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2024年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘专题16二次函数与动点综合问题(原卷版+解析)
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这是一份2024年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘专题16二次函数与动点综合问题(原卷版+解析),共83页。
二次函数与动点问题的背景是特殊图形,考查问题也是二次函数的有个性质和特殊图形的性质,体现的数学思想方法主要是数形结合思想和分类讨论思想,所以要把握好一般与特殊的关系;分析过程中,特别要关注图形的特性(特殊角、特殊图形的性质、图形的特殊位置.)
动点问题一直是中考热点,近几年考查探究运动中的特殊性:等腰三角形、直角三角形、
相似三角形、平行四边形、梯形、特殊角或三角函数、线段或面积的最值.
解决“动点型问题”的关键是动中求静,灵活运用“动中求静”,找到并运用不变的数、不变的量、不变的关系,建立函数关系及综合应用代数、几何知识解决问题. 根据题意灵活运用特殊三角形和四边形的相关性质、判定、定理知识确定二次函数关系式,通过二次函数解析式或函数图象判定“动点型问题”涉及的线与线关系、特殊三角形、四边形及相应的周长、面积,还有存在、最值等问题.
【例1】 (2023•本溪二模)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(3,0),C(﹣1,0)两点,与y轴交于点B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点M是线段AB上方抛物线上一动点,以AB为边作平行四边形ABMD,连接OM,若OM将平行四边形ABMD的面积分成为1:7的两部分,求点M的横坐标;
(3)如图2,点P从点B出发,以每秒1个单位长度的速度沿B→A匀速运动,同时点Q从点A出发,以每秒1个单位长度的速度沿A→O→B匀速运动,当点P到达点A时,P、Q同时停止运动,设点P运动的时间为t秒,点G在坐标平面内,使以B、P、Q、G为顶点的四边形是菱形,直接写出所有符合条件的t值.
【例2】 (2023•沈北新区二模)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+6(a≠0)交x轴于A、B两点,交y轴于点C,且OA=OC=3OB,连接AC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)动点P和动点Q同时出发,点P从点C以每秒2个单位长度的速度沿CA运动到点A,点Q从点O以每秒1个单位长度的速度沿OC运动到点C,连接PQ,当点P到达点A时,点Q停止运动,求S△CPQ的最大值及此时点P的坐标;
(3)点M是抛物线上一点,是否存在点M,使得∠ACM=15°?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【例3】 (2023•三亚模拟)如图1,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴正半轴、y轴分别交于A(3,0)、B(0,3)两点,点P为抛物线的顶点,连接AB、BP.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求∠PBA的度数;
(3)如图2,点M从点O出发,沿着OA的方向以1个单位/秒的速度向A匀速运动,同时点N从点A出发,沿着AB的方向以个单位/秒的速度向B匀速运动,设运动时间为t秒,ME⊥x轴交AB于点E,NF⊥x轴交抛物线于点F,连接MN、EF.
①当EF∥MN时,求点F的坐标;
②在M、N运动的过程中,存在t使得△BNP与△BMN相似,请直接写出t的值.
【例4】 (2023•长沙模拟)在一个三角形中,如果其中某两边的长度之和等于第三边长度的两倍,则称该三角形为“调和三角形”例如我们学过的等边三角形就是“调和三角形”.
(1)已知一个“调和三角形”三条边的长度分别为4,6,m﹣1,求m的值.
(2)已知Rt△ABC是“调和三角形”,它的三边长分别为a,b,c,且a<b<c.
①求a:b:c的值;
②若△ABC周长的数值与面积的数值相等,求a,b,c的值.
(3)在(2)的条件下,动点P从点A出发以每秒2个单位c长度的速度沿路线A→B→C运动,动点Q从点C出发以每秒1个单位长度的速度向点A运动,当其中一点到达终点时,另一点也随之停止运动,设运动时间为t秒,设y=PQ2.
①求y关于t的函数关系式;
②求y的最小值.
1. (2023•遵化市模拟)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.
2. (2023•市中区一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+4经过A(﹣3,0)、B(4,0)两点,且与y轴交于点C,D(4﹣4,0).动点P从点A出发,沿线段AB以每秒1个单位长度的速度向点B移动,同时动点Q从点C出发,沿线段CA以某一速度向点A移动.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若经过t秒的移动,线段PQ被CD垂直平分,求此时t的值;
(3)在第一象限的抛物线上取一点G,使得S△GCB=S△GCA,再在抛物线上找点E(不与点A、B、C重合),使得∠GBE=45°,求E点的坐标.
3. (2023•项城市三模)如图,抛物线经过A(﹣3,0),C(5,0)两点,点B为抛物线顶点,抛物线的对称轴与x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)动点P从点B出发,沿线段BD向终点D作匀速运动,速度为每秒1个单位长度,运动时间为t,过点P作PM⊥BD,交BC于点M,以PM为正方形的一边,向上作正方形PMNQ,边QN交BC于点R,延长NM交AC于点E.
①当t为何值时,点N落在抛物线上;
②在点P运动过程中,是否存在某一时刻,使得四边形ECRQ为平行四边形?若存在,求出此时刻的t值;若不存在,请说明理由.
4.(2018•泉山区三模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+4经过A(﹣3,0)、B(4,0)两点,且与y轴交于点C,点D在x轴的负半轴上,且BD=BC,有一动点P从点A出发,沿线段AB以每秒1个单位长度的速度向点B移动,同时另一个动点Q从点C出发,沿线段CA以某一速度向点A移动.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若经过t秒的移动,线段PQ被CD垂直平分,求此时t的值;
(3)该抛物线的对称轴上是否存在一点M,使MQ+MA的值最小?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
5.(2018•扬州)如图1,四边形OABC是矩形,点A的坐标为(3,0),点C的坐标为(0,6),点P从点O出发,沿OA以每秒1个单位长度的速度向点A运动,同时点Q从点A出发,沿AB以每秒2个单位长度的速度向点B运动,当点P与点A重合时运动停止.设运动时间为t秒.
(1)当t=2时,线段PQ的中点坐标为 ;
(2)当△CBQ与△PAQ相似时,求t的值;
(3)当t=1时,抛物线y=x2+bx+c经过P,Q两点,与y轴交于点M,抛物线的顶点为K,如图2所示,问该抛物线上是否存在点D,使∠MQD=∠MKQ?若存在,求出所有满足条件的D的坐标;若不存在,说明理由.
6. (2023•兰州)二次函数y=ax2+bx+2的图象交x轴于点(﹣1,0),B(4,0)两点,交y轴于点C.动点M从点A出发,以每秒2个单位长度的速度沿AB方向运动,过点M作MN⊥x轴交直线BC于点N,交抛物线于点D,连接AC,设运动的时间为t秒.
(1)求二次函数y=ax2+bx+2的表达式;
(2)连接BD,当t=时,求△DNB的面积;
(3)在直线MN上存在一点P,当△PBC是以∠BPC为直角的等腰直角三角形时,求此时点D的坐标;
(4)当t=时,在直线MN上存在一点Q,使得∠AQC+∠OAC=90°,求点Q的坐标.
7. (2023•鄂州)如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A、B两点,AB=4,交y轴于点C,对称轴是直线x=1.
(1)求抛物线的解析式及点C的坐标;
(2)连接BC,E是线段OC上一点,E关于直线x=1的对称点F正好落在BC上,求点F的坐标;
(3)动点M从点O出发,以每秒2个单位长度的速度向点B运动,过M作x轴的垂线交抛物线于点N,交线段BC于点Q.设运动时间为t(t>0)秒.
①若△AOC与△BMN相似,请直接写出t的值;
②△BOQ能否为等腰三角形?若能,求出t的值;若不能,请说明理由.
8. (2023•乐山)如图,已知抛物线y=a(x+2)(x﹣6)与x轴相交于A、B两点,与y轴交于C点,且tan∠CAB=.设抛物线的顶点为M,对称轴交x轴于点N.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P为抛物线的对称轴上一点,Q(n,0)为x轴上一点,且PQ⊥PC.
①当点P在线段MN(含端点)上运动时,求n的变化范围;
②在①的条件下,当n取最大值时,求点P到线段CQ的距离;
③在①的条件下,当n取最大值时,将线段CQ向上平移t个单位长度,使得线段CQ与抛物线有两个交点,求t的取值范围.
9. (2023•西宁)如图①,直线y=﹣x+2与x轴,y轴分别交于A,B两点,以A为顶点的抛物线经过点B,点P是抛物线上一点,连接OP,AP.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若△AOP的面积是3,求P点坐标;
(3)如图②,动点M,N同时从点O出发,点M以1个单位长度/秒的速度沿x轴正半轴方向匀速运动,点N以个单位长度/秒的速度沿y轴正半轴方向匀速运动,当其中一个动点停止运动时,另一个动点也随之停止运动,过点N作NE∥x轴交直线AB于点E.若设运动时间为t秒,是否存在某一时刻,使四边形AMNE是菱形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
10. (2023•沈阳)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,抛物线经过点D(﹣2,﹣3)和点E(3,2),点P是第一象限抛物线上的一个动点.
(1)求直线DE和抛物线的表达式;
(2)在y轴上取点F(0,1),连接PF,PB,当四边形OBPF的面积是7时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,当点P在抛物线对称轴的右侧时,直线DE上存在两点M,N(点M在点N的上方),且MN=2,动点Q从点P出发,沿P→M→N→A的路线运动到终点A,当点Q的运动路程最短时,请直接写出此时点N的坐标.
11. (2023•湖州)如图1,已知在平面直角坐标系xOy中,四边形OABC是矩形,点A,C分别在x轴和y轴的正半轴上,连接AC,OA=3,tan∠OAC=,D是BC的中点.
(1)求OC的长和点D的坐标;
(2)如图2,M是线段OC上的点,OM=OC,点P是线段OM上的一个动点,经过P,D,B三点的抛物线交x轴的正半轴于点E,连接DE交AB于点F.
①将△DBF沿DE所在的直线翻折,若点B恰好落在AC上,求此时BF的长和点E的坐标;
②以线段DF为边,在DF所在直线的右上方作等边△DFG,当动点P从点O运动到点M时,点G也随之运动,请直接写出点G运动路径的长.
12. (2023•高明区校级模拟)在平面直角坐标系中,Rt△ABC,∠ACB=90°,AB∥x轴,如图1,C(1,0),且OC:OA=AC:BC=1:2.
(1)A点坐标为 ,B点坐标为 ;
(2)求过A、B、C三点的抛物线表达式;
(3)如图2,抛物线对称轴与AB交于点D,现有一点P从点A出发,以每秒1个单位的速度在AB上向点B运动,另一点Q从点D与点P同时出发,以每秒5个单位在抛物线对称轴上运动.当点P到达B点时,点P、Q同时停止运动,问点P、Q运动到何处时,△PQB面积最大,试求出最大面积.
13. (2023•香洲区校级一模)如图1,矩形OBCD的边OD,OB分别在x轴和y轴上,且B(0,8),D(10,0).点E是DC边上一点,将矩形OBCD沿过点O的射线OE折叠,使点D恰好落在BC边上的点A处.
