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2023年中考数学一轮复习 学案讲义 专题3函数 第18课时 二次函数的应用(知识梳理+经典练习)
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这是一份2023年中考数学一轮复习 学案讲义 专题3函数 第18课时 二次函数的应用(知识梳理+经典练习),共57页。学案主要包含了单选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
知识梳理
1.用二次函数解决实际问题
建模:把问题中各个量用两个变量来表示,并建立两种量的二次函数关系,再求二次函数的最大(小)值,从而解决实际问题.
注意:实际问题中,自变量的取值往往受到制约,不要忽略自变量的取值,要在允许取值的范围内取值.
2.建立平面直角坐标系,用二次函数图象解决实际问题
注意:建立平面直角坐标系时,遵从“就简避繁”的原则,这样求解析式就比较方便.
第18课时二次函数的应用
姓名:___________学号:___________
一、单选题
1.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.
2.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.①④B.①②C.②③④D.②③
3.竖直上抛物体离地面的高度与运动时间之间的关系可以近似地用公式表示,其中是物体抛出时离地面的高度,是物体抛出时的速度.某人将一个小球从距地面的高处以的速度竖直向上抛出,小球达到的离地面的最大高度为( )
A.B.C.D.
4.已知学校航模组设计制作的火箭的升空高度h(m)与飞行时间t(s)满足函数表达式h=-t2+24t+1.则下列说法中正确的是( )
A.点火后9 s和点火后13 s的升空高度相同
B.点火后24 s火箭落于地面
C.点火后10 s的升空高度为139 m
D.火箭升空的最大高度为145 m
5.某农产品市场经销一种销售成本为40元的水产品.据市场分析,若按每千克50元销售,一个月能售出500千克;销售单价每涨一元,月销售量就减少10千克.设销售单价为每千克x元,月销售利润为y元,则y与x的函数关系式为( )
A.y=(x﹣40)(500﹣10x)B.y=(x﹣40)(10x﹣500)
C.y=(x﹣40)[500﹣10(x﹣50)]D.y=(x﹣40)[500﹣10(50﹣x)]
6.三孔桥横截面的三个孔都呈抛物线形,两小孔形状、大小完全相同.当水面刚好淹没小孔时,大孔水面宽度为10米,孔顶离水面1.5米;当水位下降,大孔水面宽度为14米时,单个小孔的水面宽度为4米,若大孔水面宽度为20米,则单个小孔的水面宽度为( )
A.4米B.5米C.2米D.7米
7.“闻起来臭,吃起来香”的臭豆腐是长沙特色小吃,臭豆腐虽小,但制作流程却比较复杂,其中在进行加工煎炸臭豆腐时,我们把焦脆而不糊的豆腐块数的百分比称为“可食用率”,在特定条件下,“可食用率”p与加工煎炸的时间t(单位:分钟)近似满足函数关系式:(a,b,c为常数),如图纪录了三次实验数据,根据上述函数关系和实验数据,可以得到加工煎炸臭豆腐的最佳时间为( )
A.3.50分钟B.4.05分钟C.3.75分钟D.4.25分钟
8.一位篮球运动员在距离篮圈中心水平距离4m处起跳投篮,球沿一条抛物线运动,当球运动的水平距离为2.5m时,达到最大高度3.5m,然后准确落入篮框内.已知篮圈中心距离地面高度为3.05m,在如图所示的平面直角坐标系中,下列说法正确的是( )
A.此抛物线的解析式是y=﹣x2+3.5
B.篮圈中心的坐标是(4,3.05)
C.此抛物线的顶点坐标是(3.5,0)
D.篮球出手时离地面的高度是2m
二、填空题
9.如图是抛物线型拱桥,当拱顶离水面2m时,水面宽4m,水面下降2m,水面宽度增加______m.
10.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.
11.飞机着陆后滑行的距离y(单位:m)关于滑行时间t(单位:s)的函数解析式是y=60t﹣.在飞机着陆滑行中,最后4s滑行的距离是_____m.
12.如图,若被击打的小球飞行高度(单位:)与飞行时间(单位:)之间具有的关系为,则小球从飞出到落地所用的时间为_____.
三、解答题
13.如图,抛物线与x轴交于A、B两点(A在B的左侧),与y轴交于点N,过A点的直线l:与y轴交于点C,与抛物线的另一个交点为D,已知,P点为抛物线上一动点(不与A、D重合).
(1)求抛物线和直线l的解析式;
(2)当点P在直线l上方的抛物线上时,过P点作PE∥x轴交直线l于点E,作轴交直线l于点F,求的最大值;
(3)设M为直线l上的点,探究是否存在点M,使得以点N、C,M、P为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
14.如图,已知抛物线的对称轴为直线,且抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,其中,.
(1)若直线经过、两点,求直线和抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上找一点,使点到点的距离与到点的距离之和最小,求出点的坐标;
(3)设点为抛物线的对称轴上的一个动点,求使为直角三角形的点的坐标.
15.如图,关于x的二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于点A(1,0)和点B与y轴交于点C(0,3),抛物线的对称轴与x轴交于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)在y轴上是否存在一点P,使△PBC为等腰三角形?若存在.请求出点P的坐标;
(3)有一个点M从点A出发,以每秒1个单位的速度在AB上向点B运动,另一个点N从点D与点M同时出发,以每秒2个单位的速度在抛物线的对称轴上运动,当点M到达点B时,点M、N同时停止运动,问点M、N运动到何处时,△MNB面积最大,试求出最大面积.
16.如图,已知二次函数y=ax2+2x+c的图象经过点C(0,3),与x轴分别交于点A,点B(3,0).点P是直线BC上方的抛物线上一动点.
(1)求二次函数y=ax2+2x+c的表达式;
(2)连接PO,PC,并把△POC沿y轴翻折,得到四边形POP′C,若四边形POP′C为菱形,请求出此时点P的坐标;
(3)当点P运动到什么位置时,四边形ACPB的面积最大?求出此时P点的坐标和四边形ACPB的最大面积.
17.如图,抛物线过点,且与直线交于B、C两点,点B的坐标为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D为抛物线上位于直线上方的一点,过点D作轴交直线于点E,点P为对称轴上一动点,当线段的长度最大时,求的最小值;
(3)设点M为抛物线的顶点,在y轴上是否存在点Q,使?若存在,求点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
18.如图,已知点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,1)在抛物线y=ax2+bx+c上.
(1)求抛物线解析式;
(2)在直线BC上方的抛物线上求一点P,使△PBC面积为1;
(3)在x轴下方且在抛物线对称轴上,是否存在一点Q,使∠BQC=∠BAC?若存在,求出Q点坐标;若不存在,说明理由.
19.如图,抛物线y=ax2+6x+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线y=x﹣5经过点B,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A的直线交直线BC于点M.
