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沪教版暑假新九年级数学考点讲与练第14讲二次函数中的平移问题(考点讲与练)(原卷版+解析)
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这是一份沪教版暑假新九年级数学考点讲与练第14讲二次函数中的平移问题(考点讲与练)(原卷版+解析),共32页。
【基础知识】
一.二次函数图象与几何变换
由于抛物线平移后的形状不变,故a不变,所以求平移后的抛物线解析式通常可利用两种方法:一是求出原抛物线上任意两点平移后的坐标,利用待定系数法求出解析式;二是只考虑平移后的顶点坐标,即可求出解析式.
二.坐标与图形变化-平移
(1)平移变换与坐标变化
①向右平移a个单位,坐标P(x,y)⇒P(x+a,y)
①向左平移a个单位,坐标P(x,y)⇒P(x﹣a,y)
①向上平移b个单位,坐标P(x,y)⇒P(x,y+b)
①向下平移b个单位,坐标P(x,y)⇒P(x,y﹣b)
(2)在平面直角坐标系内,把一个图形各个点的横坐标都加上(或减去)一个整数a,相应的新图形就是把原图形向右(或向左)平移a个单位长度;如果把它各个点的纵坐标都加(或减去)一个整数a,相应的新图形就是把原图形向上(或向下)平移a个单位长度.(即:横坐标,右移加,左移减;纵坐标,上移加,下移减.)
三、二次函数中的平移问题主要是点的平移和图形的平移:
针对顶点式抛物线的平移规律是:“左加右减(括号内),上加下减”,同时保持a不变。
【考点剖析】
1.(2023普陀二模)在平面直角坐标系xOy中(如图),已知抛物线经过、两点.
(1)求抛物线的表达式及顶点P的坐标;
(2)将抛物线向左平移个单位,设平移后的抛物线顶点为点.
①求的度数;
②将线段绕点B按逆时针方向旋转150°,点落在点M处,点N是平移后的抛物线上的一点,当△MNB的面积为1时,求点N的坐标.
2.(2023宝山二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=13x2+bx﹣1与x轴交于点A和点B(点A在x轴的正半轴上),与y轴交于点C,已知tan∠CAB=13.
(1)求顶点P和点B的坐标;
(2)将抛物线向右平移2个单位,得到的新抛物线与y轴交于点M,求点M的坐标和△APM的面积;
(3)如果点N在原抛物线的对称轴上,当△PMN与△ABC相似时,求点N的坐标.
【过关检测】
1.(2023普陀区一模24)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=x2+bx+c与直线y=﹣x+1交于点A(m,0),B(﹣3,n),与y轴交于点C,联结AC.
(1)求m、n的值和抛物线的表达式;
(2)点D在抛物线y=x2+bx+c的对称轴上,当∠ACD=90°时,求点D的坐标;
(3)将△AOC平移,平移后点A仍在抛物线上,记作点P,此时点C恰好落在直线AB上,求点P的坐标.
2(2023年金山一模24)已知:抛物线 y x2 bx c 经过点 A(0,1)和 B(1,4),顶点为点 P,抛物线的对称轴与 x 轴相交于点 Q.
求抛物线的解析式;
求∠PAQ 的度数;
把抛物线向上或者向下平移,点 B 平移到点 C 的位置,如果 BQ=CP,求平移后的抛物线解析式.
3(2023闵行一模24). 如图, 在平面直角坐标系 中, 直线 与 牰交于点 , 与 轴交于点 . 点C为拋物线 的顶点.
(1)用含 的代数式表示顶点 的坐标:
(2)当顶点 在 △AOB 内部, 且 S△AOC=52 时,求抛物线的表达式:
(3)如果将抛物线向右平移一个单位,再向下平移 个单位后,平移后的抛物线的顶 点 仍在 △AOB 内, 求 的取值范围.
4(2023奉贤一模24)(本题满分 12 分, 第(1)小题满分 4 分, 第(2)小题每小题满分 4 分)
如图 11, 在平面直角坐标系 xOy 中, 抛物线 y=ax2+bx+3 与 x 轴交于点 A(−1,0) 和 点 B(3,0), 与 y 轴交于点 C, 顶点为 D.
(1) 求该抛物线的表达式的顶点 D 的坐标;
(2) 将抛物线沿 y 轴上下平移, 平移后所得新拋物线顶点为 M, 点 C 的对应点为 E.