(1)若抛物线y=ax2+bx经过点A,D,求此抛物线的解析式;
(2)若点M是(1)中的抛物线对称轴上的一点,点N是坐标平面内一点,是否存在M,N使以A,M,N,E为顶点的四边形为菱形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,说明理由;
(3)如图2,动点P从点O出发沿x轴正方向以每秒1个单位的速度向终点D运动,动点Q从点D出发沿折线D﹣C﹣A以同样的速度运动,两点同时出发,当一点运动到终点时,另一点也随之停止,过动点P作直线l⊥x轴,依次交射线OA,OE于点F,G,设运动时间为t(秒),△QFG的面积为S,求S与t的函数关系式,并直接写出t的取值范围.(t的取值应保证△QFG的存在)
14. (2023•南充一模)如图,抛物线y=﹣(x+1)(x﹣n)与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,△ABC的面积为5.动点P从点A出发沿AB方向以每秒1个单位的速度向点B运动,过P作PN⊥x轴交BC于M,交抛物线于N.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当M在线段BC上,MN最大时,求运动的时间;
(3)经过多长时间,点N到点B、点C的距离相等?
15. (2023•潮南区模拟)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)求二次函数的解析式.
(2)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.
(3)在y轴上是否存在一点P,使△PBC为等腰三角形?若存在,请直接写出点P的坐标,若不存在请说明理由.
16. (2023•潮州模拟)如图1,已知抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且OB=2OA=4.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)设P是(1)中抛物线上的一个动点,当直线OC平分∠ACP时,求点P的坐标;
(3)如图2,点G是线段AC的中点,动点E从点A出发,以每秒1个单位长度的速度向终点B运动,动点F从点B出发,以每秒个单位长度的速度向终点C运动,若E、F两点同时出发,运动时间为t秒.则当t为何值时,△EFG的面积是△ABC的面积的?
17. (2023•饶平县校级模拟)如图,抛物线y=x2+bx+c过点A(3,0),B(1,0),交y轴于点C,点P是该抛物线上一动点,点P从C点沿抛物线向A点运动(点P不与A重合),过点P作PD∥y轴交直线AC于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求点P在运动的过程中线段PD长度的最大值;
(3)△APD能否构成直角三角形?若能,请直接写出所有符合条件的点P坐标;若不能,请说明理由.
18. (2023•山西模拟)综合与实践
如图,抛物线y=与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),交y轴于点C.点D从点A出发以每秒1个单位长度的速度向点B运动,点E同时从点B出发以相同的速度向点C运动,设运动的时间为t秒.
(1)求点A,B,C的坐标;
(2)求t为何值时,△BDE是等腰三角形;
(3)在点D和点E的运动过程中,是否存在直线DE将△BOC的面积分成1:4两份,若存在,直接写出t的值;若不存在,请说明理由.
19. (2023•雁塔区校级模拟)将抛物线C1:y=﹣x2+3沿x轴翻折,得抛物线C2.
(1)请求出抛物线C2的表达式;
(2)现将抛物线C1向左平移m个单位长度,平移后得到的新抛物线的顶点为M,与x轴的交点从左到右依次为A、B;将抛物线C2向右也平移m个单位长度,平移后得到的新抛物线的顶点为N,与x轴交点从左到右依次为D、E.在平移过程中,是否存在以点A,N,E,M为顶点的四边形是矩形的情形?若存在,请求出此时m的值;若不存在,请说明理由.
20. (2023•清江浦区模拟)如图1,矩形OBCD的边OD,OB分别在x轴和y轴上,且B(0,8),D(10,0).点E是DC边上一点,将矩形OBCD沿过点O的射线OE折叠,使点D恰好落在BC边上的点A处.
(1)若抛物线y=ax2+bx经过点A,D,求此抛物线的解析式;
(2)若点M是(1)中抛物线对称轴上的一点,是否存在点M,使△AME为等腰三角形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,说明理由;
(3)如图2,动点P从点O出发沿x轴正方向以每秒1个单位的速度向终点D运动,动点Q从点D出发沿折线D﹣C﹣A以同样的速度运动,两点同时出发,当一点运动到终点时,另一点也随之停止,过动点P作直线l⊥x轴,依次交射线OA,OE于点F,G,设运动时间为t(秒),△QFG的面积为S,求S与t的函数关系式,并直接写出t的取值范围.(t的取值应保证△QFG的存在)
21. (2023•济宁三模)如图,直线y=﹣2x+4交x轴于点A,交y轴于点B,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点A、E,点E的坐标是(5,3),抛物线交x轴于另一点C(6,0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)设抛物线的顶点为D,连接BD,AD,CD,动点P在BD上以每秒2个单位长度的速度由点B向点D运动,同时动点Q在线段CA上以每秒3个单位长度的速度由点C向点A运动,当其中一个点到达终点停止运动时,另一个点也随之停止运动,设运动时间为t秒,PQ交线段AD于点H.
①当∠DPH=∠CAD时,求t的值;
②过点H作HM⊥BD,垂足为点M,过点P作PN⊥BD交线段AB或AD于点N.在点P、Q的运动过程中,是否存在以点P,N,H,M为顶点的四边形是矩形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
22. (2023•望花区模拟)如图1,已知抛物线y=ax2+x+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,且点A的坐标为(﹣1,0)、点C的坐标为(0,3).
(1)请写出该抛物线的函数表达式和点B的坐标;
(2)如图2,有两动点D、E在△COB的边上运动,运动速度均为每秒5个单位长度,它们分别从点C和点B同时出发,点D沿折线COB按C→O→B方向向终点B运动,点E沿线段BC按B→C方向向终点C运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也随之停止运动.设运动时间为t秒,请解答下列问题:
①当t为何值时,△BDE的面积等于;
②在点D、E运动过程中,该抛物线上存在点F,使得依次连接AD、DF、FE、EA得到的四边形ADFE是平行四边形,请直接写出所有符合条件的点F的坐标.
专题16二次函数与动点综合问题
二次函数与动点问题的背景是特殊图形,考查问题也是二次函数的有个性质和特殊图形的性质,体现的数学思想方法主要是数形结合思想和分类讨论思想,所以要把握好一般与特殊的关系;分析过程中,特别要关注图形的特性(特殊角、特殊图形的性质、图形的特殊位置.)
动点问题一直是中考热点,近几年考查探究运动中的特殊性:等腰三角形、直角三角形、
相似三角形、平行四边形、梯形、特殊角或三角函数、线段或面积的最值.
解决“动点型问题”的关键是动中求静,灵活运用“动中求静”,找到并运用不变的数、不变的量、不变的关系,建立函数关系及综合应用代数、几何知识解决问题. 根据题意灵活运用特殊三角形和四边形的相关性质、判定、定理知识确定二次函数关系式,通过二次函数解析式或函数图象判定“动点型问题”涉及的线与线关系、特殊三角形、四边形及相应的周长、面积,还有存在、最值等问题.
【例1】 (2023•本溪二模)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(3,0),C(﹣1,0)两点,与y轴交于点B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点M是线段AB上方抛物线上一动点,以AB为边作平行四边形ABMD,连接OM,若OM将平行四边形ABMD的面积分成为1:7的两部分,求点M的横坐标;
(3)如图2,点P从点B出发,以每秒1个单位长度的速度沿B→A匀速运动,同时点Q从点A出发,以每秒1个单位长度的速度沿A→O→B匀速运动,当点P到达点A时,P、Q同时停止运动,设点P运动的时间为t秒,点G在坐标平面内,使以B、P、Q、G为顶点的四边形是菱形,直接写出所有符合条件的t值.
【分析】(1)用待定系数法求函数的解析式即可;
(2)连接AM,设AB与OM的交点为N,作NH⊥OA于点H,则NH∥OB,设点M,点N,证明△ANH∽△AOB,求出,可得,求出直线OM的解析式,联立方程组,即可求M点的横坐标;
(3)分两种情况讨论:①当0<t≤3时,P(t,4﹣t),Q(3﹣t,0),再由菱形的边的性质分三种情况求解:当BP=PQ时,t=或t=5(舍);当BP=BQ时,t=(舍);当BQ=PQ时,t=0(舍)或t=(舍);②当3<t≤5时,P(t,4﹣t),Q(0,t﹣3),再由菱形的边的性质分三种情况求解:当BP=BQ,t=3.5;当BP=PQ时,t=7(舍)或t=(舍);当BQ=PQ时,t=0(舍)或t=.
【解答】解:(1)将(3,0),(﹣1,0)代入y=﹣x2+bx+c,
得,
解得,
∴;
(2)连接AM,设AB与OM的交点为N,作NH⊥OA于点H,则NH∥OB,
∵A(3,0),B(0,4),
设直线AB的解析式为y=kx+4,
∴3k+4=0,
∴k=﹣,
∴y=﹣x+4,
设点M,点N,
∵S△BMN:S△ABM=1:4,
∴S△BMN:S△ABM=1:4,
∴BN:AN=1:3,
∵NH∥OB,
∴△ANH∽△AOB,
∴,即,
解得,
∴,
∴直线OM的解析式为y=4x,
联立方程组,
解得,
∵点M在第一象限,
∴,
∴点M的横坐标为;
(3)∵A(3,0),B(0,4),
∴OA=3,OB=4,
∴AB=5,
①当0<t≤3时,P(t,4﹣t),Q(3﹣t,0),
∵四边形BPQG是菱形,
当BP=PQ时,t2=(t﹣3+t)2+(t)2,
解得t=或t=5(舍);
当BP=BQ时,(3﹣t)2+42=t2,
解得t=(舍);
当BQ=PQ时,(3﹣t)2+42=(t﹣3+t)2+(t)2,
解得t=0(舍)或t=(舍);
②当3<t≤5时,P(t,4﹣t),Q(0,t﹣3),
∵四边形BPQG是菱形,
当BP=BQ,t2=(7﹣t)2,
∴t=3.5;
当BP=PQ时,t2=(t)2+(4﹣t﹣t+3)2,
解得t=7(舍)或t=(舍);
当BQ=PQ时,(7﹣t)2=(t)2+(4﹣t﹣t+3)2,
解得t=0(舍)或t=;
综上所述:t的值为或3.5或.