①当AM⊥BC时,过抛物线上一动点P(不与点B,C重合),作直线AM的平行线交直线BC于点Q,若以点A,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的横坐标;
②连接AC,当直线AM与直线BC的夹角等于∠ACB的2倍时,请直接写出点M的坐标.
20.已知:如图,抛物线y=ax2+bx+c与坐标轴分别交于点A(0,6),B(6,0),C(﹣2,0),点P是线段AB上方抛物线上的一个动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P运动到什么位置时,△PAB的面积有最大值?
(3)过点P作x轴的垂线,交线段AB于点D,再过点P做PE∥x轴交抛物线于点E,连结DE,请问是否存在点P使△PDE为等腰直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
21.如图,在平面直角坐标系中,二次函数交轴于点、,交轴于点,在轴上有一点,连接.
(1)求二次函数的表达式;
(2)若点为抛物线在轴负半轴上方的一个动点,求面积的最大值;
(3)抛物线对称轴上是否存在点,使为等腰三角形,若存在,请直接写出所有点的坐标,若不存在请说明理由.
22.如图,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴相交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3).
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)若P是第四象限内这个二次函数的图象上任意一点,PH⊥x轴于点H,与BC交于点M,连接PC
①求线段PM的最大值;
②当△PCM是以PM为一腰的等腰三角形时,求点P的坐标.
23.综合与探究
如图,抛物线经过点A(-2,0),B(4,0)两点,与轴交于点C,点D是抛物线上一个动点,设点D的横坐标为.连接AC,BC,DB,DC,
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)△BCD的面积等于△AOC的面积的时,求的值;
(3)在(2)的条件下,若点M是轴上的一个动点,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.
24.如图,二次函数的图象交x轴于点,,交y轴于点C.点是x轴上的一动点,轴,交直线于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段上运动,如图1.求线段的最大值;
②若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形.若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
25.如图,抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C,且过点.点P、Q是抛物线上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P在直线OD下方时,求面积的最大值.
(3)直线OQ与线段BC相交于点E,当与相似时,求点Q的坐标.
26.如图,以D为顶点的抛物线y=﹣x2+bx+c交x轴于A、B两点,交y轴于点C,直线BC的表达式为y=﹣x+3.
(1)求抛物线的表达式;
(2)在直线BC上有一点P,使PO+PA的值最小,求点P的坐标;
(3)在x轴上是否存在一点Q,使得以A、C、Q为顶点的三角形与△BCD相似?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
27.如图,抛物线y=x2+bx+c与直线y=x+3交于A,B两点,交x轴于C、D两点,连接AC、BC,已知A(0,3),C(﹣3,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线对称轴l上找一点M,使|MB﹣MD|的值最大,并求出这个最大值;
(3)点P为y轴右侧抛物线上一动点,连接PA,过点P作PQ⊥PA交y轴于点Q,问:是否存在点P使得以A,P,Q为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,请求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
28.如图,点A,B,C都在抛物线y=ax2﹣2amx+am2+2m﹣5(其中﹣<a<0)上,AB∥x轴,∠ABC=135°,且AB=4.
(1)填空:抛物线的顶点坐标为 (用含m的代数式表示);
(2)求△ABC的面积(用含a的代数式表示);
(3)若△ABC的面积为2,当2m﹣5≤x≤2m﹣2时,y的最大值为2,求m的值.
29.如图,若b是正数,直线l:y=b与y轴交于点A;直线a:y=x﹣b与y轴交于点B;抛物线L:y=﹣x2+bx的顶点为C,且L与x轴右交点为D.
(1)若AB=8,求b的值,并求此时L的对称轴与a的交点坐标;
(2)当点C在l下方时,求点C与l距离的最大值;
(3)设x0≠0,点(x0,y1),(x0,y2),(x0,y3)分别在l,a和L上,且y3是y1,y2的平均数,求点(x0,0)与点D间的距离;
(4)在L和a所围成的封闭图形的边界上,把横、纵坐标都是整数的点称为“美点”,分别直接写出b=2019和b=2019.5时“美点”的个数.
参考答案
1.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.
【点睛】
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.
2.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.
【点睛】
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
3.C
【分析】
将=,=代入,利用二次函数的性质求出最大值,即可得出答案.
【详解】
解:依题意得:=,=,
把=,=代入得
当时,
故小球达到的离地面的最大高度为:
故选:C
【点睛】
本题考查了二次函数的性质的应用利用二次函数在对称轴处取得最值是解决本题的关键属于基础题.
4.D
【详解】
分析:分别求出t=9、13、24、10时h的值可判断A、B、C三个选项,将解析式配方成顶点式可判断D选项.
详解:A、当t=9时,h=136;当t=13时,h=144;所以点火后9s和点火后13s的升空高度不相同,此选项错误;
B、当t=24时h=1≠0,所以点火后24s火箭离地面的高度为1m,此选项错误;
C、当t=10时h=141m,此选项错误;
D、由h=-t2+24t+1=-(t-12)2+145知火箭升空的最大高度为145m,此选项正确;
故选D.
点睛:本题主要考查二次函数的应用,解题的关键是熟练掌握二次函数的性质.
5.C
【详解】
分析:设销售单价定为每千克x元,获得利润为y元,则可以根据成本,求出每千克的利润.以及按照销售价每涨1元,月销售量就减少10千克,可求出销量.从而得到总利润关系式.
详解:设销售单价为每千克x元,此时的销售数量为,每千克赚的钱为
则.
故选C.
点睛:此题主要考查了二次函数在实际问题中的运用,根据利润=(售价-进价)销量,列出函数解析式,求最值是解题关键.
6.B
【分析】
根据题意,可以画出相应的抛物线,然后即可得到大孔所在抛物线解析式,再求出顶点为A的小孔所在抛物线的解析式,将x=﹣10代入可求解.
【详解】
解:如图,建立如图所示的平面直角坐标系,由题意可得MN=4,EF=14,BC=10,DO=,
设大孔所在抛物线解析式为y=ax2+,
∵BC=10,
∴点B(﹣5,0),
∴0=a×(﹣5)2+,
∴a=-,
∴大孔所在抛物线解析式为y=-x2+,设点A(b,0),则设顶点为A的小孔所在抛物线的解析式为y=m(x﹣b)2,
∵EF=14,
∴点E的横坐标为-7,
∴点E坐标为(-7,-),
∴-=m(x﹣b)2,
∴x1=+b,x2=-+b,
∴MN=4,
∴|+b-(-+b)|=4
∴m=-,
∴顶点为A的小孔所在抛物线的解析式为y=-(x﹣b)2,
∵大孔水面宽度为20米,
∴当x=-10时,y=-,
∴-=-(x﹣b)2,
∴x1=+b,x2=-+b,
∴单个小孔的水面宽度=|(+b)-(-+b)|=5(米),
故选:B.
