题型九 二次函数综合题 类型二 二次函数与线段有关的问题27题(专题训练)-中考数学二轮复习满分冲刺题型突破(全国通用)
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(1)求该抛物线的表达式;
(2)点是直线下方抛物线上一动点,过点作于点,求的最大值及此时点的坐标;
(3)在(2)的条件下,将该抛物线向右平移个单位,点为点的对应点,平移后的抛物线与轴交于点,为平移后的抛物线的对称轴上任意一点.写出所有使得以为腰的是等腰三角形的点的坐标,并把求其中一个点的坐标的过程写出来.
【答案】(1);(2)取得最大值为,;(3)点的坐标为或或
【分析】(1)待定系数法求二次函数解析式即可求解;
(2)直线的解析式为,过点作轴于点,交于点,设,则,则,进而根据二次函数的性质即可求解;
(3)根据平移的性质得出,对称轴为直线,点向右平移5个单位得到,,勾股定理分别表示出,进而分类讨论即可求解.
【详解】(1)解:将点,.代入得,
解得:,
∴抛物线解析式为:,
(2)∵与轴交于点,,
当时,
解得:,
∴,
∵.
设直线的解析式为,
∴
解得:
∴直线的解析式为,
如图所示,过点作轴于点,交于点,
设,则,
∴,
∵,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴当时,取得最大值为,,
∴;
(3)∵抛物线
将该抛物线向右平移个单位,得到,对称轴为直线,
点向右平移5个单位得到
∵平移后的抛物线与轴交于点,令,则,
∴,
∴
∵为平移后的抛物线的对称轴上任意一点.
则点的横坐标为,
设,
∴,,
当时,,
解得:或,
当时,,
解得:
综上所述,点的坐标为或或.
【点睛】本题考查了二次函数综合问题,解直角三角形,待定系数法求解析式,二次函数的平移,线段周长问题,特殊三角形问题,熟练掌握二次函数的性质是解题的关键.
2.(2023·四川凉山·统考中考真题)如图,已知抛物线与轴交于和两点,与轴交于点.直线过抛物线的顶点.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)若直线与抛物线交于点,与直线交于点.
①当取得最大值时,求的值和的最大值;
②当是等腰三角形时,求点的坐标.
【答案】(1);(2)①当时,有最大值,最大值为;②或或
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)①先求出,进而求出直线的解析式为,则,进一步求出,由此即可利用二次函数的性质求出答案;②设直线与x轴交于H,先证明是等腰直角三角形,得到;再分如图3-1所示,当时, 如图3-2所示,当时, 如图3-3所示,当时,三种情况利用等腰三角形的定义进行求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线与轴交于和两点,
∴抛物线对称轴为直线,
在中,当时,,
∴抛物线顶点P的坐标为,
设抛物线解析式为,
∴,
∴,
∴抛物线解析式为
(2)解:①∵抛物线解析式为,点C是抛物线与y轴的交点,
∴,
设直线的解析式为,
∴,
∴,
∴直线的解析式为,
∵直线与抛物线交于点,与直线交于点
∴,
∴
,
∵,
∴当时,有最大值,最大值为;
②设直线与x轴交于H,
∴,,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴;
如图3-1所示,当时,
过点C作于G,则
∴点G为的中点,
由(2)得,
∴,
∴,
解得或(舍去),
∴;
如图3-2所示,当时,则是等腰直角三角形,
∴,即,
∴点E的纵坐标为5,
∴,
解得或(舍去),
∴
如图3-3所示,当时,过点C作于G,
同理可证是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∴,
∴,
解得或(舍去),
∴,,
∴,
∴
综上所述,点E的坐标为或或
【点睛】本题主要考查了二次函数综合,勾股定理,等腰直角三角形的性质与判断,一次函数与几何综合,待定系数法求函数解析式等等,利用分类讨论的思想求解是解题的关键.
3.小聪设计奖杯,从抛物线形状上获得灵感,在平面直角坐标系中画出截面示意图,如图1,杯体ACB是抛物线的一部分,抛物线的顶点C在y轴上,杯口直径,且点A,B关于y轴对称,杯脚高,杯高,杯底MN在x轴上.
(1)求杯体ACB所在抛物线的函数表达式(不必写出x的取值范围).
(2)为使奖杯更加美观,小敏提出了改进方案,如图2,杯体所在抛物线形状不变,杯口直径,杯脚高CO不变,杯深与杯高之比为0.6,求的长.
【答案】(1);(2)
【分析】
(1)确定B点坐标后,设出抛物线解析式,利用待定系数法求解即可;
(2)利用杯深 CD′ 与杯高 OD′ 之比为0.6,求出OD′ ,接着利用抛物线解析式求出B'或A'横坐标即可完成求解.
【详解】
解:(1)设,
∵杯口直径 AB=4 ,杯高 DO=8 ,
∴
将,代入,得,
.
(2),
,
,,
当时,,
或,
,
即杯口直径的长为.
【点睛】
本题考查了抛物线的应用,涉及到待定系数法求抛物线解析式、求抛物线上的点的坐标等内容,解决本题的关键是读懂题意,找出相等关系列出等式等.
4.(2023·浙江金华·统考中考真题)如图,直线与轴,轴分别交于点,抛物线的顶点在直线上,与轴的交点为,其中点的坐标为.直线与直线相交于点.
(1)如图2,若抛物线经过原点.
①求该抛物线的函数表达式;②求的值.
(2)连接与能否相等?若能,求符合条件的点的横坐标;若不能,试说明理由.
【答案】(1)①;②;(2)能,或或或.
【分析】(1)①先求顶点的坐标,然后待定系数法求解析式即可求解;
②过点作于点.设直线为,把代入,得,解得,直线为.同理,直线为.联立两直线解析式得出,根据,由平行线分线段成比例即可求解;
(2)设点的坐标为,则点的坐标为.①如图2-1,当时,存在.记,则.过点作轴于点,则.在中,,进而得出点的横坐标为6.②如图2-2,当时,存在.记.过点作轴于点,则.在中,,得出点的横坐标为.③如图,当时,存在.记.过点作轴于点,则.在中,,得出点的横坐标为.④如图2-4,当时,存在.记.过点作轴于点,则.在中,,得出点的横坐标为.
【详解】(1)解:①∵,
∴顶点的横坐标为1.
∴当时,,
∴点的坐标是.
设抛物线的函数表达式为,把代入,
得,
解得.
∴该抛物线的函数表达式为,
即.
②如图1,过点作于点.
设直线为,把代入,得,
解得,
∴直线为.
同理,直线为.
由
解得
∴.
∴.
∵,
∴.
(2)设点的坐标为,则点的坐标为.
①如图,当时,存在.
记,则.
∵为的外角,
∴.
∵.
∴.
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为6.
②如图2-2,当时,存在.
记.
∵为的外角,
∴.
∴
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为.
③如图2-3,当时,存在.记.
∵,
∴.
∴.
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为.
④如图2-4,当时,存在.记.
∵,
∴.
∴.
∴.
过点作轴于点,则.
在中,,
∴,解得.
∴点的横坐标为.
综上,点的横坐标为.
【点睛】本题考查了二次函数综合运用,解直角三角形,平行线分线段成比例,熟练掌握以上知识,分类讨论是解题的关键.