①如果点 M 落在线段 BC 上, 求 ∠DBE 的度数;
②设直线 ME 与 x 轴正半轴交于点 P, 与线段 BC 交于点 Q, 当 PE=2PQ 时, 求平移后新抛物线的表达式.
图11
5.(2023•松江区二模)在平面直角坐标系xOy中,直线y=3x+3与x轴、y轴分别交于点A、B,抛物线y=ax2+bx﹣5a经过点A.将点B向右平移5个单位长度,得到点C.
(1)求点C的坐标;
(2)求抛物线的对称轴;
(3)若抛物线的顶点在△OBC的内部,求a的取值范围.
6.【2023年静安区二模24】(本题满分12分,其中第(1)小题4分,第(2)小题5分,第(2)小题3分)
在平面直角坐标系xOy中,点A的坐标为(5,0)(如图),经过点A的抛物线与y轴相交于点B,顶点为点C.
求此抛物线表达式与顶点C的坐标;
求∠ABC的正弦值;
将此抛物线向上平移,所得新抛物线
顶点为D,且△DCA与△ABC相似,求平移后的新抛物线的表达式.
(第24题图)
A
O
x
y
7.【2023年长宁二模24】如图,已知在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣163x+c经过点A(1,0)、B(3,0),且与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如果将抛物线向左平移m(m>0)个单位长度,联结AC、BC,当抛物线与△ABC的三边有且只有一个公共点时,求m的值;
(3)如果点P是抛物线上一动点,且在点B的右侧,联结PC,直线PA交y轴于点E,当∠PCE=∠PEC时,求点P的坐标.
8.【2023年奉贤二模】如图,在平面直角坐标系xOy中,已知B(0,2),C(1,﹣),点A在x轴正半轴上,且OA=2OB,抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过点A、C.
(1)求这条抛物线的表达式;
(2)将抛物线先向右平移m个单位,再向上平移1个单位,此时点C恰好落在直线AB上的点C′处,求m的值;
(3)设点B关于原抛物线对称轴的对称点为B′,联结AC,如果点F在直线AB′上,∠ACF=∠BAO,求点F的坐标.
9.【2023年浦东新区二模24】(12分)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2+bx经过点A(2,0).直线y=x﹣2与x轴交于点B,与y轴交于点C.
(1)求这条抛物线的表达式和顶点的坐标;
(2)将抛物线y=x2+bx向右平移,使平移后的抛物线经过点B,求平移后抛物线的表达式;
(3)将抛物线y=x2+bx向下平移,使平移后的抛物线交y轴于点D,交线段BC于点P、Q,(点P在点Q右侧),平移后抛物线的顶点为M,如果DP∥x轴,求∠MCP的正弦值.
第14讲 二次函数中的平移问题(核心考点讲与练)
【基础知识】
一.二次函数图象与几何变换
由于抛物线平移后的形状不变,故a不变,所以求平移后的抛物线解析式通常可利用两种方法:一是求出原抛物线上任意两点平移后的坐标,利用待定系数法求出解析式;二是只考虑平移后的顶点坐标,即可求出解析式.
二.坐标与图形变化-平移
(1)平移变换与坐标变化
①向右平移a个单位,坐标P(x,y)⇒P(x+a,y)
①向左平移a个单位,坐标P(x,y)⇒P(x﹣a,y)
①向上平移b个单位,坐标P(x,y)⇒P(x,y+b)
①向下平移b个单位,坐标P(x,y)⇒P(x,y﹣b)
(2)在平面直角坐标系内,把一个图形各个点的横坐标都加上(或减去)一个整数a,相应的新图形就是把原图形向右(或向左)平移a个单位长度;如果把它各个点的纵坐标都加(或减去)一个整数a,相应的新图形就是把原图形向上(或向下)平移a个单位长度.(即:横坐标,右移加,左移减;纵坐标,上移加,下移减.)
三、二次函数中的平移问题主要是点的平移和图形的平移:
针对顶点式抛物线的平移规律是:“左加右减(括号内),上加下减”,同时保持a不变。
【考点剖析】
1.(2023普陀二模)在平面直角坐标系xOy中(如图),已知抛物线经过、两点.
(1)求抛物线的表达式及顶点P的坐标;
(2)将抛物线向左平移个单位,设平移后的抛物线顶点为点.