【点睛】
本题考查二次函数的应用,解答本题的关键是明确题意,利用二次函数的性质和数形结合的思想解答.
7.C
【分析】
将图中三个坐标代入函数关系式解出a和b,再利用对称轴公式求出即可.
【详解】
将(3,0.8)(4,0.9)(5,0.6)代入得:
②-①和③-②得
⑤-④得,解得a=﹣0.2.
将a=﹣0.2.代入④可得b=1.5.
对称轴=.
故选C.
【点睛】
本题考查二次函数的三点式,关键在于利用待定系数法求解,且本题只需求出a和b即可得出答案.
8.A
【分析】
A、设抛物线的表达式为y=ax2+3.5,依题意可知图象经过的坐标,由此可得a的值;B、根据函数图象判断;C、根据函数图象判断;D、设这次跳投时,球出手处离地面hm,因为(1)中求得y=﹣0.2x2+3.5,当x=﹣2.5时,即可求得结论.
【详解】
解:A、∵抛物线的顶点坐标为(0,3.5),
∴可设抛物线的函数关系式为y=ax2+3.5.
∵篮圈中心(1.5,3.05)在抛物线上,将它的坐标代入上式,得 3.05=a×1.52+3.5,
∴a=﹣,
∴y=﹣x2+3.5.
故本选项正确;
B、由图示知,篮圈中心的坐标是(1.5,3.05),
故本选项错误;
C、由图示知,此抛物线的顶点坐标是(0,3.5),
故本选项错误;
D、设这次跳投时,球出手处离地面hm,
因为(1)中求得y=﹣0.2x2+3.5,
∴当x=﹣2.5时,
h=﹣0.2×(﹣2.5)2+3.5=2.25m.
∴这次跳投时,球出手处离地面2.25m.
故本选项错误.
故选A.
【点睛】
本题考查了二次函数的应用,解题的关键是从实际问题中抽象出二次函数模型,体现了数学建模的数学思想,难度不大,能够结合题意利用二次函数不同的表达形式求得解析式是解答本题的关键.
9.4-4
【分析】
根据已知建立平面直角坐标系,进而求出二次函数解析式,再通过把代入抛物线解析式得出水面宽度,即可得出答案.
【详解】
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
通过以上条件可设顶点式,其中可通过代入A点坐标
代入到抛物线解析式得出:所以抛物线解析式为
当水面下降2米,通过抛物线在图上的观察可转化为:
当时,对应的抛物线上两点之间的距离,也就是直线与抛物线相交的两点之间的距离,
可以通过把代入抛物线解析式得出:
解得:
所以水面宽度增加到米,比原先的宽度当然是增加了
故答案是:
【点睛】
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.
10.10
【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.
【点睛】
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.
11.24
【分析】
先利用二次函数的性质求出飞机滑行20s停止,此时滑行距离为600m,然后再将t=20-4=16代入求得16s时滑行的距离,即可求出最后4s滑行的距离.
【详解】
y=60t﹣=(t-20)2+600,即飞机着陆后滑行20s时停止,滑行距离为600m,
当t=20-4=16时,y=576,
600-576=24,
即最后4s滑行的距离是24m,
故答案为24.
【点睛】
本题考查二次函数的应用,解题的关键是理解题意,熟练应用二次函数的性质解决问题.
12.4.
【分析】
根据关系式,令h=0即可求得t的值为飞行的时间.
【详解】
解:依题意,令得:
∴
得:
解得:(舍去)或
∴即小球从飞出到落地所用的时间为
故答案为4.
【点睛】
本题考查了二次函数的性质在实际生活中的应用.此题为数学建模题,关键在于读懂小球从飞出到落地即飞行的高度为0时的情形,借助二次函数解决实际问题.此题较为简单.
13.(1),直线l的表达式为:;(2)最大值:18;(3)存在,M的坐标为:或或或.
【分析】
(1)将点A、D的坐标分别代入直线表达式、抛物线的表达式,即可求解;
(2),即可求解;
(3)分NC是平行四边形的一条边、NC是平行四边形的对角线,两种情况分别求解即可.
【详解】
解:(1)将点A、D的坐标代入直线表达式得:,解得:,
故直线l的表达式为:,
将点A、D的坐标代入抛物线表达式,
同理可得抛物线的表达式为:;
(2)直线l的表达式为:,则直线l与x轴的夹角为,
即:则,
设点P坐标为、则点,
,故有最大值,
当时,其最大值为18;
(3)由题意得,,
①当NC是平行四边形的一条边时,
设点P坐标为、则点,
由题意得:,即:,
解得或0或4(舍去0,此时M和C重合),
则点M坐标为或或;
②当NC是平行四边形的对角线时,
则NC的中点坐标为,
设点P坐标为、则点,
N、C,M、P为顶点的四边形为平行四边形,则NC的中点即为PM中点,
即:,
解得:或(舍去0,此时M和C重合),
故点;
故点M的坐标为:或或或.
【点睛】
主要考查了二次函数的解析式的求法和与几何图形结合的综合能力的培养.要会利用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来,利用点的坐标的意义表示线段的长度,从而求出线段之间的关系.
14.(1)抛物线的解析式为,直线的解析式为.(2);(3)的坐标为或或或.
【详解】
分析:(1)先把点A,C的坐标分别代入抛物线解析式得到a和b,c的关系式,再根据抛物线的对称轴方程可得a和b的关系,再联立得到方程组,解方程组,求出a,b,c的值即可得到抛物线解析式;把B、C两点的坐标代入直线y=mx+n,解方程组求出m和n的值即可得到直线解析式;
(2)设直线BC与对称轴x=-1的交点为M,此时MA+MC的值最小.把x=-1代入直线y=x+3得y的值,即可求出点M坐标;
(3)设P(-1,t),又因为B(-3,0),C(0,3),所以可得BC2=18,PB2=(-1+3)2+t2=4+t2,PC2=(-1)2+(t-3)2=t2-6t+10,再分三种情况分别讨论求出符合题意t值即可求出点P的坐标.
详解:(1)依题意得:,解得:,
∴抛物线的解析式为.
∵对称轴为,且抛物线经过,
∴把、分别代入直线,
得,解之得:,
∴直线的解析式为.
(2)直线与对称轴的交点为,则此时的值最小,把代入直线得,
∴.即当点到点的距离与到点的距离之和最小时的坐标为.
(注:本题只求坐标没说要求证明为何此时的值最小,所以答案未证明的值最小的原因).
(3)设,又,,
∴,,,
①若点为直角顶点,则,即:解得:,
②若点为直角顶点,则,即:解得:,
③若点为直角顶点,则,即:解得:
,.
综上所述的坐标为或或或.
点睛:本题综合考查了二次函数的图象与性质、待定系数法求函数(二次函数和一次函数)的解析式、利用轴对称性质确定线段的最小长度、难度不是很大,是一道不错的中考压轴题.
