2024年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘专题6二次函数与平行四边形存在性问题(原卷版+解析)
展开以二次函数为载体的平行四边形存在性问题是中考的热点难点之一,其图形复杂,知识覆盖面广,综合性较强,对学生分析问题和解决问题的能力要求高.对这类题,常规解法是先画出平行四边形,再依据“平行四边形的一组对边平行且相等”或“平行四边形的对角线互相平分”来解决.由于先要画出草图,若考虑不周,很容易漏解.
解决抛物线中的平行四边形存在性问题,常用的结论和方法有:线段中点坐标公式、平行四边形顶点坐标公式、画平行四边形.
平面直角坐标系中,点 的坐标是,点B的坐标是,则线段AB的中点坐标是.
平行四边形ABCD的顶点坐标分别为、、、,则,
.
已知不在同一直线上的三点A、B、C,在平面内找到一个点D,使以A、B、C、D为顶点的四边形是平行四边形,有三种情况:
【例1】. (2023•娄底)如图,抛物线y=x2﹣2x﹣6与x轴相交于点A、点B,与y轴相交于点C.
(1)请直接写出点A,B,C的坐标;
(2)点P(m,n)(0<m<6)在抛物线上,当m取何值时,△PBC的面积最大?并求出△PBC面积的最大值.
(3)点F是抛物线上的动点,作FE∥AC交x轴于点E,是否存在点F,使得以A、C、E、F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请写出所有符合条件的点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【例2】. (2023•毕节市)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,顶点为D(2,1),抛物线的对称轴交直线BC于点E.
(1)求抛物线y=﹣x2+bx+c的表达式;
(2)把上述抛物线沿它的对称轴向下平移,平移的距离为h(h>0),在平移过程中,该抛物线与直线BC始终有交点,求h的最大值;
(3)M是(1)中抛物线上一点,N是直线BC上一点.是否存在以点D,E,M,N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【例3】. (2023•聊城)如图,在直角坐标系中,二次函数y=﹣x2+bx+c的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,3),对称轴为直线x=﹣1,顶点为点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接DA,DC,CB,CA,如图①所示,求证:∠DAC=∠BCO;
(3)如图②,延长DC交x轴于点M,平移二次函数y=﹣x2+bx+c的图象,使顶点D沿着射线DM方向平移到点D1且CD1=2CD,得到新抛物线y1,y1交y轴于点N.如果在y1的对称轴和y1上分别取点P,Q,使以MN为一边,点M,N,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求此时点Q的坐标.
【例4】. (2023•郴州)已知抛物线y=x2+bx+c与x轴相交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,将直线BC向上平移,得到过原点O的直线MN.点D是直线MN上任意一点.
①当点D在抛物线的对称轴l上时,连接CD,与x轴相交于点E,求线段OE的长;
②如图2,在抛物线的对称轴l上是否存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点F与点D的坐标;若不存在,请说明理由.
1. (2023•滨城区一模)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.
2. (2023•九龙坡区模拟)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.
3. (2023•碑林区校级模拟)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.
4. (2023•本溪模拟)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.
5. (2023•深圳模拟)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.
6. (2023•铜梁区校级一模)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.
7. (2023•盘龙区二模)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.
8. (2023•海州区一模)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.
9. (2023•南昌县一模)如图,已知二次函数L1:y=mx2+2mx﹣3m+1(m≥1)和二次函数L2:y=﹣m(x﹣3)2+4m﹣1(m≥1)图象的顶点分别为M,N,与x轴分别相交于A、B两点(点A在点B的左边)和C、D两点(点C在点D的左边).
(1)函数y=mx2+2mx﹣3m+1(m≥1)的顶点坐标为 ;当二次函数L1,L2的y值同时随着x的增大而增大时,则x的取值范围是 ;
(2)当AD=MN时,判断四边形AMDN的形状(直接写出,不必证明);
(3)抛物线L1,L2均会分别经过某些定点:
①求所有定点的坐标;
②若抛物线L1位置固定不变,通过左右平移抛物线L2的位置使这些定点组成的图形为菱形,则抛物线L2应平移的距离是多少?
10. (2023•渝中区校级模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与y轴交于点C,与x轴交于A、B两点,且点A的坐标为(﹣1,0),连接BC,OB=2OC.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,点P是直线BC下方抛物线上一点,过点P作直线BC的垂线,垂足为H,过点P作PQ∥y轴交BC于点Q,求△PHQ周长的最大值及此时点P坐标;
(3)如图2,将抛物线水平向左平移4个单位得到新抛物线y';点D是新抛物线y'上的点且横坐标为﹣3,点M为新抛物线y'上一点,点E、F为直线AC上的两个动点,请直接写出使得以点D、M、E、F为顶点的四边形是平行四边形的点M的横坐标,并把求其中一个点M的横坐标的过程写出来.
11. (2023•平桂区 二模)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,与直线y=﹣x+3交于点B、C(0,n).
(1)求点C的坐标及抛物线的对称轴;
(2)求该抛物线的表达式;
(3)点P在抛物线的对称轴上,纵坐标为t.若平移BC使点B与P重合,求点C的对应点C′的坐标(用含t的代数式表示);若点Q在抛物线上,以B、C、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,且PQ∥BC,求点P的坐标.
12. (2023•龙岗区校级模拟)在平面直角坐标系xOy中,对于二次函数y=﹣x2+2mx﹣m2+4(m是常数),当m=1时,记二次函数的图象为C1;m≠1时,记二次函数的图象为C2.如图1,图象C1与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C;如图2,图象C2与x轴交于D、E两点(点D在点E的左侧).
(1)请直接写出点A、B、C的坐标;
(2)当点O、D、E中恰有一点是其余两点组成线段的中点时,m= ;
(3)如图3,C2与C1交于点P,当以点A、C、D、P为顶点的四边形是平行四边形时,求m的值.
13. (2023•康巴什一模)如图,抛物线y=﹣x2+6x﹣5与x轴交于点A和点B,与y轴交于点C,经过B、C两点的直线为y=x﹣5.
(1)写出相应点的坐标:A ,B ,C ;
(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.
14. (2023•武城县模拟)如图,直线l:y=﹣x+1与x轴、y轴分别交于点B、C,经过B、C两点的抛物线y=x2+bx+c与x轴的另一个交点为A.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若点P在直线l下方的抛物线上,过点P作PD∥x轴交l于点D,PE∥y轴交l于点E,求PD+PE的最大值;
(3)设F为直线l上的点,点P仍在直线l下方的抛物线上,以A、B、P、F为顶点的四边形能否构成平行四边形?若能,求出点F的坐标;若不能,请说明理由.
15. (2023•沙坪坝区校级模拟)在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(﹣2,0)、点B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且过点(2,3).
