备考2023年中考数学压轴题训练 ——二次函数(7)
一、真题
1.(2022·遂宁)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,其中点A的坐标为(﹣1,0),点C的坐标为(0,﹣3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,E为△ABC边AB上的一动点,F为BC边上的一动点,D点坐标为(0,﹣2),求△DEF周长的最小值;
(3)如图2,N为射线CB上的一点,M是抛物线上的一点,M、N均在第一象限内,B、N位于直线AM的同侧,若M到x轴的距离为d,△AMN面积为2d,当△AMN为等腰三角形时,求点N的坐标.
2.(2022·德阳)抛物线的解析式是 .直线 与 轴交于点 ,与 轴交于点 ,点 与直线上的点 关于 轴对称.
(1)如图①,求射线 的解析式;
(2)在(1)的条件下,当抛物线与折线 有两个交点时,设两个交点的横坐标是x1,x2( ),求 的值;
(3)如图②,当抛物线经过点 时,分别与 轴交于 , 两点,且点 在点 的左侧.在 轴上方的抛物线上有一动点 ,设射线 与直线 交于点 .求 的最大值.
3.(2022·自贡)已知二次函数 .
(1)若 ,且函数图象经过 , 两点,求此二次函数的解析式,直接写出抛物线与 轴交点及顶点的坐标;
(2)在图①中画出⑴中函数的大致图象,并根据图象写出函数值 时自变量 的取值范围;
(3)若 且 ,一元二次方程 两根之差等于 ,函数 图象经过 两点,试比较 的大小 .
4.(2022·眉山)在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,(点在点的左侧),与轴交于点,且点的坐标为.
(1)求点的坐标;
(2)如图1,若点是第二象限内抛物线上一动点,求点到直线距离的最大值;
(3)如图2,若点是抛物线上一点,点是抛物线对称轴上一点,是否存在点使以,,,为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
5.(2022·乐山)如图1,已知二次函数的图象与x轴交于点、,与y轴交于点C,且.
(1)求二次函数的解析式;
(2)如图2,过点C作轴交二次函数图象于点D,P是二次函数图象上异于点D的一个动点,连接PB、PC,若,求点P的坐标;
(3)如图3,若点P是二次函数图象上位于BC下方的一个动点,连接OP交BC于点Q.设点P的横坐标为t,试用含t的代数式表示的值,并求的最大值.
6.(2022·广元)在平面直角坐标系中,直线y=﹣x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)经过A,B两点,并与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,b满足的关系式及c的值;
(2)当a=时,若点P是抛物线对称轴上的一个动点,求△PAB周长的最小值;
(3)当a=1时,若点Q是直线AB下方抛物线上的一个动点,过点Q作QD⊥AB于点D,当QD的值最大时,求此时点Q的坐标及QD的最大值.
7.(2022·达州)如图1,在平面直角坐标系中,已知二次函数 的图象经过点 , ,与y轴交于点C.
(1)求该二次函数的表达式;
(2)连接 ,在该二次函数图象上是否存在点P,使 ?若存在,请求出点P的坐标:若不存在,请说明理由;
(3)如图2,直线l为该二次函数图象的对称轴,交x轴于点E.若点Q为x轴上方二次函数图象上一动点,过点Q作直线 , 分别交直线l于点M,N,在点Q的运动过程中, 的值是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
8.(2022·黔东南)如图,抛物线的对称轴是直线,与轴交于点,,与轴交于点,连接.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)已知点是第一象限内抛物线上的一个动点,过点作轴,垂足为点,交直线于点,是否存在这样的点,使得以,,为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出点的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)已知点是抛物线对称轴上的点,在坐标平面内是否存在点,使以点、、、为顶点的四边形为矩形,若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
9.(2022·毕节)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,顶点为,抛物线的对称轴交直线于点E.
(1)求抛物线的表达式;
(2)把上述抛物线沿它的对称轴向下平移,平移的距离为,在平移过程中,该抛物线与直线始终有交点,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.
10.(2022·黔西)如图,在平面直角坐标系中,经过点的直线AB与y轴交于点.经过原点O的抛物线交直线AB于点A,C,抛物线的顶点为D.