【例2】 (2023•沈北新区二模)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+6(a≠0)交x轴于A、B两点,交y轴于点C,且OA=OC=3OB,连接AC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)动点P和动点Q同时出发,点P从点C以每秒2个单位长度的速度沿CA运动到点A,点Q从点O以每秒1个单位长度的速度沿OC运动到点C,连接PQ,当点P到达点A时,点Q停止运动,求S△CPQ的最大值及此时点P的坐标;
(3)点M是抛物线上一点,是否存在点M,使得∠ACM=15°?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)先求出点A,点B坐标,利用待定系数法可求解析式;
(2)先求出CQ与PH的长,由三角形的面积公式和二次函数的性质可求解;
(3)分两种情况讨论,先求出CM的解析式,联立方程组可求解.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+6(a≠0)交y轴于点C,
∴点C(0,6),
∴OC=6,
∵OA=OC=3OB,
∴OA=OC=6,OB=2,
∴点A(﹣6,0),点B(2,0),
将点A,点B坐标代入解析式,可得:,
解得:,
∴抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+6;
(2)如图,过点P作PH⊥CO于H,
∵OA=OC=6,
∴∠OCA=45°
∵PH⊥OC,
∴∠ACO=∠CPH=45°,
∴PH=CH,
∵点P从点C以每秒2个单位长度的速度沿CA运动到点A,点Q从点O以每秒1个单位长度的速度沿OC运动到点C,
∴CP=2t,OQ=t,
∴PH=CH=t,CQ=6﹣t,
∴S△PCQ=×CQ×PH=(﹣t2+6t)=﹣(t﹣3)2+,
∴当t=3时,S△CPQ的最大值为,
∴PH=CH=3,
∴OH=6﹣3,
∴点P的坐标为(﹣3,6﹣3);
(3)如图,当点M在AC的下方时,设CM与x轴的交点为H,
∵∠ACM=15°,∠ACO=45°,
∴∠OCH=30°,
∴tan∠OCH==,
∴OH=2,
∴点H(﹣2,0),
∴直线CM的解析式为:y=x+6,
联立方程组可得:,
解得:(舍去)或,
故点M(﹣4﹣2,﹣4);
当点M'在AC的上方时,设CM'与x轴的交点为G,
∵∠ACM'=15°,∠ACO=45°,
∴∠OCG=60°,
∴tan∠OCG=,
∴OG=6,
∴点H(﹣6,0),
∴直线CM'的解析式为:y=x+6,
联立方程组可得:,
解得:(舍去)或,
故点M(﹣4﹣,﹣+);
综上所述:点M的坐标为(﹣4﹣2,﹣4)或(﹣4﹣,﹣+).
【例3】 (2023•三亚模拟)如图1,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴正半轴、y轴分别交于A(3,0)、B(0,3)两点,点P为抛物线的顶点,连接AB、BP.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求∠PBA的度数;
(3)如图2,点M从点O出发,沿着OA的方向以1个单位/秒的速度向A匀速运动,同时点N从点A出发,沿着AB的方向以个单位/秒的速度向B匀速运动,设运动时间为t秒,ME⊥x轴交AB于点E,NF⊥x轴交抛物线于点F,连接MN、EF.
①当EF∥MN时,求点F的坐标;
②在M、N运动的过程中,存在t使得△BNP与△BMN相似,请直接写出t的值.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)如图1,过点P作PD⊥y轴于点D,可证:△PBD是等腰直角三角形,△AOB是等腰直角三角形,即可求得答案;
(3)①如图2,延长FN交x轴于点G,由△AEM是等腰直角三角形,可得EM=AM=3﹣t,再由四边形EFNM是平行四边形,可得EM=FN,建立方程求解即可得出答案;
②如图3,过点N作HG⊥x轴于点G,由于∠MBN<90°,故∠MBN≠∠PBN,若∠BMN=∠PBN=90°,推出t=0,不符合题意;若∠BNM=∠PBN=90°,可求得t=1,进而可得△BNM∽△NBP,故t=1.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(3,0)、B(0,3)两点,
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴顶点P(1,4),
如图1,过点P作PD⊥y轴于点D,
则D(0,4),∠PDB=90°,
∴PD=1,BD=4﹣3=1,
∴PD=BD,
∴△PBD是等腰直角三角形,
∴∠PBD=45°,BP=,
∵OA=OB=3,∠AOB=90°,
∴△AOB是等腰直角三角形,
∴∠ABO=45°,AB=3,
∴∠PBA=180°﹣∠PBD﹣∠ABO=180°﹣45°﹣45°=90°,
(3)①如图2,延长FN交x轴于点G,
由题意得:OM=t,AN=t,
∴AM=3﹣t,
∵FN⊥x轴,
∴∠AGN=90°,
由(2)知:△AOB是等腰直角三角形,
∴∠BAO=45°,
∴△ABG是等腰直角三角形,
∴AG=NG=AN=×t=t,
∴G(3﹣t,0),
当x=3﹣t时,﹣x2+2x+3=﹣(3﹣t)2+2(3﹣t)+3=﹣t2+4t,
∴F(3﹣t,﹣t2+4t),
∴FG=﹣t2+4t,
∴FN=FG﹣NG=﹣t2+4t﹣t=﹣t2+3t,
∵ME⊥x轴,
∴△AEM是等腰直角三角形,
∴EM=AM=3﹣t,
∵ME⊥x轴,
∵EF∥MN,FN⊥x轴,
∴四边形EFNM是平行四边形,
∴EM=FN,
∴3﹣t=﹣t2+3t,
解得:t=1或t=3(不符合题意,舍去),
∴F(2,3);
②存在.如图3,过点N作HG⊥x轴于点G,
由①知:OM=t,AN=t,AG=NG=t,
∴MG=3﹣2t,
∴BN=3﹣t,BP=,∠PBN=90°,
∵∠MBN<90°,
∴∠MBN≠∠PBN,
若∠BMN=∠PBN=90°,
则∠BMO+∠NMG=90°,
∵∠BOM=∠MGN=90°,
∴∠BMO+∠MBO=90°,
∴∠MBO=∠NMG,
∴△BMO∽△MNG,
∴=,即==1,
∴3﹣2t=3,
解得:t=0(不符合题意,舍去),
故∠BMN≠∠PBN,
若∠BNM=∠PBN=90°,则∠ANM=90°,
∴△AMN是等腰直角三角形,
∴AM=AN=2t,
∴OA=OM+AM=3t=3,
∴t=1,
当t=1时,MN=AN=,
∴BN=AB﹣AN=3﹣=2,
∵==,=,
∴=,且∠BNM=∠PBN=90°,
∴△BNM∽△NBP,
综上所述,当△BNP与△BMN相似时,t=1.
【例4】 (2023•长沙模拟)在一个三角形中,如果其中某两边的长度之和等于第三边长度的两倍,则称该三角形为“调和三角形”例如我们学过的等边三角形就是“调和三角形”.
(1)已知一个“调和三角形”三条边的长度分别为4,6,m﹣1,求m的值.
(2)已知Rt△ABC是“调和三角形”,它的三边长分别为a,b,c,且a<b<c.
①求a:b:c的值;
②若△ABC周长的数值与面积的数值相等,求a,b,c的值.
(3)在(2)的条件下,动点P从点A出发以每秒2个单位c长度的速度沿路线A→B→C运动,动点Q从点C出发以每秒1个单位长度的速度向点A运动,当其中一点到达终点时,另一点也随之停止运动,设运动时间为t秒,设y=PQ2.
①求y关于t的函数关系式;
②求y的最小值.
【分析】(1)根据两边的长度之和等于第三边长度的两倍,分情况求m值即可;
(2)①根据两边的长度之和等于第三边长度的两倍,及勾股定理列出三边关系,联立方程组求出比值即可;
②根据三边比值和△ABC周长的数值与面积的数值相等,求出三边长度即可;
(3)①分点P在AB上和在BC上两种情况,根据勾股定理求出PQ2即可;
②利用①的函数关系式求最值即可.
【解答】解:(1)∵“调和三角形”某两边的长度之和等于第三边长度的两倍,
∴①当4+6=2(m﹣1)时,
解得m=6,
②当m﹣1+4=2×6时,
解得m=9,
③当6+m﹣1=2×4时,
解得m=3(不合题意舍去),
综上,m的值为6或9;
(2)①∵Rt△ABC是“调和三角形”,且a<b<c,
∴a2+b2=c2,①
a+c=2b,②
由②,得b=,代入①,
得a2+()2=c2,
整理得(5a﹣3c)(a+c)=0,
∵a,b,c为三角形三边,
∴0<a<b<c,
∴5a﹣3c=0,
故a:c=3:5,
同理可得,a:b=3:4,
∴a:b:c=3:4:5;
②若△ABC周长的数值与面积的数值相等,
即a+b+c=,
∵a:b:c=3:4:5,
∴b=a,c=a,
∴a+b+c=,
即a+a+a=a×a,
解得a=6或a=0(舍去),
∴a=6,b=8,c=10;
(3)①(Ⅰ)当P点在AB上时,即0≤t≤5时,
过P作PD⊥AC于D,
则有AP=2t,CQ=t,
∵∠A=∠A,∠PDA=∠BCA=90°,
∴△APD∽△ABC,
∴PD:AD:AP=3:4:5,
∴PD=t,AD=t,
∴DQ=8﹣t﹣t=8﹣t,
∵PQ2=PD2+DQ2,
∴PQ2=(t)2+(8﹣t)2=t2﹣t+64;
(Ⅱ)当P在BC上时,即5<t≤8时,
此时,PC=6+10﹣2t=16﹣2t,
CQ=t,
∴PQ2=PD2+DQ2=(16﹣2t)2+t2=5t2﹣64t+256,
综上,y关于t的函数关系式:;
②由y关于t的函数关系式可知当P在AB上时有最小值,
∵y=t2﹣t+64=(t﹣)2+,
∴当t=,y有最小值为.
1. (2023•遵化市模拟)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.
【分析】(1)代入A(1,0)和C(0,3),解方程组即可;
(2)求出点B的坐标,再根据勾股定理得到BC,当△PBC为等腰三角形时分三种情况进行讨论:①CP=CB;②BP=BC;③PB=PC;
(3)设AM=t则DN=2t,由AB=2,得BM=2﹣t,S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t,运用二次函数的顶点坐标解决问题;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.
【解答】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BP=BC时,OP=OC=3,
∴P3(0,﹣3);
③当PB=PC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(0,﹣3)或(0,0);
(3)如图2,设M运动时间为t,由AB=2,得BM=2﹣t,则DN=2t,
∴S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t=﹣(t﹣1)2+1,
即当M(2,0)、N(2,2)或(2,﹣2)时△MNB面积最大,最大面积是1.
2. (2023•市中区一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+4经过A(﹣3,0)、B(4,0)两点,且与y轴交于点C,D(4﹣4,0).动点P从点A出发,沿线段AB以每秒1个单位长度的速度向点B移动,同时动点Q从点C出发,沿线段CA以某一速度向点A移动.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若经过t秒的移动,线段PQ被CD垂直平分,求此时t的值;
(3)在第一象限的抛物线上取一点G,使得S△GCB=S△GCA,再在抛物线上找点E(不与点A、B、C重合),使得∠GBE=45°,求E点的坐标.
【分析】(1)直接利用待定系数法求二次函数解析式得出即可;
(2)首先求出△AQD∽△ACB,则,得出DQ=DP的长,进而得出答案;
(3)首先得出G点坐标,进而得出△BGM∽△BEN,进而假设出E点坐标,利用相似三角形的性质得出E点坐标.
【解答】解:(1)将A(﹣3,0)、B(4,0)代入y=ax2+bx+4得:
,
解得:,
故抛物线的解析式为:;
(2)如图,连接QD,
由B(4,0)和D(,0),
可得BD=,
∵,
∴CO=4,
∴BC=4,则BC=BD,
∴∠BDC=∠BCD=∠QDC,
∴DQ∥BC,
∴△AQD∽△ACB,
∴,
∴,
∴DQ==DP,
=;
(3)如图,过点G作GM⊥BC于点M,过点E作EN⊥AB于点N,
∵S△GCB=S△GCA,
∴只有CG∥AB时,G点才符合题意,
∵C(0,4),
∴4=﹣x2+x+4,
解得:x1=1,x2=0,
∴G(1,4),
∵∠GBE=∠OBC=45°,
∴∠GBC=∠ABE,
∴△BGM∽△BEN,
∴,
设E(x,)
∴=
解得x1=﹣,x2=4(舍去),
则E(,).