①求的度数;
②将线段绕点B按逆时针方向旋转150°,点落在点M处,点N是平移后的抛物线上的一点,当△MNB的面积为1时,求点N的坐标.
答案:(1),
(2)①;②或
分析:(1)根据题意待定系数法求解析式即可,然后化为顶点式即可求得顶点P的坐标;
(2)①连接,则轴,设交点为C,则,根据平移求得点的坐标,进而即可求得的度数,
②根据题意画出图形,过点M作轴于点D,过点N作轴于点E,根据△MNB的面积为1建立方程,即可求得点N的坐标.
【小问1详解】
解:∵抛物线经过、
解得
∴∴
【小问2详解】
∵抛物线向左平移个单位,设平移后的抛物线顶点为点
∴连接,则轴,设交点为C,则
∵∴,在中,
∴
②过点M作轴于点D,过点N作轴于点E,
∵在中,,,
∴,,则
∵将线段绕点B按逆时针方向旋转150°,点落在点M处,
∴
∴在与△BMD中
∴∴,
∵∴∵将抛物线向左平移个单位,平移后的抛物线顶点
∴平移后的抛物线解析式为
设,则
∴,
∵∴
∴
∵∴解得或
∴N的坐标为或
【点评】本题考查了二次函数综合运用,待定系数法求解析式,面积问题,平移问题,勾股定理解直角三角形,旋转的性质,根据题意作出图形是解题的关键.
2.(2023宝山二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=13x2+bx﹣1与x轴交于点A和点B(点A在x轴的正半轴上),与y轴交于点C,已知tan∠CAB=13.
(1)求顶点P和点B的坐标;
(2)将抛物线向右平移2个单位,得到的新抛物线与y轴交于点M,求点M的坐标和△APM的面积;
(3)如果点N在原抛物线的对称轴上,当△PMN与△ABC相似时,求点N的坐标.
分析:(1)根据题意可画出函数图象,由tan∠CAB=13可得OCOA=13,令x=0可得y=﹣1,进而可得C(0,﹣1),即OC=1,由此可得A(3,0),将点A的坐标代入抛物线解析式可求出b的值,化作顶点式可求出点P的坐标;令y=0,可求出x的值,进而可得出点B的坐标;
(2)根据抛物线的平移可求出新抛物线,令x=0,可得出点M的坐标,利用三角形的面积公式可求出△APM的面积;
(3)过点M作MQ垂直于原抛物线的对称轴,可得出MQ和PQ的长,进而可得出tan∠MPQ=tan∠CAB=13,由△PMN与△ABC相似可得,PM:PN=AB:AC或PM:PN=AC:AB,由此可得出点N的坐标.
【解答】解:(1)根据题意可画出函数图象,
令x=0可得y=﹣1,
∴C(0,﹣1),即OC=1.
在Rt△AOC中,tan∠CAB=13,
∴OCOA=13,
∴OA=3,
∴A(3,0).
将点A的坐标代入抛物线解析式可得,13×32+3b﹣1=0,解得b=−23.
∴抛物线的解析式为:y=13x2−23x﹣1=13(x﹣1)2−43.
∴顶点P(1,−43),
令y=0,即13(x﹣1)2−43=0,
∴x=3或x=﹣1,
∴B(﹣1,0).
(2)将(1)中抛物线向右平移2个单位,得到的新抛物线y=13(x﹣3)2−43.
令x=0,则y=53.
∴M(0,53).
连接AP并延长交y轴于点D,
∴直线AP的解析式为:y=23x﹣2,
∴D(0,﹣2),
∴S△APM=12(xA﹣xP)•MD=12×(3﹣1)×(53+2)=113.
(3)在△ABC中,A(3,0),B(﹣1,0),C(0,﹣1),tan∠CAB=13,
∴AB=4,AC=10.
如图,过点M作MQ垂直于原抛物线的对称轴,
∴MQ=1,PQ53+43=3,
∴tan∠MPQ=MQPQ=13,PM=10.
∴∠MPQ=∠CAB,
若△PMN与△ABC相似,则PM:PN=AB:AC或PM:PN=AC:AB,
设N(1,t),则PN=t+43,
∴10:(t+43)=4:10或10:(t+43)=10:4,
解得t=76或t=83.
∴N(1,76)或(1,83).
【点评】本题属于二次函数与几何综合题,涉及待定系数法求函数解析式,三角函数值,相似三角形的性质与判定,分类讨论思想等知识.第(3)问得出∠MPQ=∠CAB是解题关键.
