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专题07:实际问题与二次函数(解析版)-2021-2022学年九年级数学上册期中考试好题汇编(人教版)
展开这是一份专题07:实际问题与二次函数(解析版)-2021-2022学年九年级数学上册期中考试好题汇编(人教版),共37页。试卷主要包含了单选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
专题07:实际问题与二次函数
一、单选题
1.如图,在中,,,,边长为的等边的顶点与点重合,另一个顶点(在点的左侧)在射线上.将沿方向进行平移,直到、、在同一条直线上时停止,设在平移过程中与的重叠面积为,的长为,则下列图象中,能表示与的函数关系的图象大致是( ).
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】分0≤x≤2、2<x≤3、3<x≤4三种情况,分别求出函数表达式即可求解.
【详解】解:①当0≤x≤2时,如图1,
设AC交ED于点H,则EC=x,
∵∠ACB=60°,∠DEF=30°,
∴∠EHC=90°,
该函数为开口向上的抛物线,当x=2时,
②当2<x≤3时,如图2,
设AC交DE于点H,AB交DE于点G,
同理△AHG为以∠AHG为直角的直角三角形,
EC=x,EB=x-2=BG,则AG=2-BG=2-(x-2)=4-x,
边长为2的等边三角形的面积为:
同理
函数为开口向下的抛物线,当x=3时,
③当3<x≤4时,如图3,
同理可得:
函数为开口向下的抛物线,当x=4时,
故选:A.
【点评】本题考查的是动点问题的二次函数图象,此类题目通常需要分不同时间段确定函数的表达式,进而求解.
2.如图,以40m/s的速度将小球沿与地面成30°角的方向击出时,小球的飞行路线将是一条抛物线.如果不考虑空气阻力,小球的飞行高度h(单位:m)与飞行时间t(单位:s)之间具有函数关系h=20t﹣5t2.下列叙述正确的是( )
A.小球的飞行高度不能达到15m
B.小球的飞行高度可以达到25m
C.小球从飞出到落地要用时4s
D.小球飞出1s时的飞行高度为10m
【答案】C
【分析】直接利用h=15以及结合配方法求出二次函数最值分别分析得出答案.
【详解】A、当h=15时,15=20t﹣5t2,
解得:t1=1,t2=3,
故小球的飞行高度能达到15m,故此选项错误;
B、h=20t﹣5t2=﹣5(t﹣2)2+20,
故t=2时,小球的飞行高度最大为:20m,故此选项错误;
C、∵h=0时,0=20t﹣5t2,
解得:t1=0,t2=4,
∴小球从飞出到落地要用时4s,故此选项正确;
D、当t=1时,h=15,
故小球飞出1s时的飞行高度为15m,故此选项错误;
故选C.
【点评】此题主要考查了二次函数的应用,灵活运用所学知识是解题关键.
3.北中环桥是省城太原的一座跨汾河大桥(如图1),它由五个高度不同,跨径也不同的抛物线型钢拱通过吊桥,拉锁与主梁相连,最高的钢拱如图2所示,此钢拱(近似看成二次函数的图象-抛物线)在同一竖直平面内,与拱脚所在的水平面相交于A,B两点,拱高为78米(即最高点O到AB的距离为78米),跨径为90米(即AB=90米),以最高点O为坐标原点,以平行于AB的直线为轴建立平面直角坐标系,则此抛物线钢拱的函数表达式为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设抛物线解析式为y=ax2,由已知可得点B坐标为(45,-78),利用待定系数法进行求解即可.
【详解】∵拱高为78米(即最高点O到AB的距离为78米),跨径为90米(即AB=90米),以最高点O为坐标原点,以平行于AB的直线为轴建立平面直角坐标系,
∴设抛物线解析式为y=ax2,点B(45,-78),
∴-78=452a,
解得:a=,
∴此抛物线钢拱的函数表达式为,
故选B.
【点评】本题考查了二次函数的应用,熟练掌握待定系数法是解本题的关键.
4.从地面竖直向上抛出一小球,小球的高度(单位:)与小球运动时间(单位:)之间的函数关系如图所示.下列结论:①小球在空中经过的路程是;②小球抛出3秒后,速度越来越快;③小球抛出3秒时速度为0;④小球的高度时,.其中正确的是( )
A.①④ B.①② C.②③④ D.②③
【答案】D
【分析】根据函数的图象中的信息判断即可.
【详解】①由图象知小球在空中达到的最大高度是;故①错误;
②小球抛出3秒后,速度越来越快;故②正确;
③小球抛出3秒时达到最高点即速度为0;故③正确;
④设函数解析式为:,
把代入得,解得,
∴函数解析式为,
把代入解析式得,,
解得:或,
∴小球的高度时,或,故④错误;
故选D.
【点评】本题考查了二次函数的应用,解此题的关键是正确的理解题意
5.如图,在△ABC中,∠B=90°,AB=6cm,BC=12cm,动点P从点A开始沿边AB向B以1cm/s的速度移动(不与点B重合),动点Q从点B开始沿边BC向C以2cm/s的速度移动(不与点C重合).如果P、Q分别从A、B同时出发,那么经过( )秒,四边形APQC的面积最小.
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】根据等量关系“四边形APQC的面积=三角形ABC的面积-三角形PBQ的面积”列出函数关系求最小值.
【详解】解:设P、Q同时出发后经过的时间为ts,四边形APQC的面积为Scm2,则有:
S=S△ABC-S△PBQ
= ×12×6- (6-t)×2t
=t2-6t+36
=(t-3)2+27.
∴当t=3s时,S取得最小值.
故选C.
【点评】本题考查了函数关系式的求法以及最值的求法,解题的关键是根据题意列出函数关系式,并根据二次函数的性质求出最值.