(1)求抛物线的表达式;
(2)M是线段AB上一点,N是抛物线上一点,当轴且时,求点M的坐标;
(3)P是抛物线上一动点,Q是平面直角坐标系内一点.是否存在以点A,C,P,Q为顶点的四边形是矩形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
11.(2022·西藏)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣ +(m﹣1)x+2m与x轴交于A,B(4,0)两点,与y轴交于点C,点P是抛物线在第一象限内的一个动点.
(1)求抛物线的解析式,并直接写出点A,C的坐标;
(2)如图甲,点M是直线BC上的一个动点,连接AM,OM,是否存在点M使AM+OM最小,若存在,请求出点M的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)如图乙,过点P作PF⊥BC,垂足为F,过点C作CD⊥BC,交x轴于点D,连接DP交BC于点E,连接CP.设△PEF的面积为S1,△PEC的面积为S2,是否存在点P,使得最大,若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
12.(2022·武威)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线 与 轴交于 , 两点,点 在 轴上,且 , , 分别是线段 , 上的动点(点 , 不与点 , , 重合).
(1)求此抛物线的表达式;
(2)连接 并延长交抛物线于点 ,当 轴,且 时,求 的长;
(3)连接 .
①如图2,将 沿 轴翻折得到 ,当点 在抛物线上时,求点 的坐标;
②如图3,连接 ,当 时,求 的最小值.
二、模拟预测
13.(2023·成都模拟)在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),直线与抛物线交于C,D两点(点D在第一象限).
(1)如图,当点C与点A重合时,求抛物线的函数表达式;
(2)在(1)的条件下,连接,点E在抛物线上,若,求出点E的坐标;
(3)将抛物线L向上平移1个单位得到抛物线,抛物线的顶点为P,直线与抛物线交于M,N两点,连接,若,求a的值.
14.(2023·内江模拟)如图,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,OB=OC,点D在函数图象上,CD∥x轴且CD=2,直线l是抛物线的对称轴,E是抛物线的顶点.
(1)求b、c的值;
(2)如图1,连BE,线段OC上的点F关于直线l的对称点F′恰好在线段BE上,求点F的坐标;
(3)如图2,动点P在线段OB上,过点P作x轴的垂线分别与BC交于点M、与抛物线交于点N.试问:抛物线上是否存在点Q,使得△PQN与△APM的面积相等,且线段NQ的长度最小?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
15.(2023·南充模拟) 抛物线经过、两点,且,直线过点,,点是线段不含端点上的动点,过作轴交抛物线于点,连接、.
(1)求抛物线与直线的解析式;
(2)求证:为定值;
(3)在第四象限内是否存在一点,使得以、、、为顶点的平行四边形面积最大,若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
16.(2023·新都模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-6,0),OA=3OB= OC,D为线段AC下方抛物线上一动点,过点D做DG⊥AC于G.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)求△ACD面积的最大值;
(3)连接BC,是否存在点D,使得△CDG中有一个角与∠BCO相等?若存在,请求出点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
17.(2023·四川模拟)已知抛物线经过原点,交x轴于点A,抛物线上一点B,直线交x轴于点C,交y轴于点D,若,,P为上的一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P在第一象限,且在抛物线内,设点P的横坐标为.
(ⅰ)若直线与抛物线交于点,作轴,求的值(用x的代数式表示);
(ⅱ)F在y轴的正半轴上,且.连接,直线交x轴于点H,交y轴于点G,过点P作交x轴于点I,过点I作y轴的平行线交于点J,连接,过点I作,交于点Q,的角平分线交x轴于点M,过点M作,交于点L,过点L作于点N,若,求点P的坐标.
18.(2023·游仙模拟)抛物线与x轴分别交于,两点(点在点的左侧),与轴交于点,抛物线对称轴为,点是第一象限抛物线上动点,连接,.
(1)求抛物线和直线的解析式;
(2)如图1,连接,交于点,设的面积为,的面积为,求的最小值及此时点的坐标;
(3)如图2,设,在直线上方的抛物线上是否存在点,使得恰好等于,若存在,求出点的横坐标;若不存在,请说明理由.
19.(2022九下·凯里开学考)如图,在直角坐标系中,直线 与 轴、 轴的交点分别为 、 ,以 为对称轴的抛物线 与 轴分别交于点 、 .
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点 是第二象限内抛物线上的动点,其横坐标为 .设抛物线的对称轴 与 轴交于点 ,连接 ,交 于 ,求出当以 、 、 为顶点的三角形与 相似时点 的坐标;
(3)点 是对称轴上任意一点,在抛物线上是否存在点 ,使以点 、 、 、 为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点 的坐标;若不存在,说明理由.