3. (2023•项城市三模)如图,抛物线经过A(﹣3,0),C(5,0)两点,点B为抛物线顶点,抛物线的对称轴与x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)动点P从点B出发,沿线段BD向终点D作匀速运动,速度为每秒1个单位长度,运动时间为t,过点P作PM⊥BD,交BC于点M,以PM为正方形的一边,向上作正方形PMNQ,边QN交BC于点R,延长NM交AC于点E.
①当t为何值时,点N落在抛物线上;
②在点P运动过程中,是否存在某一时刻,使得四边形ECRQ为平行四边形?若存在,求出此时刻的t值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把点A、C坐标代入抛物线解析式得到关于a、b的二元一次方程组,解方程组求出a、b的值,即可得解;
(2)根据抛物线解析式求出顶点B的坐标,然后根据相似三角形对应边成比例用t表示出PM,再求出NE的长度,①表示出点N的坐标,再根据点N在抛物线上,把点N的坐标代入抛物线,解方程即可得解;②根据PM的长度表示出QD,再利用待定系数法求出直线BC的解析式,然后根据直线BC的解析式求出点R的横坐标,从而求出QR的长度,再表示出EC的长度,然后根据平行四边形对边平行且相等列式求解即可.
【解答】解:(1)∵y=ax2+bx+经过A(﹣3,0),C(5,0)两点,
∴,
解得,
所以,抛物线的解析式为y=﹣x2+x+;
(2)∵y=﹣x2+x+,
=﹣(x2﹣2x+1)++,
=﹣(x﹣1)2+8,
∴点B的坐标为(1,8),
∵抛物线的对称轴与x轴交于点D,
∴BD=8,CD=5﹣1=4,
∵PM⊥BD,
∴PM∥CD,
∴△BPM∽△BDC,
∴=,
即=,
解得PM=t,
所以,OE=1+t,
∵四边形PMNQ为正方形,
∴NE=8﹣t+t=8﹣t,
①点N的坐标为(1+t,8﹣t),
若点N在抛物线上,则﹣(1+t﹣1)2+8=8﹣t,
整理得,t(t﹣4)=0,
解得t1=0(舍去),t2=4,
所以,当t=4秒时,点N落在抛物线上;
②存在.
理由如下:∵PM=t,四边形PMNQ为正方形,
∴QD=NE=8﹣t,
设直线BC的解析式为y=kx+m,
则,
解得,
所以直线BC的解析式为y=﹣2x+10,
则﹣2x+10=8﹣t,
解得x=t+1,
所以,QR=t+1﹣1=t,
又EC=CD﹣DE=4﹣t,
根据平行四边形的对边平行且相等可得QR=EC,
即t=4﹣t,
解得t=,
此时点P在BD上,所以,当t=时,四边形ECRQ为平行四边形.
4.(2018•泉山区三模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+4经过A(﹣3,0)、B(4,0)两点,且与y轴交于点C,点D在x轴的负半轴上,且BD=BC,有一动点P从点A出发,沿线段AB以每秒1个单位长度的速度向点B移动,同时另一个动点Q从点C出发,沿线段CA以某一速度向点A移动.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若经过t秒的移动,线段PQ被CD垂直平分,求此时t的值;
(3)该抛物线的对称轴上是否存在一点M,使MQ+MA的值最小?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由抛物线y=ax2+bx+4经过A(﹣3,0),B(4,0)两点利用待定系数法可求出a、b、c的值,进而得出抛物线的解析式;
(2)由A、B、C三点的坐标求出AC、BC及AB的值,由相似三角形的判定定理得出△ADQ∽△ABC,再由相似三角形的对应边成比例可求出DP的值,进而可得出AP(即t)的值;
(3)设抛物线y=﹣x2+x+4的对称轴x=与x轴交于点E.点A、B关于对称轴x=对称,连接BQ交该对称轴于点M.则MQ+MA=MQ+MB,即MQ+MA=BQ,由于当BQ⊥AC时,BQ最小,此时∠EBM=∠ACO,再由tan∠EBM=tan∠ACO=可求出ME的值,进而得出M点的坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+4经过A(﹣3,0),B(4,0)两点,
∴,解得,
∴所求抛物线的解析式为:y=﹣x2+x+4;
(2)如图1,依题意知AP=t,连接DQ,
∵A(﹣3,0),B(4,0),C(0,4),
∴AC=5,BC=4,AB=7.
∵BD=BC,
∴AD=AB﹣BD=7﹣4,
∵CD垂直平分PQ,
∴QD=DP,∠CDQ=∠CDP.
∵BD=BC,
∴∠DCB=∠CDB.
∴∠CDQ=∠DCB.
∴DQ∥BC.
∴△ADQ∽△ABC.
∴=,
∴=,
∴=,
解得DP=4﹣,
∴AP=AD+DP=.
∴线段PQ被CD垂直平分时,t的值为;
(3)如图2,设抛物线y=﹣x2+x+4的对称轴x=与x轴交于点E.点A、B关于对称轴x=对称,连接BQ交该对称轴于点M.
则MQ+MA=MQ+MB,即MQ+MA=BQ,
∵当BQ⊥AC时,BQ最小,此时,∠EBM=∠ACO,
∴tan∠EBM=tan∠ACO=,
∴=,
∴=,解ME=.
∴M(,),即在抛物线y=﹣x2+x+4的对称轴上存在一点M(,),使得MQ+MA的值最小.
5.(2018•扬州)如图1,四边形OABC是矩形,点A的坐标为(3,0),点C的坐标为(0,6),点P从点O出发,沿OA以每秒1个单位长度的速度向点A运动,同时点Q从点A出发,沿AB以每秒2个单位长度的速度向点B运动,当点P与点A重合时运动停止.设运动时间为t秒.
(1)当t=2时,线段PQ的中点坐标为 (,2) ;
(2)当△CBQ与△PAQ相似时,求t的值;
(3)当t=1时,抛物线y=x2+bx+c经过P,Q两点,与y轴交于点M,抛物线的顶点为K,如图2所示,问该抛物线上是否存在点D,使∠MQD=∠MKQ?若存在,求出所有满足条件的D的坐标;若不存在,说明理由.
【分析】(1)先根据时间t=2,和P,Q的运动速度可得动点P和Q的路程OP和AQ的长,再根据中点坐标公式可得结论;
(2)根据矩形的性质得:∠B=∠PAQ=90°,所以当△CBQ与△PAQ相似时,存在两种情况:
①当△PAQ∽△QBC时,,②当△PAQ∽△CBQ时,,分别列方程可得t的值;
(3)根据t=1求抛物线的解析式,根据Q(3,2),M(0,2),可得MQ∥x轴,则KM=KQ,KE⊥MQ,画出符合条件的点D,证明△KEQ∽△QMH或利用三角函数,列比例式可得点D的坐标,同理根据对称可得另一个点D.
【解答】解:(1)如图1,∵点A的坐标为(3,0),
∴OA=3,
当t=2时,OP=t=2,AQ=2t=4,
∴P(2,0),Q(3,4),
∴线段PQ的中点坐标为:(,),即(,2);
故答案为:(,2);
(2)如图1,∵当点P与点A重合时运动停止,且△PAQ可以构成三角形,
∴0<t<3,
∵四边形OABC是矩形,
∴∠B=∠PAQ=90°,
∴当△CBQ与△PAQ相似时,存在两种情况:
①当△PAQ∽△QBC时,,
∴,
4t2﹣15t+9=0,
(t﹣3)(t﹣)=0,
t1=3(舍),t2=,
②当△PAQ∽△CBQ时,,
∴,
t2﹣9t+9=0,
t=,
∵>3,
∴t=不符合题意,舍去,
综上所述,当△CBQ与△PAQ相似时,t的值是或;
(3)当t=1时,P(1,0),Q(3,2),
把P(1,0),Q(3,2)代入抛物线y=x2+bx+c中得:
,解得:,
∴抛物线:y=x2﹣3x+2=(x﹣)2﹣,
∴顶点K(,﹣),
∵Q(3,2),M(0,2),
∴MQ∥x轴,
作抛物线对称轴,交MQ于E,设DQ交y轴于H,
∴KM=KQ,KE⊥MQ,
∴∠MKE=∠QKE=∠MKQ,
如图2,∠MQD=∠MKQ=∠QKE,
∴tan∠MQD=tan∠QKE=,
即,MH=2,
∴H(0,4),
易得HQ的解析式为:y=﹣x+4,
则,
x2﹣3x+2=﹣x+4,
解得:x1=3(舍),x2=﹣,
∴D(﹣,);
同理,在M的下方,y轴上存在点H,如图3,使∠HQM=∠MKQ=∠QKE,
由对称性得:H(0,0),
易得OQ的解析式:y=x,
则,
x2﹣3x+2=x,
解得:x1=3(舍),x2=,
∴D(,);
综上所述,点D的坐标为:D(﹣,)或(,).
6. (2023•兰州)二次函数y=ax2+bx+2的图象交x轴于点(﹣1,0),B(4,0)两点,交y轴于点C.动点M从点A出发,以每秒2个单位长度的速度沿AB方向运动,过点M作MN⊥x轴交直线BC于点N,交抛物线于点D,连接AC,设运动的时间为t秒.
(1)求二次函数y=ax2+bx+2的表达式;
(2)连接BD,当t=时,求△DNB的面积;
(3)在直线MN上存在一点P,当△PBC是以∠BPC为直角的等腰直角三角形时,求此时点D的坐标;
(4)当t=时,在直线MN上存在一点Q,使得∠AQC+∠OAC=90°,求点Q的坐标.
【分析】(1)将点(﹣1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+2即可;
(2)由已知分别求出M(2,0),N(2,1),D(2,3),根据∴△DNB的面积=△DMB的面积﹣△MNB的面积即可求解;
(3)由已知可得M(2t﹣1,0),设P(2t﹣1,m),根据勾股定理可得PC2=(2t﹣1)2+(m﹣2)2,PB2=(2t﹣5)2+m2,再由PB=PC,得到m与t的关系式:m=4t﹣5,因为PC⊥PB,则有•=﹣1求出t=1或t=2,即可求D点坐标;
(4)当t=时,M(,0),可知点Q在抛物线对称轴x=上;过点A作AC的垂线,以M为圆心AB为直径构造圆,圆与x=的交点分别为Q1与Q2,由AB=5,可得圆半径AM=,即可求Q点坐标分别为(,﹣),(,).