6.某地要建造一个圆形喷水池,在水池中央垂直于地面安装一个柱子OA,O恰为水面中心,安置在柱子顶端A处的喷头向外喷水,水流在各个方向上沿形状相同的抛物线路径落下.在过OA的任一平面上,建立平面直角坐标系(如图),水流喷出的高度y(m)与水平距离x(m)之间的关系式是y=﹣x2+2x+,则下列结论:
(1)柱子OA的高度为m;
(2)喷出的水流距柱子1m处达到最大高度;
(3)喷出的水流距水平面的最大高度是2.5m;
(4)水池的半径至少要2.5m才能使喷出的水流不至于落在池外.
其中正确的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】C
【解析】
【分析】在已知抛物线解析式的情况下,利用其性质,求顶点(最大高度),与x轴,y轴的交点,解答题目的问题.
【详解】解:当x=0时,y=,故柱子OA的高度为m;(1)正确;
∵y=﹣x2+2x+=﹣(x﹣1)2+2.25,
∴顶点是(1,2.25),
故喷出的水流距柱子1m处达到最大高度,喷出的水流距水平面的最大高度是2.25米;故(2)正确,(3)错误;
解方程﹣x2+2x+=0,
得x1=﹣,x2=,
故水池的半径至少要2.5米,才能使喷出的水流不至于落在水池外,(4)正确.
故选C.
【点评】考查了抛物线解析式的实际应用,掌握抛物线顶点坐标,与x轴交点,y轴交点的实际意义是解决问题的关键.
7.如图是抛物线形拱桥,当拱顶离水面时,水面宽,则水面下降时,水面宽度增加( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据已知得出直角坐标系,进而求出二次函数解析式,再通过把y=-1代入抛物线解析式得出水面宽度,即可得出答案.
【详解】如图所示:
建立平面直角坐标系,设横轴x通过AB,纵轴y通过AB中点O且通过C点,则通过画图可得知O为原点,
抛物线以y轴为对称轴,且经过A,B两点,OA和OB可求出为AB的一半2米,抛物线顶点C坐标为(0,2),
通过以上条件可设顶点式y=ax2+2,其中a可通过代入A点坐标(-2,0),
到抛物线解析式得出:a=-0.5,所以抛物线解析式为y=-0.5x2+2,
当水面下降1米,通过抛物线在图上的观察可转化为:
当y=-1时,对应的抛物线上两点之间的距离,也就是直线y=-1与抛物线相交的两点之间的距离,
可以通过把y=-1代入抛物线解析式得出:
-1=-0.5x2+2,
解得:x=±,所以水面宽度增加到2米,比原先的宽度当然是增加了2-4.
故选C.
【点评】考查了二次函数的应用,根据已知建立坐标系从而得出二次函数解析式是解决问题的关键.
8.为了响应“足球进校国”的目标,兴义市某学校开展了多场足球比赛在某场比赛中,一个足球被从地面向上踢出,它距地面的高度h(m)可以用公式h=﹣5t2+v0t表示,其中t(s)表示足球被踢出后经过的时间,v0(m/s)是足球被踢出时的速度,如果要求足球的最大高度达到20m,那么足球被踢出时的速度应该达到( )
A.5m/s B.10m/s C.20m/s D.40m/s
【答案】C
【解析】
【分析】因为-5<0,抛物线开口向下,有最大值,根据顶点坐标公式表示函数的最大值,根据题目对最大值的要求,求待定系数v0.
【详解】解:h=-5t2+v0•t,其对称轴为t=,
当t=时,h最大=-5×()2+v0•=20,
解得:v0=20,v0=-20(不合题意舍去),
故选C.
【点评】本题考查的是二次函数的应用,关键是利用当对称轴为t=-时h将取到最大值.
9.将抛物线y=﹣x2﹣x+2(x≤0)沿y轴对折,得到如图所示的“双峰”图象.若直线y=x+b与该“双峰”图象有三个交点时,b的值为( )
A.2, B.2 C. D.0
【答案】A
【分析】根据折叠的性质,得到折叠后y轴右侧抛物线解析式为y=﹣x2+x+2(x>0),将二y=﹣x2+x+2(x>0)和y=x+b联立,得到﹣x2+x+2=x+b,根据新方程的判别式=0时,直线和右侧抛物线有一个交点,和左侧有两个交点即可判断求解.
【详解】将抛物线y=﹣x2﹣x+2(x≤0)沿y轴对折,得到抛物线为y=﹣x2+x+2(x>0),
由抛物线y=﹣x2﹣x+2(x≤0)可知抛物线与y轴的交点为(0,2),
把点(0,2)代入y=x+b求得b=2,
由﹣x2+x+2=x+b整理得x2+2x+3b﹣6=0,
当△=4﹣4(3b﹣6)=0,即b=时,直线y=x+b与该“双峰”图象有三个交点,
由图象可知若直线y=x+b与该“双峰”图象有三个交点时,b的值是2和,
故选:A.
【点评】本题考查了二次函数和一次函数的综合问题,是中考的常考点,本题找到b=2这种情况比较容易,但是容易漏掉b=,将直线上下平移,考虑多种情况是本题的关键.
10.如图,已知在矩形 ABCD 中,AB=4,AD=3,连接 AC,动点 Q 以每秒 1 个单位的速度沿 A→B→C 向点 C 匀速运动,同时点 P 以每秒 2 个单位的速度沿 A→C→D 向点 D 匀速运动,连接 PQ,当点 P 到达终点 D 时,停止运 动,设△APQ 的面积为 S,运动时间为 t 秒,则 S 与 t 函数关系的图象大致为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,由矩形的性质和勾股定理,得到AC=5,则得到点P的运动时间为秒,则对运动过程进行分类讨论:①当点P从点A运动到点C的过程,即;②点P经过点C之后,点Q到达点B时,即;③点Q经过点B后,点P到达点D停止,即;分别求出S与t的关系,即可得到答案.