【过关检测】
1.(2023普陀区一模24)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=x2+bx+c与直线y=﹣x+1交于点A(m,0),B(﹣3,n),与y轴交于点C,联结AC.
(1)求m、n的值和抛物线的表达式;
(2)点D在抛物线y=x2+bx+c的对称轴上,当∠ACD=90°时,求点D的坐标;
(3)将△AOC平移,平移后点A仍在抛物线上,记作点P,此时点C恰好落在直线AB上,求点P的坐标.
分析:(1)利用待定系数法求出A,B两点坐标即可解决问题.
(2)过点D作DH⊥y轴于点H,由直角三角形的性质得出tan∠ACO=tan∠CDH,则,可列出方程求出CH的长,则可得出答案;
(3)设P(t,),得出N(t﹣3,),由点N在直线AB上可得出t的值,则可得出答案.
【解答】解:(1)将A(m,0)代入y=﹣x+1,
解得m=3,
∴A(3,0),
将B(﹣3,n)代入y=﹣x+1,
解得n=2,
∴B(﹣3,﹣2),
把A(3,0),B(﹣3,2)代入y=x2+bx+c中,
得,
解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣2.
(2)如图1,过点D作DH⊥y轴于点H,
∵抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣2.
∴抛物线的对称轴为x=﹣=,
∴DH=,
∵∠ACD=90°,
∴∠ACO+∠DCH=90°,
又∵∠DCH+∠CDH=90°,
∴∠ACO=∠CDH,
∴tan∠ACO=tan∠CDH,
∴,
由(1)可知OA=3,OC=2,
∴,
∴CH=,
∴D(,﹣);
(3)如图2,若平移后的三角形为△PMN,
则MN=OC=2,PM=OA=3,
设P(t,t﹣2),
∴N(t﹣3,t﹣2﹣2),
∵点N在直线y=﹣x+1上,
∴(t﹣3)+1,
∴t=3或t=﹣3,
∴P(3,4﹣)或P(﹣3,4+).
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,一次函数的性质,直角三角形的性质,锐角三角函数的定义,平移的性质等知识,解题的关键是理解题意,学会用转化的思想思考问题,学会利用参数构建方程确定点的坐标.
2(2023年金山一模24)已知:抛物线 y x2 bx c 经过点 A(0,1)和 B(1,4),顶点为点 P,抛物线的对称轴与 x 轴相交于点 Q.
求抛物线的解析式;
求∠PAQ 的度数;
把抛物线向上或者向下平移,点 B 平移到点 C 的位置,如果 BQ=CP,求平移后的抛物线解析式.
解:(1)根据题意………………………………………………………(2分)
解得:,。
∴抛物线的表达式是…………………………………………………(2分)
(2),∴顶点P的坐标是(2,5).
对称轴是直线x=2,点Q的坐标为(2,0). …………………………………………(1分)
∴,,;……………………………………………………(1分)
∴,∴∠COM = 90°,…………………………………………………(2分)
(3)根据题意,BC∥PQ.
如果点C在点B的上方, PC∥BQ时,四边形BCPQ是平行四边形,
∴BQ=CP,BC=PQ=5,
即抛物线向上平移5个单位,平移后的抛物线解析式是.…………(2分)
如果点C在点B的下方,四边形BCQP是等腰梯形时BQ=CP,
作BE⊥PQ,CF⊥PQ,垂足分别为E、F.
根据题意可得,PE=QF=1,PQ=5,BC=EF=3,
即抛物线向下平移3个单位,平移后的抛物线解析式是……………(2分).
综上所述,平移后的抛物线解析式是或.
3(2023闵行一模24). 如图, 在平面直角坐标系 中, 直线 与 牰交于点 , 与 轴交于点 . 点C为拋物线 的顶点.
(1)用含 的代数式表示顶点 的坐标:
(2)当顶点 在 △AOB 内部, 且 S△AOC=52 时,求抛物线的表达式:
(3)如果将抛物线向右平移一个单位,再向下平移 个单位后,平移后的抛物线的顶 点 仍在 △AOB 内, 求 的取值范围.
