列出关于a,b的方程组,通过解方程组求得它们的值即可;
(2)假设存在点P使得以点C,D,P,E为顶点的四边形是平行四边形.则PE∥CD且PE=CD.根据点的对称性质可得BF=3,结合三角形中位线定理求得PE.根据x的取值范围确定点P应该在x轴的上方.可设点P的坐标为(x,),利用二次函数图象上点的坐标特征进行解答.
【解析】(1)依题意得:抛物线y=ax2+bx经过顶点M(,3)和(0,0).
∴点A与原点关于对称轴x对称,
∴A(2,0).
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+2x;
(2)假设存在点P使得以点C,D,P,E为顶点的四边形是平行四边形.
则PE∥CD且PE=CD.
如图,连接BM交x轴于F,
由顶点M(,3)关于x轴的对称点B(,﹣3),可得BF=3,
∵CD⊥x轴,BM⊥x轴,
∴CD∥BF.
∵C为A′B的中点,
∴CD是△A′BF的中位线,得PE=CDBF.
∵点A的坐标是(2,0),
∴当0<x<2时,点P应该在x轴的上方.
可设点P的坐标为(x,),
∴y=﹣x2+2x,
解得x±,满足0<x<2,
∴存在点P(,)或(,)使得四边形CDPE是平行四边形.
17.已知:二次函数y=ax2+bx+c的图象的顶点为(﹣1,4),与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,3),如图.
(1)求二次函数的表达式;
(2)在抛物线的对称轴上有一点M,使得△BCM的周长最小,求出点M的坐标;
(3)连接AD、CD,求cos∠ADC的值;
(4)若点Q在抛物线的对称轴上,抛物线上是否存在点P,使得以A、B、Q、P四点为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法求出二次函数的表达式;
(2)根据轴对称最短路径问题得到点M的位置,利用待定系数法求出直线AC的函数解析式,代入计算得到答案;
(3)连接AC,根据勾股定理的逆定理得到∠ACD=90°,根据余弦的定义计算即可;
(4)根据平行四边形的判定定理画出图形,根据二次函数图象上点的坐标特征解答.
【解析】(1)∵抛物线的顶点为(﹣1,4),
∴设函数表达式为y=a(x+1)2+4
∵图象过点C(0,3),
∴当x=0时,y=3,
∴3=a(0+1)2+4
解得,a=﹣1
∴函数表达式为y=﹣(x+1)2+4,即y=﹣x2﹣2x+3;
(2)﹣x2﹣2x+3=0,
x1=﹣3,x2=1,
∴点A的坐标为(﹣3,0),点B的坐标为(1,0),
∵A、B关于对称轴x=﹣1对称,点M在对称轴x=﹣1上,
∴MA=MB,
∴△BCM的周长=BC+CM+BM=BC+CM+AM,
当A、M、C在同一直线上时,△BCM的周长最小,
设直线AC的函数解析式为y=kx+b,
则,
解得,,
∴直线AC的函数解析式为y=x+3,
∵点M的横坐标为x=﹣1,
所以点M的坐标为(﹣1,2);
(3)连接AC,
由勾股定理,得AC2=32+(0﹣3)2=18,CD2=(0+1)2+(3﹣4)2=2,AD2=(﹣1+3)2+(4﹣0)2=20,
∴AC2+CD2=AD2,
∴△ACD是直角三角形,
∴∠ACD=90°,
∴cos∠ADC;
(4)如图2,当点P与点D重合,点Q与点P关于x轴对称时,四边形AQBP的对角线互相平分,
∴四边形AQBP是平行四边形,此时点P的坐标为(﹣1,4),
当P′Q′∥AB,P′Q′=AB=4时,四边形AP′Q′B是平行四边形,
此时P′点的横坐标为﹣1﹣4=﹣5,
∴P′的纵坐标为:﹣25+10+3=﹣12,
∴点P′的坐标为(﹣5,﹣12),
当P′′Q′∥AB,P′′Q′=AB=4时,四边形AQ′P′′B是平行四边形,
此时P′′点的横坐标为﹣1+4=3,
∴P′′的纵坐标为:﹣9﹣6+3=﹣12,
∴点P′′的坐标为(3,﹣12),
综上所述:以A、B、Q、P四点为顶点的四边形为平行四边形,点P的坐标为(﹣1,4)或(﹣5,﹣12)或(3,﹣12).
18.已知抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(﹣1,0)和(1,﹣2)两点,抛物线L关于原点O的对称的为抛物线L′,点A的对应点为点A′.
(1)求抛物线L和L′的表达式;
(2)是否在抛物线L上存在一点P,抛物线L′上存在一点Q,使得以AA′为边,且以A、A′、P、Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法可求抛物线L解析式,由中心对称的性质可求抛物线L′的表达式;
(2)分两种情况讨论,由平行四边形的性质可求解.