5.如图1,隧道截面由抛物线的一部分AED和矩形ABCD构成,矩形的一边BC为12米,另一边AB为2米.以BC所在的直线为x轴,线段BC的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系xOy,规定一个单位长度代表1米.E(0,8)是抛物线的顶点.
(1)求此抛物线对应的函数表达式;
(2)在隧道截面内(含边界)修建“”型或“”型栅栏,如图2、图3中粗线段所示,点,在x轴上,MN与矩形的一边平行且相等.栅栏总长l为图中粗线段,,,MN长度之和.请解决以下问题:
(ⅰ)修建一个“”型栅栏,如图2,点,在抛物线AED上.设点的横坐标为,求栅栏总长l与m之间的函数表达式和l的最大值;
(ⅱ)现修建一个总长为18的栅栏,有如图3所示的修建“”型或“”型栅型两种设计方案,请你从中选择一种,求出该方案下矩形面积的最大值,及取最大值时点的横坐标的取值范围(在右侧).
【答案】(1)y=x2+8
(2)(ⅰ)l=m2+2m+24,l的最大值为26;(ⅱ)方案一:+9≤P1横坐标≤;方案二:+≤P1横坐标≤
【分析】(1)通过分析A点坐标,利用待定系数法求函数解析式;
(2)(ⅰ)结合矩形性质分析得出P2的坐标为(m,-m2+8),然后列出函数关系式,利用二次函数的性质分析最值;
(ⅱ)设P2P1=n,分别表示出方案一和方案二的矩形面积,利用二次函数的性质分析最值,从而利用数形结合思想确定取值范围.
(1)由题意可得:A(-6,2),D(6,2),
又∵E(0,8)是抛物线的顶点,
设抛物线对应的函数表达式为y=ax2+8,将A(-6,2)代入,
(-6)2a+8=2,解得:a=,
∴抛物线对应的函数表达式为y=x2+8;
(2)(ⅰ)∵点P1的横坐标为m(0<m≤6),且四边形P1P2P3P4为矩形,点P2,P3在抛物线AED上,
∴P2的坐标为(m,m2+8),
∴P1P2=P3P4=MN=m2+8,P2P3=2m,
∴l=3(m2+8)+2m=m2+2m+24=(m-2)2+26,
∵<0,∴当m=2时,l有最大值为26,
即栅栏总长l与m之间的函数表达式为l=m2+2m+24,l的最大值为26;
(ⅱ)方案一:设P2P1=n,则P2P3=18-3n,
∴矩形P1P2P3P4面积为(18-3n)n=-3n2+18n=-3(n-3)2+27,
∵-3<0,
∴当n=3时,矩形面积有最大值为27,
此时P2P1=3,P2P3=9,令x2+8=3,解得:x=,
∴此时P1的横坐标的取值范围为+9≤P1横坐标≤,
方案二:设P2P1=n,则P2P3=9-n,
∴矩形P1P2P3P4面积为(9-n)n=-n2+9n=-(n-)2+,
∵-1<0,∴当n=时,矩形面积有最大值为,
此时P2P1=,P2P3=,令x2+8=,解得:x=,
∴此时P1的横坐标的取值范围为+≤P1横坐标≤.
【点睛】本题考查二次函数的应用,掌握待定系数法求函数解析式,准确识图,确定关键点的坐标,利用数形结合思想解题是关键.
6.(2023·江西·统考中考真题)综合与实践
问题提出:某兴趣小组开展综合实践活动:在中,,D为上一点,,动点P以每秒1个单位的速度从C点出发,在三角形边上沿匀速运动,到达点A时停止,以为边作正方形设点P的运动时间为,正方形的而积为S,探究S与t的关系
(1)初步感知:如图1,当点P由点C运动到点B时,
①当时,_______.
②S关于t的函数解析式为_______.
(2)当点P由点B运动到点A时,经探究发现S是关于t的二次函数,并绘制成如图2所示的图象请根据图象信息,求S关于t的函数解析式及线段的长.
(3)延伸探究:若存在3个时刻()对应的正方形的面积均相等.
①_______;
②当时,求正方形的面积.
【答案】(1)①3;②;(2),;(3)①4;②
【分析】(1)①先求出,再利用勾股定理求出,最后根据正方形面积公式求解即可;②仿照(1)①先求出,进而求出,则;
(2)先由函数图象可得当点P运动到B点时,,由此求出当时,,可设S关于t的函数解析式为,利用待定系数法求出,进而求出当时,求得t的值即可得答案;
(3)①根据题意可得可知函数可以看作是由函数向右平移四个单位得到的,设是函数上的两点,则,是函数上的两点,由此可得,则,根据题意可以看作,则;②由(3)①可得,再由,得到,继而得答案.
【详解】(1)解:∵动点P以每秒1个单位的速度从C点出发,在三角形边上沿匀速运动,
∴当时,点P在上,且,
∵,,
∴,
∴,
故答案为:3;
②∵动点P以每秒1个单位的速度从C点出发,在匀速运动,
∴,
∵,,
∴,
∴;
(2)解:由图2可知当点P运动到B点时,,
∴,
解得,
∴当时,,
由图2可知,对应的二次函数的顶点坐标为,
∴可设S关于t的函数解析式为,
把代入中得:,
解得,
∴S关于t的函数解析式为,
在中,当时,解得或,
∴;
(3)解:①∵点P在上运动时, ,点P在上运动时,
∴可知函数可以看作是由函数向右平移四个单位得到的,
设是函数上的两点,则,是函数上的两点,
∴,
∴,
∵存在3个时刻()对应的正方形的面积均相等.
∴可以看作,
∴,
故答案为:4;
②由(3)①可得,
∵,
∴,
∴,
∴.
.
【点睛】本题主要考查了二次函数与图形运动问题,待定系数法求函数解析式,勾股定理等等,正确理解题意利用数形结合的思想求解是解题的关键.
7.在平面直角坐标系xy中,已知抛物线y=-x2+bx+c经过点A(-1,0)和点B(0,3),顶点为C,点D在其对称轴上,且位于点C下方,将线段DC绕点D按顺时针方向旋转90°,点C落在抛物线上的点P处.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求点P的坐标;
(3)将抛物线平移,使其顶点落在原点O,这时点P落在点E的位置,在y轴上是否存在点M,使得MP+ME的值最小,若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,
【分析】(1)根据点的坐标,利用待定系数法即可得;
(2)先求出抛物线的对称轴,再设点的坐标为,则,根据旋转的性质可得,从而可得,将点代入抛物线的解析式求出的值,由此即可得;
(3)先根据点坐标的平移规律求出点,作点关于轴的对称点,连接,从而可得与轴的交点即为所求的点,再利用待定系数法求出直线的解析式,由此即可得出答案.
(1)解:将点代入得:,
解得,
则抛物线的解析式为.
(2)解:抛物线的对称轴为直线,其顶点的坐标为,
设点的坐标为,则,
由旋转的性质得:,
,即,
将点代入得:,
解得或(舍去),
当时,,
所以点的坐标为.