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,点P为直线BC上方抛物线上(不与B、C重合)一动点,过点P作PD∥y轴,交BC于D,过点P作PE∥x轴,交直线BC于E,求PE+DB的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,将原抛物线沿x轴向左平移1个单位得到新抛物线y′,点M为新抛物线y′上一点,点N为原抛物线对称轴上一点,当以点A、C、M、N为顶点的四边形为平行四边形时,求点N的坐标,并写出求其中一个N点坐标的解答过程.
16. (2023•开州区模拟)如图1,抛物线y=与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,过点B作直线BD∥直线AC,交抛物线y于另一点D,点P为直线AC上方抛物线上一动点.
(1)求线段AB的长.
(2)过点P作PF∥y轴交AC于点Q,交直线BD于点F,过点P作PE⊥AC于点E,求2PE+3PF的最大值及此时点P的坐标.
(3)如图2,将抛物线y=向右平移3个单位得到新抛物线y′,点M为新抛物线上一点,点N为原抛物线对称轴一点,直接写出所有使得A、B、M、N为顶点的四边形是平行四边形时点N的坐标,并写出其中一个点N的坐标的求解过程.
17. (2023•凤翔县二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线的图象经过A(﹣1,0),C(0,﹣2)两点,将抛物线C1向右平移2个单位得到抛物线C2,平移后点A的对应点为点B.
(1)求抛物线C1与C2的函数表达式;
(2)若点M是抛物线C1上一动点,点N是抛物线C2上一动点,请问是否存在这样的点M、N,使得以A、B、M、N为顶点且以AB为边的四边形是面积为8的平行四边形?若存在,求出点M、N的坐标;若不存在,请说明理由.
18. (2023•碑林区校级模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线W:y=x2﹣2x与x轴正半轴交于点A.直线y=x﹣2与x轴交于点B,与y轴交于点C.
(1)求线段AB的长度;
(2)将抛物线W平移,使平移后的抛物线交y轴于点D,与直线BC的一个交点为P,若以A、B、D、P为顶点的四边形是以AB为边的平行四边形,求平移后的抛物线表达式.
19. (2023秋•文昌期末)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(﹣1,0)、B两点,交直线l于点A、C(2,﹣3).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在y轴上是否存在点D,使S△ABD=S△ABC?若存在,请求出所有符合条件的点D的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)P是线段AC上的一个动点,过点P做PE∥y轴交抛物线于点E,求线段PE长度的最大值;
(4)点F是抛物线上的动点,在x轴上是否存在点G,使得以点A,C,G,F为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,请直接写出所有满足条件的点G的坐标;如果不存在,请说明理由.
20. (2023•眉山)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2﹣4x+c与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且点A的坐标为(﹣5,0).
(1)求点C的坐标;
(2)如图1,若点P是第二象限内抛物线上一动点,求点P到直线AC距离的最大值;
(3)如图2,若点M是抛物线上一点,点N是抛物线对称轴上一点,是否存在点M使以A,C,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.
挑战2023年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘
专题6 二次函数与平行四边形存在性问题
以二次函数为载体的平行四边形存在性问题是中考的热点难点之一,其图形复杂,知识覆盖面广,综合性较强,对学生分析问题和解决问题的能力要求高.对这类题,常规解法是先画出平行四边形,再依据“平行四边形的一组对边平行且相等”或“平行四边形的对角线互相平分”来解决.由于先要画出草图,若考虑不周,很容易漏解.
解决抛物线中的平行四边形存在性问题,常用的结论和方法有:线段中点坐标公式、平行四边形顶点坐标公式、画平行四边形.
平面直角坐标系中,点 的坐标是,点B的坐标是,则线段AB的中点坐标是.
平行四边形ABCD的顶点坐标分别为、、、,
则,.
已知不在同一直线上的三点A、B、C,在平面内找到一个点D,使以A、B、C、D为顶点的四边形是平行四边形,有三种情况:
【例1】 (2023•娄底)如图,抛物线y=x2﹣2x﹣6与x轴相交于点A、点B,与y轴相交于点C.
(1)请直接写出点A,B,C的坐标;
(2)点P(m,n)(0<m<6)在抛物线上,当m取何值时,△PBC的面积最大?并求出△PBC面积的最大值.
(3)点F是抛物线上的动点,作FE∥AC交x轴于点E,是否存在点F,使得以A、C、E、F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请写出所有符合条件的点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将x=0及y=0代入抛物线y=x2﹣2x﹣6的解析式,进而求得结果;
(2)连接OP,设点P(m,﹣2m﹣6),分别表示出S△POC,S△BOP,计算出S△BOC,根据S△PBC=S四边形PBOC﹣S△BOC,从而得出△PBC的函数关系式,进一步求得结果;
(3)可分为▱ACFE和▱ACEF的情形.当▱ACFE时,点F和点C关于抛物线对称轴对称,从而得出F点坐标;当▱ACED时,可推出点F的纵坐标为6,进一步求得结果.
【解析】(1)当x=0时,y=﹣6,
∴C(0,﹣6),
当y=0时,x2﹣2x﹣6=0,
∴x1=6,x2=﹣2,
∴A(﹣2,0),B(6,0);
(2)方法一:如图1,
连接OP,
设点P(m,﹣2m﹣6),
∴S△POC=xP==3m,
S△BOP=|yP|=+2m+6),
∵S△BOC==18,
∴S△PBC=S四边形PBOC﹣S△BOC
=(S△POC+S△POB)﹣S△BOC
=3m+3(﹣+2m+6)﹣18
=﹣(m﹣3)2+,
∴当m=3时,S△PBC最大=;
方法二:如图2,
作PQ⊥AB于Q,交BC于点D,
∵B(6,0),C(0,﹣6),
∴直线BC的解析式为:y=x﹣6,
∴D(m,m﹣6),
∴PD=(m﹣6)﹣(﹣2m﹣6)=﹣+3m,
∴S△PBC===﹣(m﹣3)2+,
∴当m=3时,S△PBC最大=;
(3)如图3,
当▱ACFE时,AE∥CF,
∵抛物线对称轴为直线:x==2,
∴F1点的坐标:(4,﹣6),
如图4,
当▱ACEF时,
作FG⊥AE于G,
∴FG=OC=6,
当y=6时,x2﹣2x﹣6=6,
∴x1=2+2,x2=2﹣2,
∴F2(2+2,6),F3(2﹣2,6),
综上所述:F(4,﹣6)或(2+2,6)或(2﹣2,6).
【例2】. (2023•毕节市)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,顶点为D(2,1),抛物线的对称轴交直线BC于点E.
(1)求抛物线y=﹣x2+bx+c的表达式;
(2)把上述抛物线沿它的对称轴向下平移,平移的距离为h(h>0),在平移过程中,该抛物线与直线BC始终有交点,求h的最大值;
(3)M是(1)中抛物线上一点,N是直线BC上一点.是否存在以点D,E,M,N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用抛物线的顶点式可直接得出抛物线的表达式;
(2)先根据(1)中抛物线的表达式求出点A,B,C的坐标,进而可得出直线BC的表达式;设出点平移后的抛物线,联立直线BC和抛物线的表达式,根据根的判别式可得出结论;
(3)假设存在以点D,E,M,N为顶点的四边形是平行四边形,分别以DE为边,以DE为对角线,进行讨论即可.