【详解】解:由矩形的性质,得∠B=90°,AB=DC=4,AD=BC=3,
由勾股定理,得:,
∴点P运动到点C的时间为:秒;
点P运动到点D的时间为:秒;
点Q运动到点B的时间为:秒;
根据运动的情况,可分成以下三种情况:
①当点P从点A运动到点C的过程,即,
如图,作PE⊥AB于E,
∴,,
∵PE⊥AB,BC⊥AB,
∴△APE∽△ACB,
∴,
∴,
∴△APQ 的面积为:();
②点P经过点C之后,点Q到达点B时,即;
如图,
∴△APQ 的面积为:();
③点Q经过点B后,点P到达点D停止,即;如图,
此时,,,
∴,
∴△APQ 的面积为:,
∴
();
∴S 与 t函数关系的图象大致为A选项中的图像;
故选:A.
【点评】本题考查了动点问题的函数图象,矩形的性质,勾股定理,以及二次函数的性质,解题的关键是根据x的取值范围表示出S与x之间的函数关系式.
二、填空题
11.如图,在墙上绘制了几个相同的抛物线型图案.已知抛物线上B、C两点的高度相同,到墙边的OA的距离分别为0.5m,1.5m.若该墙的长度为12m,则最多可以连续绘制_______个这样的抛物线型图案.
【答案】6.
【分析】根据B和C到OA的距离,求出BC中点到OA的距离,然后求出一个抛物线的宽度,最后根据墙的长度即可求解.
【详解】∵抛物线上B、C两点的高度相同,到墙边的OA的距离分别为0.5m,1.5m
∴BC中点到OA的距离为m
∴每个抛物线宽m
∵
∴可以连续绘制6个这样的图案
故答案为6.
【点评】本题考查了根据对称点求抛物线对称轴,属于二次函数部分的基础应用,题目较为简单,熟练掌握抛物线对称轴的不同求解方法是本题的关键.
12.如图(1),菱形ABCD中,∠B=60°,动点P以1厘米秒的速度自A点出发沿AB方向运动至B点停止,动点Q以2厘米/秒的速度自B点出发沿折线BCD运动至D点停止,若点P、Q同时出发运动了t秒,记△BPQ的面积为S厘米2,且S与t之间的函数关系的图象如图(2)所示,则图象中a的值为_____.
【答案】
【解析】
【分析】应根据0≤t<2和2≤t<4两种情况进行讨论.把t当作已知数值,就可以求出S,从而得到函数的解析式,进一步即可求解.
【详解】解:当0≤t<2时,;
当2≤t<4时,;
当t=3时,,
故答案为.
【点评】本题主要考查了动点问题的函数图象,利用图形的关系求函数的解析式,注意数形结合是解决本题的关键.
13.某一房间内A、B两点之间设有探测报警装置,小车(不计大小)在房间内运动,当小车从AB之间经过时,将触发报警.现将A、B两点放置于平面直角坐标系xOy中(如图)已知点A,B的坐标分别为(0,4),(5,4),小车沿抛物线y=ax2-2ax-3a运动.若小车在运动过程中只触发一次报警,则a的取值范围是______
【答案】a<-或a>
【解析】
【分析】先把抛物线解析式分解因式,得其与x轴的交点坐标及对称轴,再分别代入临界点的坐标(0,4)和(5,4),结合二次项系数大小与开口大小及与x轴的交点为定点等即可解答.
【详解】解:抛物线y=ax2-2ax-3a=a(x+1)(x-3),
∴其对称轴为:x=1,且图象与x轴交于(-1,0),(3,0).
当抛物线过点(0,4)时,代入解析式得4=-3a,
∴a=,由对称轴为x=1及图象与x轴交于(-1,0),(3,0)可知,当a<时,抛物线与线段AB只有一个交点;
当抛物线过点(5,4)时,代入解析式得25a-10a-3a=4,
∴a=,同理可知当a>时,抛物线与线段AB只有一个交点.
故答案为a<或a>.
【点评】本题实质是二次函数图象与线段交点个数的问题,需要综合分析二次函数开口方向,对称轴,与x轴交点情况等,难度较大.
14.某民房发生火灾.两幢大楼的部分截面及相关数据如图,小明在甲楼A处透过窗户E发现乙楼F处出现火灾,此时A,E,F在同一直线上.跑到一楼时,消防员正在进行喷水灭火,水流路线呈抛物线,在1.2m高的D处喷出,水流正好经过E,F.若点B和点E、点C和点F的离地高度分别相同,现消防员将水流抛物线向上平移5m,再向左后退_____m,恰好把水喷到F处进行灭火.
【答案】5
【解析】
【分析】设AE的直线解析式为y=kx+b,将点A与E代入求解析式,能求出F点坐标;设过D,E,F三点的抛物线为y=ax2+bx+c,求出抛物线;水流抛物线向上平移5m,设向左退了m米,设平移后的抛物线为y=﹣(x+m)2+(x+m)+1.2+5,将F代入求出m即可;
【详解】由图可知:A(0,21.2),B(0,9.2),C(0,6.2),D(0,1.2),
∵点B和点E、点C和点F的离地高度分别相同,
∴E(20,9.2),
设AE的直线解析式为y=kx+b,
,
∴,
∴y=﹣x+21.2,
∵A,E,F在同一直线上.
∴F(25,6.2),
设过D,E,F三点的抛物线为y=ax2+bx+c,
∴,
∴,
水流抛物线向上平移5m,设向左退了m米,
∴D(0,6.2),
设平移后的抛物线为,经过点F,
∴m=5或m=﹣25(舍),
∴向后退了5米.
故答案为5.
【点评】本题考查二次函数与一次函数的综合应用,用到的知识点有待定系数法求二次函数与一次函数的表达式,二次函数的平移变换,设出平移后的函数表达式是解题的关键.
15.某网店销售某种商品,成本为30元/件,当销售价格为60元件/时,每天可售出100件,经市场调查发现,销售单价每降1元,每天销量增加10件.当销售单价为__________元时,每天获取的利润最大.