(3)解:抛物线的顶点的坐标为,
则将其先向左平移1个单位长度,再向下平移4个单位长度恰好落在原点,
这时点落在点的位置,且,
,即,恰好在对称轴直线上,
如图,作点关于轴的对称点,连接,
则,
由两点之间线段最短可知,与轴的交点即为所求的点,此时的值最小,即的值最小,
由轴对称的性质得:,
设直线的解析式为,
将点代入得:,
解得,
则直线的解析式为,
当时,,
故在轴上存在点,使得的值最小,此时点的坐标为.
【点睛】本题考查了求二次函数的解析式、二次函数的图象与性质、旋转的性质、点坐标的平移规律等知识点,熟练掌握待定系数法和二次函数的图象与性质是解题关键.
8.(2023·甘肃武威·统考中考真题)如图1,抛物线与轴交于点,与直线交于点,点在轴上.点从点出发,沿线段方向匀速运动,运动到点时停止.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当时,请在图1中过点作交抛物线于点,连接,,判断四边形的形状,并说明理由.
(3)如图2,点从点开始运动时,点从点同时出发,以与点相同的速度沿轴正方向匀速运动,点停止运动时点也停止运动.连接,,求的最小值.
【答案】(1);(2)四边形是平行四边形,理由见解析;(3)
【分析】(1)用待定系数法求二次函数解析式即可;
(2)作交抛物线于点,垂足为,连接,,由点在上,可知,,连接,得出,则,当时,,进而得出,然后证明,即可得出结论;
(3)由题意得,,连接.在上方作,使得,,证明,根据得出的最小值为,利用勾股定理求得,即可得解.
【详解】(1)解:∵抛物线过点,
∴,
∴,
∴;
(2)四边形是平行四边形.
理由:如图1,作交抛物线于点,垂足为,连接,.
∵点在上,
∴,,
连接,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
当时,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵轴,轴,
∴,
∴四边形是平行四边形;
(3)如图2,由题意得,,连接.
在上方作,使得,,
∵,,
∴,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴(当,,三点共线时最短),
∴的最小值为,
∵,
∴,
即的最小值为.
【点睛】本题考查了二次函数的综合应用,待定系数法,平行四边形的性质与判定,勾股定理,全等三角形的判定和性质等知识,熟练掌握二次函数的图象和性质是解题的关键.
9.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴相交于点A、B(点A在点B的左侧),与y轴相交于点C,连接.
(1)求线段AC的长;(2)若点Р为该抛物线对称轴上的一个动点,当时,求点P的坐标;
(3)若点M为该抛物线上的一个动点,当为直角三角形时,求点M的坐标.
【答案】(1)(2)(3)或或或
【分析】(1)根据解析式求出A,B,C的坐标,然后用勾股定理求得AC的长;(2)求出对称轴为x=1,设P(1,t),用t表示出PA2和PC2的长度,列出等式求解即可;(3)设点M(m,m2-2m-3),分情况讨论,当,,分别列出等式求解即可.
(1)
与x轴交点:
令y=0,解得,
即A(-1,0),B(3,0),
与y轴交点:
令x=0,解得y=-3,
即C(0,-3),
∴AO=1,CO=3,
∴;
(2)抛物线的对称轴为:x=1,
设P(1,t),
∴,,
∴
∴t=-1,
∴P(1,-1);
(3)设点M(m,m2-2m-3),
,
,
,
①当时,
,
解得,(舍),,
∴M(1,-4);
②当时,
,
解得,,(舍),
∴M(-2,5);
③当时,
,
解得,,
∴M或;
综上所述:满足条件的M为或或或.
【点睛】本题是二次函数综合题,考查了与坐标轴交点、线段求值、存在直角三角形等知识,解题的关键是学会分类讨论的思想,属于中考压轴题.
10.(2023·四川乐山·统考中考真题)已知是抛物(b为常数)上的两点,当时,总有
(1)求b的值;
(2)将抛物线平移后得到抛物线.
探究下列问题:
①若抛物线与抛物线有一个交点,求m的取值范围;
②设抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,抛物线的顶点为点E,外接圆的圆心为点F,如果对抛物线上的任意一点P,在抛物线上总存在一点Q,使得点P、Q的纵坐标相等.求长的取值范围.
【答案】(1)0;(2)①②
【分析】(1)根据,且时,总有,变形后即可得到结论;
(2)按照临界情形,画出图象分情况讨论求解即可.
【详解】(1)解:由题可知:
时,总有,
.
则,
∴,
∴总成立,且,
;
(2)①注意到抛物线最大值和开口大小不变,m只影响图象左右平移下面考虑满足题意的两种临界情形:
(i)当抛物线过点时,如图所示,
此时,,解得或(舍).
(ii)当抛物线过点时,如图所示,
此时,,
解得或(舍),
综上,,
②同①考虑满足题意的两种临界情形:
(i)当抛物线过点时,如图所示,
此时,,解得或(舍).
(ii)当抛物线过点时,如图所示,
此时,,解得或0(舍).
综上,
如图,由圆的性质可知,点E、F在线段的垂直平分线上.
令,解得,
,
,
,
设,
,
,
,
,
,即,
.
,即,
,
【点睛】此题考查了二次函数的图象和性质、垂径定理、解一元二次方程等知识,数形结合和分类讨论是解题的关键.
11.如图,已知抛物线经过点.
(1)求的值;
(2)连结,交抛物线L的对称轴于点M.
①求点M的坐标;
②将抛物线L向左平移个单位得到抛物线.过点M作轴,交抛物线于点N.P是抛物线上一点,横坐标为,过点P作轴,交抛物线L于点E,点E在抛物线L对称轴的右侧.若,求m的值.
【答案】(1);(2)①;②1或.
【分析】
(1)直接运用待定系数法求解即可;
(2)①求出直线AB的解析式,抛物线的对称轴方程,代入求解即可;②根据抛物线的平移方式求出抛物线的表达式,再分三种情况进行求解即可.
【详解】
解:(1)把点的坐标分别代入,
得.解得
的值分别为.
(2)①设所在直线的函数表达式为,
把的坐标分别代入表达式,得
解得
所在直线的函数表达式为.
由(1)得,抛物线L的对称轴是直线,
当时,.
∴点M的坐标是.
②设抛物线的表达式是,
轴,
点N的坐标是.
∵点P的横坐标为
∴点P的坐标是,
设交抛物线于另一点Q,
∵抛物线的对称轴是直线轴,
∴根据抛物线的轴对称性,点Q的坐标是.
(i)如图1,当点N在点M下方,即时,
,
,
由平移性质得,
∴
∴,
解得(舍去),.
(ii)图2,当点N在点M上方,点Q在点P右侧,
即时,,
,
解得(舍去),(舍去).
(ⅲ)如图3,当点N在点M上方,点Q在点P左侧,
即时,
,
,
解得(舍去),.
综上所述,m的值是1或.
【点睛】
本题属于二次函数综合题,考查了待定系数法求函数的解析式、抛物线的平移规律和一元二次方程等知识点,数形结合、熟练掌握相关性质是解题的关键.
12.(2023·山东枣庄·统考中考真题)如图,抛物线经过两点,并交x轴于另一点B,点M是抛物线的顶点,直线AM与轴交于点D.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若点H是x轴上一动点,分别连接MH,DH,求的最小值;
(3)若点P是抛物线上一动点,问在对称轴上是否存在点Q,使得以D,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形?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.