【解析】(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c的顶点为D(2,1),
∴抛物线的表达式为:y=﹣(x﹣2)2+1=﹣x2+4x﹣3.
(2)由(1)知,抛物线的表达式为:y=﹣x2+4x﹣3,
令x=0,则y=﹣3,
∴C(0,﹣3);
令y=0,则x=1或x=3,
∴A(1,0),B(3,0).
∴直线BC的解析式为:y=x﹣3.
设平移后的抛物线的解析式为:y=﹣(x﹣2)2+1﹣h,
令﹣(x﹣2)2+1﹣h=x﹣3,整理得x2﹣3x+h=0,
∵该抛物线与直线BC始终有交点,
∴Δ=9﹣4h≥0,
∴h≤.
∴h的最大值为.
(3)存在,理由如下:
由题意可知,抛物线的对称轴为:直线x=2,
∴E(2,﹣1),
∴DE=2,
设点M(m,﹣m2+4m﹣3),
若以点D,E,M,N为顶点的四边形是平行四边形,则分以下两种情况:
①当DE为边时,DE∥MN,
则N(m,m﹣3),
∴MN=|﹣m2+4m﹣3﹣(m﹣3)|=|﹣m2+3m|,
∴|﹣m2+3m|=2,解得m=1或m=2(舍)或m=或m=.
∴N(1,﹣2)或(,)或(,).
②当DE为对角线时,
设点N的坐标为t,
则N(t,t﹣3),
∴,
解得m或(舍),
∴N(3,0).
综上,点N的坐标为N(1,﹣2)或(,)或(,)或(3,0).
【例3】 (2023•聊城)如图,在直角坐标系中,二次函数y=﹣x2+bx+c的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,3),对称轴为直线x=﹣1,顶点为点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接DA,DC,CB,CA,如图①所示,求证:∠DAC=∠BCO;
(3)如图②,延长DC交x轴于点M,平移二次函数y=﹣x2+bx+c的图象,使顶点D沿着射线DM方向平移到点D1且CD1=2CD,得到新抛物线y1,y1交y轴于点N.如果在y1的对称轴和y1上分别取点P,Q,使以MN为一边,点M,N,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求此时点Q的坐标.
【分析】(1)根据抛物线对称轴和点C坐标分别确定b和c的值,进而求得结果;
(2)根据点A,D,C坐标可得出AD,AC,CD的长,从而推出三角形ADC为直角三角形,进而得出∠DAC和∠BCO的正切值相等,从而得出结论;
(3)先得出y1的顶点,进而得出先抛物线的表达式,N的坐标,根据三角形相似或一次函数可求得点M坐标,以MN为边,点M,N,P,Q为顶点的四边形是▱MNQP和▱MNPQ根据M,N和点P的横坐标可以得出Q点的横坐标,进而求得结果.
【解答】(1)解:由题意得,
,
∴,
∴二次函数的表达式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)证明:∵当x=﹣1时,y=﹣1﹣2×(﹣1)+3=4,
∴D(﹣1,4),
由﹣x2﹣2x+3=0得,
x1=﹣3,x2=1,
∴A(﹣3,0),B(1,0),
∴AD2=20,
∵C(0,3),
∴CD2=2,AC2=18,
∴AC2+CD2=AD2,
∴∠ACD=90°,
∴tan∠DAC===,
∵∠BOC=90°,
∴tan∠BCO==,
∴∠DAC=∠BCO;
(3)解:如图,
作DE⊥y轴于E,作D1F⊥y轴于F,
∴DE∥FD1,
∴△DEC∽△D1FC,
∴=,
∴FD1=2DE=2,CF=2CE=2,
∴D1(2,1),
∴y1的关系式为:y=﹣(x﹣2)2+1,
当x=0时,y=﹣3,
∴N(0,﹣3),
同理可得:,
∴,
∴OM=3,
∴M(3,0),
设P(2,m),
当▱MNQP时,
∴MN∥PQ,PQ=MN,
∴Q点的横坐标为﹣1,
当x=﹣1时,y=﹣(﹣1﹣2)2+1=﹣8,
∴Q(﹣1,8),
当▱MNPQ时,
同理可得:点Q横坐标为:5,
当x=5时,y=﹣(5﹣2)2+1=﹣8,
∴Q′(5,﹣8),
综上所述:点Q(﹣1,﹣8)或(5,﹣8).
【例4】 (2023•郴州)已知抛物线y=x2+bx+c与x轴相交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,将直线BC向上平移,得到过原点O的直线MN.点D是直线MN上任意一点.
①当点D在抛物线的对称轴l上时,连接CD,与x轴相交于点E,求线段OE的长;
②如图2,在抛物线的对称轴l上是否存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点F与点D的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据点A、B的坐标利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)①方法一:求出直线CD的解析式为y=4x﹣3,当y=0时,求出x的值,则可得出答案;
方法二:求出OD=3,证明△DEO∽△CEB,由相似三角形的性质得出,设OE=x,则BE=3﹣x,列出方程求出x的值,则可得出答案;
②分别以已知线段BC为边、BC为对角线,画出图形,利用平行四边形的性质及全等三角形的性质求点F的坐标和点D的坐标即可.
【解析】(1)将A(﹣1,0)、B(3,0)代入y=x2+bx+c得,
,
解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)①由(1)可知,C(0,﹣3),
设直线BC的解析式为y=kx+m,
将C(0,﹣3),B(3,0)代入得,
,
∴,
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
∴直线MN的解析式为y=x,
∵抛物线的对称轴为x=﹣=﹣=1,
把x=1代入y=x,得y=1,
∴D(1,1),
方法一:
设直线CD的解析式为y=k1x+b1,
将C(0,﹣3),D(1,1)代 入得,
,
解得,
∴直线CD的解析式为y=4x﹣3,
当y=0时,4x﹣3=0,
∴x=,
∴E(,0),
∴OE=.
方法二:
由勾股定理得OD==,BC==3,
∵BC∥MN,
∴△DEO∽△CEB,
∴,
设OE=x,则BE=3﹣x,
∴,
解得x=,
∴OE=.
②存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形.