【解答】解:(1)将点(﹣1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+2,
∴a=﹣,b=,
∴y=﹣x2+x+2;
(2)C(0,2),
∴BC的直线解析式为y=﹣x+2,
当t=时,AM=3,
∵AB=5,
∴MB=2,
∴M(2,0),N(2,1),D(2,3),
∴△DNB的面积=△DMB的面积﹣△MNB的面积=MB×DM﹣MB×MN=×2×2=2;
(3)∵BM=5﹣2t,
∴M(2t﹣1,0),
设P(2t﹣1,m),
∵PC2=(2t﹣1)2+(m﹣2)2,PB2=(2t﹣5)2+m2,
∵PB=PC,
∴(2t﹣1)2+(m﹣2)2=(2t﹣5)2+m2,
∴m=4t﹣5,
∴P(2t﹣1,4t﹣5),
∵PC⊥PB,
∴•=﹣1
∴t=1或t=2,
∴M(1,0)或M(3,0),
∴D(1,3)或D(3,2);
方法二,过点C作CH⊥MN于H,可证△BMP≌△PHC,利用全等三角形的性质可求解.
(4)当t=时,M(,0),
∴点Q在抛物线对称轴x=上,
如图:过点A作AC的垂线,以M为圆心AB为直径构造圆,圆与x=的交点分别为Q1与Q2,
∵AB=5,
∴AM=,
∵∠AQ1C+∠OAC=90°,∠OAC+∠MAG=90°,
∴∠AQ1C=∠MAG,
又∵∠AQ1C=∠CGA=∠MAG,
∴Q1(,﹣),
∵Q1与Q2关于x轴对称,
∴Q2(,),
∴Q点坐标分别为(,﹣),(,);
7. (2023•鄂州)如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A、B两点,AB=4,交y轴于点C,对称轴是直线x=1.
(1)求抛物线的解析式及点C的坐标;
(2)连接BC,E是线段OC上一点,E关于直线x=1的对称点F正好落在BC上,求点F的坐标;
(3)动点M从点O出发,以每秒2个单位长度的速度向点B运动,过M作x轴的垂线交抛物线于点N,交线段BC于点Q.设运动时间为t(t>0)秒.
①若△AOC与△BMN相似,请直接写出t的值;
②△BOQ能否为等腰三角形?若能,求出t的值;若不能,请说明理由.
【分析】(1)将A、B关坐标代入y=﹣x2+bx+c中,即可求解;
(2)确定直线BC的解析式为y=﹣x+3,根据点E、F关于直线x=1对称,即可求解;
(3)①△AOC与△BMN相似,则,即可求解;②分OQ=BQ、BO=BQ、OQ=OB三种情况,分别求解即可.
【解答】解:(1)∵点A、B关于直线x=1对称,AB=4,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
代入y=﹣x2+bx+c中,得:,解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3,
∴C点坐标为(0,3);
(2)设直线BC的解析式为y=mx+n,
则有:,解得,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
∵点E、F关于直线x=1对称,
又E到对称轴的距离为1,
∴EF=2,
∴F点的横坐标为2,将x=2代入y=﹣x+3中,
得:y=﹣2+3=1,
∴F(2,1);
(3)①如下图,连接BC交MN于Q,
MN=﹣4t2+4t+3,MB=3﹣2t,
△AOC与△BMN相似,则,
即:,
解得:t=或﹣或1(舍去、﹣),
故:t=1;
②∵M(2t,0),MN⊥x轴,∴Q(2t,3﹣2t),
∵△BOQ为等腰三角形,∴分三种情况讨论,
第一种,当OQ=BQ时,
∵QM⊥OB
∴OM=MB
∴2t=3﹣2t
∴t=;
第二种,当BO=BQ时,在Rt△BMQ中
∵∠OBQ=45°,
∴BQ=,
∴BO=,
即3=,
∴t=;
第三种,当OQ=OB时,
则点Q、C重合,此时t=0
而t>0,故不符合题意
综上述,当t=或秒时,△BOQ为等腰三角形.
8. (2023•乐山)如图,已知抛物线y=a(x+2)(x﹣6)与x轴相交于A、B两点,与y轴交于C点,且tan∠CAB=.设抛物线的顶点为M,对称轴交x轴于点N.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P为抛物线的对称轴上一点,Q(n,0)为x轴上一点,且PQ⊥PC.
①当点P在线段MN(含端点)上运动时,求n的变化范围;
②在①的条件下,当n取最大值时,求点P到线段CQ的距离;
③在①的条件下,当n取最大值时,将线段CQ向上平移t个单位长度,使得线段CQ与抛物线有两个交点,求t的取值范围.
【分析】(1)由函数解析式,可以求出点A、B的坐标分别为(﹣2,0),(6,0),在Rt△OAC中由tan∠CAB=,可以求出点C的坐标为(0,3),进而可以求出抛物线的解析式;
(2)①抛物线的对称轴为:x=2,顶点M(2,4),在Rt△PCQ中,由勾股定理得:PC2+PQ2=CQ2,把三角形三边长用点P,Q的坐标表达出来,整理得:,利用0≤m≤4,求出n的取值范围;
②由,得:,求出点P到线段CQ距离为2;
③设线段CQ向上平移t个单位长度后的解析式为:,联立抛物线方程,可求出x2﹣7x+4t=0,由△=49﹣16t=0,得,可得当线段CQ与抛物线有两个交点时,.
【解答】解:(1)根据题意得:A(﹣2,0),B(6,0),
在Rt△AOC中,∵,且OA=2,得CO=3,∴C(0,3),将C点坐标代入y=a(x+2)(x﹣6)得:,
抛物线解析式为:;
整理得:y=﹣
故抛物线解析式为:得:y=﹣;
(2)①由(1)知,抛物线的对称轴为:x=2,顶点M(2,4),设P点坐标为(2,m)(其中0≤m≤4),
则PC2=22+(m﹣3)2,PQ2=m2+(n﹣2)2,CQ2=32+n2,
∵PQ⊥PC,
∴在Rt△PCQ中,由勾股定理得:PC2+PQ2=CQ2,
即22+(m﹣3)2+m2+(n﹣2)2=32+n2,整理得:=(0≤m≤4),
∴当时,n取得最小值为;当m=4时,n取得最大值为4,
所以;
②由①知:当n取最大值4时,m=4,
∴P(2,4),Q(4,0),
则,,CQ=5,
设点P到线段CQ距离为h,
由得:,
故点P到线段CQ距离为2;
③由②可知:当n取最大值4时,Q(4,0),∴线段CQ的解析式为:,
设线段CQ向上平移t个单位长度后的解析式为:,
当线段CQ向上平移,使点Q恰好在抛物线上时,线段CQ与抛物线有两个交点,此时对应的点Q'的纵坐标为:,
将Q'(4,3)代入得:t=3,
当线段CQ继续向上平移,线段CQ与抛物线只有一个交点时,
联解得:,化简得:x2﹣7x+4t=0,
由△=49﹣16t=0,得,
∴当线段CQ与抛物线有两个交点时,3≤t<.
9. (2023•西宁)如图①,直线y=﹣x+2与x轴,y轴分别交于A,B两点,以A为顶点的抛物线经过点B,点P是抛物线上一点,连接OP,AP.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若△AOP的面积是3,求P点坐标;
(3)如图②,动点M,N同时从点O出发,点M以1个单位长度/秒的速度沿x轴正半轴方向匀速运动,点N以个单位长度/秒的速度沿y轴正半轴方向匀速运动,当其中一个动点停止运动时,另一个动点也随之停止运动,过点N作NE∥x轴交直线AB于点E.若设运动时间为t秒,是否存在某一时刻,使四边形AMNE是菱形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)求出点A、B的坐标;因为抛物线的顶点为点A,所以设抛物线的表达式为:y=a(x﹣2)2,将点B的坐标代入上式,即可求解;
(2)△AOP的面积=×OA×yP=2×yP=3,解得:yP=3,即可求解;
(3)t秒时,点M、N的坐标分别为:(t,0)、(0,t),则点E(2﹣t,t),而点N(0,t),故NE=2﹣t,当四边形AMNE是菱形时,NE=MN,即可求解.
【解答】解:(1)y=﹣x+2,令x=0,则y=2,令y=0,则x=2,
故点A、B的坐标分别为:(2,0)、(0,2),
∵抛物线的顶点为点A(2,0),
∴设抛物线的表达式为:y=a(x﹣2)2,
将点B的坐标代入上式得:2=a(0﹣2)2,解得:a=,
故抛物线的表达式为:y=(x﹣2)2=x2﹣2x+2;
(2)∵点A(2,0),则OA=2,
∴△AOP的面积=×OA×yP=2×yP=3,
解得:yP=3,
则yP=3=(x﹣2)2,解得:x=2,
故点P的坐标为:(2+,3)或(2﹣,3);
(3)存在,理由:
由题意得:t秒时,点M、N的坐标分别为:(t,0)、(0,t),
当y=t时,y=t=﹣x+2,解得:x=2﹣t,故点E(2﹣t,t),
而点N(0,t),故NE=2﹣t,
当四边形AMNE是菱形时,NE=MN,
即t2+(t)2=(2﹣t)2,
解得:t=或﹣2(舍去﹣2),
故t=.
10. (2023•沈阳)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,抛物线经过点D(﹣2,﹣3)和点E(3,2),点P是第一象限抛物线上的一个动点.
(1)求直线DE和抛物线的表达式;
(2)在y轴上取点F(0,1),连接PF,PB,当四边形OBPF的面积是7时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,当点P在抛物线对称轴的右侧时,直线DE上存在两点M,N(点M在点N的上方),且MN=2,动点Q从点P出发,沿P→M→N→A的路线运动到终点A,当点Q的运动路程最短时,请直接写出此时点N的坐标.
【分析】(1)将点D、E的坐标代入函数表达式,即可求解;
(2)S四边形OBPF=S△OBF+S△PFB=×4×1+×PH×BO,即可求解;
(3)过点M作A′M∥AN,过作点A′直线DE的对称点A″,连接PA″交直线DE于点M,此时,点Q运动的路径最短,即可求解.
【解答】解:(1)将点D、E的坐标代入函数表达式得:,解得:,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+2,
同理可得直线DE的表达式为:y=x﹣1…①;
(2)如图,连接BF,过点P作PH∥y轴交BF于点H,
将点FB代入一次函数表达式,
同理可得直线BF的表达式为:y=﹣x+1,
设点P(x,﹣x2+x+2),则点H(x,﹣x+1),
S四边形OBPF=S△OBF+S△PFB=×4×1+×PH×BO=2+2(﹣x2+x+2+x﹣1)=7,
解得:x=2或,
故点P(2,3)或(,);
(3)当点P在抛物线对称轴的右侧时,点P(2,3),
过点M作A′M∥AN,过点A'作直线DE的对称点A″,连接PA″交直线DE于点M,此时,点Q运动的路径最短,
∵MN=2,相当于向上、向右分别平移2个单位,故点A′(1,2),
A′A″⊥DE,则直线A′A″过点A′,则其表达式为:y=﹣x+3…②,
联立①②得x=2,则A′A″中点坐标为(2,1),
由中点坐标公式得:点A″(3,0),
同理可得:直线A″P的表达式为:y=﹣3x+9…③,
联立①③并解得:x=,即点M(,),
点M沿ED向下平移2个单位得:N(,﹣).
11. (2023•湖州)如图1,已知在平面直角坐标系xOy中,四边形OABC是矩形,点A,C分别在x轴和y轴的正半轴上,连接AC,OA=3,tan∠OAC=,D是BC的中点.
(1)求OC的长和点D的坐标;
(2)如图2,M是线段OC上的点,OM=OC,点P是线段OM上的一个动点,经过P,D,B三点的抛物线交x轴的正半轴于点E,连接DE交AB于点F.