【小问1详解】解:拋物线 ,
∴顶点C的坐标为;
【小问2详解】解:对于,当x=0时,y=5,当y=0时,x=5,
∴A(5,0),B(0,5),
∵顶点 C 在 △AOB 内部, 且 S△AOC=52,
∴,
∴a=2,
∴拋物线的表达式为 ;
【小问3详解】解:由题意,平移后的抛物线的顶点P的坐标为,
∵平移后的抛物线的顶 点 仍在 △AOB 内,
∴,
解得:1<a<3,
即 的取值范围为1<a<3.
4(2023奉贤一模24)(本题满分 12 分, 第(1)小题满分 4 分, 第(2)小题每小题满分 4 分)
如图 11, 在平面直角坐标系 xOy 中, 抛物线 y=ax2+bx+3 与 x 轴交于点 A(−1,0) 和 点 B(3,0), 与 y 轴交于点 C, 顶点为 D.
(1) 求该抛物线的表达式的顶点 D 的坐标;
(2) 将抛物线沿 y 轴上下平移, 平移后所得新拋物线顶点为 M, 点 C 的对应点为 E.
①如果点 M 落在线段 BC 上, 求 ∠DBE 的度数;
②设直线 ME 与 x 轴正半轴交于点 P, 与线段 BC 交于点 Q, 当 PE=2PQ 时, 求平移后新抛物线的表达式.
图11
【解答】解:(1)将点A(﹣1,0)和点B(3,0)代入y=ax2+bx+3得,
,
解得,
∴y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴顶点D(1,4);
(2)①设直线x=1交x轴于G,
∵B(3,0),C(0,3),∴OB=OC=3,∴GM=GB=2,∴DM=DG﹣GM=2,
∴将抛物线y=﹣x2+2x+3沿y轴向下平移2个单位时,点M落在BC上,此时E(0,1),
∵D(1,4),E(0,1),B(3,0),
∴DE2=10,BE2=10,BD2=20,∴DE2+BE2=BD2,
∴△BDE是等腰直角三角形,∴∠DBE=45°;
②当点P在x轴正半轴时,则点M在x轴下方,如图,作QH⊥x轴于H,
由C(0,3),D(1,4)可知,直线CD与x轴夹角为45°,
∴平移后∠QPB=45°,∴PH=BH,
∵OE∥QH,PE=2PQ,∴OP=2PH,
∴4BH=3,∴BH=
∴OP=2BH=,∴GM=GP=,∴M(1,﹣),
∴平移后抛物线为y=﹣(x﹣1)2﹣.
5.(2023•松江区二模)在平面直角坐标系xOy中,直线y=3x+3与x轴、y轴分别交于点A、B,抛物线y=ax2+bx﹣5a经过点A.将点B向右平移5个单位长度,得到点C.
(1)求点C的坐标;
(2)求抛物线的对称轴;
(3)若抛物线的顶点在△OBC的内部,求a的取值范围.
分析:(1)由y=3x+3与x、y轴分别交于点A、B,可求出A、B坐标,B向右移动5个单位即得C坐标;
(2)将A坐标代入y=ax2+bx﹣5a可得b=﹣4a,根据对称轴公式可得答案;
(3)对称轴x=2与BC交于D,与OC交于E,抛物线的顶点在△OBC的内部,则顶点在D和E之间,用a表示顶点纵坐标列不等式可得答案.
【解答】解:(1)在y=3x+3中,令x=0得y=3,令y=0得x=﹣1,
∴A(﹣1,0),B(0,3),
∵点B向右平移5个单位长度,得到点C.
∴C(5,3);
(2)∵A(﹣1,0),抛物线y=ax2+bx﹣5a经过点A,
∴0=a﹣b﹣5a,即b=﹣4a,
∴抛物线y=ax2+bx﹣5a对称轴为x==﹣=2;
(3)对称轴x=2与BC交于D,与OC交于E,如图:
设OC解析式为y=kx,
∵(5,3),
∴3=5k,
∴k=,
∴OC解析式为y=x,
令x=2得y=,即E(2,),
由(1)知b=﹣4a,
∴抛物线为y=ax2﹣4ax﹣5a,
∴顶点坐标为(2,﹣9a),
抛物线的顶点在△OBC的内部,则顶点在D和E之间,
而D(2,3),
∴<﹣9a<3,
∴﹣<a<﹣.
【点评】本题考查点的平移、二次函数图象等知识,表示顶点坐标列不等式是解题的关键.
6.【2023年静安区二模24】(本题满分12分,其中第(1)小题4分,第(2)小题5分,第(2)小题3分)
在平面直角坐标系xOy中,点A的坐标为(5,0)(如图),经过点A的抛物线与y轴相交于点B,顶点为点C.