理由如下:
(Ⅰ)若平行四边形以BC为边时,
由BC∥FD可知,FD在直线MN上,
∴点F是直线MN与对称轴l的交点,即F(1,1),
由点D在直线MN上,设D(t,t),
如图,若四边形BCFD是平行四边形,则DF=BC,
过点D作y轴的垂线交对称轴l于点G,则G(1,t),
∵BC∥MN,
∴∠OBC=∠DOB,
∵GD∥x轴,
∴∠GDF=∠DOB,
∴∠OBC=∠GDF,
又∵∠BOC=∠DGF=90°,
∴△DGF≌△BOC(AAS),
∴GD=OB,GF=OC,
∵GD=t﹣1,OB=3,
∴t﹣1=3,
∴t=4,
∴D(4,4),
如图,若四边形BCDF是平行四边形,则DF=CB,
同理可证△DKF≌△COB(AAS),
∴KD=OC,
∵KD=1﹣t,OC=3,
∴1﹣t=3,
∴t=﹣2,
∴D(﹣2,﹣2);
(Ⅱ)若平行四边形以BC为对角线时,
由于D在BC的上方,则点F一定在BC的下方,
如图,四边形BFCD为平行四边形,
设D(t,t),F(1,n),
同理可证△DHC≌△BPF(AAS),
∴DH=BP,HC=PF,
∵DH=t,BP=3﹣1=2,HC=t﹣(﹣3)=t+3,PF=0﹣n=﹣n,
∴,
∴,
∴D(2,2),F(1,﹣5),
综上所述,存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形.
当点F的坐标为(1,1)时,点D的坐标为(4,4)或(﹣2,﹣2);
当点F的坐标为(1,﹣5)时,点D的坐标为(2,2).
1. (2023•滨城区一模)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.
2. (2023•九龙坡区模拟)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(﹣,﹣).
3. (2023•碑林区校级模拟)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h=或,
当h=时,m=h+=+=8,n=h﹣=﹣=4,
∴E(4,0),F(8,2),
此时点E与点B重合,不符合题意,舍去;
综上,h的值为或±.
4. (2023•本溪模拟)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(,).
5. (2023•深圳模拟)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.
6. (2023•铜梁区校级一模)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).
7. (2023•盘龙区二模)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).
8. (2023•海州区一模)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().
9. (2023•南昌县一模)如图,已知二次函数L1:y=mx2+2mx﹣3m+1(m≥1)和二次函数L2:y=﹣m(x﹣3)2+4m﹣1(m≥1)图象的顶点分别为M,N,与x轴分别相交于A、B两点(点A在点B的左边)和C、D两点(点C在点D的左边).
(1)函数y=mx2+2mx﹣3m+1(m≥1)的顶点坐标为 (﹣1,﹣4m+1) ;当二次函数L1,L2的y值同时随着x的增大而增大时,则x的取值范围是 ﹣1<x<3 ;
(2)当AD=MN时,判断四边形AMDN的形状(直接写出,不必证明);
(3)抛物线L1,L2均会分别经过某些定点:
①求所有定点的坐标;
②若抛物线L1位置固定不变,通过左右平移抛物线L2的位置使这些定点组成的图形为菱形,则抛物线L2应平移的距离是多少?
【分析】(1)将已知抛物线解析式转化为顶点式,直接得到点M的坐标;结合函数图象填空;
(2)利用抛物线解析式与一元二次方程的关系求得点A、B、C、D的横坐标,可得AD的中点为(1,0),MN的中点为(1,0),则AD与MN互相平分,可证四边形AMDN是矩形;
(3)根据菱形的性质可得EH1=EF=4即可,设平移的距离为x,根据平移后图形为菱形,由勾股定理可得方程即可求解.
【解析】(1)x=﹣=﹣1,顶点坐标M为(﹣1,﹣4m+1),
由图象得:当﹣1<x<3时,二次函数L1,L2的y值同时随着x的增大而增大.
故答案为:(﹣1,﹣4m+1);﹣1<x<3
(2)结论:四边形AMDN是矩形.
由二次函数L1:y=mx2+2mx﹣3m+1(m≥1)和二次函数L2:y=﹣m(x﹣3)2+4m﹣1(m≥1)解析式可得:
A点坐标为(,0),D点坐标为(,0),顶点M坐标为(﹣1,﹣4m+1),顶点N坐标为(3,4m﹣1),
∴AD的中点为(1,0),MN的中点为(1,0),
∴AD与MN互相平分,
∴四边形AMDN是平行四边形,
又∵AD=MN,
∴▱AMDN是矩形.
(3)
①∵二次函数L1:y=mx2+2mx﹣3m+1=m(x+3)(x﹣1)+1,
故当x=﹣3或x=1时y=1,即二次函数L1:y=mx2+2mx﹣3m+1经过(﹣3,1)、(1,1)两点,
∵二次函数L2:y=﹣m(x﹣3)2+4m﹣1=﹣m(x﹣1)(x﹣5)﹣1,
故当x=1或x=5时y=﹣1,即二次函数L2:y=﹣m(x﹣3)2+4m﹣1经过(1,﹣1)、(5,﹣1)两点,
②∵二次函数L1:y=mx2+2mx﹣3m+1经过(﹣3,1)、(1,1)两点,二次函数L2:y=﹣m(x﹣3)2+4m﹣1经过(1,﹣1)、(5,﹣1)两点,
如图:四个定点分别为E(﹣3,1)、F(1,1),H(1,﹣1)、G(5,﹣1),则组成四边形EFGH为平行四边形,
设平移的距离为x,根据平移后图形为菱形,
由勾股定理可得:42=22+(4﹣x)2.
解得:x=,
抛物线L1位置固定不变,通过左右平移抛物线L2的位置使这些定点组成的图形为菱形,则抛物线L2向左平移或.
10. (2023•渝中区校级模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)与y轴交于点C,与x轴交于A、B两点,且点A的坐标为(﹣1,0),连接BC,OB=2OC.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,点P是直线BC下方抛物线上一点,过点P作直线BC的垂线,垂足为H,过点P作PQ∥y轴交BC于点Q,求△PHQ周长的最大值及此时点P坐标;
(3)如图2,将抛物线水平向左平移4个单位得到新抛物线y';点D是新抛物线y'上的点且横坐标为﹣3,点M为新抛物线y'上一点,点E、F为直线AC上的两个动点,请直接写出使得以点D、M、E、F为顶点的四边形是平行四边形的点M的横坐标,并把求其中一个点M的横坐标的过程写出来.
【分析】(1)求出B、C点坐标,将B、C点代入y=ax2+bx﹣3,即可求解;
(2)先求出BC的解析式,设P(t,t2﹣t﹣3),则Q(t,t﹣3),PQ=﹣t2+3t,由PQ∥CO,可得∠HQP=∠OCB,利用直角三角形三角函数求出HP==PQ,HQ=PQ,则△PHQ周长=HP+PQ+HQ=(1+)PQ=(1+)[﹣(t﹣3)2+],当t=3时,△PHQ周长有最大值+,此时P(3,﹣6);
(3)求出平移后的函数解析式为y'=x2+x﹣5,则D(﹣3,﹣5),设M(m,=m2+m﹣5),E(x1,﹣3x1﹣3),F(x2,﹣3x2﹣3),分三种情况讨论:①以EF为平行四边形的对角线时,M(,)或(,);②以EM为平行四边形的对角线时,M(﹣6,4);③以ED为平行四边形的对角线时,求得M(﹣6,4).