①将△DBF沿DE所在的直线翻折,若点B恰好落在AC上,求此时BF的长和点E的坐标;
②以线段DF为边,在DF所在直线的右上方作等边△DFG,当动点P从点O运动到点M时,点G也随之运动,请直接写出点G运动路径的长.
【分析】(1)由OA=3,tan∠OAC==,得OC=,由四边形OABC是矩形,得BC=OA=3,所以CD=BC=,求得D(,);
(2)①由易知得ACB=∠OAC=30°,设将△DBF沿DE所在的直线翻折后,点B恰好落在AC上的B'处,则DB'=DB=DC,∠BDF=∠B'DF,所以∠BDB'=60°,∠BDF=∠B'DF=30°,所以BF=BD•tan30°=,AF=BF=,因为∠BFD=∠AEF,所以∠B=∠FAE=90°,因此△BFD≌△AFE,AE=BD=,点E的坐标(,0);
②动点P在点O时,求得此时抛物线解析式为y=﹣x2+x,因此E(,0),直线DE:y=﹣x+,F1(3,);当动点P从点O运动到点M时,求得此时抛物线解析式为y=﹣x2+x+,所以E(6,0),直线DE:y=﹣x+,所以F2(3,);所以点F运动路径的长为F1F2==,即G运动路径的长为.
【解答】解:(1)∵OA=3,tan∠OAC==,
∴OC=,
∵四边形OABC是矩形,
∴BC=OA=3,
∵D是BC的中点,
∴CD=BC=,
∴D(,);
(2)①∵tan∠OAC=,
∴∠OAC=30°,
∴∠ACB=∠OAC=30°,
设将△DBF沿DE所在的直线翻折后,点B恰好落在AC上的B'处,
则DB'=DB=DC,∠BDF=∠B'DF,
∴∠DB'C=∠ACB=30°
∴∠BDB'=60°,
∴∠BDF=∠B'DF=30°,
∵∠B=90°,
∴BF=BD•tan30°=,
∵AB=,
∴AF=BF=,
∵∠BFD=∠AEF,
∴∠B=∠FAE=90°,
∴△BFD≌△AFE(ASA),
∴AE=BD=,
∴OE=OA+AE=,
∴点E的坐标(,0);
②动点P在点O时,
∵抛物线过点P(0,0)、D(,)、B(3,)
求得此时抛物线解析式为y=﹣x2+x,
∴E(,0),
∴直线DE:y=﹣x+,
∴F1(3,);
当动点P从点O运动到点M时,
∵抛物线过点P(0,)、D(,)、B(3,)
求得此时抛物线解析式为y=﹣x2+x+,
∴E(6,0),
∴直线DE:y=﹣x+,
∴F2(3,);
∴点F运动路径的长为F1F2==,
如图,当动点P从点O运动到点M时,点F运动到点F',点G也随之运动到G'.
连接GG'.当点P向点M运动时,抛物线开口变大,F点向上线性移动,所以G也是线性移动.
即GG'=FF'.
∵△DFG、△DF'G'为等边三角形,
∴∠GDF=∠G'DF'=60°,DG=DF,DG'=DF',
∴∠GDF﹣∠GDF'=∠G'DF'﹣∠GDF',
即∠G'DG=∠F'DF
在△DFF'与△DGG'中,
,
∴△DFF'≌△DGG'(SAS),
∴GG'=FF'=,
此时∠FGG′=120°,GG′∥DF,
∴点G的运动轨迹是线段GG′,
∴G运动路径的长为.
12. (2023•高明区校级模拟)在平面直角坐标系中,Rt△ABC,∠ACB=90°,AB∥x轴,如图1,C(1,0),且OC:OA=AC:BC=1:2.
(1)A点坐标为 (0,2) ,B点坐标为 (5,2) ;
(2)求过A、B、C三点的抛物线表达式;
(3)如图2,抛物线对称轴与AB交于点D,现有一点P从点A出发,以每秒1个单位的速度在AB上向点B运动,另一点Q从点D与点P同时出发,以每秒5个单位在抛物线对称轴上运动.当点P到达B点时,点P、Q同时停止运动,问点P、Q运动到何处时,△PQB面积最大,试求出最大面积.
【分析】(1)根据OC=1可得OA=2,因为A在y轴上,可得A的坐标,根据勾股定理计算AC,AB的长,可得B的坐标;
(2)利用待定系数法求二次函数的解析式;
(3)根据动点的时间和速度表示PB和DQ的长,根据三角形面积公式表示△PQB面积,根据二次函数的最值即可解答.
【解答】解:(1)∵C(1,0),
∴OC=1,
∵OC:OA=1:2,
∴OA=2,
∴A(0,2),
∴AC==,
∵AC:BC=1:2,
∴BC=2,
∵∠ACB=90°,
∴AB===5,
∵AB∥x轴,
∴B(5,2),
故答案为:(0,2),(5,2);
(2)设过A、B、C三点的抛物线表达式为:y=ax2+bx+c,
则,
解得:,
∴过A、B、C三点的抛物线表达式为:y=x2﹣x+2;
(3)如图2,设运动t秒时,△PQB面积最大,且0≤t≤5,则BP=5﹣t,DQ=5t,
∴S△PQB===﹣,
∵a=﹣<0
∴当t=﹣=时,面积最大值是:S△PQB=﹣=,
此时点P的坐标为(,2),
当点Q向上运动时,点Q的坐标为(,),
当点Q向下运动时,点Q的坐标为(,﹣),
综上,当点P的坐标为(,2),点Q的坐标为(,)或(,﹣)时,△PQB面积最大,最大面积为.
13. (2023•香洲区校级一模)如图1,矩形OBCD的边OD,OB分别在x轴和y轴上,且B(0,8),D(10,0).点E是DC边上一点,将矩形OBCD沿过点O的射线OE折叠,使点D恰好落在BC边上的点A处.
(1)若抛物线y=ax2+bx经过点A,D,求此抛物线的解析式;
(2)若点M是(1)中的抛物线对称轴上的一点,点N是坐标平面内一点,是否存在M,N使以A,M,N,E为顶点的四边形为菱形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,说明理由;
(3)如图2,动点P从点O出发沿x轴正方向以每秒1个单位的速度向终点D运动,动点Q从点D出发沿折线D﹣C﹣A以同样的速度运动,两点同时出发,当一点运动到终点时,另一点也随之停止,过动点P作直线l⊥x轴,依次交射线OA,OE于点F,G,设运动时间为t(秒),△QFG的面积为S,求S与t的函数关系式,并直接写出t的取值范围.(t的取值应保证△QFG的存在)
【分析】(1)用待定系数法即可求得抛物线的解析式;
(2)易求得抛物线的对称轴x=5,过点E作ET⊥AH,垂足为T,运用勾股定理用的代数式表示出AM2、EM2,然后分别以AM与AE,EM与EA,ME与MA为菱形的一组邻边进行讨论,列出等式,求出n,就可求出点M的坐标;
(3)根据点Q的位置不同,分以下四种情况进行讨论:①点Q在线段DC上、②点Q在AC上且在直线的右边、③)点Q在AC上且在直线上、④点Q在AC上且在直线l的左边,就可解决问题.
【解答】(1)解:∵四边形OBCD是矩形,B(0,8),D(10,0),
∴BC=OD=10,DC=OB=8,∠OBC=∠C=90°,
由折叠可得:OA=OD=10,AE=DE,
∵∠OBC=90°,OB=8,OA=10,
∴AB=6,
∴AC=4,
设AE=DE=x,则CE=8﹣x,
∵∠C=90°,
∴x2=42+(8﹣x)2,
解得:x=5,
∴AE=DE=5,
∴点A的坐标为(6,8),点E的坐标为(10,5),
∵抛物线y=ax2+bx经过点A(6,8),D(10,0),
∴,
解得:.
此抛物线的解析式为;
(2)存在M、N,使以A、M、N、E为顶点的四边形为菱形,
设抛物线的对称轴与BC交于点H,过点E作ET⊥AH,垂足为T,连接AM、ME,如图1,
设点M的坐标为(m,n),则,
∴AH=6﹣5=1,HM=﹣8﹣n,
ET=10﹣5=5,TM=﹣5﹣n,
因为AH⊥HM,
∴AM2=AH2+MH2=1+(8﹣n)2,
∵ET⊥MH,
∴ME2=ET2+MT2=25+(5﹣n)2,
①若AM与AE是菱形的一组邻边,则AM=AE,
∴AM2=AE2,
∴1+(8﹣n)2=25,
∴(8﹣n)2=24,
解得:;
②若EM与EA是菱形的一组邻边,则EM=EA,
∴EM2=EA2,
∴25+(5﹣n)2=25,
∴(5﹣n)2=0,
∴n3=5;
③若MA与ME是菱形的一组邻边,则MA=ME,
∴MA2=ME2,
∴1+(8﹣n)2=25+(5﹣n)2,
解得:n4=2.5.
综上所述:满足要求的点M的坐标为,(5,5),(5,2.5);
(3)设直线OA的解析式y=k1x,
∵点A的坐标为(6,8),
∴6k1=8,
∴k1=,
故直线OA的解析式为y=x,
同理可得:直线OE的表达式为y=,
∵OP=1×t=t,
∴P(t,0),
∵直线⊥x轴于点P,点F,G是直线l与OA,OE的交点,
∴,
故,
当0<t<8时,点Q在线段DC上,
过点Q作QS⊥直线l,垂足为S,
如图2,
则QS=PD=10﹣t,
∴
=
=,
②当8≤t<9时,点Q在线段CA上,且在直线l的右侧,
设FG交AC于点N,如图3,
则QN=CN﹣CQ=PD﹣CQ=(10t)﹣(t﹣8)=18﹣2t,
∴
=
=;
③当t=9时,QN=18﹣2t=0,点Q与点N重合,此时△QFG不存在,故舍去;
④当9<t≤10时,点Q在线段CA上,且在直线l的左侧,设FG交AC于点N,如图4.
则QN=CQ﹣CN=CQ﹣PD=(10﹣t)=2t﹣18,
∴
=(2t﹣18)
=.
综上所述:.
14. (2023•南充一模)如图,抛物线y=﹣(x+1)(x﹣n)与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,△ABC的面积为5.动点P从点A出发沿AB方向以每秒1个单位的速度向点B运动,过P作PN⊥x轴交BC于M,交抛物线于N.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当M在线段BC上,MN最大时,求运动的时间;
(3)经过多长时间,点N到点B、点C的距离相等?