20.(2023九上·安顺期末)如图,已知抛物线y=+bx+c经过△ABC的三个顶点,其中点A(0,1),点B(﹣9,10),AC∥x轴,点P是直线AC下方抛物线上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点P且与y轴平行的直线l与直线AB、AC分别交于点 E、F,当四边形AECP的面积最大时,求点P的坐标;
(3)当点P为抛物线的顶点时,在直线AC上是否存在点Q,使得以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,若存在,求出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
答案解析部分
1.【答案】(1)解:∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣1,0),点C(0,﹣3).
∴
∴ ,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3
(2)解:如图,设D1为D关于直线AB的对称点,D2为D关于ZX直线BC的对称点,连接D1E,D2F,D1D2.
由对称性可知DE=D1E,DF=D2F,△DEF的周长=D1E+EF+D2F,
∴当D1,E.F.D2共线时,△DEF的周长最小,最小值为D1D2的长,
令y=0,则x2﹣2x﹣3=0,
解得x=﹣1或3,
∴B(3,0),
∴OB=OC=3,
∴△BOC是等腰直角三角形,
∵BC垂直平分DD2,且D(﹣2,0),
∴D2(1,﹣3),
∵D,D1关于x轴的长,
∴D1(0,2),
∴D1D2 = ,
∴△DEF的周长的最小值为 .
(3)解:∵M到x轴距离为d,AB=4,连接BM.
∴S△ABM=2d,
又∵S△AMN=2d,
∴S△ABM=S△AMN,
∴B,N到AM的距离相等,
∵B,N在AM的同侧,
∴AM∥BN,
设直线BN的解析式为y=kx+m,
则有
∴
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
∴设直线AM的解析式为y=x+n,
∵A(﹣1,0),
∴直线AM的解析式为y=x+1,
由 ,解得 或
∴M(4,5),
∵点N在射线BC上,
∴设N(t,t﹣3),
过点M作x轴的平行线l,过点N作y轴的平行线交x轴于点P,交直线l于点Q.
∵A(﹣1,0),M(4,5),N(t,t﹣3),
∴AM=5 ,AN=
∵△AMN是等腰三角形,
当AM=AN时,5 = ,
解得t=1± ,
当AM=MN时,5 = ,
解得t=6± ,
当AN=MN时, = ,
解得t= ,
∵N在第一象限,
∴t>3,
∴t的值为 ,1+ ,6+ ,
∴点N的坐标为( , )或(1+ ,﹣2+ )或(6+ ,3+ ).
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;等腰三角形的性质;轴对称的应用-最短距离问题;直角坐标系内两点的距离公式
【解析】【分析】(1)将A(-1,0),C(0,-3)代入y=x2+bx+c中求出b、c的值,据此可得抛物线的解析式;
(2)设D1为D关于直线AB的对称点,D2为D关于ZX直线BC的对称点,连接D1E,D2F,D1D2,由对称性可知DE=D1E,DF=D2F,推出当D1、E、F、D2共线时,△DEF的周长最小,最小值为D1D2的长,令y=0,求出x的值,可得B(3,0),则OB=OC=3,推出△BOC是等腰直角三角形,易得D2(1,-3),D1(0,2),然后利用两点间距离公式进行计算即可;
(3)连接BM,则S△ABM=S△AMN=2d,AM∥BN,求出直线BC、AM的解析式,联立直线AM的解析式与抛物线解析式求出x、y,可得点M的坐标,设N(t,t-3),过点M作x轴的平行线l,过点N作y轴的平行线交x轴于点P,交直线l于点Q,根据两点间距离公式表示出AM、AN、MN,然后分AM=AN、AM=MN、AN=MN,求出t的值,结合点N在第一象限可得t>3,据此解答.