【解析】(1)令x=0,则y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
∴OC=3,
∵OB=2OC,
∴OB=6,
∴B(6,0),
将B、C点代入y=ax2+bx﹣3,
∴,
解得,
∴y=x2﹣x﹣3;
(2)设直线BC的解析式为y=kx+b,
,
解得,
∴y=x﹣3,
∴设P(t,t2﹣t﹣3),则Q(t,t﹣3),
∴PQ=﹣t2+3t,
∵CO=3,BO=6,
∴BC=3,
在Rt△ABC中,sin∠BCO=,cs∠BCO=,
∵PQ∥CO,
∴∠HQP=∠OCB,
∴sin∠HQP==,cs∠HQP==,
∴HP=PQ,HQ=PQ,
∴△PHQ周长=HP+PQ+HQ=(1+)PQ=(1+)(﹣t2+3t)=(1+)[﹣(t﹣3)2+],
∵点P是直线BC下方,
∴0<t<6,
∴当t=3时,△PHQ周长有最大值+,
此时P(3,﹣6);
(3)∵y=x2﹣x﹣3=(x﹣)2﹣,
∴平移后的函数解析式为y'=(x+)2﹣=x2+x﹣5,
∴D(﹣3,﹣5),
设M(m,﹣m2+m﹣5),
设直线AC的解析式为y=kx+b,
,
解得,
∴y=﹣3x﹣3,
设E(x1,﹣3x1﹣3),F(x2,﹣3x2﹣3),
①以EF为平行四边形的对角线时,
.
解得m=或m=,
∴M(,)或(,);
②以EM为平行四边形的对角线时,
,
解得m=﹣3(舍)或m=﹣6,
∴M(﹣6,4);
③以ED为平行四边形的对角线时,
,
解得m=﹣3(舍)或m=﹣6,
∴M(﹣6,4);
综上所述:M点坐标为(,)或(,)或(﹣6,4).
11. (2023•平桂区 二模)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,与直线y=﹣x+3交于点B、C(0,n).
(1)求点C的坐标及抛物线的对称轴;
(2)求该抛物线的表达式;
(3)点P在抛物线的对称轴上,纵坐标为t.若平移BC使点B与P重合,求点C的对应点C′的坐标(用含t的代数式表示);若点Q在抛物线上,以B、C、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,且PQ∥BC,求点P的坐标.
【分析】(1)把C(0,n)代入y=﹣x+3得n=3,即知C(0,3),根据抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,得抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为直线x=1;
(2)用待定系数法可得抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(3)由P(1,t),B(3,0)可知C(0,3)的对应点C'坐标为(﹣2,3+t),设Q(m,﹣m2+2m+3),分两种情况:①当PQ∥BC,BQ∥CP时,BP的中点即为CQ的中点,可得,P(1,﹣2);②当PQ∥BC,BP∥CQ时,BQ中点即为CP中点,,得P(1,﹣8).
【解析】(1)把C(0,n)代入y=﹣x+3得:
n=3,
∴C(0,3),
∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,
∴抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为直线x==1,
答:C(0,3),抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为直线x=1;
(2)把A(﹣1,0)、B(3,0),C(0,3)代入y=ax2+bx+c得:
,
解得,
∴抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(3)∵点P在抛物线的对称轴上,纵坐标为t,
∴P(1,t),
∵平移BC使点B与P重合,B(3,0),
∴C(0,3)的对应点C'坐标为(﹣2,3+t),
设Q(m,﹣m2+2m+3),
①当PQ∥BC,BQ∥CP时,BP的中点即为CQ的中点,如图:
∴,
解得,
∴P(1,﹣2);
②当PQ∥BC,BP∥CQ时,BQ中点即为CP中点,如图:
∴,
解得,
∴P(1,﹣8),
综上所述,以B、C、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,且PQ∥BC,P的坐标为(1,﹣2)或(1,﹣8).
12. (2023•龙岗区校级模拟)在平面直角坐标系xOy中,对于二次函数y=﹣x2+2mx﹣m2+4(m是常数),当m=1时,记二次函数的图象为C1;m≠1时,记二次函数的图象为C2.如图1,图象C1与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C;如图2,图象C2与x轴交于D、E两点(点D在点E的左侧).
(1)请直接写出点A、B、C的坐标;
(2)当点O、D、E中恰有一点是其余两点组成线段的中点时,m= 0或6或﹣6 ;
(3)如图3,C2与C1交于点P,当以点A、C、D、P为顶点的四边形是平行四边形时,求m的值.
【分析】(1)分别令x=0,y=0即可求解;
(2)求出D、E的坐标,再分三种情况讨论:①当O为中点时,m=0;②当D为中点时,m=6;③当E为中点时,m=﹣6;
(3)求出P点的横坐标为,再分三种情况讨论:①当AC为平行四边形的对角线时,﹣1=m﹣2+,3=,此时无解;②当AD为平行四边形的对角线时,﹣1+m﹣2=,0=3+,此时无解;③当AP为平行四边形的对角线时,﹣1+=m﹣2,=3,解得m=3.
【解析】(1)当m=1时,y=﹣x2+2x+3,
令y=0则﹣x2+2x+3=0,
解得x=﹣1或x=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
令x=0则y=3,
∴C(0,3);
(2)令﹣x2+2mx﹣m2+4=0,
解得x=m﹣2或x=m+2,
∴D(m﹣2,0),E(m+2,0),
①当O为中点时,m﹣2+m+2=0,
∴m=0;
②当D为中点时,2(m﹣2)=m+2,
解得m=6;
③当E为中点时,2(m+2)=m﹣2,
解得m=﹣6;
综上所述:m的值为0或6或﹣6,
故答案为:0或6或﹣6;
(3)联立方程组,A(﹣1,0),C(0,3);D(m﹣2,0),
解得x=,
∴P点的横坐标为,
∴P(,),
①当AC为平行四边形的对角线时,﹣1=m﹣2+,3=,
此时m无解;
②当AD为平行四边形的对角线时,﹣1+m﹣2=,0=3+,
此时无解;
③当AP为平行四边形的对角线时,﹣1+=m﹣2,=3,
解得m=3;
综上所述:m的值为3.
13. (2023•康巴什一模)如图,抛物线y=﹣x2+6x﹣5与x轴交于点A和点B,与y轴交于点C,经过B、C两点的直线为y=x﹣5.
(1)写出相应点的坐标:A (1,0) ,B (5,0) ,C (0,﹣5) ;
(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)分别令y=0和x=0进行求解即可;
(2)根据题意分别求出P点坐标为(1+t,0),E点坐标为(3﹣t,﹣t),则S△PBE=×(4﹣t)×(t)=﹣(t﹣2)2+2,可求当t=2时,△PBE的面积最大为2;
(3)过点M作ME⊥x轴交于点E,由∠OBC=45°,求出M(3,﹣2),再由待定系数法求直线AM的解析式为y=﹣x+1,设N(m,﹣m2+6m﹣5),求出直线NQ的解析式为y=﹣x﹣m2+7m﹣5,联立方程组,可求Q(,﹣5),分三种情况讨论:①当AM为平行四边形的对角线时,1+3=m+,此时不构成平行四边形;②当AN为平行四边形的对角线时,1+m=3+,解得m=;③当AQ为平行四边形的对角线时,1+=3+m,解得m=1(舍)或m=4.