【答案】50
【解析】
【分析】直接利用每件利润×销量=总利润,进而得出关系式进,再根据函数最值的方法求出而答案.
【详解】解:设当销售单价为x元时,每天获取的利润为y元,
则y=(x-30)[100+10(60-x)]
=-10x2+1000x-21000
=-10(x-50)2+4000,
∴当x=50时,y有最大值,且为4000,
故答案为50.
【点评】此题主要考查了二次函数的应用,正确得出函数关系式是解题关键,难度不大.
16.飞行中的炮弹经秒后的高度为米,且高度与时间的关系为,若此炮弹在第7秒与第13秒时的高度相等,则炮弹在最高处的时间是第________秒.
【答案】10
【分析】本题需先根据题意求出抛物线的对称轴,即可得出顶点的横坐标,从而得出炮弹所在高度最高时x的值.
【详解】∵此炮弹在第7秒与第13秒时的高度相等,
∴抛物线的对称轴是:x==10,
∴炮弹所在高度最高时:时间是第10秒.
故答案为10.
【点评】本题主要考查了二次函数的应用,在解题时要能根据题意求出抛物线的对称轴得出答案是本题的关键.
17.体育公园的圆形喷水池的中央竖直安装了一个柱形喷水装置OA,A处为喷头向外喷水,水流在各个方向上沿形状相同的抛物线路径落下如图如果曲线APB表示的是落点B离点O最远的一条水流如图,水流喷出的高度米与水平距离米之间的关系式是,那么圆形水池的半径至少为______米时,才能使喷出的水流不至于落在池外.
【答案】
【分析】求出函数解析式中y=0时x的值,结合x>0可得最终的x的值,从而得出OB的长.
【详解】解:在 中,当y=0时, ,
解得 , ,
,
,即 ,
圆形水池的半径至少为米时,才能使喷出的水流不至于落在池外,
故答案为.
【点评】本题主要考查二次函数的应用,解题的关键是明确函数解析式中两个变量的实际意义.
18.在某市中考体考前,某初三学生对自己某次实心球训练的录像进行分析,发现实心球飞行高度y(米)与水平距离x(米)之间的关系为,由此可知该生此次实心球训练的成绩为_______米.
【答案】10
【分析】根据铅球落地时,高度,把实际问题可理解为当时,求x的值即可.
【详解】解:当时,,
解得,(舍去),.
故答案为10.
【点评】本题考查了二次函数的实际应用,解析式中自变量与函数表达的实际意义;结合题意,选取函数或自变量的特殊值,列出方程求解是解题关键.
19.二次函数的图象如图所示,点位于坐标原点, 点,,,…,在y轴的正半轴上,点,,,…,在二次函数位于第一象限的图象上,若△,△,△,…,都为等边三角形,则的边长= .
【答案】2011
【解析】
【分析】分别过B1,B2,B3作y轴的垂线,垂足分别为A、B、C,设A0A1=a,A1A2=b,A2A3=c,则AB1a,BB2b,CB3c,再根据所求正三角形的边长,分别表示B1,B2,B3的纵坐标,逐步代入抛物线yx2中,求a、b、c的值得出规律.
【详解】分别过B1,B2,B3作y轴的垂线,垂足分别为A、B、C,设A0A1=a,A1A2=b,A2A3=c,则AB1a,BB2b,CB3c,在正△A0B1A1中,B1(a,),代入yx2中,得:•(a)2,解得:a=1,即A0A1=1,在正△A1B2A2中,B2(b,1),代入yx2中,得1•(b)2,解得:b=2,即A1A2=2,在正△A2B3A3中,B3(c,3),代入yx2中,得:3•(c)2,解得:c=3,即A2A3=3,由此可得△A2010B2011A2011的边长=2011.
故答案为2011.
【点评】本题考查了二次函数的综合运用.关键是根据正三角形的性质表示点的坐标,利用抛物线解析式求正三角形的边长,得到规律.
20.某游乐园有一圆形喷水池(如图),中心立柱AM上有一喷水头A,其喷出的水柱距池中心3米处达到最高,最远落点到中心M的距离为9米,距立柱4米处地面上有一射灯C,现将喷水头A向上移动1.5米至点B(其余条件均不变),若此时水柱最高处D与A,C在同一直线上,则水柱最远落点到中心M的距离增加了_____米.
【答案】
【分析】以地面为x轴,中心立柱为y轴建立平面直角坐标系.由题意可知抛物线的对称轴,即可设该抛物线解析式为,由该抛物线经过点(9,0),即可求出该抛物线解析式为,即能求出平移后的解析式为,即可知D点坐标.由点A和点C坐标利用待定系数法可求出经过点A、C的直线的解析式,又由于点D也在直线上,即可求出a的值.即求出了平移后的抛物线解析式,最后令y=0,解出x的值,即能求出移动后水柱最远落点到中心M的距离增加的量.
【详解】解:如图,以地面为x轴,中心立柱为y轴建立平面直角坐标系.
根据题意可知水柱可以看成抛物线(只考虑第一象限).
由题意可知C点坐标为(-4,0).
∵喷水头A喷出的水柱距池中心3米处达到最高,
故该抛物线的对称轴为.
∴设该抛物线解析式为,
又∵水柱最远落点到中心M的距离为9米,
∴该抛物线又经过点(9,0).
∴,即,
∴该抛物线解析式为.
当x=0时,
故点A坐标为(0,-27a).
由题意可知将喷水头A向上移动1.5米至点B,即将抛物线向上平移1.5.
∴平移后的抛物线为.
∴点D坐标为(3,).
设经过点A、C的直线解析式为,
∴,解得.
即经过点A、C的直线解析式为.
又∵该直线经过点D.
∴.
解得:.
故平移后的抛物线解析式为,
整理得:.
当时,即,
解得:(舍).