15.(1)二次函数的表达式为:y=x2﹣4x+3;(2)点P的坐标为:(0,3+3)或(0,3﹣3)或(0,-3)或(0,0);(3)当点M出发1秒到达D点时,△MNB面积最大,最大面积是1.此时点N在对称轴上x轴上方2个单位处或点N在对称轴上x轴下方2个单位处.
【分析】
(1)把A(1,0)和C(0,3)代入y=x2+bx+c得方程组,解方程组即可得二次函数的表达式;
(2)先求出点B的坐标,再根据勾股定理求得BC的长,当△PBC为等腰三角形时分三种情况进行讨论:①CP=CB;②PB=PC;③BP=BC;分别根据这三种情况求出点P的坐标;
(3)设AM=t则DN=2t,由AB=2,得BM=2﹣t,S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t,把解析式化为顶点式,根据二次函数的性质即可得△MNB最大面积;此时点M在D点,点N在对称轴上x轴上方2个单位处或点N在对称轴上x轴下方2个单位处.
【详解】
解:(1)把A(1,0)和C(0,3)代入y=x2+bx+c,
解得:b=﹣4,c=3,
∴二次函数的表达式为:y=x2﹣4x+3;
(2)令y=0,则x2﹣4x+3=0,
解得:x=1或x=3,
∴B(3,0),
∴BC=3,
点P在y轴上,当△PBC为等腰三角形时分三种情况进行讨论:如图1,
①当CP=CB时,PC=3,∴OP=OC+PC=3+3或OP=PC﹣OC=3﹣3
∴P1(0,3+3),P2(0,3﹣3);
②当PB=PC时,OP=OB=3,
∴P3(0,-3);
③当BP=BC时,
∵OC=OB=3
∴此时P与O重合,
∴P4(0,0);
综上所述,点P的坐标为:(0,3+3)或(0,3﹣3)或(﹣3,0)或(0,0);
(3)如图2,设AM=t,由AB=2,得BM=2﹣t,则DN=2t,
∴S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t=﹣(t﹣1)2+1,
当点M出发1秒到达D点时,△MNB面积最大,最大面积是1.此时点N在对称轴上x轴上方2个单位处或点N在对称轴上x轴下方2个单位处.
16.(1)y=﹣x2+2x+3(2)(,)(3)当点P的坐标为(,)时,四边形ACPB的最大面积值为
【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且平分,可得P点的纵坐标,根据自变量与函数值的对应关系,可得P点坐标;
(3)根据平行于y轴的直线上两点间的距离是较大的纵坐标减较小的纵坐标,可得PQ的长,根据面积的和差,可得二次函数,根据二次函数的性质,可得答案.
【详解】
(1)将点B和点C的坐标代入函数解析式,得
解得
二次函数的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)若四边形POP′C为菱形,则点P在线段CO的垂直平分线上,
如图1,连接PP′,则PE⊥CO,垂足为E,
∵C(0,3),
∴
∴点P的纵坐标,
当时,即
解得(不合题意,舍),
∴点P的坐标为
(3)如图2,
P在抛物线上,设P(m,﹣m2+2m+3),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
将点B和点C的坐标代入函数解析式,得
解得
直线BC的解析为y=﹣x+3,
设点Q的坐标为(m,﹣m+3),
PQ=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m.
当y=0时,﹣x2+2x+3=0,
解得x1=﹣1,x2=3,
OA=1,
S四边形ABPC=S△ABC+S△PCQ+S△PBQ
当m=时,四边形ABPC的面积最大.
当m=时,,即P点的坐标为
当点P的坐标为时,四边形ACPB的最大面积值为.
【点睛】
本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是待定系数法;解(2)的关键是利用菱形的性质得出P点的纵坐标,又利用了自变量与函数值的对应关系;解(3)的关键是利用面积的和差得出二次函数,又利用了二次函数的性质.
17.(1)抛物线的解析式;(2)的最小值为;(3)点Q的坐标:、.
【分析】
(1)将点B的坐标为代入,,B的坐标为,将,代入,解得,,因此抛物线的解析式;
(2)设,则,,当时,有最大值为2,此时,作点A关于对称轴的对称点,连接,与对称轴交于点P.,此时最小;
(3)作轴于点H,连接、、、、,由,,可得,因为,,所以,可知外接圆的圆心为H,于是设,则,或,求得符合题意的点Q的坐标:、.
【详解】
解:(1)将点B的坐标为代入,
,
∴B的坐标为,
将,代入,
解得,,
∴抛物线的解析式;
(2)设,则,
,
∴当时,有最大值为2,
此时,
作点A关于对称轴的对称点,连接,与对称轴交于点P.
,此时最小,
∵,
∴,
,
即的最小值为;
(3)作轴于点H,连接、、、、,
∵抛物线的解析式,
∴,
∵,
∴,
∵,
,
∴,
可知外接圆的圆心为H,
∴
设,
则,
或
∴符合题意的点Q的坐标:、.
【点睛】
本题考查了二次函数,熟练运用二次函数的图象的性质与一次函数的性质以及圆周角定理是解题的关键.
18.(1)抛物线的解析式为y=﹣x2+x+1;(2)点P的坐标为(1,)或(2,1);(3)存在,理由见解析.
【分析】
(1)设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣3),将C(0,1)代入求得a的值即可;
(2)过点P作PD⊥x,交BC与点D,先求得直线BC的解析式为y=﹣x+1,设点P(x,﹣x2+x+1),则D(x,﹣ x+1),然后可得到PD与x之间的关系式,接下来,依据△PBC的面积为1列方程求解即可;
(3)首先依据点A和点C的坐标可得到∠BQC=∠BAC=45°,设△ABC外接圆圆心为M,则∠CMB=90°,设⊙M的半径为x,则Rt△CMB中,依据勾股定理可求得⊙M的半径,然后依据外心的性质可得到点M为直线y=﹣x与x=1的交点,从而可求得点M的坐标,然后由点M的坐标以及⊙M的半径可得到点Q的坐标.
【详解】
(1)设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣3),将C(0,1)代入得﹣3a=1,解得:a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+1;
(2)过点P作PD⊥x,交BC与点D,
设直线BC的解析式为y=kx+b,则,解得:k=﹣,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+1,
设点P(x,﹣ x2+x+1),则D(x,﹣ x+1),
∴PD=(﹣x2+x+1)﹣(﹣x+1)=﹣x2+x,
∴S△PBC=OB•DP=×3×(﹣x2+x)=﹣x2+x,
又∵S△PBC=1,
∴﹣x2+x=1,整理得:x2﹣3x+2=0,解得:x=1或x=2,
∴点P的坐标为(1,)或(2,1);
(3)存在.