【解析】(1)令﹣x2+6x﹣5=0,
解得x=1或x=5,
∴A(1,0),B(5,0),
令x=0,则y=﹣5,
∴C(0,﹣5),
故答案为:(1,0),(5,0),(0,﹣5);
(2)由题意可知0≤t≤4,
∵P点以每秒1个单位的速度向B运动,
∴P点坐标为(1+t,0),
∵OB=OC=5,
∴∠OBC=45°,
∵E点以每秒2个单位的速度向C运动,
∴E点坐标为(3﹣t,﹣t),
∴S△PBE=×(4﹣t)×(t)=﹣t2+2t=﹣(t﹣2)2+2,
∴当t=2时,△PBE的面积最大为2;
(3)∵∠ABC=45°,AM⊥BC,AB=4,
∴AM=2,
过点M作ME⊥x轴交于点E,
∵∠BAM=45°,
∴M(3,﹣2),
设直线AM的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣x+1,
∵AM∥NQ,
∴直线NQ的解析式为y=﹣x+b',
设N(m,﹣m2+6m﹣5),
∴b'=﹣m2+7m﹣5,
∴y=﹣x﹣m2+7m﹣5,
联立方程组,
解得,
∴Q(,﹣5),
①当AM为平行四边形的对角线时,
1+3=m+,
解得m=1(舍)或m=8,
此时MA的中点为(2,﹣1),NQ的中点为(2,﹣8),
∴此时不构成平行四边形;
②当AN为平行四边形的对角线时,
1+m=3+,
解得m=;
③当AQ为平行四边形的对角线时,
1+=3+m,
解得m=1(舍)或m=4;
综上所述:N点的横坐标为4或.
14. (2023•武城县模拟)如图,直线l:y=﹣x+1与x轴、y轴分别交于点B、C,经过B、C两点的抛物线y=x2+bx+c与x轴的另一个交点为A.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若点P在直线l下方的抛物线上,过点P作PD∥x轴交l于点D,PE∥y轴交l于点E,求PD+PE的最大值;
(3)设F为直线l上的点,点P仍在直线l下方的抛物线上,以A、B、P、F为顶点的四边形能否构成平行四边形?若能,求出点F的坐标;若不能,请说明理由.
【分析】(1)先确定出点B,C坐标,最后用待定系数法即可得出结论;
(2)先设出点P的坐标,进而得出点D,E的坐标,即可得出PD+PE的函数关系式,即可得出结论;
(3)分AB为边和对角线两种情况,利用平行四边形的性质即可得出结论.
【解析】(1)∵直线y=﹣x+1与x轴、y轴分别交于点B、C,
∴B(2,0)、C(0,1),
∵B、C在抛物线解y=x2+bx+c上,
∴,解得:,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣x+1;
(2)设P(m,m2﹣m+1),
∵PD∥x轴,PE∥y轴,点D,E都在直线y=﹣x+1上,
∴E(m,﹣m+1),D(﹣2m2+5m,m2﹣m+1),
∴PD+PE=﹣2m2+5m﹣m+[(﹣m+1)﹣(m2﹣m+1)]
=﹣3m2+6m
=﹣3(m﹣1)2+3,
∴当m=1时,PD+PE的最大值是3;
(3)能,理由如下:
由y=x2﹣x+1,令0=x2﹣x+1,
解得:x=2或x=,
∴A(,0),B(2,0),
∴AB=,
若以A、B、P、F为顶点的四边形能构成平行四边形,
①当以AB为边时,则AB∥PF1且AB=PF1,
设P(a,a2﹣a+1),则F1(﹣2a2+5a,a2﹣a+1),
∴|﹣2a2+5a﹣a|=,
解得:a=或a=(与A重合,舍去)或a=(舍)或a=(舍去),
∴F1(3,﹣);
②当以AB为对角线时,
连接PF2交AB于点G,则AG=BG,PG=F2G,
设G(m,0),
∵A(,0),B(2,0),
∴m﹣=2﹣m,
∴m=,
∴G(,0),
作PM⊥AB于点M,F2N⊥AB于点N,则NG=MG,PM=FN,
设P(b,b2﹣b+1)(0<b<2),则F2(2b2﹣5b+4,﹣b2+b﹣1),
∴﹣b=2b2﹣5b+4﹣,
解得:b=或b=(与A重合,舍去),
∴F2(1,),
综上所述,以A、B、P、F为顶点的四边形能构成平行四边形.
此时点F的坐标为F(3,﹣)或F(1,).
15. (2023•沙坪坝区校级模拟)在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(﹣2,0)、点B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且过点(2,3).
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,点P为直线BC上方抛物线上(不与B、C重合)一动点,过点P作PD∥y轴,交BC于D,过点P作PE∥x轴,交直线BC于E,求PE+DB的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,将原抛物线沿x轴向左平移1个单位得到新抛物线y′,点M为新抛物线y′上一点,点N为原抛物线对称轴上一点,当以点A、C、M、N为顶点的四边形为平行四边形时,求点N的坐标,并写出求其中一个N点坐标的解答过程.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)先求得B(4,0),C(0,3),再运用待定系数法求得直线BC的解析式为y=﹣x+3,设P(m,﹣m2+m+3)(0<m<4),延长PD交x轴于点F,则D(m,﹣m+3),F(m,0),E(m2﹣m,﹣m2+m+3),进而可得:PE=m﹣(m2﹣m)=﹣m2+2m,BF=4﹣m,再利用勾股定理和三角函数定义可得PE+DB=(m﹣)2+,根据二次函数的性质即可求得答案;
(3)由平移得新抛物线y′=﹣x2+,设M(t,﹣t2+),N(1,n),分三种情况:①以MN、AC为对角线时,②以MA、NC为对角线时,③以MC、NA为对角线时,分别运用平行四边形对角线互相平分的性质,建立方程求解即可得出答案.