∴移动后最远落点到中心M的距离为米,
∴移动后水柱最远落点到中心M的距离增加了(米).
故答案为:.
【点评】本题考查二次函数的应用,掌握二次函数的图象和性质,利用待定系数法求解析式以及一次函数的应用是解答本题的关键.数据处理较大,较难.
三、解答题
21.饮料厂生产某品牌的饮料成本是每瓶5元,根据市场调查,以单价8元批发给经销商,经销商每天愿意进货5000瓶,并且表示单价每降价0.1元,经销商每天愿意多进货500瓶.
(1)直接写出饮料厂每天的进货量(瓶)与批发单价(元)之间的函数关系式;
(2)求饮料厂每天的利润(元)与批发单价(元)之间的函数关系式,并求出最大利润;
(3)如果每天的生产量不超过9000瓶,那么饮料厂每天的利润最大是________元.
【答案】(1);(2),当x=7时,最大利润为20000元;(3)18000
【分析】(1)根据原单价8和现单价的差值除以0.1,然后乘以500,最后加原有的5000瓶即可列出关系式;
(2)根据成本和单价求出单件的利润,然后乘以(1)问中的y即可列出关系式;
(3)根据(1)问,列出不等式求出x的取值范围,结合(2)问即可求解.
【详解】(1)由题意得:
整理得:;
(2),整理得:
,转化为顶点式得:
∴当x=7时,有最大利润,为20000元;
(3)由题意得:,解得
∴x的取值范围为
对于,当x>7时,w最x的增大而减小
∴当x=7.2时,,即最大利润为18000元.
【点评】本题考查了二次函数的实际应用,属于销售问题和求最大利润问题,关键是将原式变为顶点式,然后进行判断求解.
22.空地上有一段长为am的旧墙MN,某人利用旧墙和木栏围成一个矩形菜园ABCD,已知木栏总长为120m.
(1)已知a=30,矩形菜园的一边靠墙,另三边一共用了120m木栏,且围成的矩形菜园而积为1000m2.如图1,求所利用旧墙AD的长;
(2)已知0<a<60,且空地足够大,如图2.请你合理利用旧墙及所给木栏设计一个方案,使得所围成的矩形菜园ABCD的面积最大,并求面积的最大值.
【答案】(1)旧墙AD的长为20米;(2)当0<a<40时,围成长和宽均为米的矩形菜园面积最大,最大面积为平方米;当40≤a<60时,围成长为a米,宽为米的矩形菜园面积最大,最大面积为(60﹣)平方米.
【分析】(1)按题意设出AD=x米,用x表示AB,再根据面积列出方程解答;
(2)根据旧墙长度a和AD长度表示矩形菜园长和宽,注意分类讨论S与菜园边长之间的数量关系.
【详解】解:(1)设AD=x米,则AB=,
依题意得,=1000,
解得x1=100,x2=20,
∵a=30,且x≤a,
∴x=100舍去,
∴利用旧墙AD的长为20米,
故答案为20米;
(2)设AD=x米,矩形ABCD的面积为S平方米,
①如果按图1方案围成矩形菜园,依题意得,
S=,
∵0<a<60,
∴x<a<60时,S随x的增大而增大,
当x=a时,S最大为;
②如按图2方案围成矩形菜园,依题意得,
S=,
当a<时,即0<a<40时,
则x=时,S最大为,
当,即40≤a<60时,S随x的增大而减小,
∴x=a时,S最大=,
综合①②,当0<a<40时,
,
此时,按图2方案围成矩形菜园面积最大,最大面积为平方米,
当40≤a<60时,两种方案围成的矩形菜园面积最大值相等.
∴当0<a<40时,围成长和宽均为米的矩形菜园面积最大,最大面积为平方米;
当40≤a<60时,围成长为a米,宽为米的矩形菜园面积最大,最大面积为平方米.
【点评】本题以实际应用为背景,考查了一元二次方程与二次函数最值的讨论,解得时注意分类讨论变量大小关系.
23.某校九年级学生小丽、小强和小红到某超市参加了社会实践活动,在活动中他们参与了某种水果的销售工作,已知该水果的进价为8元/千克,下面是他们在活动结束后的对话.
小丽:如果以10元/千克的价格销售,那么每天可售出100千克.
小强:如果以12元/千克的价格销售,那么每天可售出80千克.
小红:通过调查验证,我发现每天的销售量(千克)与销售单价(元)之间存在一次函数关系.
小强:我发现每天的销售量在70千克至100千克之间.
那么当销售单价为何值时,该超市销售这种水果每天获取的利润为320元?
【答案】销售单价为12元/千克时,该超市销售这种水果每天获取的利润为320元
【分析】由小红可知每天的销售量(千克)与销售单价(元)之间存在一次函数关系,可设,分析小丽、小强的话可得两式与,联立计算可得出一次函数,再根据总利润=销量每千克利润可得,解得答案,进行合理性验证.
【详解】由题意,设,当时,;当时,,所以
解得,,
所以
所以
解得,,
当销售单价时,销售量,
当销售单价时,销售量,不符合题意,
所以销售单价为12元/千克时,该超市销售这种水果每天获取的利润为320元.
【点评】本题考查了用待定系数法求一次函数,二次函数的实际应用,在这里需要注意的是最后一步验证合理性,极容易被忽略这一步.
24.如图,在四边形OABC中,OA∥BC,∠OAB=90°,O为原点,点C的坐标为(2,8),点A的坐标为(26,0),点D从点B出发,以每秒1个单位长度的速度沿BC向点C运动,点E同时从点O出发,以每秒3个单位长度的速度沿折线OAB运动,当点E达到点B时,点D也停止运动,从运动开始,设D(E)点运动的时间为t秒.
(1)当t为何值时,四边形ABDE是矩形;
(2)当t为何值时,DE=CO?
(3)连接AD,记△ADE的面积为S,求S与t的函数关系式.