∵A(﹣1,0),C(0,1),
∴OC=OA=1,
∴∠BAC=45°,
∵∠BQC=∠BAC=45°,
∴点Q为△ABC外接圆与抛物线对称轴在x轴下方的交点,
设△ABC外接圆圆心为M,则∠CMB=90°,
设⊙M的半径为x,则Rt△CMB中,由勾股定理可知CM2+BM2=BC2,即2x2=10,
解得:x=(负值已舍去),
∵AC的垂直平分线的为直线y=﹣x,AB的垂直平分线为直线x=1,
∴点M为直线y=﹣x与x=1的交点,即M(1,﹣1),
∴Q的坐标为(1,﹣1﹣).
【点睛】
本题考查的是二次函数的综合应用,涉及了待定系数法求二次函数的解析式、三角形的外心的性质,求得点M的坐标以及⊙M的半径的长度是解题的关键.
19.(1)抛物线解析式为y=﹣x2+6x﹣5;(2)①P点的横坐标为4或或;②点M的坐标为(,﹣)或(,﹣).
【详解】
分析:(1)利用一次函数解析式确定C(0,-5),B(5,0),然后利用待定系数法求抛物线解析式;
(2)①先解方程-x2+6x-5=0得A(1,0),再判断△OCB为等腰直角三角形得到∠OBC=∠OCB=45°,则△AMB为等腰直角三角形,所以AM=2,接着根据平行四边形的性质得到PQ=AM=2,PQ⊥BC,作PD⊥x轴交直线BC于D,如图1,利用∠PDQ=45°得到PD=PQ=4,设P(m,-m2+6m-5),则D(m,m-5),讨论:当P点在直线BC上方时,PD=-m2+6m-5-(m-5)=4;当P点在直线BC下方时,PD=m-5-(-m2+6m-5),然后分别解方程即可得到P点的横坐标;
②作AN⊥BC于N,NH⊥x轴于H,作AC的垂直平分线交BC于M1,交AC于E,如图2,利用等腰三角形的性质和三角形外角性质得到∠AM1B=2∠ACB,再确定N(3,-2),
AC的解析式为y=5x-5,E点坐标为(,-),利用两直线垂直的问题可设直线EM1的解析式为y=-x+b,把E(,-)代入求出b得到直线EM1的解析式为y=-x-,则解方程组得M1点的坐标;作直线BC上作点M1关于N点的对称点M2,如图2,利用对称性得到∠AM2C=∠AM1B=2∠ACB,设M2(x,x-5),根据中点坐标公式得到3=,然后求出x即可得到M2的坐标,从而得到满足条件的点M的坐标.
详解:(1)当x=0时,y=x﹣5=﹣5,则C(0,﹣5),
当y=0时,x﹣5=0,解得x=5,则B(5,0),
把B(5,0),C(0,﹣5)代入y=ax2+6x+c得
,解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+6x﹣5;
(2)①解方程﹣x2+6x﹣5=0得x1=1,x2=5,则A(1,0),
∵B(5,0),C(0,﹣5),
∴△OCB为等腰直角三角形,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵AM⊥BC,
∴△AMB为等腰直角三角形,
∴AM=AB=×4=2,
∵以点A,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,AM∥PQ,
∴PQ=AM=2,PQ⊥BC,
作PD⊥x轴交直线BC于D,如图1,则∠PDQ=45°,
∴PD=PQ=×2=4,
设P(m,﹣m2+6m﹣5),则D(m,m﹣5),
当P点在直线BC上方时,
PD=﹣m2+6m﹣5﹣(m﹣5)=﹣m2+5m=4,解得m1=1,m2=4,
当P点在直线BC下方时,
PD=m﹣5﹣(﹣m2+6m﹣5)=m2﹣5m=4,解得m1=,m2=,
综上所述,P点的横坐标为4或或;
②作AN⊥BC于N,NH⊥x轴于H,作AC的垂直平分线交BC于M1,交AC于E,如图2,
∵M1A=M1C,
∴∠ACM1=∠CAM1,
∴∠AM1B=2∠ACB,
∵△ANB为等腰直角三角形,
∴AH=BH=NH=2,
∴N(3,﹣2),
易得AC的解析式为y=5x﹣5,E点坐标为(,﹣,
设直线EM1的解析式为y=﹣x+b,
把E(,﹣)代入得﹣+b=﹣,解得b=﹣,
∴直线EM1的解析式为y=﹣x﹣
解方程组得,则M1(,﹣);
作直线BC上作点M1关于N点的对称点M2,如图2,则∠AM2C=∠AM1B=2∠ACB,
设M2(x,x﹣5),
∵3=
∴x=,
∴M2(,﹣).
综上所述,点M的坐标为(,﹣)或(,﹣).
点睛: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、等腰直角的判定与性质和平行四边形的性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质;会运用分类讨论的思想解决数学问题.
20.(1)抛物线解析式为y=﹣x2+2x+6;(2)当t=3时,P(3, ),△PAB的面积有最大值;(3)点P(4,6).
【分析】
(1)利用待定系数法进行求解即可得;
(2)作PM⊥OB与点M,交AB于点N,作AG⊥PM,先求出直线AB解析式为y=﹣x+6,设P(t,﹣t2+2t+6),则N(t,﹣t+6),由S△PAB=S△PAN+S△PBN=PN•AG+PN•BM=PN•OB列出关于t的函数表达式,利用二次函数的性质求解可得;
(3)由PH⊥OB知DH∥AO,据此由OA=OB=6得∠BDH=∠BAO=45°,结合∠DPE=90°知若△PDE为等腰直角三角形,则∠EDP=45°,从而得出点E与点A重合,求出y=6时x的值即可得出答案.
【详解】
(1)∵抛物线过点B(6,0)、C(﹣2,0),
∴设抛物线解析式为y=a(x﹣6)(x+2),
将点A(0,6)代入,得:﹣12a=6,
解得:a=﹣,
所以抛物线解析式为y=﹣(x﹣6)(x+2)=﹣x2+2x+6;
(2)如图1,过点P作PM⊥OB与点M,交AB于点N,作AG⊥PM于点G,
设直线AB解析式为y=kx+b,
将点A(0,6)、B(6,0)代入,得:
,
解得:,
则直线AB解析式为y=﹣x+6,
设P(t,﹣t2+2t+6)其中0<t<6,
则N(t,﹣t+6),
∴PN=PM﹣MN=﹣t2+2t+6﹣(﹣t+6)=﹣t2+2t+6+t﹣6=﹣t2+3t,
∴S△PAB=S△PAN+S△PBN
=PN•AG+PN•BM
=PN•(AG+BM)
=PN•OB
=×(﹣t2+3t)×6
=﹣t2+9t
=﹣(t﹣3)2+,
∴当t=3时,P(3, ),△PAB的面积有最大值;
(3)△PDE为等腰直角三角形,
则PE=PD,
点P(m,-m2+2m+6),
函数的对称轴为:x=2,则点E的横坐标为:4-m,
则PE=|2m-4|,
即-m2+2m+6+m-6=|2m-4|,
解得:m=4或-2或5+或5-(舍去-2和5+)
故点P的坐标为:(4,6)或(5-,3-5).