【解析】(1)∵抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(﹣1,0)和(1,﹣2)两点,
∴,
解得:,
∴抛物线L的解析式为:y=x2﹣x﹣2,
∵y=x2﹣x﹣2=(x)2,
∴顶点坐标为(,),
∵抛物线L关于原点O的对称的为抛物线L′,
∴抛物线L′的解析式为:y=﹣(x)2;
(2)∵点A关于原点O对应点为点A′,
∴点A'(1,0),
∴AA'=2,
∵以AA′为边,且以A、A′、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,
∴PQ=AA'=2,PQ∥AA',
设点P(x,x2﹣x﹣2),
当点P在点Q的左侧,
∴点Q的横坐标为x+2,
∴x2﹣x﹣2=﹣(x+2)2,
∴x=﹣1,
∴点P(﹣1,0)(不合题意舍去);
当点P在点Q的右侧,
∴点Q的横坐标为x﹣2,
∴x2﹣x﹣2=﹣(x﹣2)2,
∴x11,x21,
∴点P1(1,),P2(1,).
19.如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=x+b的图象经过点C(0,2),与反比例函数y(x>0)的图象交于点A(1,a).
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)一次函数y=x+b的图象与x轴交于B点,求△ABO的面积;
(3)设M是反比例函数y(x>0)图象上一点,N是直线AB上一点,若以点O、M、C、N为顶点的四边形是平行四边形,求点N的坐标.
【分析】(1)将点C代入直线y=x+b中求出b,进而得出直线AB的解析式,进而求出点A的坐标,再代入双曲线的表达式中,即可得出结论;
(2)根据三角形的面积公式即可得到结论;
(3)设成点M,N坐标,分三种情况,利用平行四边形的对角线互相平分,建立方程求解,即可得出结论.
【解析】(1)∵点C(0,2)在直线y=x+b上,
∴b=2,
∴一次函数的表达式为y=x+2;
∵点A(1,a)在直线y=x+2上,
∴a=3,
∴点A(1,3),
∵点A(1,3)在反比例函数y(x>0)的图象上,
∴k=1×3=3,
∴反比例函数的表达式为y;
(2)在y=x+2中,令y=0,得x=﹣2,令x=0,得y=2,
∴B(﹣2,0),C(0,2),
∴△ABO的面积=S△AOC+S△BOC1+2=3;
(3)由(2)知,直线AB的表达式为y=x+2,反比例函数的表达式为y,
设点M(m,),N(n,n+2),
若以点O、M、C、N为顶点的四边形是平行四边形,
则①以OC和MN为对角线时,
∴0,,
∴m,n或m(此时,点M不在第一象限,舍去),n,
∴N(,2),
②以CN和OM为对角线时,
∴,,
∴m=n=﹣2或m=n=﹣2(此时,点M不在第一象限,舍去),
∴N(﹣2,),
③以CM和ON为对角线时,
∴,,
∴m=n或m=n(此时,点M不在第一象限,舍去),
∴N(,2),
即满足条件的点N的坐标为(,2)或(﹣2,)或(,2).
20.如图,反比例函数y(k≠0)的图象与一次函数y=mx﹣2相交于A(6,1),B(n,﹣3),直线AB与x轴,y轴分别交于点C,D.
(1)求k,m的值;
(2)求出B点坐标,再直接写出不等式mx﹣2的解集;
(3)点M在函数y(k≠0)的图象上,点N在x轴上,若以C、D、M、N为顶点的四边形是平行四边形,请你直接写出N点坐标.
【分析】(1)将点A坐标代入直线和双曲线的解析式中,建立方程求解,即可得出结论;
(2)利用y轴上点的特点,求出点B坐标,最后利用图象,即可得出结论;
(3)先求出点C,D坐标,最后利用平行四边形的对角线互相平分,建立或方程组求解,即可得出结论.
【解析】(1)将点A(6,1)代入反比例函数y(k≠0)与一次函数y=mx﹣2中,得1,1=6m+2,
∴k=6,m;
(2)由(1)知,m,
∴直线AB的解析式为yx﹣2,
将点B(n,﹣3)代入直线yx﹣2中,得n﹣2=﹣3,
∴n=﹣2,
∴B(﹣2,﹣3),
由图象知,不等式mx﹣2的解集为0<x<6或x<﹣2;
(3)由(2)知,直线AB的解析式为yx﹣2,
当x=0时,y=﹣2,
∴D(0,﹣2),
当y=0时,x﹣2=0,
∴x=4,∴C(4,0),
由(1)知,k=6,
∴反比例函数的解析式为y,
设点M(a,),N(b,0),
∵以C、D、M、N为顶点的四边形是平行四边形,
①当CD与MN为对角线时,(0+4)(a+b),(﹣2+0)(0),
∴a=﹣3,b=7,
∴N(7,0),
②当CM与DN为对角线时,(a+4)(0+b),(0)(﹣2+0),
∴a=﹣3,b=1,
∴N(1,0),
③当CN与DM为对角线时,(b+4)(a+0),(0+0)(2),
∴a=3,b=﹣1,
∴N(﹣1,0),
即满足条件的点N的坐标为(1,0)、(7,0)、(﹣1,0);
21.如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=x+b的图象经过点C(0,2),与反比例函数y(x>0)的图象交于点A(1,a).