【答案】(1)t=;(2)t=6s或7s;(3)当点E在OA上时, ,当点E在OAAB上时, .
【分析】(1)根据矩形的判定定理列出关系式,计算即可;
(2)根据平行四边形的判定定理和性质定理解答;
(3)分点E在OA上和点E在AB上两种情况,根据三角形的面积公式计算即可.
【详解】(1)∵点C的坐标为(2,8),点A的坐标为(26,0),
∴OA=26,BC=24,AB=8,
∵D(E)点运动的时间为t秒,
∴BD=t,OE=3t,
当BD=AE时,四边形ABDE是矩形,
即t=26-3t,
解得,t=;
(2)当CD=OE时,四边形OEDC为平行四边形,DE=OC,此时CD=26-2-t=24-t,
即24-t=3t,
解得,t=6
当四边形OCDE为等腰梯形时,DE=OC,
即CD=26-2-t=24-t,OE=3t,
∵OE=CD+4,
∴3t=24-t+4,
解得,t=7,
则t为6s或7s时,DE=CO;
(3)如图1,当点E在OA上时,
AE=26-3t,
则S=×AE×AB=×(26-3t)×8=-12t+104(),
当点E在AB上时,AE=3t-26,BD=t,
则S=×AE×DB=×(3t-26)×t=t2-13t().
【点评】本题考查的是矩形的判定、平行四边形的判定和性质以及函数解析式的确定,掌握相关的性质定理和判定定理、灵活运用分情况讨论思想是解题的关键.
25.如图,已知抛物线经过点A(-1,0),B(4,0)C(0,2)三点,点D与点C关于x轴对称,点P是x轴上的一个动点,设点P的坐标为(m,0),过点P做x轴的垂线交抛物线于点Q,交直线BD于点M.
(1)求该抛物线所表示的二次函数的表达式;
(2)已知点F(0,),当点P在x轴上运动时,试求m为何值时,四边形DMQF是平行四边形?
【答案】(1)y=﹣x2+x+2;(2)m=﹣1或m=3时,四边形DMQF是平行四边形.
【分析】(1)待定系数法求解可得;
(2)先利用待定系数法求出直线BD解析式为y=x﹣2,则Q(m,﹣m2+m+2)、M(m,m﹣2),由QM∥DF且四边形DMQF是平行四边形知QM=DF,据此列出关于m的方程,解之可得.
【详解】解:(1)由抛物线过点A(﹣1,0)、B(4,0)可设解析式为y=a(x+1)(x﹣4),将点C(0,2)代入,得:﹣4a=2,解得:a=﹣,则抛物线解析式为y=﹣(x+1)(x﹣4)=﹣x2+x+2;
(2)由题意知点D坐标为(0,﹣2),设直线BD解析式为y=kx+b,将B(4,0)、D(0,﹣2)代入,得:,解得:,∴直线BD解析式为y=x﹣2.
∵QM⊥x轴,P(m,0),∴Q(m,﹣m2+m+2)、M(m,m﹣2),则QM=﹣m2+m+2﹣(m﹣2)=﹣m2+m+4.
∵F(0,)、D(0,﹣2),∴DF=.
∵QM∥DF,∴当﹣m2+m+4=时,四边形DMQF是平行四边形,解得:m=﹣1或m=3,即m=﹣1或m=3时,四边形DMQF是平行四边形.
【点评】本题主要考查二次函数的综合问题.解题的关键是掌握待定系数法求函数解析式、平行四边形的判定与性质.
26. 如图,已知抛物线分别交轴、轴于点、,点是线段上一动点,过点作轴于点,交抛物线于点.
(1)若.
①求抛物线的解析式;
②当线段的长度最大时,求点的坐标;
(2)当点的横坐标为1时,是否存在这样的抛物线,使得以为顶点的三角形与相似?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) ①y=-2x2+2x+4;②P的坐标是(1,2); (2)见解析.
【分析】(1)①把A、B的坐标代入抛物线解析式,由a+b=0,解方程组即可得出结论;
②设直线AB的解析式为,把A的坐标代入即可求出k的值,从而得到直线AB的解析式.设P点坐标为(m,﹣2m+4),则D(m,-2m2+2m+4),可表示出PD的长,利用二次函数的性质即可得出结论;
(2)如图2,利用勾股定理计算出AB的长,再求出P的坐标,则可计算出PB的长,接着表示出抛物线解析式为y=ax2﹣2(a+1)x+4,则可用a表示出点D坐标为(1,2﹣a),所以PD=﹣a,由于∠DPB=∠OBA,根据相似三角形的判定方法,当时,△PDB∽△BOA,即;当时,△PDB∽△BAO,即,然后解方程分别求出a的值,从而得到对应的抛物线的解析式.
【详解】(1)①把A(2,0)、B(0,4)代入得:.
∵a+b=0,∴
∴,∴抛物线的解析式为y=-2x2+2x+4;
②设直线AB的解析式为,则,∴,∴直线AB的解析式为.
设P点坐标为(m,﹣2m+4),则D(m,-2m2+2m+4),∴PD=﹣2m2+2m+4﹣(﹣2m+4)=﹣2m2+4m,∴当时,线段PD的长度最大,此时点P的坐标是(1,2).
(2)存在.
如图2,OB=4,OA=2,则AB==2.
当x=1时,y=﹣2x+4=2,则P(1,2),∴PB==.
把A(2,0)代入y=ax2+bx+4得4a+2b+4=0,解得:b=-2a-2,∴抛物线的解析式为y=ax2-2(a+1)x+4.
当x=1时,y=ax2-2(a+1)x+4=a-2a-2+4=2-a,则D(1,2-a),∴PD=2-a-2=﹣a.
∵DC∥OB,∴∠DPB=∠OBA.