【点睛】
本题考查了二次函数的综合问题,涉及到待定系数法、二次函数的最值、等腰直角三角形的判定与性质等,熟练掌握和灵活运用待定系数法求函数解析式、二次函数的性质、等腰直角三角形的判定与性质等是解题的关键.
21.(1)二次函数的解析式为;(2)当时,的面积取得最大值;(3)点的坐标为,,.
【详解】
分析:(1)把已知点坐标代入函数解析式,得出方程组求解即可;
(2)根据函数解析式设出点D坐标,过点D作DG⊥x轴,交AE于点F,表示△ADE的面积,运用二次函数分析最值即可;
(3)设出点P坐标,分PA=PE,PA=AE,PE=AE三种情况讨论分析即可.
详解:(1)∵二次函数y=ax2+bx+c经过点A(﹣4,0)、B(2,0),C(0,6),
∴,
解得:,
所以二次函数的解析式为:y=;
(2)由A(﹣4,0),E(0,﹣2),可求AE所在直线解析式为y=,
过点D作DN⊥x轴,交AE于点F,交x轴于点G,过点E作EH⊥DF,垂足为H,如图,
设D(m,),则点F(m,),
∴DF=﹣()=,
∴S△ADE=S△ADF+S△EDF=×DF×AG+DF×EH
=×DF×AG+×DF×EH
=×4×DF
=2×()
=,
∴当m=时,△ADE的面积取得最大值为.
(3)y=的对称轴为x=﹣1,设P(﹣1,n),又E(0,﹣2),A(﹣4,0),可求PA=,PE=,AE=,分三种情况讨论:
当PA=PE时,=,解得:n=1,此时P(﹣1,1);
当PA=AE时,=,解得:n=,此时点P坐标为(﹣1,);
当PE=AE时,=,解得:n=﹣2,此时点P坐标为:(﹣1,﹣2).
综上所述:P点的坐标为:(﹣1,1),(﹣1,),(﹣1,﹣2).
点睛:本题主要考查二次函数的综合问题,会求抛物线解析式,会运用二次函数分析三角形面积的最大值,会分类讨论解决等腰三角形的顶点的存在问题时解决此题的关键.
22.(1)二次函数的表达式y=x2﹣2x﹣3;(2)①PM最大=;②P(2,﹣3)或(3-,2﹣4).
【分析】
(1)根据待定系数法,可得答案;
(2)①根据平行于y轴直线上两点间的距离是较大的纵坐标减较小的纵坐标,可得二次函数,根据二次函数的性质,可得答案;②根据等腰三角形的定义,可得方程,根据解方程,可得答案.
【详解】
(1)将A,B,C代入函数解析式,
得,解得,
这个二次函数的表达式y=x2﹣2x﹣3;
(2)设BC的解析式为y=kx+b,
将B,C的坐标代入函数解析式,得
,解得,
BC的解析式为y=x﹣3,
设M(n,n﹣3),P(n,n2﹣2n﹣3),
PM=(n﹣3)﹣(n2﹣2n﹣3)=﹣n2+3n=﹣(n﹣)2+,
当n=时,PM最大=;
②当PM=PC时,(﹣n2+3n)2=n2+(n2﹣2n﹣3+3)2,
解得n1=0(不符合题意,舍),n2=2,
n2﹣2n﹣3=-3,
P(2,-3);
当PM=MC时,(﹣n2+3n)2=n2+(n﹣3+3)2,
解得n1=0(不符合题意,舍),n2=3+(不符合题意,舍),n3=3-,
n2﹣2n﹣3=2-4,
P(3-,2-4);
综上所述:P(2,﹣3)或(3-,2﹣4).
【点睛】
本题考查了二次函数的综合题,涉及到待定系数法、二次函数的最值、等腰三角形等知识,综合性较强,解题的关键是认真分析,弄清解题的思路有方法.
23.(1);(2)3;(3).
【分析】
(1)利用待定系数法进行求解即可;
(2)作直线DE⊥轴于点E,交BC于点G,作CF⊥DE,垂足为F,先求出S△OAC=6,再根据S△BCD=S△AOC,得到S△BCD =,然后求出BC的解析式为,则可得点G的坐标为,由此可得,再根据S△BCD=S△CDG+S△BDG=,可得关于m的方程,解方程即可求得答案;
(3)存在,如下图所示,以BD为边或者以BD为对角线进行平行四边形的构图,以BD为边时,有3种情况,由点D的坐标可得点N点纵坐标为±,然后分点N的纵坐标为和点N的纵坐标为两种情况分别求解;以BD为对角线时,有1种情况,此时N1点与N2点重合,根据平行四边形的对边平行且相等可求得BM1=N1D=4,继而求得OM1= 8,由此即可求得答案.
【详解】
(1)抛物线经过点A(-2,0),B(4,0),
∴,
解得,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)作直线DE⊥轴于点E,交BC于点G,作CF⊥DE,垂足为F,
∵点A的坐标为(-2,0),∴OA=2,
由,得,∴点C的坐标为(0,6),∴OC=6,
∴S△OAC=,
∵S△BCD=S△AOC,
∴S△BCD =,
设直线BC的函数表达式为,
由B,C两点的坐标得,解得,
∴直线BC的函数表达式为,
∴点G的坐标为,
∴,
∵点B的坐标为(4,0),∴OB=4,
∵S△BCD=S△CDG+S△BDG=,
∴S△BCD =,
∴,
解得(舍),,
∴的值为3;
(3)存在,如下图所示,以BD为边或者以BD为对角线进行平行四边形的构图,
以BD为边时,有3种情况,
∵D点坐标为,∴点N点纵坐标为±,
当点N的纵坐标为时,如点N2,
此时,解得:(舍),
∴,∴;
当点N的纵坐标为时,如点N3,N4,
此时,解得:
∴,,
∴,;
以BD为对角线时,有1种情况,此时N1点与N2点重合,
∵,D(3,),
∴N1D=4,
∴BM1=N1D=4,
∴OM1=OB+BM1=8,
∴M1(8,0),
综上,点M的坐标为:.
【点睛】
本题考查的是二次函数的综合题,涉及了待定系数法、三角形的面积、解一元二次方程、平行四边形的性质等知识,运用了数形结合思想、分类讨论思想等数学思想,熟练掌握和灵活运用相关知识是解题的关键.
24.(1);(2)①,②存在,
【分析】
(1)把代入中求出b,c的值即可;
(2)①由点得,从而得,整理,化为顶点式即可得到结论;
②分MN=MC和两种情况,根据菱形的性质得到关于m的方程,求解即可.