【解析】(1)∵抛物线y=ax2+bx+3经过点A(﹣2,0)和点(2,3),
∴,
解得:,
∴该抛物线的表达式为y=﹣x2+x+3;
(2)∵y=﹣x2+x+3,
令x=0,得y=3,
∴C(0,3),
令y=0,得﹣x2+x+3=0,
解得:x1=﹣2,x2=4,
∴B(4,0),
设直线BC的解析式为y=kx+d,
则,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
设P(m,﹣m2+m+3)(0<m<4),延长PD交x轴于点F,如图1,
∵PD∥y轴,
∴D(m,﹣m+3),F(m,0),
∵PE∥x轴,
∴点E的纵坐标与点P的纵坐标相同,
∴﹣m2+m+3=﹣x+3,
∴x=m2﹣m,
∴E(m2﹣m,﹣m2+m+3),
∴PE=m﹣(m2﹣m)=﹣m2+2m,BF=4﹣m,
在Rt△BOC中,BC===5,
∴cs∠CBO==,
∵=cs∠CBO=,
∴DB=BF=(4﹣m),
∴PE+DB=﹣m2+2m+(4﹣m)=(m﹣)2+,
∵<0,
∴当m=时,PE+DB的最大值为,此时P(,);
(3)∵y=﹣x2+x+3=﹣(x﹣1)2+,
∴抛物线y=﹣x2+x+3对称轴为直线x=1,顶点为(1,),
将抛物线y=﹣x2+x+3沿x轴向左平移1个单位得到新抛物线y′=﹣x2+,
设M(t,﹣t2+),N(1,n),又A(﹣2,0),C(0,3),
①以MN、AC为对角线时,则MN与AC的中点重合,如图2,
∴,
解得:,
∴N(1,3);
②以MA、NC为对角线时,则MA与NC的中点重合,如图3,
∴,
解得:,
∴N(1,﹣3);
③以MC、NA为对角线时,则MC与NA的中点重合,如图4,
∴,
解得:,
∴N(1,6);
综上所述,点N的坐标为(1,3)或(1,﹣3)或(1,6).
16. (2023•开州区模拟)如图1,抛物线y=与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,过点B作直线BD∥直线AC,交抛物线y于另一点D,点P为直线AC上方抛物线上一动点.
(1)求线段AB的长.
(2)过点P作PF∥y轴交AC于点Q,交直线BD于点F,过点P作PE⊥AC于点E,求2PE+3PF的最大值及此时点P的坐标.
(3)如图2,将抛物线y=向右平移3个单位得到新抛物线y′,点M为新抛物线上一点,点N为原抛物线对称轴一点,直接写出所有使得A、B、M、N为顶点的四边形是平行四边形时点N的坐标,并写出其中一个点N的坐标的求解过程.
【分析】(1)令=0,即可求解;
(2)求出直线AC、BD的解析式,设点P(t,﹣t2﹣t+),则Q(t,t+),F(t,t﹣),利用∠QPE=30°,将所求转化为2PE+3PF=3PQ+3PF再求解即可;
(3)求出平移后的抛物线解析式,设M(m,﹣m2+m),N(﹣1,n),分三种情况①当AB为平行四边形的对角线;②当AM为平行四边形的对角线;③当AN为平行四边形的对角线;利用平行四边形对角线互相平分的性质,结合中点坐标公式求解即可.
【解析】(1)令=0,
解得x=1或x=﹣3,
∴A(﹣3,0),B(1,0),
∴AB=4;
(2)∵y=,
∴C(0,),
设直线AC的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=x+,
∵AC∥BD,
∴直线BD的解析式为y=x﹣,
设点P(t,﹣t2﹣t+),则Q(t,t+),F(t,t﹣),
∵点P为直线AC上方,
∴PQ=﹣t2﹣t+﹣t﹣=﹣t2﹣t,
PF=﹣t2﹣t+﹣t+=﹣t2﹣t+,
∵OA=3,OC=,
∴∠CAO=30°,
∵PE⊥AC,PF⊥AO,
∴∠QPE=30°,
∴PE=PQ,
∴2PE+3PF
=3PQ+3PF
=3(﹣t2﹣t﹣t2﹣t+)
=3(﹣t2﹣2t+)
=﹣2t2﹣6t+4
=﹣2(t+)2+,
∴当t=﹣时,2PE+3PF有最大值,
此时P(﹣,);
(3)∵y==﹣(x+1)2+,
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣1,
∵抛物线向右平移3个单位,
∴平移后的抛物线解析式为y=﹣(x﹣2)2+,
设M(m,﹣m2+m),N(﹣1,n),
①当AB为平行四边形的对角线时,
﹣3+1=m﹣1,0=n﹣m2+m,
∴m=﹣1,n=,
∴N(﹣1,),M(﹣1,);
②当AM为平行四边形的对角线时,
﹣3+m=1﹣1,﹣m2+m=n,
∴m=3,n=,
∴M(3,),N(﹣1,);
③当AN为平行四边形的对角线时,
﹣3﹣1=1+m,﹣m2+m=n,
∴m=﹣5,n=﹣15,
∴M(﹣5,﹣15),N(﹣1,﹣15);
综上所述:N点坐标为(﹣1,)或(﹣1,)或(﹣1,﹣15).
17. (2023•凤翔县二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线的图象经过A(﹣1,0),C(0,﹣2)两点,将抛物线C1向右平移2个单位得到抛物线C2,平移后点A的对应点为点B.
(1)求抛物线C1与C2的函数表达式;
(2)若点M是抛物线C1上一动点,点N是抛物线C2上一动点,请问是否存在这样的点M、N,使得以A、B、M、N为顶点且以AB为边的四边形是面积为8的平行四边形?若存在,求出点M、N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A点、C点代入y=x2+bx+c可求抛物线C1的函数表达式,再由平移的性质可求抛物线C2的函数表达式;
(2)在中,令y=4,可求M1(﹣2,4)或M2(3,4),在中,令y=4,可求N1(0,4)或N2(5,4).
【解析】(1)∵y=x2+bx+c的图象经过C(0,﹣2),
∴c=﹣2,
将A(﹣1,0)代入y=x2+bx﹣2中,
解得b=﹣1,
∴抛物线C1的函数表达式为,
∵将抛物线C1向右平移2个单位得到抛物线C2,
∴抛物线C2的函数表达式为;
(2)存在这样的点M、N,使得以A、B、M、N为顶点且以AB为边的四边形是面积为8的平行四边形,理由如下:
∵点A(﹣1,0)向右平移2个单位得到点B,
∴B(1,0),
∴AB=2,
由题意知,以AB为边的平行四边形的面积为8,则MN∥AB,MN=AB,AB边上的高为4,
∵抛物线的顶点为,而,
∴在x轴下方不存在满足条件的点M、N;
在中,令y=4,即x2﹣x﹣2=4,解得x=﹣2或x=3,
∴M1(﹣2,4)或M2(3,4),
在中,令y=4,即x2﹣5x+4=4,解得x=0或x=5,
∴N1(0,4)或N2(5,4).
综上所述,点M、N的坐标分别为M(﹣2,4),N(0,4)或M(3,4),N(5,4).
18. (2023•碑林区校级模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线W:y=x2﹣2x与x轴正半轴交于点A.直线y=x﹣2与x轴交于点B,与y轴交于点C.
(1)求线段AB的长度;
(2)将抛物线W平移,使平移后的抛物线交y轴于点D,与直线BC的一个交点为P,若以A、B、D、P为顶点的四边形是以AB为边的平行四边形,求平移后的抛物线表达式.