当时,△PDB∽△BOA,即,解得:a=-2,此时抛物线解析式为y=-2x2+2x+4;
当时,△PDB∽△BAO,即,解得:a=-,此时抛物线解析式为y=-x2+3x+4.
综上所述:满足条件的抛物线的解析式为y=﹣2x2+2x+4或y=-x2+3x+4.
【点评】本题考查了二次函数的综合题.熟练掌握二次函数图象上点的坐标特征、二次函数的性质和相似三角形的判定与性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质;灵活运用相似比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.
27.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A、B两点,B点的坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,﹣3),点P是直线BC下方抛物线上的任意一点.
(1)求这个二次函数y=x2+bx+c的解析式.
(2)连接PO,PC,并将△POC沿y轴对折,得到四边形POP′C,如果四边形POP′C为菱形,求点P的坐标.
(3)如果点P在运动过程中,能使得以P、C、B为顶点的三角形与△AOC相似,请求出此时点P的坐标.
【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3(2)(2)(,-)(3)P、C、B为顶点的三角形与△AOC相似,此时点P的坐标(1,﹣4)
【分析】(1)根据待定系数法,可得函数解析式;
(2)根据菱形的对角线互相垂直平分,可得P点的纵坐标,根据自变量与函数值的对应关系,可得答案;
(3)分类讨论:①当∠PCB=90°,根据互相垂直的两条直线的一次项系数互为负倒数,可得BP的解析式,根据自变量与函数值的对应关系,可得P点坐标;根据勾股定理,可得BC,CP的长,根据两组对边对应成比例且夹角相等的两个三角形相似,可得答案;
②当∠BPC=90°时,根据相似三角形的性质,可得P点的坐标,根据两组对边对应成比例且夹角相等的两个三角形相似,可得答案.
【详解】(1)将B、C点代入函数解析式,得:,解得:,这个二次函数y=x2+bx+c的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵四边形POP′C为菱形,∴OC与PP′互相垂直平分,∴yP,即x2﹣2x﹣3,解得:x1,x2(舍),P();
(3)∵∠PBC<90°,∴分两种情况讨论:
①如图1,当∠PCB=90°时,过P作PH⊥y轴于点H,BC的解析式为y=x﹣3,CP的解析式为y=﹣x﹣3,设点P的坐标为(m,﹣3﹣m),将点P代入代入y═x2﹣2x﹣3中,解得:m1=0(舍),m2=1,即P(1,﹣4);
AO=1,OC=3,CB,CP,此时3,△AOC∽△PCB;
②如图2,当∠BPC=90°时,作PH⊥y轴于H,作BD⊥PH于D.
∵PC⊥PB,∴△PHC∽△BDP,∴.设点P的坐标为(m,m2﹣2m﹣3),则PH=m,HC=-(m2﹣2m﹣3)-(-3)=-m2+2m,BD=-(m2﹣2m﹣3),PD=3-m,∴,∴,解得:m或(舍去).当m时,m2﹣2m﹣3=.
∵△PHC∽△BDP,∴== 3,以P、C、B为顶点的三角形与△AOC不相似.
综上所述:P、C、B为顶点的三角形与△AOC相似,此时点P的坐标(1,﹣4).
【点评】本题是二次函数综合题.考查了利用待定系数法求函数解析式;利用菱形的性质得出P点的坐标是解题的关键;利用相似三角形的判定与性质得出关于m的方程是解题的关键.
28.如图,抛物线与x轴交于A、B两点,且B点的坐标为(3,0),经过A点的直线交抛物线于点D(2,3).
(1)求抛物线的解析式和直线AD的解析式:
(2)点E为x轴上一点,点F为抛物线上一点,是否存在点E,使得以A、D、E、F为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,求出满足条件的点E的坐标:如果不存在,请说明理由
(3)点M为直线AD上方抛物线上一点,求当的面积最大时M点的坐标及最大的面积.
【答案】(1)y=−x2+2x+3,y=x+1;(2)E(-3,0),(4±,0),(1,0);(3)M(,),
【分析】(1)把点B和D的坐标代入抛物线得出方程组,解方程组即可;由抛物线解析式求出点A的坐标,设直线AD的解析式为y=kx+a,把A和D的坐标代入得出方程组,解方程组即可;
(2)分两种情况:①当AD为平行四边形的边时,当a<−1时,DF∥AE且DF=AE,得出F(0,3),由AE=−1−a=2,求出a的值;当a>−1时,显然F应在x轴下方,EF∥AD且EF=AD,设F (a−3,−3),代入抛物线解析式,即可得出结果.②当AD为平行四边形的对角线时,则F (0, 3),则此时E(1,0);
(3)设M(x,−x2+2x+3),过点M作MN⊥x轴,交AD于点N,则N(x,x+1),可得的面积=−x2+x+3,进而即可求解.
【详解】解:(1)把点B和D的坐标代入抛物线得:,
解得:b=2,c=3,
∴抛物线的解析式为y=−x2+2x+3;
当y=0时,−x2+2x+3=0,
解得:x=3或x=−1,
∵B(3,0),
∴A(−1,0);
设直线AD的解析式为y=kx+a,
把A和D的坐标代入得:,
解得:k=1,a=1,
∴直线AD的解析式为y=x+1;
(2)分两种情况:如图所示,设点E(a,0),
①当AD为平行四边形的边时,a<−1时,则DF∥AE且DF=AE,
则F点即为(0,3),
∵AE=−1−a=2,
∴a=−3,即E(-3,0);
当AD为平行四边形的边时,a>−1时,显然F应在x轴下方,EF∥AD且EF=AD,
则F (a-1-2,0+0−3),即:F (a-3,−3),
由−(a−3)2+2(a−3)+3=−3,
解得:a=4±,即E(4±,0),
②当AD为平行四边形的对角线时,则F (0, 3),则此时E(1,0),
综上所述,满足条件的点E的坐标为:E(-3,0),(4±,0),(1,0);
(3)设M(x,−x2+2x+3),过点M作MN⊥x轴,交AD于点N,则N(x,x+1),
∴MN=−x2+2x+3-( x+1)=−x2+x+2,
∴的面积===,
∴的面积=−x2+x+3,
当x=时,的最大面积=−×+× +3=,
此时,M(,).