【详解】
解:(1)把代入中,得
解得
∴.
(2)设直线的表达式为,把代入.
得,解这个方程组,得
∴.
∵点是x轴上的一动点,且轴.
∴.
∴
.
∵,
∴此函数有最大值.
又∵点P在线段上运动,且
∴当时,有最大值.
②∵点是x轴上的一动点,且轴.
∴.
∴
(i)当以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形,则有MN=MC,如图,
∵C(0,-3)
∴MC=
∴
整理得,
∵,
∴,
解得,,
∴当时,CQ=MN=,
∴OQ=-3-()=
∴Q(0,);
当m=时,CQ=MN=-,
∴OQ=-3-(-)=
∴Q(0,);
(ii)若,如图,
则有
整理得,
∵,
∴,
解得,,
当m=-1时,MN=CQ=2,
∴Q(0,-1),
当m=-5时,MN=-10<0(不符合实际,舍去)
综上所述,点Q的坐标为
【点睛】
本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是待定系数法;解(2)的关键是利用线段的和差得出二次函数,又利用了二次函数的性质,解(3)的关键是利用菱形的性质得出关于m的方程,要分类讨论,以防遗漏.
25.(1)抛物线的表达式为:;(2)有最大值,当时,其最大值为;(3) 或或或.
【分析】
(1)函数的表达式为:y=a(x+1)(x-3),将点D坐标代入上式,即可求解;
(2)设点,求出,根据,利用二次函数的性质即可求解;
(3)分∠ACB=∠BOQ、∠BAC=∠BOQ,两种情况分别求解,通过角的关系,确定直线OQ倾斜角,进而求解.
【详解】
解:(1)函数的表达式为:,将点D坐标代入上式并解得:,
故抛物线的表达式为:…①;
(2)设直线PD与y轴交于点G,设点,
将点P、D的坐标代入一次函数表达式:并解得,直线PD的表达式为:,则,
,
∵,故有最大值,当时,其最大值为;
(3)∵,∴,
∵,故与相似时,分为两种情况:
①当时,,,,
过点A作AH⊥BC与点H,
,解得:,
∴CH=
则,
则直线OQ的表达式为:…②,
联立①②并解得:,
故点或;
②时,
,
则直线OQ的表达式为:…③,
联立①③并解得:,
故点或;
综上,点或或或.
【点睛】
本题考查的是二次函数综合运用,涉及到解直角三角形、三角形相似、面积的计算等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
26.(1)y=﹣x2+2x+3;(2)P ( ,);(3)当Q的坐标为(0,0)或(9,0)时,以A、C、Q为顶点的三角形与△BCD相似.
【分析】
(1)先求得点B和点C的坐标,然后将点B和点C的坐标代入抛物线的解析式得到关于b、c的方程,从而可求得b、c的值;(2)作点O关于BC的对称点O′,则O′(3,3),则OP+AP的最小值为AO′的长,然后求得AO′的解析式,最后可求得点P的坐标;(3)先求得点D的坐标,然后求得CD、BC、BD的长,依据勾股定理的逆定理证明△BCD为直角三角形,然后分为△AQC∽△DCB和△ACQ∽△DCB两种情况求解即可.
【详解】
(1)把x=0代入y=﹣x+3,得:y=3,
∴C(0,3).
把y=0代入y=﹣x+3得:x=3,
∴B(3,0),A(﹣1,0).
将C(0,3)、B(3,0)代入y=﹣x2+bx+c得: ,解得b=2,c=3.
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3.
(2)如图所示:作点O关于BC的对称点O′,则O′(3,3).
∵O′与O关于BC对称,
∴PO=PO′.
∴OP+AP=O′P+AP≤AO′.
∴OP+AP的最小值=O′A==5.
O′A的方程为y=
P点满足解得:
所以P ( ,)
(3)y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4).
又∵C(0,3,B(3,0),
∴CD=,BC=3,DB=2.
∴CD2+CB2=BD2,
∴∠DCB=90°.
∵A(﹣1,0),C(0,3),
∴OA=1,CO=3.
∴.
又∵∠AOC=DCB=90°,
∴△AOC∽△DCB.
∴当Q的坐标为(0,0)时,△AQC∽△DCB.
如图所示:连接AC,过点C作CQ⊥AC,交x轴与点Q.
∵△ACQ为直角三角形,CO⊥AQ,
∴△ACQ∽△AOC.
又∵△AOC∽△DCB,
∴△ACQ∽△DCB.
∴,即,解得:AQ=10.
∴Q(9,0).
综上所述,当Q的坐标为(0,0)或(9,0)时,以A、C、Q为顶点的三角形与△BCD相似.
【点睛】
本题考查了二次函数的综合应用,解题的关键是掌握待定系数法求二次函数的解析式、轴对称图形的性质、相似三角形的性质和判定,分类讨论的思想.
27.(1)抛物线的解析式是y=x2+x+3;(2)|MB﹣MD|取最大值为;(3)存在点P(1,6).
【分析】
(1)根据待定系数法,可得函数解析式;
(2)根据对称性,可得MC=MD,根据解方程组,可得B点坐标,根据两边之差小于第三边,可得B,C,M共线,根据勾股定理,可得答案;
(3)根据等腰直角三角形的判定,可得∠BCE,∠ACO,根据相似三角形的判定与性质,可得关于x的方程,根据解方程,可得x,根据自变量与函数值的对应关系,可得答案.
【详解】
解:(1)将A(0,3),C(﹣3,0)代入函数解析式,得
,解得,
抛物线的解析式是y=x2+x+3;
(2)由抛物线的对称性可知,点D与点C关于对称轴对称,
∴对l上任意一点有MD=MC,
联立方程组 ,
解得(不符合题意,舍),,
∴B(﹣4,1),
当点B,C,M共线时,|MB﹣MD|取最大值,即为BC的长,
过点B作BE⊥x轴于点E,
,
在Rt△BEC中,由勾股定理,得
BC=,
|MB﹣MD|取最大值为;
(3)存在点P使得以A,P,Q为顶点的三角形与△ABC相似,
在Rt△BEC中,∵BE=CE=1,
∴∠BCE=45°,
在Rt△ACO中,
∵AO=CO=3,
∴∠ACO=45°,
∴∠ACB=180°﹣45°﹣45°=90°,
过点P作PG⊥y轴于G点,∠PGA=90°,
设P点坐标为(x,x2+x+3)(x>0)
①当∠PAQ=∠BAC时,△PAQ∽△CAB,
∵∠PGA=∠ACB=90°,∠PAQ=∠CAB,
∴△PGA∽△BCA,
∴,即,
∴,
解得x1=1,x2=0(舍去),
∴P点的纵坐标为×12+×1+3=6,
∴P(1,6),
②当∠PAQ=∠ABC时,△PAQ∽△CBA,
∵∠PGA=∠ACB=90°,∠PAQ=∠ABC,
∴△PGA∽△ACB,
∴,
即=3,
∴,
解得x1=﹣(舍去),x2=0(舍去)
∴此时无符合条件的点P,
综上所述,存在点P(1,6).