【分析】(1)根据已知条件,求出点A、点B、点C的坐标,根据△ABC的面积为5即可求解;
(2)根据题意得出点M、点N的坐标,求出MN的代数式即可求解;
(3)根据两点间的距离的含义,作BC的中垂线即可求解.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣(x+1)(x﹣n)与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,
∴A(﹣1,0),B(n,0),C(0,),n>0,
∴AB=n+1,OC=n,
由S△ABC=×AB×OC=5,
∴n(n+1)=5,
∴n(n+1)=20,
∴取正根n=4,
∴y=﹣(x+1)(x﹣4)=﹣x2+x+2;
(2)由(1),B(4,0),C(0,2),
∴直线BC为y=﹣x+2,
设M(m,﹣m+2),N(m,﹣m2+m+2),
∴MN=(﹣m2+m+2)﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m=﹣(m﹣2)2+2,
∴当m=2时,MN最大,
∴OP=2,
∴AP=3,即经过3s,MN最大;
(3)如下图所示,作BC的中垂线,与BC交于点D,与y轴交于点E,
与抛物线交于点N,
∴△CDE∽△COB
∴==,
由(2),BC=2,D(2,1),
∴DE=2CD=2,
∴CE=5,
∴OE=3,
∴E(0,﹣3),
∴直线DE为y=2x﹣3,
由﹣x2+x+2=2x﹣3,
移项整理得:x2+x﹣5=0,
∴x2+x﹣10=0,
取正根x=,
∴OP=,
∴AP=,
即经过秒,点N到点B、点C的距离相等.
15. (2023•潮南区模拟)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)求二次函数的解析式.
(2)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.
(3)在y轴上是否存在一点P,使△PBC为等腰三角形?若存在,请直接写出点P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AM=t则DN=2t,由AB=2,得BM=2﹣t,S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t,运用二次函数的顶点坐标解决问题;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.
(3)求出点B的坐标,再根据勾股定理得到BC,当△PBC为等腰三角形时分三种情况进行讨论:①CP=CB;②BP=BC;③PB=PC;
【解答】解:(1)把A(1,0)和C(0,3)代入y=x2+bx+c,
,
解得:,
∴二次函数的表达式为:y=x2﹣4x+3;
(2)如图1,设A运动时间为t,由AB=2,得BM=2﹣t,则DN=2t,
∴S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t=﹣(t﹣1)2+1,
即当M(2,0)、N(2,2)或(2,﹣2)时△MNB面积最大,最大面积是1;
(3)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2,
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BP=BC时,OP=OB=3,
∴P3(0,﹣3);
③当PB=PC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(0,﹣3)或(0,0).
16. (2023•潮州模拟)如图1,已知抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且OB=2OA=4.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)设P是(1)中抛物线上的一个动点,当直线OC平分∠ACP时,求点P的坐标;
(3)如图2,点G是线段AC的中点,动点E从点A出发,以每秒1个单位长度的速度向终点B运动,动点F从点B出发,以每秒个单位长度的速度向终点C运动,若E、F两点同时出发,运动时间为t秒.则当t为何值时,△EFG的面积是△ABC的面积的?
【分析】(1)根据OA、OB的长度求出点A、B的坐标,然后利用待定系数法求二次函数解析式解答;
(2)求出C(0,﹣4),求出直线CD的解析式,联立直线CD的解析式和抛物线的解析式可求出答案;
(3)过点G作GH⊥x轴于点H,证明△AHG∽△AOC,得出,求出点G的坐标,当0<t<4时,如图2,过点F作FM⊥x轴于点M,依题意得:,根据三角形的面积可求出答案,当4≤t≤6时,可求出答案.
【解答】解:(1)∵OB=2OA=4,
∴A(﹣2,0),B(4,0),
把A(﹣2,0),B(4,0)分别代入得:
,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)如图,设CP与x轴相交于点D,
∵OC平分∠ACP,AO⊥CO,
∴OA=OD=2,
∴D(2,0),
把x=0代入得,y=﹣4,
∴C(0,﹣4),
设直线CD的解析式为y=kx+d,
把C(0,﹣4),D(2,0)分别代入y=kx+d得:,
解得:,
∴y=2x﹣4,
依题意得,
解得,,
∴P(6,8);
(3)如图2,过点G作GH⊥x轴于点H,
∵GH∥y轴
∴△AHG∽△AOC,
∴,
∴由A(﹣2,0),C(0,﹣4),
得G(﹣1,﹣2),
点E运动到点B的时间为[4﹣(﹣2)]÷1=6秒,
点F运动到点C的时间为秒,
当0<t<4时,如图2,过点F作FM⊥x轴于点M,
依题意得:,
∵OC=OB=4,∠OBC=45°,
∴FM=MB=t,
∴EH=1﹣t,HG=2,HM=6﹣1﹣t=5﹣t,EM=6﹣t﹣t=6﹣2t,
∴S△EFG=S△EGH+S梯形HGFM﹣S△EFM==,
∵,△EFG的面积是△ABC的面积的,
∴,
解得:t1=1,t2=4,
当4≤t≤6时,如图3,
∴S△EFG=S△AFE﹣S△AGE==t,
∴.
综上所述,当t=1或t=4时,△EFG的面积是△ABC的面积的.
17. (2023•饶平县校级模拟)如图,抛物线y=x2+bx+c过点A(3,0),B(1,0),交y轴于点C,点P是该抛物线上一动点,点P从C点沿抛物线向A点运动(点P不与A重合),过点P作PD∥y轴交直线AC于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求点P在运动的过程中线段PD长度的最大值;
(3)△APD能否构成直角三角形?若能,请直接写出所有符合条件的点P坐标;若不能,请说明理由.
【分析】(1)把点A、B的坐标代入抛物线解析式,解方程组得到b、c的值,即可得解;
(2)求出点C的坐标,再利用待定系数法求出直线AC的解析式,再根据抛物线解析式设出点P的坐标,然后表示出PD的长度,再根据二次函数的最值问题解答;
(3)①∠APD是直角时,点P与点B重合,②求出抛物线顶点坐标,然后判断出点P为在抛物线顶点时,∠PAD是直角,分别写出点P的坐标即可;
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c过点A(3,0),B(1,0),
∴,
解得,
∴抛物线解析式为y=x2﹣4x+3;
(2)令x=0,则y=3,
∴点C(0,3),
则直线AC的解析式为y=﹣x+3,
设点P(x,x2﹣4x+3),
∵PD∥y轴,
∴点D(x,﹣x+3),
∴PD=(﹣x+3)﹣(x2﹣4x+3)=﹣x2+3x=﹣(x﹣)2+,
∵a=﹣1<0,
∴当x=时,线段PD的长度有最大值;
(3)①∠APD是直角时,点P与点B重合,
此时,点P(1,0),
②∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴抛物线的顶点坐标为(2,﹣1),
∵A(3,0),
∴点P为在抛物线顶点时,∠PAD=45°+45°=90°,
此时,点P(2,﹣1),
综上所述,点P(1,0)或(2,﹣1)时,△APD能构成直角三角形.
18. (2023•山西模拟)综合与实践
如图,抛物线y=与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),交y轴于点C.点D从点A出发以每秒1个单位长度的速度向点B运动,点E同时从点B出发以相同的速度向点C运动,设运动的时间为t秒.
(1)求点A,B,C的坐标;
(2)求t为何值时,△BDE是等腰三角形;
(3)在点D和点E的运动过程中,是否存在直线DE将△BOC的面积分成1:4两份,若存在,直接写出t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)令x=0和y=0,可得方程,解得可求点A,B,C的坐标;
(2)分三种情况讨论,利用等腰三角形的性质和锐角三角函数可求解;
(3)分两种情况讨论,利用锐角三角函数和三角形面积公式可求解.
【解答】解:(1)令y=0,可得0=x2﹣x﹣3,
解得:x1=﹣1,x2=4,
∴点A(﹣1,0),点B(4,0),
令x=0,可得y=﹣3,
∴点C(0,﹣3);
(2)∵点A(﹣1,0),点B(4,0),点C(0,﹣3),
∴AB=5,OB=4,OC=3,
∴BC===5,
当BD=BE时,则5﹣t=t,
∴t=,
当BE=DE时,如图1,过点E作EH⊥BD于H,
∴DH=BH=BD=,
∵cs∠DBC=,
∴,
∴t=,
当BD=DE时,如图2,过点D作DF⊥BE于F,
∴EF=BF=BE=t,
∵cs∠DBC=,
∴,
∴t=,
综上所述:t的值为,和;
(3)∵S△BOC=BO×CO=6,
∴S△BOC=,S△BOC=,
如图1,过点E作EH⊥BD于H,
∵sin∠DBC=,
∴,
∴HE=t,
当S△BDE=S△BOC=时,则(5﹣t)×t=,
∴t1=1,t2=4,
当S△BDE=S△BOC=,时,则(5﹣t)×t=,
∴t2﹣5t+16=0,
∴方程无解,
综上所述:t的值为1或4.
19. (2023•雁塔区校级模拟)将抛物线C1:y=﹣x2+3沿x轴翻折,得抛物线C2.
(1)请求出抛物线C2的表达式;
(2)现将抛物线C1向左平移m个单位长度,平移后得到的新抛物线的顶点为M,与x轴的交点从左到右依次为A、B;将抛物线C2向右也平移m个单位长度,平移后得到的新抛物线的顶点为N,与x轴交点从左到右依次为D、E.在平移过程中,是否存在以点A,N,E,M为顶点的四边形是矩形的情形?若存在,请求出此时m的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)抛物线翻折前后顶点关于x轴对称,顶点的纵坐标为互为相反数;
(2)连接AN,NE,EM,MA,M,N关于原点O对称可得OM=ON,A,E关于原点O对称可得OA=OE,判断四边形ANEM为平行四边形;若AM2+ME2=AE2,解得m=,即可求解;
【解答】解:(1)∵抛物线C1:y=﹣x2+3的顶点为(0,3),
∴翻折后的抛物线的顶点坐标为(0,﹣3),
∴抛物线C2解析式为:y=x2﹣3;
(2)存在
连接AN,NE,EM,MA,
依题意可得:M(﹣m,3),N(m,﹣3),
∴M,N关于原点O对称,
∴OM=ON,
原C1、C2抛物线与x轴的两个交点分别(﹣,0),(,0),
∴A(﹣﹣m,0),E(+m,0),
∴A,E关于原点O对称,
∴OA=OE,
∴四边形ANEM为平行四边形,
∴AM2=3+9=12,
ME2=(+m+m)2+32=4m2+4m+12,
AE2=(+m++m)2=4m2+8m+12,
若AM2+ME2=AE2,
∴12+4m2+4m+12=4m2+8m+12,
解得m=,
此时△AME是直角三角形,且∠AME=90°,
∴当m=时,以点A,N,E,M为顶点的四边形是矩形.
20. (2023•清江浦区模拟)如图1,矩形OBCD的边OD,OB分别在x轴和y轴上,且B(0,8),D(10,0).点E是DC边上一点,将矩形OBCD沿过点O的射线OE折叠,使点D恰好落在BC边上的点A处.
(1)若抛物线y=ax2+bx经过点A,D,求此抛物线的解析式;
(2)若点M是(1)中抛物线对称轴上的一点,是否存在点M,使△AME为等腰三角形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,说明理由;
(3)如图2,动点P从点O出发沿x轴正方向以每秒1个单位的速度向终点D运动,动点Q从点D出发沿折线D﹣C﹣A以同样的速度运动,两点同时出发,当一点运动到终点时,另一点也随之停止,过动点P作直线l⊥x轴,依次交射线OA,OE于点F,G,设运动时间为t(秒),△QFG的面积为S,求S与t的函数关系式,并直接写出t的取值范围.(t的取值应保证△QFG的存在)
【分析】(1)设AE=DE=x,则CE=8﹣x,则x2=42+(8﹣x)2,则AE=DE=5,则点A的坐标为(6,8),进而求解;
(2)分AE=AM、AE=EM、AM=EM三种情况,分别求解即可;
(3)分0<t<8、8≤t<9、t=9、9<t≤10三种情况,分别求解函数表达式即可求解.