【答案】(1);(2);(3)存在,或或
【分析】(1)待定系数法求出函数解析式即可;
(2)作点关于轴的对称点,连接,与轴的交点即为点,进而得到的最小值为的长,利用两点间距离公式进行求解即可;
(3)分,,分别为对角线,三种情况进行讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线经过两点,
∴,解得:,
∴;
(2)∵,
∴,
设直线,
则:,解得:,
∴,
当时,,
∴;
作点关于轴的对称点,连接,
则:,,
∴当三点共线时,有最小值为的长,
∵,,
∴,
即:的最小值为:;
(3)解:存在;
∵,
∴对称轴为直线,
设,,
当以D,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时:
①为对角线时:,
∴,
当时,,
∴,
∴;
②当为对角线时:,
∴,
当时,,
∴,
∴;
③当为对角线时:,
∴,
当时,,
∴,
∴;
综上:当以D,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时,或或.
【点睛】本题考查二次函数的综合应用,是中考常见的压轴题.正确的求出函数解析式,熟练掌握二次函数的性质,利用数形结合和分类讨论的思想进行求解,是解题的关键.
13.如图,在平面直角坐标系中,四边形为正方形,点,在轴上,抛物线经过点,两点,且与直线交于另一点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)为抛物线对称轴上一点,为平面直角坐标系中的一点,是否存在以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形.若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)为轴上一点,过点作抛物线对称轴的垂线,垂足为,连接,.探究是否存在最小值.若存在,请求出这个最小值及点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)存在以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形,点的坐标为或或或;(3)存在最小值,最小值为,此时点M的坐标为.
【分析】
(1)由题意易得,进而可得,则有,然后把点B、D代入求解即可;
(2)设点,当以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形时,则根据菱形的性质可分①当时,②当时,然后根据两点距离公式可进行分类求解即可;
(3)由题意可得如图所示的图象,连接OM、DM,由题意易得DM=EM,四边形BOMP是平行四边形,进而可得OM=BP,则有,若使的值为最小,即为最小,则有当点D、M、O三点共线时,的值为最小,然后问题可求解.
【详解】
解:(1)∵四边形为正方形,,
∴,,
∴,
∴OB=1,
∴,
把点B、D坐标代入得:,
解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)由(1)可得,抛物线解析式为,则有抛物线的对称轴为直线,
∵点D与点E关于抛物线的对称轴对称,
∴,
∴由两点距离公式可得,
设点,当以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形时,则根据菱形的性质可分:
①当时,如图所示:
∴由两点距离公式可得,即,
解得:,
∴点F的坐标为或;
②当时,如图所示:
∴由两点距离公式可得,即,
解得:,
∴点F的坐标为或;
综上所述:当以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形,点的坐标为或或或;
(3)由题意可得如图所示:
连接OM、DM,
由(2)可知点D与点E关于抛物线的对称轴对称,,
∴,DM=EM,
∵过点作抛物线对称轴的垂线,垂足为,
∴,
∴四边形BOMP是平行四边形,
∴OM=BP,
∴,
若使的值为最小,即为最小,
∴当点D、M、O三点共线时,的值为最小,此时OD与抛物线对称轴的交点为M,如图所示:
∵,
∴,
∴的最小值为,即的最小值为,
设线段OD的解析式为,代入点D的坐标得:,
∴线段OD的解析式为,
∴.
【点睛】
本题主要考查二次函数的综合、菱形的性质及轴对称的性质,熟练掌握二次函数的综合、菱形的性质及轴对称的性质是解题的关键.
14.(2023·四川内江·统考中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于,两点.与y轴交于点.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若点P是直线下方抛物线上的一动点,过点P作x轴的平行线交于点K,过点P作y轴的平行线交x轴于点D,求与的最大值及此时点P的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点M,使得是以为一条直角边的直角三角形:若存在,请求出点M的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)存在,的最大值为,;(3)或
【分析】(1)将、、代入抛物线解析式求解即可;
(2)可求直线的解析式为,设(),可求,从而可求,即可求解;
(3)过作交抛物线的对称轴于,过作交抛物线的对称轴于,连接,设, 可求,,由,可求,进而求出直线的解析式,即可求解.
【详解】(1)解:由题意得
,
解得:,
抛物线的解析式为.
(2)解:设直线的解析式为,则有
,
解得:,
直线的解析式为;
设(),
,
解得:,
,
,
,
,
,
,
当时,的最大值为,
,
.
故的最大值为,.
(3)解:存在,
如图,过作交抛物线的对称轴于,过作交抛物线的对称轴于,连接,
∵抛物线的对称轴为直线,
设,
,
,
,
,
,
解得:,
;
设直线的解析式为,则有
,
解得,
直线解析式为,
,且经过,
直线解析式为,
当时,,
;
综上所述:存在,的坐标为或.
【点睛】本题考查了待定系数法求函数解析式,二次函数中动点最值问题,直角三角形的判定,勾股定理等,掌握解法及找出动点坐标满足的函数解析式是解题的关键.
15.如图1,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴分别相交于A、B两点,与y轴相交于点C,下表给出了这条抛物线上部分点的坐标值:
(1)求出这条抛物线的解析式及顶点M的坐标;
(2)是抛物线对称轴上长为1的一条动线段(点P在点Q上方),求的最小值;
(3)如图2,点D是第四象限内抛物线上一动点,过点D作轴,垂足为F,的外接圆与相交于点E.试问:线段的长是否为定值?如果是,请求出这个定值;如果不是,请说明理由.
【答案】(1);;(2);(3)是,1.
【分析】
(1)依据表格数据,设出抛物线的顶点式,利用待定系数法求解即可;
(2)利用平移和找对称点的方式,将的长转化为,再利用两点之间线段最短确定的最小值等于CE的长,加1后即能确定的最小值;
(3)设出圆心和D点的坐标,接着表示出E点的坐标,利用圆心到B点的距离等于圆心到D点的距离,求出q和e的关系,得到E点的纵坐标,进而确定EF的长为定值.
【详解】
解:(1)由表格数据可知,顶点坐标为(1,4)
设抛物线解析式为:,
将点(0,3)代入解析式得:3=a+4,
∴,
∴抛物线解析式为:,顶点坐标.
(2)由表格可知,抛物线经过点A(-1,0),C(0,3),
如图3,将A点向上平移一个单位,得到,
则
∴四边形是平行四边形,
∴,
作关于MQ的对称点E,则
∴,
∴,
当P、E、C三点共线时,最短,
设直线CE的解析式为:,
将C、E两点坐标代入解析式可得:,
∴,
∴直线CE的解析式为:,
令,则,
∴当时,P、E、C三点共线,此时最短,
∴的最小值为.
(3)是;
理由:设,
因为A、B两点关于直线x=1对称,
所以圆心位于该直线上,
所以可设的外接圆的圆心为,
作,垂足为点N,则,
由轴,
∴,
∵,且由表格数据可知
∴,
化简得:,
∵点D是第四象限内抛物线上一动点,且抛物线解析式为,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
即的长不变,为1.