【点评】本题考查了待定系数法求抛物线和直线的解析式、平行四边形的判定、抛物线与x轴的交点等知识;熟练掌握待定系数法求抛物线和直线的解析式,分两种情况讨论是解决问题(2)的关键.
29.已知抛物线y=ax2+c过点A(0,1),B (-1,),直线BP与抛物线的另一个交点为P,交y轴正半轴于点 E,且△ABP面积为.
(1)求此抛物线解析式;
(2)求点P的坐标;
(3)过点E的任意一条直线与抛物线交于M,N 两点,过点N作NC⊥x轴于点C,求证:M,A,C三点共线.
【答案】(1);(2)点P的坐标为;(3)见解析
【分析】(1)将点A(0,1),B (-1,)代入抛物线y=ax2+c中,求解即可;
(2)设直线BP的解析式为,代入B (-1,)求得的关系,联立直线与抛物线,求得点坐标,再根据△ABP面积为,列方程求出即可求解;
(3)设、,则,设过点E的直线为,联立直线与抛物线,根据韦达定理得到,M,A,C三点共线说明,求出、作差验证即可.
【详解】解:(1)将点A(0,1),B (-1,)代入抛物线y=ax2+c中,得
,即抛物线方程为
(2)设直线BP的解析式为,代入B (-1,)得,即
直线BP的解析式为,则,
由题意得,即
联立直线BP与抛物线得:
化简得:,即
解得:
则点的横坐标为
令,,化简得,解得(舍),
∴,解得(舍)或
直线BP的解析式为,
点的横坐标为,纵坐标为,即点的坐标
(3)当过点E的直线斜率不存在时,此时直线为轴,与抛物线只有一个交点,不符合题意,
当过点E的直线斜率存在时,设直线为,设、,则
则
联立直线与抛物线得到,化简得
由韦达定理得:
,
∴,即M,A,C三点共线
【点评】此题考查了二次函数的综合应用,涉及了一元二次方程的求解,韦达定理等知识,熟练掌握相关基本性质是解题的关键.
30.定义:关于x轴对称且对称轴相同的两条抛物线叫作“同轴对称抛物线”.例如:y1=(x﹣1)2﹣2的“同轴对称抛物线”为y2=﹣(x﹣1)2+2.
(1)请写出抛物线y1=(x﹣1)2﹣2的顶点坐标 ;及其“同轴对称抛物线”y2=﹣(x﹣1)2+2的顶点坐标 ;
(2)求抛物线y=﹣2x2+4x+3的“同轴对称抛物线”的解析式.
(3)如图,在平面直角坐标系中,点B是抛物线L:y=ax2﹣4ax+1上一点,点B的横坐标为1,过点B作x轴的垂线,交抛物线L的“同轴对称抛物线”于点C,分别作点B、C关于抛物线对称轴对称的点、,连接BC、、、.
①当四边形为正方形时,求a的值.
②当抛物线L与其“同轴对称抛物线”围成的封闭区域内(不包括边界)共有11个横、纵坐标均为整数的点时,直接写出a的取值范围.
【答案】(1)(1,﹣2),(1,2);(2)y=2(x﹣1)2﹣5;(3)①a=;②≤a≤1或﹣≤a<﹣
【分析】(1)根据顶点式y=a(x﹣h)2+k的顶点坐标为(h,k);
(2)先化成顶点式,再求“同轴对称抛物线”的解析式;
(3)①写出点B的坐标,再由对称轴求出点B',然后结合正方形的性质列出方程求 a;
②先由对称性分析得到封闭区域内在x轴上整点的个数,然后针对抛物线L开口的不同进行分类讨论.
【详解】解:(1)由y1=(x﹣1)2﹣2知顶点坐标为(1,﹣2),
由y2=﹣(x﹣1)2+2知顶点坐标为(1,2),
故答案为:(1,﹣2),(1,2).
(2)∵y=﹣2x2+4x+3y=﹣2(x﹣1)2+5,
∴“同轴对称抛物线”的解析式为:y=2(x﹣1)2﹣5.
(3)①当x=1时,y=1﹣3a,
∴B(1,1﹣3a),
∴C(1,3a﹣1),
∴BC=|1﹣3a﹣(3a﹣1)|=|2﹣6a|,
∵抛物线L的对称轴为直线x==2,
∴点B'(3,1﹣3a),
∴BB'=3﹣1=2,
∵四边形BB'C'C是正方形,
∴BC=BB',即|2﹣6a|=2,
解得:a=0(舍)或a=.
②抛物线L的对称轴为直线x=2,顶点坐标为(2,1﹣4a),
∵L与“同轴对称抛物线”关于x轴对称,
∴整点数也是关于x轴对称出现的,
∴封闭区域内在x轴上的整点可以是3个或5个,L与x轴围成的区域内整点个数为4个或3个,
(i)当a>0时,
∵L开口向上,与y轴交于点(0,1),
∴封闭区域内在x轴上只可能有3个整点,两个区域内各有4个整点,
∴当x=1时,﹣2≤1﹣3a<﹣1,当x=2时,﹣3≤1﹣4a<﹣2,
解得:≤a≤1;
(ii)当a<0时,
∵L开口向下,与y轴交于点(0,1),
∴封闭区域内在x轴上只可能有5个整点,两个区域内各有3个整点,
∴当x=2时,1<1﹣4a≤2,当x=﹣1时,5a+1<0,
解得:,
综上所述:≤a≤1或﹣≤a<﹣.
【点评】此题借助二次函数考查正方形的性质,根据二次函数顶点式找顶点坐标,及新定义“同轴对称抛物线”.
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