【解答】解:(1)∵四边形OBCD是矩形,B(0,8),D(10,0),
∴BC=OD=10,DC=OB=8,∠OBC=∠C=90°,
由折叠可得:OA=OD=10,AE=DE,
∵∠OBC=90°,OB=8,OA=10,
∴AB=6,
∴AC=4,
设AE=DE=x,则CE=8﹣x,
∵∠C=90°,
∴x2=42+(8﹣x)2,
解得:x=5,
∴AE=DE=5,
∴点A的坐标为(6,8),点E的坐标为(10,5),
∵抛物线y=ax2+bx经过点A(6,8),D(10,0),则,解得,
此抛物线的解析式为y=﹣x2+x;
(2)抛物线过O、D(10,0)两点,则其对称轴为x=5,
设点M(5,m),而点A(6,8)、点E(10,5),
则AE2=16+9=25,AM2=1+(m﹣8)2,EM2=(m﹣5)2+25,
当AE=AM时,则25=1+(m﹣8)2,解得:m=8±2;
当AE=EM时,同理可得:m=5;
当AM=EM时,同理可得:m=;
故点M的坐标为(5,8+2)或(5,8﹣2)或(5,5)或(5,2.5);
(3)设直线OA的解析式y=k1x,
∵点A的坐标为(6,8),
∴6k1=8,解得:k1=,
直线OA的解析式y=x,
同理可得:直线OE的表达式为y=x,
∵OP=1×t=t,
∴P(t,0),
∵直线⊥x轴于点P、点F,
G是直线l与OA,OE的交点,
∴点F、G的坐标分别为(t,t)、(t,t),
则FG=t﹣t=t,
当0<t<8时,点Q在线段DC上,
过点Q作QS⊥直线l,垂足为S,如图1,
则QS=PD=10﹣t,
∴S=×FG•QS=FG•PD=t(10﹣t)=﹣t2+t;
②当8≤t<9时,点Q在线段CA上,且在直线l的右侧,
设FG交AC于点N,如图2,
则QN=CN﹣CQ=PD﹣CQ=(10t)﹣(t﹣8)=18﹣2t
∴S=FD•QN=t(18﹣2t)=﹣t2+t;
③当t=9时,QN=18﹣2t=0,点Q与点N重合,此时△QFG不存在,故舍去,
④当9<t≤10时,点Q在线段CA上,且在直线l的左侧,设FG交AC于点N,如图3.
则QN=CQ﹣CN=CQ﹣PD=(10﹣t)=2t﹣18,
S=FG•QN=t(2t﹣18)=t2﹣t;
综上所述:S=.
21. (2023•济宁三模)如图,直线y=﹣2x+4交x轴于点A,交y轴于点B,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点A、E,点E的坐标是(5,3),抛物线交x轴于另一点C(6,0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)设抛物线的顶点为D,连接BD,AD,CD,动点P在BD上以每秒2个单位长度的速度由点B向点D运动,同时动点Q在线段CA上以每秒3个单位长度的速度由点C向点A运动,当其中一个点到达终点停止运动时,另一个点也随之停止运动,设运动时间为t秒,PQ交线段AD于点H.
①当∠DPH=∠CAD时,求t的值;
②过点H作HM⊥BD,垂足为点M,过点P作PN⊥BD交线段AB或AD于点N.在点P、Q的运动过程中,是否存在以点P,N,H,M为顶点的四边形是矩形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)先由直线解析式求得点A、B坐标,根据两点式设抛物线解析式,将点E坐标代入抛物线解析式求得a的值,从而得出答案;
(2)①由点A,点B,点C,点D坐标可求AD=CD,BD∥OC,可证四边形PDQC是平行四边形,可得PD=CQ,即3t=4﹣2t,解之即可;
②分点N在AB上和点N在AD上两种情况分别求解.
【解答】解:(1)在直线y=﹣2x+4中,
令x=0时,y=4,
∴点B坐标(0,4),
令y=0时,得:﹣2x+4=0,
解得:x=2,
∴点A(2,0),
∵抛物线经过点A(2,0),C(6,0),E(5,3),
∴可设抛物线解析式为y=a(x﹣2)(x﹣6),
将E(5,3)代入,得:3=a×(5﹣2)×(5﹣6),
解得:a=﹣1,
∴抛物线解析式为:y=﹣(x﹣2)(x﹣6)=﹣x2+8x﹣12;
(2)①∵抛物线解析式为:y=﹣x2+8x﹣12=﹣(x﹣4)2+4,
∴顶点D(4,4),
∵点B坐标(0,4),
∴BD∥OC,BD=4,
∵y=﹣x2+8x﹣12与x轴交于点A,点C,
∴令y=0,得0=﹣x2+8x﹣12,
解得:x1=6,x2=2,
∴点C(6,0),点A(2,0),
∴AC=4,
∵点D(4,4),点C(6,0),点A(2,0),
∴AD=CD=2,
∴∠DAC=∠DCA,
∵BD∥AC,
∴∠DPH=∠PQA,
且∠DPH=∠DAC,
∴∠PQA=∠DAC,
∴PQ∥DC,且BD∥AC,
∴四边形PDCQ是平行四边形,
∴PD=QC,
∴4﹣2t=3t,
∴t=;
②存在以点P,N,H,M为顶点的四边形是矩形,此时t=1﹣.
如图,若点N在AB上时,即0≤t≤1,
∵BD∥OC,
∴∠DBA=∠OAB,
∵点B坐标(0,4),A(2,0),点D(4,4),
∴AB=AD=2,OA=2,OB=4,
∴∠ABD=∠ADB,
∴tan∠OAB===tan∠DBA=,
∴PN=2BP=4t,
∴MH=PN=4t,
∵tan∠ADB=tan∠ABD==2,
∴MD=2t,
∴DH==2t,
∴AH=AD﹣DH=2﹣2t,
∵BD∥OC,
∴=,
∴=,
∴5t2﹣10t+4=0,
∴t1=1+(舍去),t2=1﹣;
若点N在AD上,即1<t≤,
∵PN=MH,
∴点H、N重合,此时以点P,N,H,M为顶点的矩形不存在,
综上所述:当以点P,N,H,M为顶点的四边形是矩形时,t的值为1﹣.
22. (2023•望花区模拟)如图1,已知抛物线y=ax2+x+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,且点A的坐标为(﹣1,0)、点C的坐标为(0,3).
(1)请写出该抛物线的函数表达式和点B的坐标;
(2)如图2,有两动点D、E在△COB的边上运动,运动速度均为每秒5个单位长度,它们分别从点C和点B同时出发,点D沿折线COB按C→O→B方向向终点B运动,点E沿线段BC按B→C方向向终点C运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也随之停止运动.设运动时间为t秒,请解答下列问题:
①当t为何值时,△BDE的面积等于;
②在点D、E运动过程中,该抛物线上存在点F,使得依次连接AD、DF、FE、EA得到的四边形ADFE是平行四边形,请直接写出所有符合条件的点F的坐标.
【分析】(1)把A、C两点代入抛物线y=ax2+x+c解析式,即可得表达式.令y=0,得B点的坐标;
(2)①在△OBC中,BC<OC+OB,当动点E运动到终点C时,另一个动点D也停止运动,由勾股定理得BC=5,当运动时间为t秒时,BE=5t,过点E作EN⊥x轴,垂足为N,根据相似三角形的判定得△BEN∽△BCO,根据相似三角形的性质得,点E的坐标为(4﹣4t,3t),分两种情形讨论:Ⅰ、当点D在线段CO上运动时,0<t≤,此时CD=5t,点D的坐标为(0,3﹣5t),S△BDE=S△BOC﹣S△CDE﹣S△BOD,由S△BDE=,即可求解;Ⅱ、如图,当点D在线段OB上运动时,<t≤1,BD=7﹣5t,S△BDE=BD•EN=,解方程即可求解;
②根据平行四边形ADFE的性质得出坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+x+c经过A(﹣1,0),C(0,3)两点,
∴,
解得,
∴该抛物线的函数表达式为y=﹣x2+x+3;
∵抛物线y=﹣x2+x+3,令y=0,
解得:x1=﹣1,x2=4,
∴B点的坐标为(4,0);
(2)①∵在△OBC中,BC<OC+OB,
∴当动点E运动到终点C时,另一个动点D也停止运动,
∵OC=3,OB=4,
∴在Rt△OBC中,BC==5,
∴0<t≤1,
当运动时间为t秒时,BE=CD=5t,
如图,
过点E作EN⊥x轴,垂足为N,
则△BEN∽△BCO,
∴=t,
∴BN=4t,EN=3t,
∴点E的坐标为(4﹣4t,3t),
下面分两种情形讨论:
Ⅰ、当点D在线段CO上运动时,0<t≤,
此时CD=5t,点D的坐标为(0,3﹣5t),
∴S△BDE=S△BOC﹣S△CDE﹣S△BOD
=BO•CO﹣CD•|xE|﹣OB•OD
=×4×3﹣×5t×(4﹣4t)﹣×4×(3﹣5t)
=10t2,
当S△BDE=时,10t2=,
解得t1=﹣(舍去),t2=,
∴t=;
Ⅱ、如图,当点D在线段OB上运动时,<t≤1,BD=7﹣5t,
∴S△BDE=BD•EN=×(7﹣5t)×3t=,
解得(不合题意,舍去),.
综上所述,当或时,△BDE的面积等于;
②当点D在线段OC上,过点E作EH∥x轴,过点F作FH⊥EH于H,
∵四边形ADFE是平行四边形,
∴AD=EF,AD∥EF,
∴∠ADF+∠DFE=180°,
∵CO∥FH,
∴∠ODF+∠DFH=180°,
∴∠ADO=∠EFH,
又∵∠AOD=∠EHF,
∴△ADO≌△EFH(AAS),
∴AO=EH=1,FH=DO=3﹣5t,
∵点E的坐标为(4﹣4t,3t),
∴点F(5﹣4t,3t+3﹣5t),
∴3t+3﹣5t=﹣(5﹣4t)2+(5﹣4t)+3,
解得:t1=,t2=(不合题意舍去),
∴F坐标为(,);
当点D在线段OB上,过点E作EQ⊥AB于Q,过点F作FM⊥AB于M,
∵四边形ADFE是平行四边形,
∴AD=EF,AD∥EF,
∴∠EAQ=∠FDM,
又∵∠AQE=∠DMF=90°,
∴△AEQ≌△DFM(AAS),
∴DM=AQ,EQ=FM,EF=AD=4﹣(7﹣5t)+1=5t﹣2,
∵点E的坐标为(4﹣4t,3t),
∴点F(2+t,3t),
∴3t=﹣(2+t)2+(2+t)+3,
解得:t3=﹣6(不合题意舍去),t4=1,
∴F坐标为(3,3).
综上所述:F的坐标为(3,3)或(,).
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