【点睛】
本题涉及到了动点问题,综合考查了用待定系数法求抛物线解析式、点的平移、勾股定理、平行四边形的判定与性质、最短路径问题、圆的性质等内容,解决本题的关键是理解并掌握相关概念与公式,能将题干信息与图形相结合,挖掘图中隐含信息,本题有一定的计算量,对学生的综合分析与计算能力都有较高的要求,本题蕴含了数形结合的思想方法等.
16.(2023·湖北黄冈·统考中考真题)已知抛物线与x轴交于两点,与y轴交于点,点P为第一象限抛物线上的点,连接.
(1)直接写出结果;_____,_____,点A的坐标为_____,______;
(2)如图1,当时,求点P的坐标;
(3)如图2,点D在y轴负半轴上,,点Q为抛物线上一点,,点E,F分别为的边上的动点,,记的最小值为m.
①求m的值;
②设的面积为S,若,请直接写出k的取值范围.
【答案】(1),2,,;(2);(3),
【分析】(1)利用待定系数法求二次函数解析式即可求得、,从而可得,,由,可得,求得,在中,根据正切的定义求值即可;
(2)过点C作轴,交于点D,过点P作轴,交y轴于点E, 由,即,再由,可得,证明,可得,设点P坐标为,可得,再进行求解即可;
(3)①作,且使,连接.根据证明,可得,即Q,F,H共线时,的值最小.作于点G,设,则,根据求出点Q的坐标,燃然后利用勾股定理求解即可;
②作轴,交于点T,求出解析式,设,,利用三角形面积公式表示出S,利用二次函数的性质求出S的取值范围,结合①中结论即可求解.
【详解】(1)解:∵抛物线经过点,,
∴,解得:,
∴抛物线解析式为:,
∵抛物线与x轴交于A、两点,
∴时,,解得:,,
∴,
∴,,
在中,,
故答案为:,2,,;
(2)解:过点C作轴,交于点D,过点P作轴,交y轴于点E,
∵,,,
∴,
由(1)可得,,即,
∴,
∵,
∴,
∵轴,轴,
∴,,
∴,
又∵,
∴,
∴,
设点P坐标为,则,,
∴,解得:(舍),,
∴点P坐标为.
(3)解:①如图2,作,且使,连接.
∵,,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴Q,F,H共线时,的值最小.作于点G,
∵,,
∴,
∵,
∴,
∴.
设,则,
∴,解得或(舍去),
∴,
∴,
∴,,
∴;
②如图3,作轴,交于点T,待定系数法可求解析式为,
设,,
则,
∴,
∴,
∴,
∴.
【点睛】本题考查用待定系数法求函数解析式、二次函数与几何综合、二次函数与x轴的交点、全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质、解一元二次方程、锐角三角函数、最值问题、二次函数最值、用分割法求三角形面积,熟练掌握相关知识是解题的关键.
17.已知抛物线与x轴相交于,两点,与y轴交于点C,点是x轴上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若,过点N作x轴的垂线交抛物线于点P,交直线于点G.过点P作于点D,当n为何值时,;
(3)如图2,将直线绕点B顺时针旋转,使它恰好经过线段的中点,然后将它向上平移个单位长度,得到直线.
①______;
②当点N关于直线的对称点落在抛物线上时,求点N的坐标.
【答案】(1);(2);(3)①;②或.
【分析】
(1)根据点的坐标,利用待定系数法即可得;
(2)先根据抛物线的解析式可得点的坐标,再利用待定系数法可得直线的解析式,从而可得点的坐标,然后分别求出的长,最后根据全等三角形的性质可得,由此建立方程求解即可得;
(3)①先利用待定系数法求出直线的解析式,再根据平移的性质可得直线的解析式,从而可得点的坐标,然后根据正切三角函数的定义即可得;
②先求出直线的解析式,再与直线的解析式联立求出它们的交点坐标,从而可得点的坐标,然后代入抛物线的解析式求解即可得.
【详解】
解:(1)将点,代入得:,
解得,
则抛物线的解析式为;
(2)由题意得:点的坐标为,
对于二次函数,
当时,,即,
设直线的解析式为,
将点,代入得:,解得,
则直线的解析式为,
,
,,
,
,即,
解得或(与不符,舍去),
故当时,;
(3)①如图,设线段的中点为点,过点作轴的垂线,交直线于点,
则点的坐标为,点的横坐标为3,
设直线的解析式为,
将点,代入得:,解得,
则直线的解析式为,
由平移的性质得:直线的解析式为,
当时,,即,
,
,
故答案为:;
②由题意得:,
则设直线的解析式为,
将点代入得:,解得,
则直线的解析式为,
联立,解得,
即直线与直线的交点坐标为,
设点的坐标为,
则,解得,即,
将点代入得:,
整理得:,
解得或,
则点的坐标为或.
【点睛】
本题考查了二次函数与一次函数的综合、全等三角形的性质、正切三角函数等知识点,熟练掌握待定系数法和二次函数的性质是解题关键.
18.(2023·山东·统考中考真题)已知抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点,其对称轴为.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,点D是线段上的一动点,连接,将沿直线翻折,得到,当点恰好落在抛物线的对称轴上时,求点D的坐标;
(3)如图2,动点P在直线上方的抛物线上,过点P作直线的垂线,分别交直线,线段于点E,F,过点F作轴,垂足为G,求的最大值.
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)由题易得c的值,再根据对称轴求出b的值,即可解答;
(2)过作x轴的垂线,垂足为H求出A和B的坐标,得到,,由,推出,解直角三角形得到的长,即可解答;
(3)求得所在直线的解析式为,设,设所在直线的解析式为:,得,令,解得,分别表示出和,再对进行化简计算,配方成顶点式即可求解.
【详解】(1)解:抛物线与y轴交于点,
∴,
∵对称轴为,
∴,,
∴抛物线的解析式为;
(2)如图,过作x轴的垂线,垂足为H,
令,
解得:,
∴,,
∴,
由翻折可得,
∵对称轴为,
∴,
∵,
∴,
∴,
在中,,
∴;
(3)设所在直线的解析式为,
把B、C坐标代入得:,
解得,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴直线与x轴所成夹角为,
设,
设所在直线的解析式为:,
把点P代入得,
∴,
令,则,
解得,
∴
∴
∵点P在直线上方,
∴,
∴当时,的最大值为.
【点睛】本题考查了二次函数综合问题,利用数形结合的思想是解题的关键.
19.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线与两坐标轴分别相交于A,B,C三点
(1)求证:∠ACB=90°
(2)点D是第一象限内该抛物线上的动点,过点D作x轴的垂线交BC于点E,交x轴于点F.
①求DE+BF的最大值;
②点G是AC的中点,若以点C,D,E为顶点的三角形与AOG相似,求点D的坐标.
【答案】(1)(2)①9;②或.
【分析】
(1)分别计算A,B,C三点的坐标,再利用勾股定理求得AB、BC、AC的长,最后利用勾股定理逆定理解题;
(2)①先解出直线BC的解析式,设,接着解出,利用二次函数的配方法求最值;②根据直角三角形斜边的中线性质,解得AG的长,再证明,再分两种情况讨论以点C,D,E为顶点的三角形与AOG相似,结合相似三角形对应边成比例性质解题即可.