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)设M是反比例函数y(x>0)图象上一点,N是直线AB上一点,若以点O、M、C、N为顶点的四边形是平行四边形,求点N的坐标.
【分析】(1)将点C代入直线y=x+b中求出b,进而得出直线AB的解析式,进而求出点A的坐标,再代入双曲线的表达式中,即可得出结论;
(2)设成点M,N坐标,分三种情况,利用平行四边形的对角线互相平分,建立方程求解,即可得出结论.
【解析】(1)∵点C(0,2)在直线y=x+b上,
∴b=2,
∴一次函数的表达式为y=x+2;
∵点A(1,a)在直线y=x+2上,
∴a=3,
∴点A(1,3),
∵点A(1,3)在反比例函数y(x>0)的图象上,
∴k=1×3=3,
∴反比例函数的表达式为y;
(2)由(1)知,直线AB的表达式为y=x+2,反比例函数的表达式为y,
设点M(m,),N(n,n+2),
若以点O、M、C、N为顶点的四边形是平行四边形,
则①以OC和MN为对角线时,
∴0,,
∴m,n或m(此时,点M不在第一象限,舍去),n,
∴N(,2),
②以CN和OM为对角线时,
∴,,
∴m=n=﹣2或m=n=﹣2(此时,点M不在第一象限,舍去),
∴N(﹣2,),
③以CM和ON为对角线时,
∴,,
∴m=n或m=n(此时,点M不在第一象限,舍去),
∴N(,2),
即满足条件的点N的坐标为(,2)或(﹣2,)或(,2).
22.如图,在平面直角坐标系中,直线y=2x+6与x轴交于点A,与y轴交点C,抛物线y=﹣2x2+bx+c过A,C两点,与x轴交于另一点B.
(1)求抛物线的解析式.
(2)在直线AC上方的抛物线上有一动点E,连接BE,与直线AC相交于点F,当EFBF时,求sin∠EBA的值.
(3)点N是抛物线对称轴上一点,在(2)的条件下,若点E位于对称轴左侧,在抛物线上是否存在一点M,使以M,N,E,B为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)先由直线解析式求出点A、C坐标,再将所求坐标代入二次函数解析式,求解可得;
(2)先求出B(1,0),设E(t,﹣2t2﹣4t+6),作EH⊥x轴、FG⊥x轴,知EH∥FG,由EFBF知,结合BH=1﹣t可得BGBHt,据此知F(t,t),从而得出方程﹣2t2﹣4t+6(t),解之得t1=﹣2,t2=﹣1,据此得出点E坐标,再进一步求解可得;
(3)分EB为平行四边形的边和EB为平行四边形的对角线两种情况,其中EB为平行四边形的边时再分点M在对称轴右侧和左侧两种情况分别求解可得.
【解析】(1)在y=2x+6中,当x=0时y=6,当y=0时x=﹣3,
∴C(0,6)、A(﹣3,0),
∵抛物线y=﹣2x2+bx+c的图象经过A、C两点,
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣2x2﹣4x+6;
(2)令﹣2x2﹣4x+6=0,
解得x1=﹣3,x2=1,
∴B(1,0),
∵点E的横坐标为t,
∴E(t,﹣2t2﹣4t+6),
如图,过点E作EH⊥x轴于点H,过点F作FG⊥x轴于点G,则EH∥FG,
∵EFBF,
∴,
∵BH=1﹣t,
∴BGBHt,
∴点F的横坐标为t,
∴F(t,t),
∴﹣2t2﹣4t+6(t),
∴t2+3t+2=0,
解得t1=﹣2,t2=﹣1,
当t=﹣2时,﹣2t2﹣4t+6=6,
当t=﹣1时,﹣2t2﹣4t+6=8,
∴E1(﹣2,6),E2(﹣1,8),
当点E的坐标为(﹣2,6)时,在Rt△EBH中,EH=6,BH=3,
∴BE3,
∴sin∠EBA;
同理,当点E的坐标为(﹣1,8)时,sin∠EBA,
∴sin∠EBA的值为或;
(3)∵点N在对称轴上,
∴xN1,
①当EB为平行四边形的边时,分两种情况:
(Ⅰ)点M在对称轴右侧时,BN为对角线,
∵E(﹣2,6),xN=﹣1,﹣1﹣(﹣2)=1,B(1,0),
∴xM=1+1=2,
当x=2时,y=﹣2×22﹣4×2+6=﹣10,
∴M(2,﹣10);
(Ⅱ)点M在对称轴左侧时,BM为对角线,
∵xN=﹣1,B(1,0),1﹣(﹣1)=2,E(﹣2,6),
∴xM=﹣2﹣2=﹣4,
当x=﹣4时,y=﹣2×(﹣4)2﹣4×(﹣4)+6=﹣10,
∴M(﹣4,﹣10);
②当EB为平行四边形的对角线时,
∵B(1,0),E(﹣2,6),xN=﹣1,
∴1+(﹣2)=﹣1+xM,
∴xM=0,
当x=0时,y=6,
∴M(0,6);
综上所述,M的坐标为(2,﹣10)或(﹣4,﹣10)或(0,6).
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