【点睛】
本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是利用待定系数法求函数解析式;解(2)的关键是利用两边只差小于第三边得出M,B,C共线;解(3)的关键是利用相似三角形的判定与性质得出关于x的方程,要分类讨论,以防遗漏.
28.(1)(m,2m﹣5);(2)S△ABC =﹣;(3)m的值为或10+2.
【详解】
分析:(1)利用配方法将二次函数解析式由一般式变形为顶点式,此题得解;
(2)过点C作直线AB的垂线,交线段AB的延长线于点D,由AB∥x轴且AB=4,可得出点B的坐标为(m+2,4a+2m−5),设BD=t,则点C的坐标为(m+2+t,4a+2m−5−t),利用二次函数图象上点的坐标特征可得出关于t的一元二次方程,解之取其正值即可得出t值,再利用三角形的面积公式即可得出S△ABC的值;
(3)由(2)的结论结合S△ABC=2可求出a值,分三种情况考虑:①当m>2m−2,即m<2时,x=2m−2时y取最大值,利用二次函数图象上点的坐标特征可得出关于m的一元二次方程,解之可求出m的值;②当2m−5≤m≤2m−2,即2≤m≤5时,x=m时y取最大值,利用二次函数图象上点的坐标特征可得出关于m的一元一次方程,解之可求出m的值;③当m<2m−5,即m>5时,x=2m−5时y取最大值,利用二次函数图象上点的坐标特征可得出关于m的一元一次方程,解之可求出m的值.综上即可得出结论.
详解:(1)∵y=ax2﹣2amx+am2+2m﹣5=a(x﹣m)2+2m﹣5,
∴抛物线的顶点坐标为(m,2m﹣5),
故答案为(m,2m﹣5);
(2)过点C作直线AB的垂线,交线段AB的延长线于点D,如图所示,
∵AB∥x轴,且AB=4,
∴点B的坐标为(m+2,4a+2m﹣5),
∵∠ABC=135°,
∴设BD=t,则CD=t,
∴点C的坐标为(m+2+t,4a+2m﹣5﹣t),
∵点C在抛物线y=a(x﹣m)2+2m﹣5上,
∴4a+2m﹣5﹣t=a(2+t)2+2m﹣5,
整理,得:at2+(4a+1)t=0,
解得:t1=0(舍去),t2=﹣,
∴S△ABC=AB•CD=﹣;
(3)∵△ABC的面积为2,
∴﹣=2,
解得:a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣(x﹣m)2+2m﹣5.
分三种情况考虑:
①当m>2m﹣2,即m<2时,有﹣(2m﹣2﹣m)2+2m﹣5=2,
整理,得:m2﹣14m+39=0,
解得:m1=7﹣(舍去),m2=7+(舍去);
②当2m﹣5≤m≤2m﹣2,即2≤m≤5时,有2m﹣5=2,解得:m=;
③当m<2m﹣5,即m>5时,有﹣(2m﹣5﹣m)2+2m﹣5=2,
整理,得:m2﹣20m+60=0,
解得:m3=10﹣2(舍去),m4=10+2.
综上所述:m的值为或10+2.
点睛:本题考查了二次函数解析式的三种形式、二次函数图象上点的坐标特征、等腰直角三角形、解一元二次方程以及二次函数的最值,解题的关键是:(1)利用配方法将二次函数解析式变形为顶点式;(2)利用等腰直角三角形的性质找出点C的坐标;(3)分m<2、2≤m≤5及m>5三种情况考虑.
29.(1)b=4,(2,﹣2 );(2)1;(3);(4)当b=2019时“美点”的个数为4040个,b=2019.5时“美点”的个数为1010个.
【分析】
(1)求出A、B的坐标,由AB=8,可求出b的值.从而得到L的解析式,找出L的对称轴与a的交点即可;
(2)通过配方,求出L的顶点坐标,由于点C在l下方,则C与l的距离,配方即可得出结论;
(3)由題意得y1+y2=2y3,进而有b+x0﹣b=2(﹣x02+bx0)解得x0的值,求出L与x轴右交点为D的坐标,即可得出结论;
(4)①当b=2019时,抛物线解析式L:y=﹣x2+2019x直线解析式a:y=x﹣2019,美点”总计4040个点,②当b=2019.5时,抛物线解析式L:y=﹣x2+2019.5x,直线解析式a:y=x﹣2019.5,“美点”共有1010个.
【详解】
(1)当x=0时,y=x﹣b=﹣b,∴B(0,﹣b).
∵AB=8,而A(0,b),∴b﹣(﹣b)=8,∴b=4,∴L:y=﹣x2+4x,∴L的对称轴x=2,当x=2时,y=x﹣4=﹣2,∴L的对称轴与a的交点为(2,﹣2);
(2)y=﹣(x)2,∴L的顶点C(,).
∵点C在l下方,∴C与l的距离b(b﹣2)2+1≤1,∴点C与l距离的最大值为1;
(3)∵y3是y1,y2的平均数,∴y1+y2=2y3,∴b+x0﹣b=2(﹣x02+bx0),解得:x0=0或x0=b.
∵x0≠0,∴x0=b,对于L,当y=0时,0=﹣x2+bx,即0=﹣x(x﹣b),解得:x1=0,x2=b.
∵b>0,∴右交点D(b,0),∴点(x0,0)与点D间的距离b﹣(b).
(4)①当b=2019时,抛物线解析式L:y=﹣x2+2019x,直线解析式a:y=x﹣2019.
联立上述两个解析式可得:x1=﹣1,x2=2019,∴可知每一个整数x的值都对应的一个整数y值,且﹣1和2019之间(包括﹣1和﹣2019)共有2021个整数;
∵另外要知道所围成的封闭图形边界分两部分:线段和抛物线,∴线段和抛物线上各有2021个整数点,∴总计4042个点.
∵这两段图象交点有2个点重复,∴美点”的个数:4042﹣2=4040(个);
②当b=2019.5时,抛物线解析式L:y=﹣x2+2019.5x,直线解析式a:y=x﹣2019.5,联立上述两个解析式可得:x1=﹣1,x2=2019.5,∴当x取整数时,在一次函数y=x﹣2019.5上,y取不到整数值,因此在该图象上“美点”为0,在二次函数y=x2+2019.5x图象上,当x为偶数时,函数值y可取整数,可知﹣1到2019.5之间有1010个偶数,因此“美点”共有1010个.
故b=2019时“美点”的个数为4040个,b=2019.5时“美点”的个数为1010个.
【点睛】
本题考查了二次函数,熟练运用二次函数的性质以及待定系数法求函数解析式是解题的关键.
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