【详解】
解:(1)令x=0,得
令得
,
(2)①设直线BC的解析式为:,代入,得
设
即DE+BF的最大值为9;
②点G是AC的中点,
在中,
即为等腰三角形,
若以点C,D,E为顶点的三角形与AOG相似,
则①
又
,
或
经检验:不符合题意,舍去,
②,
又
整理得,
,
或,
同理:不合题意,舍去,
综上所述,或.
【点睛】
本题考查二次函数的图象与性质、相似三角形的判定与性质、直角三角形斜边中线的性质、勾股定理及其逆定理、二次函数的最值、解一元二次方程等知识,是重要考点,有难度,掌握相关知识是解题关键.
20.如图,抛物线(其中)与x轴交于A、B两点,交y轴于点C.
(1)直接写出的度数和线段AB的长(用a表示);
(2)若点D为的外心,且与的周长之比为,求此抛物线的解析式;
(3)在(2)的前提下,试探究抛物线上是否存在一点P,使得?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)∠OCA=45°,AB= a+1;(2);(3)存在,P1(,),P2(1,-2).
【分析】
(1)根据二次函数解析式可得A(a,0),C(0,-a),B(-1,0),即可得出OA=OB=a,OB=1,即可证明△OCA是等腰直角三角形,可得∠OCA=45°,根据线段的和差关系可表示AB的长;
(2)如图,作△ABC的外接圆⊙D,根据等腰直角三角形的性质可得AC=,利用两点间距离公式可用a表示出BC的长,根据圆周角定理可得∠D=2∠OAC=90°,可得△DBC是等腰直角三角形,即可证明△DBC∽△OCA,根据相似三角形周长之比等于相似比列方程求出a值即可得答案;
(3)如图,过点D作DH⊥AB于H,过点C作AC的垂线,交x轴于F,过点O作OG⊥AC于G,连接AP交CF于E,可得△OCF是等腰直角三角形,利用待定系数法可得直线CF的解析式,根据外心的定义及等腰直角三角形的性质可求出点D坐标,即可得出BH、DH的长,根据,∠BHD=∠ACE=90°可证明△BHD∽△ACE,根据相似三角形的性质可求出CE的长,根据两点间距离公式可得点E坐标,利用待定系数法可得直线AE解析式,联立直线AE与抛物线的解析式求出点P坐标即可得答案.
【详解】
(1)∵抛物线(其中)与x轴交于A、B两点,交y轴于点C.
∴当x=0时,y=-a,
当y=0时,,
解得:,,
∴A(a,0),C(0,-a),B(-1,0),
∴OB=1,OA=OC=a,
∴△OCA是等腰直角三角形,
∴∠OCA=45°,AB=OA+OB=a+1.
(2)如图,作△ABC的外接圆⊙D,
∵点D为的外心,
∴DB=DC,
∵△OCA是等腰直角三角形,OA=a,
∴∠OAC=45°,AC=,
∵∠BDC和∠BAC是所对的圆心角和圆周角,
∴∠BDC=2∠BAC=90°,
∴∠DBC=45°,
∴∠DBC=∠OAC,
∴△DBC∽△OCA,
∵与的周长之比为,
∴,即,
解得:,
经检验:是原方程的根,
∵,
∴a=2,
∴抛物线解析式为:=.
(3)如图,过点D作DH⊥AB于H,过点C作AC的垂线,交x轴于F,过点O作OG⊥AC于G,连接AP交CF于E,
∵a=2,
∴C(0,-2),A(2,0),AC=,
∵∠OCA=45°,
∴∠OCF=45°,
∴△OCF是等腰直角三角形,
∴F(-2,0),
设直线CF的解析式为y=kx+b,
∴,
解得:,
∴直线CF的解析式为,
∵△OCA是等腰直角三角形,OG⊥AC,
∴OG所在直线为AC的垂直平分线,点G为AC中点,
∵点D为的外心,
∴点D在直线OG上,
∵A(2,0),C(0,-2),
∴G(1,-1),
设直线OG的解析式y=mx,
∴m=-1,
∴直线OG的解析式y=-x,
∵点D为△ABC的外心,
∴点D在AB的垂直平分线上,
∴点D的横坐标为=,
把x=代入y=-x得y=-,
∴D(,-),
∴DH=,BH=1+=,
∵,∠BHD=∠ACE=90°,
∴△BHD∽△ACE,
∴,即,
解得:,
∵点E在直线CF上,
∴设点E坐标为(n,-n-2),
∴CE==,
解得:,
∴(,),(,),
设直线AE1的解析式为y=k1x+b1,
∴,
解得:,
∴直线AE1的解析式为,
同理:直线AE2的解析式为,
联立直线AE1解析式与抛物线解析式得,
解得:,(与点A重合,舍去),
∴P1(,),
联立直线AE2解析式与抛物线解析式得,
解得:,(与点A重合,舍去),
∴P2(1,-2).
综上所述:存在点P,使得,点P坐标为P1(,),P2(1,-2).
【点睛】
本题考查二次函数的综合,考查了二次函数的性质、待定系数法求一次函数解析式、圆周角定理、等腰三角形的性质、相似三角形的判定与性质,熟练掌握相关性质及定理是解题关键
21.如图,二次函数y=ax2+bx+x的图象过O(0,0)、A(1,0)、B(32,32)三点.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若线段OB的垂直平分线与y轴交于点C,与二次函数的图象在x轴上方的部分相交于点D,求直线CD的解析式;
(3)在直线CD下方的二次函数的图象上有一动点P,过点P作PQ⊥x轴,交直线CD于Q,当线段PQ的长最大时,求点P的坐标.
【分析】
(1)将点O、A、B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,则OB中垂线(CD)与x负半轴的夹角为60°,故设CD的表达式为:y=−3x+b,而OB中点的坐标为(34,34),将该点坐标代入CD表达式,即可求解;
(3)过点P作y轴额平行线交CD于点H,PH=−3x+3−(233x2−233x)=−233x2−33x+3,即可求解.
【解析】
(1)将点O、A、B的坐标代入抛物线表达式得c=0a+b+c=032=94a+32b+c,解得a=−233b=−233c=0,
故抛物线的表达式为:y=233x2−233x;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,则OB中垂线(CD)与x负半轴的夹角为60°,
故设CD的表达式为:y=−3x+b,而OB中点的坐标为(34,34),
将该点坐标代入CD表达式并解得:b=3,
故直线CD的表达式为:y=−3x+3;
(3)设点P(x,233x2−233x),则点Q(x,−3x+3),
则PQ=−3x+3−(233x2−233x)=−233x2−33x+3,
∵−233<0,故PQ有最大值,此时点P的坐标为(−14,27316).
22.如图,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,AC,BC.M为线段OB上的一个动点,过点M作PM⊥x轴,交抛物线于点P,交BC于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)过点P作PN⊥BC,垂足为点N.设M点的坐标为M(m,0),请用含m的代数式表示线段PN的长,并求出当m为何值时PN有最大值,最大值是多少?
(3)试探究点M在运动过程中,是否存在这样的点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出此时点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】
(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)PN=PQsin45°=22(−13m2+43m)=−26(m﹣2)2+223,即可求解;
(3)分AC=CQ、AC=AQ、CQ=AQ三种情况,分别求解即可.