求此抛物线表达式与顶点C的坐标;
求∠ABC的正弦值;
将此抛物线向上平移,所得新抛物线
顶点为D,且△DCA与△ABC相似,求平移后的新抛物线的表达式.
(第24题图)
A
O
x
y
解:(1)∵抛物线经过点A(5,0),∴.(1分)
∴. (1分)
∴抛物线表达式为,顶点C的坐标为().(2分)
(2)设抛物线的对称轴与x轴、AB分别相交于点E、F,点E(3,0).
∵点B(0,5),∴OA=OB=5, AB=,∠OAB=45°,
∴EF=AE=2,CF=6.(1分)
∴.(2分)
过点A作AH⊥BC,垂足为H,
∵BC=,∴.(1分)
∴.∴ .(1分)
(3)∵,∴Rt△AEC∽Rt△AHB,∴∠ACE=∠A
∵△DCA与△ABC相似,∴或.(1分)
∴或.∴CD=或CD=6.(1分)
∵抛物线和y轴的交点向上平移的距离与顶点平移的距离相同,
∴平移后的抛物线的表达式为或.(1分)
7.【2023年长宁二模24】如图,已知在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣163x+c经过点A(1,0)、B(3,0),且与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如果将抛物线向左平移m(m>0)个单位长度,联结AC、BC,当抛物线与△ABC的三边有且只有一个公共点时,求m的值;
(3)如果点P是抛物线上一动点,且在点B的右侧,联结PC,直线PA交y轴于点E,当∠PCE=∠PEC时,求点P的坐标.
答案:(1);(2)m=4;(3)
分析:(1)由待定系数法即可求解;
(2)当抛物线与△ABC的三边有且只有一个公共点时,则抛物线过点C(0,4),即可求解;
(3)求出直线PA的表达式,得到点E的坐标为(0,−t+4),由∠PCE=∠PEC,则点P在CE的中垂线上,进而求解.
【详解】解:(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式得:,
解得
故抛物线的表达式为;
(2)令x=0,y=4
∴C(0,4)
当抛物线与△ABC的三边有且只有一个公共点时,则抛物线过点C(0,4)
由抛物线的表达式知,其对称轴为x=2,
则平移后抛物线再过点C时,m=4;
(3)设点P的坐标为(t,) ,
设直线PA的表达式为y=kx+b,
代入A、P坐标得,解得,
∴直线PA的表达式为y=()x,
令x=0,y=
故点E的坐标为(0,﹣t+4),
而点C(0,4),
∵∠PCE=∠PEC,
则点P在CE的中垂线上,
由中点公式得:yP=(yC+yE),即=(t+4),
解得t=1(舍去)或,
故点P的坐标为.
【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、中垂线的性质、图形的平移等,有一定的综合性,难度适中.
8.【2023年奉贤二模】如图,在平面直角坐标系xOy中,已知B(0,2),C(1,﹣),点A在x轴正半轴上,且OA=2OB,抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过点A、C.
(1)求这条抛物线的表达式;
(2)将抛物线先向右平移m个单位,再向上平移1个单位,此时点C恰好落在直线AB上的点C′处,求m的值;
(3)设点B关于原抛物线对称轴的对称点为B′,联结AC,如果点F在直线AB′上,∠ACF=∠BAO,求点F的坐标.
答案:(1)y=x2﹣2x;(2)4;(3)F坐标为(4,)或(4,﹣1.5).
分析:(1)求出A坐标,将A、C坐标代入y=ax2+bx即可得答案;
(2)求出AB解析式,用m表示C′坐标代入即可得答案;
(3)分F在A上方和下方两种情况画出图形,构造相似三角形利用对应边成比例可得答案.