【分析】(1)在y=x2﹣2x中,可得A(2,0),在y=x﹣2中,得B(4,0),即得线段AB的长度是2;
(2)设抛物线W:y=x2﹣2x平移后表达式为y=x2+bx+c,D(0,m),P(n,n﹣2),分两种情况:①当AP、BD为平行四边形对角线时,AP、BD的中点重合,可得,即可解得D(0,﹣1),P(2,﹣1),用待定系数法即得此时平移后的抛物线表达式为y=x2﹣2x﹣1;②当AD、BP为对角线时,AD、BP的中点重合,同理可得D(0,﹣3),P(﹣2,﹣3),再用待定系数法得此时平移后的抛物线表达式为y=x2+2x﹣3.
【解析】(1)在y=x2﹣2x中,令y=0得x2﹣2x=0,
解得x=0或x=2,
∴A(2,0),
在y=x﹣2中,令y=0得x﹣2=0,
解得x=4,
∴B(4,0),
∴AB=4﹣2=2;
答:线段AB的长度是2;
(2)设抛物线W:y=x2﹣2x平移后表达式为y=x2+bx+c,由题意知抛物线y=x2+bx+c过D、P,
设D(0,m),P(n,n﹣2),
又A(2,0),B(4,0),
①当AP、BD为平行四边形对角线时,AP、BD的中点重合,如图:
∴,
解得,
∴D(0,﹣1),P(2,﹣1),
将D(0,﹣1),P(2,﹣1)代入y=x2+bx+c得:
,
解得,
∴此时平移后的抛物线表达式为y=x2﹣2x﹣1;
②当AD、BP为对角线时,AD、BP的中点重合,如图:
∴,
解得,
∴D(0,﹣3),P(﹣2,﹣3),
将D(0,﹣3),P(﹣2,﹣3)代入y=x2+bx+c得:
,
解得,
∴此时平移后的抛物线表达式为y=x2+2x﹣3;
综上所述,平移后的抛物线表达式为y=x2﹣2x﹣1或y=x2+2x﹣3.
19. (2023秋•文昌期末)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(﹣1,0)、B两点,交直线l于点A、C(2,﹣3).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在y轴上是否存在点D,使S△ABD=S△ABC?若存在,请求出所有符合条件的点D的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)P是线段AC上的一个动点,过点P做PE∥y轴交抛物线于点E,求线段PE长度的最大值;
(4)点F是抛物线上的动点,在x轴上是否存在点G,使得以点A,C,G,F为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,请直接写出所有满足条件的点G的坐标;如果不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法确定函数关系式;
(2)利用同底等高三角形的面积相等解答;
(3)设点P的坐标为(m,﹣m﹣1)(﹣1≤m≤2),则点E的坐标为(m,m2﹣2m﹣3),进而可得出PE=﹣m2+m+2=﹣(m﹣)2+,再利用二次函数的性质即可解决最值问题;
(4)存在.如图,设抛物线与y的交点为K,由题意K(0,﹣3),可知CK∥x轴,分图中四种情形,利用平行四边形的性质以及平移变换的性质求解即可.
【解析】(1)把A(﹣1,0)、C(2,﹣3)分别代入y=ax2+bx﹣3,得.
解得.
故该抛物线解析式是y=x2﹣2x﹣3;
(2)存在,理由如下:
∵S△ABD=S△ABC,C(2,﹣3),
∴AB•|yC|=AB•|yD|,即|yC|=|yD|,
∴|yD|=3,
∴yD=3或yD=﹣3.
∴D(0,3)或(0,﹣3);
(3)由A(﹣1,0)、C(2,﹣3)得到直线AC解析式为y=﹣x﹣1.
设点P的坐标为(m,﹣m﹣1)(﹣1≤m≤2),则点E的坐标为(m,m2﹣2m﹣3),
∴PE=﹣m﹣1﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+m+2=﹣(m﹣)2+,
∵﹣1<0,
∴当m=时,PE取最大值,最大值为;
(4)存在.
理由:如图,设抛物线与y的交点为K,由题意K(0,﹣3),
∵C(2,﹣3),
∴CK∥x轴,CK=2,
当AC是平行四边形ACF1G1的边时,可得G1(﹣3,0).
当AC是平行四边形AF1CG2的对角线时,AG2=CK,可得G2(1,0),
当点F在x轴的上方时,令y=3,3=x2﹣2x﹣3,
解得x=1±,
∴F3(1﹣,3),F4(1+,3),
由平移的性质可知G3(4﹣,0),G4(4+,0).
综上所述,满足条件的点G的坐标为(﹣3,0)或(1,0)或(4﹣,0)或(4+,0).
20. (2023•眉山)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2﹣4x+c与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且点A的坐标为(﹣5,0).
(1)求点C的坐标;
(2)如图1,若点P是第二象限内抛物线上一动点,求点P到直线AC距离的最大值;
(3)如图2,若点M是抛物线上一点,点N是抛物线对称轴上一点,是否存在点M使以A,C,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)把点A的坐标代入y=﹣x2﹣4x+c,求出c的值即可;
(2)过P作PE⊥AC于点E,过点P作PF⊥x轴交AC于点H,证明△PHE是等腰直角三角形,得,当PH最大时,PE最大,运用待定系数法求直线AC解析式为y=x+5,设P(m,﹣m2﹣4m+5),(﹣5<m<0),则H(m,m+5),求得PH,再根据二次函数的性质求解即可;
(3)分三种情况讨论:①当AC为平行四边形的对角线时,②当AM为平行四边形的对角线时,③当AN为平行四边形的对角线时分别求解即可.
【解析】(1)∵点A(﹣5,0)在抛物线y=﹣x2﹣4x+c的图象上,
∴0=﹣52﹣4×5+c
∴c=5,
∴点C的坐标为(0,5);
(2)过P作PE⊥AC于点E,过点P作PF⊥x轴交AC于点H,如图1:
∵A(﹣5,0),C(0,5)
∴OA=OC,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠CAO=45°,
∵PF⊥x轴,
∴∠AHF=45°=∠PHE,
∴△PHE是等腰直角三角形,
∴,
∴当PH最大时,PE最大,
设直线AC解析式为y=kx+5,
将A(﹣5,0)代入得0=﹣5k+5,
∴k=1,
∴直线AC解析式为y=x+5,
设P(m,﹣m2﹣4m+5),(﹣5<m<0),则H(m,m+5),
∴,
∵a=﹣1<0,
∴当时,PH最大为,
∴此时PE最大为,即点P到直线AC的距离值最大;
(3)存在,理由如下:
∵y=﹣x2﹣4x+5=﹣(x+2)2+9,
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣2,
设点N的坐标为(﹣2,m),点M的坐标为(x,﹣x2﹣4x+5),
分三种情况:①当AC为平行四边形对角线时,
,
解得,
∴点M的坐标为(﹣3,8);
②当AM为平行四边形对角线时,
,
解得,
∴点M的坐标为(3,﹣16);
③当AN为平行四边形对角线时,
,
解得,
∴点M的坐标为(﹣7,﹣16);
综上,点M的坐标为:(﹣3,8)或(3,﹣16)或(﹣7,﹣16).
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