【解析】
(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式得9a−3b+4=016a+4b+4=0,解得a=−13b=13,
故抛物线的表达式为:y=−13x2+13x+4;
(2)由抛物线的表达式知,点C(0,4),
由点B、C的坐标得,直线BC的表达式为:y=﹣x+4;
设点M(m,0),则点P(m,−13m2+13m+4),点Q(m,﹣m+4),
∴PQ=−13m2+13m+4+m﹣4=−13m2+43m,
∵OB=OC,故∠ABC=∠OCB=45°,
∴∠PQN=∠BQM=45°,
∴PN=PQsin45°=22(−13m2+43m)=−26(m﹣2)2+223,
∵−26<0,故当m=2时,PN有最大值为223;
(3)存在,理由:
点A、C的坐标分别为(﹣3,0)、(0,4),则AC=5,
①当AC=CQ时,过点Q作QE⊥y轴于点E,
则CQ2=CE2+EQ2,即m2+[4﹣(﹣m+4)]2=25,
解得:m=±522(舍去负值),
故点Q(522,8−522);
②当AC=AQ时,则AQ=AC=5,
在Rt△AMQ中,由勾股定理得:[m﹣(﹣3)]2+(﹣m+4)2=25,解得:m=1或0(舍去0),
故点Q(1,3);
③当CQ=AQ时,则2m2=[m=(﹣3)]2+(﹣m+4)2,解得:m=252(舍去);
综上,点Q的坐标为(1,3)或(522,8−522).
23.在平面直角坐标系xOy中,直线y=−12x+5与x轴、y轴分别交于点A、B(如图).抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过点A.
(1)求线段AB的长;
(2)如果抛物线y=ax2+bx经过线段AB上的另一点C,且BC=5,求这条抛物线的表达式;
(3)如果抛物线y=ax2+bx的顶点D位于△AOB内,求a的取值范围.
【分析】
(1)先求出A,B坐标,即可得出结论;
(2)设点C(m,−12m+5),则BC=52|m,进而求出点C(2,4),最后将点A,C代入抛物线解析式中,即可得出结论;
(3)将点A坐标代入抛物线解析式中得出b=﹣10a,代入抛物线解析式中得出顶点D坐标为(5,﹣25a),即可得出结论.
【解析】
(1)针对于直线y=−12x+5,
令x=0,y=5,
∴B(0,5),
令y=0,则−12x+5=0,
∴x=10,
∴A(10,0),
∴AB=52+102=55;
(2)设点C(m,−12m+5),
∵B(0,5),
∴BC=m2+(−12m+5−5)2=52|m|,
∵BC=5,
∴52|m|=5,
∴m=±2,
∵点C在线段AB上,
∴m=2,
∴C(2,4),
将点A(10,0),C(2,4)代入抛物线y=ax2+bx(a≠0)中,得100a+10b=04a+2b=4,
∴a=−14b=52,
∴抛物线y=−14x2+52x;
(3)∵点A(10,0)在抛物线y=ax2+bx中,得100a+10b=0,
∴b=﹣10a,
∴抛物线的解析式为y=ax2﹣10ax=a(x﹣5)2﹣25a,
∴抛物线的顶点D坐标为(5,﹣25a),
将x=5代入y=−12x+5中,得y=−12×5+5=52,
∵顶点D位于△AOB内,
∴0<﹣25a<52,
∴−110<a<0;
24,若一次函数y=﹣3x﹣3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,点B的坐标为(3,0),二次函数y=ax2+bx+c的图象过A,B,C三点,如图(1).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图(1),过点C作CD∥x轴交抛物线于点D,点E在抛物线上(y轴左侧),若BC恰好平分∠DBE.求直线BE的表达式;
(3)如图(2),若点P在抛物线上(点P在y轴右侧),连接AP交BC于点F,连接BP,S△BFP=mS△BAF.
①当m=12时,求点P的坐标;
②求m的最大值.
【分析】
(1)函数y=﹣3x﹣3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,则点A、C的坐标分别为(﹣1,0)、(0,﹣3),将点A、B、C的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)证明△BCD≌△BCM(AAS),则CM=CD=2,故OM=3﹣2=1,故点M(0,﹣1),即可求解;
(3)过点P作PN∥x轴交BC于点N,则△PFN∽△AFB,则AFPF=ABPN,而S△BFP=mS△BAF,则AFPF=1m=4PN,解得:m=14PN,即可求解.
【解析】
(1)一次函数y=﹣3x﹣3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,则点A、C的坐标分别为(﹣1,0)、(0,﹣3),
将点A、B、C的坐标代入抛物线表达式得0=a−b+c0=9a+3b+cc=−3,解得a=1b=−2c=−3,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣2x﹣3;
(2)设直线BE交y轴于点M,
从抛物线表达式知,抛物线的对称轴为x=2,
∵CD∥x轴交抛物线于点D,故点D(2,﹣3),
由点B、C的坐标知,直线BC与AB的夹角为45°,即∠MCB=∠DCD=45°,
∵BC恰好平分∠DBE,故∠MBC=∠DBC,
而BC=BC,
故△BCD≌△BCM(AAS),
∴CM=CD=2,故OM=3﹣2=1,故点M(0,﹣1),
设直线BE的表达式为:y=kx+b,则b=−13k+b=0,解得k=13b=−1,
故直线BE的表达式为:y=13x﹣1;
(3)过点P作PN∥x轴交BC于点N,
则△PFN∽△AFB,则AFPF=ABPN,
而S△BFP=mS△BAF,则AFPF=1m=4PN,解得:m=14PN,
①当m=12时,则PN=2,
设点P(t,t2﹣2t﹣3),
由点B、C的坐标知,直线BC的表达式为:y=x﹣3,当x=t﹣2时,y=t﹣5,故点N(t﹣2,t﹣5),
故t﹣5=t2﹣2t﹣3,
解得:t=1或2,故点P(2,﹣3)或(1,﹣4);
②m=14PN=14[t﹣(t2﹣2t)]=−14(t−32)2+916,
∵−14<0,故m的最大值为916.
25.在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(﹣3,0)、B(1,0),交y轴于点N,点M为抛物线的顶点,对称轴与x轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接AM,点E是线段AM上方抛物线上一动点,EF⊥AM于点F,过点E作EH⊥x轴于点H,交AM于点D.点P是y轴上一动点,当EF取最大值时:
①求PD+PC的最小值;
②如图2,Q点为y轴上一动点,请直接写出DQ+14OQ的最小值.
【分析】
(1)抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x﹣1)=ax2+2ax﹣3a,即﹣3a=3,即可求解;
(2)①点C(﹣1,0)关于y轴的对称点为点B(1,0),连接BD交y轴于点P,则点P为所求点,PD+PC=PD+PB=DB为最小,即可求解;
②过点O作直线OK,使sin∠NOK=14,过点D作DK⊥OK于点K,交y轴于点Q,则点Q为所求点,则DQ+14OQ=DQ+QK=DK为最小,即可求解.