【详解】解:(1)∵B(0,2),
∴OB=2,
∵点A在x轴正半轴上,且OA=2OB,
∴A(4,0),
∴将A(4,0),C(1,﹣)代入y=ax2+bx得:
,解得,
∴抛物线的表达式为y=x2﹣2x;
(2)设直线AB的解析式是y=mx+n,
将A(4,0),B(0,2)代入得:
,解得,
∴直线AB的解析式是y=﹣x+2,
∵抛物线y=x2﹣2x向右平移m个单位,再向上平移1个单位,则其上的点C也向右平移m个单位,再向上平移1个单位,而C(1,﹣),
∴C′(1+m,﹣),
∵C′(1+m,﹣)在直线AB上,
∴﹣=﹣(1+m)+2,
∴m=4;
(3)∵y=x2﹣2x对称轴为x=2,B(0,2),点B关于原抛物线对称轴的对称点为B′,
∴B′(4,2),
∵A(4,0),
∴直线AB′为x=4,
点F在直线AB′上,∠ACF=∠BAO,分两种情况:
①F在A上方,如图:
过A作AG⊥CF于G,过G作GH//x轴交直线x=4于H,过C作CM⊥x轴交直线GH于M,
∵B(0,2),A(4,0),
∴tan∠BAO=,
∵∠ACF=∠BAO,AG⊥CF,
∴tan∠ACF=,即,
而∠MCG=90°﹣∠MGC=∠AGH,∠M=∠AHG,
∴△MCG∽△HGA,
∴,
∴MC=GH,MG=2AH,
设G(m,n),则MC=n+1.5,MG=m﹣1,GH=4﹣m.AH=n,
∴n+1.5=2(4﹣m),且m﹣1=2n,
解得m=2.8,n=0.9,
∴G(28,0.9),
又C,
∴直线GC解析式为:y=x﹣,
令x=4得y=
∴F(4,),
②F在A下方,
延长AC交y轴于D,过C作CF//x轴交直线x=4于F,
∵A(4,0),C(1,﹣1.5),
∴直线AC解析式为y=x﹣2,
∴D(0,﹣2),
∵B(0,2),
∴B,D关于x轴对称,
∴∠BAO=∠DAO,
若∠ACF=∠BAO,
则∠ACF=∠DAO,
∴CF//x轴,
∴F
综上所述,∠ACF=∠DAO,F坐标为或或.
【点睛】本题考查二次函数的综合题,涉及待定系数法求二次函数的解析式、二次函数的平移、相似三角形的判定与性质,锐角三角函数的应用,等知识,是重要考点,难度较易,掌握相关知识是解题关键.
9.【2023年浦东新区二模24】(12分)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2+bx经过点A(2,0).直线y=x﹣2与x轴交于点B,与y轴交于点C.
(1)求这条抛物线的表达式和顶点的坐标;
(2)将抛物线y=x2+bx向右平移,使平移后的抛物线经过点B,求平移后抛物线的表达式;
(3)将抛物线y=x2+bx向下平移,使平移后的抛物线交y轴于点D,交线段BC于点P、Q,(点P在点Q右侧),平移后抛物线的顶点为M,如果DP∥x轴,求∠MCP的正弦值.
分析:(1)根据待定系数法即可求得抛物线的解析式,化成顶点式即可求得顶点坐标;
(2)根据图象上点的坐标特征求得B(4,0),然后分两种情况讨论求得即可;
(3)设向下平移后的抛物线表达式是:y=x2﹣2x+n,得点D(0,n),即可求得P(2,n),代入y=x﹣2求得n=﹣1,即可求得平移后的解析式为y=x2﹣2x﹣1.求得顶点坐标,然后解直角三角形即可求得结论.
【解答】解:(1)由题意,抛物线y=x2+bx经过点A(2,0),
得0=4+2b,解得 b=﹣2,
∴抛物线的表达式是y=x2﹣2x.
∵y=x2﹣2x=(x﹣1)2﹣1,
∴它的顶点C的坐标是(1,﹣1).
(2)∵直线与x轴交于点B,
∴点B的坐标是(4,0).
①将抛物线y=x2﹣2x向右平移2个单位,使得点A与点B重合,
此时平移后的抛物线表达式是y=(x﹣3)2﹣1.
②将抛物线y=x2﹣2x向右平移4个单位,使得点O与点B重合,
此时平移后的抛物线表达式是y=(x﹣5)2﹣1.
(3)如图,设向下平移后的抛物线表达式是:y=x2﹣2x+n,得点D(0,n).
∵DP∥x轴,
∴点D、P关于抛物线的对称轴直线x=1对称,
∴P(2,n).
∵点P在直线BC上,
∴.
∴平移后的抛物线表达式是:y=x2﹣2x﹣1.
∴新抛物线的顶点M的坐标是(1,﹣2).
∴MC∥OB,
∴∠MCP=∠OBC.
在Rt△OBC中,,
由题意得:OC=2,,
∴.
即∠MCP的正弦值是.
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