【解析】
(1)抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+2ax﹣3a,
即﹣3a=3,解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)由抛物线的表达式得,点M(﹣1,4),点N(0,3),
则tan∠MAC=MCAC=2,
则设直线AM的表达式为:y=2x+b,
将点A的坐标代入上式并解得:b=6,
故直线AM的表达式为:y=2x+6,
∵∠EFD=∠DHA=90°,∠EDF=∠ADH,
∴∠MAC=∠DEF,则tan∠DEF=2,则cs∠DEF=55,
设点E(x,﹣x2﹣2x+3),则点D(x,2x+6),
则FE=EDcs∠DEF=(﹣x2﹣2x+3﹣2x﹣6)×55=55(﹣x2﹣4x﹣3),
∵−55<0,故EF有最大值,此时x=﹣2,故点D(﹣2,2);
①点C(﹣1,0)关于y轴的对称点为点B(1,0),连接BD交y轴于点P,则点P为所求点,
PD+PC=PD+PB=DB为最小,
则BD=(1+2)2+(0−2)2=13;
②过点O作直线OK,使sin∠NOK=14,过点D作DK⊥OK于点K,交y轴于点Q,则点Q为所求点,
DQ+14OQ=DQ+QK=DK为最小值,
则直线OK的表达式为:y=15x,
∵DK⊥OK,故设直线DK的表达式为:y=−115x+b,
将点D的坐标代入上式并解得:b=2−215,
则直线DK的表达式为:y=−115x+2−215,
故点Q(0,2−215),
由直线KD的表达式知,QD与x负半轴的夹角(设为α)的正切值为115,则csα=154,
则DQ=xQ−xDcsα=2154=815,而14OQ=14(2−215),
则DQ+14OQ为最小值=815+14(2−215)=15+12.
26.已知抛物线y=ax2+bx+6(a≠0)交x轴于点A(6,0)和点B(﹣1,0),交y轴于点C.
(1)求抛物线的解析式和顶点坐标;
(2)如图(1),点P是抛物线上位于直线AC上方的动点,过点P分别作x轴、y轴的平行线,交直线AC于点D,E,当PD+PE取最大值时,求点P的坐标;
(3)如图(2),点M为抛物线对称轴l上一点,点N为抛物线上一点,当直线AC垂直平分△AMN的边MN时,求点N的坐标.
【分析】
(1)将点A,B坐标代入抛物线解析式中,解方程组即可得出结论;
(2)先求出OA=OC=6,进而得出∠OAC=45°,进而判断出PD=PE,即可得出当PE的长度最大时,PE+PD取最大值,设出点E坐标,表示出点P坐标,建立PE=﹣t2+6t=﹣(t﹣3)2+9,即可得出结论;
(3)先判断出NF∥x轴,进而求出点N的纵坐标,即可建立方程求解得出结论.
【解析】
(1)∵抛物线y=ax2+bx+6经过点A(6,0),B(﹣1,0),
∴a−b+6=036a+6b+6=0,
∴a=−1b=5,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+5x+6=﹣(x−52)2+494,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+5x+6,顶点坐标为(52,494);
(2)由(1)知,抛物线的解析式为y=﹣x2+5x+6,
∴C(0,6),
∴OC=6,
∵A(6,0),
∴OA=6,
∴OA=OC,
∴∠OAC=45°,
∵PD平行于x轴,PE平行于y轴,
∴∠DPE=90°,∠PDE=∠DAO=45°,
∴∠PED=45°,
∴∠PDE=∠PED,
∴PD=PE,
∴PD+PE=2PE,
∴当PE的长度最大时,PE+PD取最大值,
∵A(6,0),C(0,6),
∴直线AC的解析式为y=﹣x+6,
设E(t,﹣t+6)(0<t<6),则P(t,﹣t2+5t+6),
∴PE=﹣t2+5t+6﹣(﹣t+6)=﹣t2+6t=﹣(t﹣3)2+9,
当t=3时,PE最大,此时,﹣t2+5t+6=12,
∴P(3,12);
(3)如图(2),设直线AC与抛物线的对称轴l的交点为F,连接NF,
∵点F在线段MN的垂直平分线AC上,
∴FM=FN,∠NFC=∠MFC,
∵l∥y轴,
∴∠MFC=∠OCA=45°,
∴∠MFN=∠NFC+∠MFC=90°,
∴NF∥x轴,
由(2)知,直线AC的解析式为y=﹣x+6,
当x=52时,y=72,
∴F(52,72),
∴点N的纵坐标为72,
设N的坐标为(m,﹣m2+5m+6),
∴﹣m2+5m+6=72,解得,m=5+352或m=5−352,
∴点N的坐标为(5+352,72)或(5−352,72).
27.已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(5,0)两点,C为抛物线的顶点,抛物线的对称轴交x轴于点D,连结BC,且tan∠CBD=43,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设P是抛物线的对称轴上的一个动点.
①过点P作x轴的平行线交线段BC于点E,过点E作EF⊥PE交抛物线于点F,连结FB、FC,求△BCF的面积的最大值;
②连结PB,求35PC+PB的最小值.
【分析】
(1)设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣5),可得对称轴为直线x=2,由锐角三角函数可求点C坐标,代入解析式可求解析式;
(2)①先求出直线BC解析式,设P(2,t),可得点E(5−34t,t),点F(5−34t,2t−14t2),可求EF的长,由三角形面积公式和二次函数性质可求解;
②根据图形的对称性可知∠ACD=∠BCD,AC=BC=5,过点P作PG⊥AC于G,可得PG=35PC,可得35PC+PB=PG+PB,过点B作BH⊥AC于点H,则PG+PH≥BH,即BH是35PC+PB的最小值,由三角形面积公式可求解.
【解析】
(1)根据题意,可设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣5),
∵抛物线的对称轴为直线x=2,
∴D(2,0),
又∵tan∠CBD=43=CDDB,
∴CD=BD•tan∠CBD=4,
即C(2,4),
代入抛物线的解析式,得4=a(2+1)(2﹣5),
解得 a=−49,
∴二次函数的解析式为 y=−49(x+1)(x−5)=−49x2+169x+209;
(2)①设P(2,t),其中0<t<4,
设直线BC的解析式为 y=kx+b,
∴0=5k+b,4=2k+b.,
解得 k=−43,b=203.
即直线BC的解析式为 y=−43x+203,
令y=t,得:x=5−34t,
∴点E(5−34t,t),
把x=5−34t 代入y=−49(x+1)(x−5),得 y=t(2−t4),
即F(5−34t,2t−14t2),
∴EF=(2t−14t2)−t=t−t24,
∴△BCF的面积=12×EF×BD=32(t−t24)=−38(t2−4t)=−38(t−2)2+32,
∴当t=2时,△BCF的面积最大,且最大值为32;
②如图,连接AC,根据图形的对称性可知∠ACD=∠BCD,AC=BC=5,
∴sin∠ACD=ADAC=35,
过点P作PG⊥AC于G,则在Rt△PCG中,PG=PC⋅sin∠ACD=35PC,
∴35PC+PB=PG+PB,
过点B作BH⊥AC于点H,则PG+PH≥BH,
∴线段BH的长就是35PC+PB的最小值,
∵S△ABC=12×AB×CD=12×6×4=12,
又∵S△ABC=12×AC×BH=52BH,
∴52BH=12,
即BH=245,
∴35PC+PB的最小值为245.
x
…
0
1
2
3
…
y
…
0
3
4
3
0
…
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