2.【答案】(1)解:∵直线 与坐标轴交于点M、E,
∴令x=0时,y=2;令y=0时,x=2,
∴M点坐标为(2,0),E点坐标为(0,2),
∵G(5 -3),且点G、F关于x轴对称,
∴F(5,3),
设射线MF的解析式为 , ,
∵M点坐标为(2,0),F(5,3),
∴ ,解得: ,
∴射线MF的解析式为 ,
(2)解:根据题意可知射线ME的解析式为: , ,
在(1)中已求得射线MF的解析式为 , ,
∵ 的对称轴为x=2,
又∵M点(2,0),
∴M点刚好在 对称轴为x=2上,
∴抛物线 与折线EMF的两个交点,必然是一个点落在射线ME上,一个点落在射线MF,
∵ ,
∴此时交点的坐标为 、 ,且 、 ,
∵ 、 在抛物线 上,
∴ ,
由①-②,得: ,
整理得:
∵ 、 ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ;
(3)解:∵抛物线 过点C(0,5),
∴代入C点坐标可得a=5,
∴抛物线解析式为 ,
令y=0,得 ,
解得: , ,
∴A点坐标(-1,0)、B点坐标为(5,0),
∵P点在抛物线 上,
∴设P点坐标为 ,
显然A、P不重合,即a≠-1,
∵P点在x轴上方,
∴ ,
设直线AP的解析式为 ,
∴即有 ,解得 ,
即直线AP的解析式为: ,
联立 ,解得 ,
∴N点坐标为 ,
∵P点坐标为 ,A点坐标(-1,0),
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,且通过图象可知,只有当P点在直线ME上方时, 的值才有可能取得最大值,
∴ ,即 ,
∴即有 ,
∴ ,
∴当 时, 取的最大值,且最大值为: ,
即 的最大值为 .
【知识点】关于坐标轴对称的点的坐标特征;偶次方的非负性;二次函数与一次函数的综合应用;直角坐标系内两点的距离公式
【解析】【分析】(1)分别令y=-x+2中的x=0、y=0,求出y、x的值,可得点M、E的坐标,根据点G、F关于x轴对称可得F(5,3),设射线MF的解析式为y=kx+b(x≥2),将M、F的坐标代入求出k、b的值,据此可得射线MF的解析式;
(2)根据题意可知射线ME的解析式为y=-x+2(x≤2),根据抛物线的解析式可得对称轴为直线x=2,易得抛物线与折线EMF的两个交点,必然是一个点落在射线ME上,一个点落在射线MF,则交点坐标为(x1,-x1+2)、(x2,x2-2),代入抛物线解析式中并化简可得(x1-x2-1)[4-(x1+x2)]=0,据此解答;
(3)将C(0,5)代入y=-x2+4x+a中可得a的值,据此可得抛物线的解析式,令y=0,求出x的值,可得点A、B的坐标,设P(a,-a2+4a+5),表示出直线AP的解析式,联立y=-x+2求出x、y,可得点N的坐标,根据两点间距离公式表示出AN2、PN2,然后表示出,推出只有当P点在直线ME上方时,的值才有可能取得最大值,则-x2+4x+5>-x+2,即有-a2+5a+3>0,然后结合偶次幂的非负性进行解答.
3.【答案】(1)解:∵ ,且函数图象经过 , 两点
∴
解之:
∴二次函数解析式为y=-x2-2x+3.
当y=0时-x2-2x+3=0
解之:x1=-3,x2=1
∴抛物线与x轴的交点坐标为(-3,0),(1,0);
∵y=-(x+1)2-4
∴抛物线的顶点坐标为(-1,4).
(2)解:图象如下
当y=3时-x2-2x+3=3
解之:x1=0,x2=-2
由图象可知当-2≤x≤0时y≥3.
(3)解:∵a+b+c=0且a>b>c,
∴a>0,c<0,-b=a+c,且一元二次方程ax2+bx+c=0必有一根为x=1,
∵一元二次方程ax2+bx+c=0两根之差等于a-c,
∵,
∴方程的另一个根为x2=1+c-a,
∴抛物线的对称轴为直线
∴-b=2a+ac-a2,
∴a+c=2a+ac-a2,
∴a+ac-c-a2=0
∴(a-1)(a-c)=0
∴a=1或a=c
∴b=-1-c;
∴y=x2-(1+c)x+c;
∵ 函数 图象经过 两点
∴
∴
∴y1<y2.
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数图象与坐标轴的交点问题;二次函数y=ax^2+bx+c与二次函数y=a(x-h)^2+k的转化;二次函数图象与一元二次方程的综合应用
【解析】【分析】(1)将a=-1和点(0,3),(2,-5)代入函数解析式,可求出b,c的值,可得到抛物线的解析式;由y=0,建立关于x的方程,解方程求出x的值,可得到抛物线与x轴的交点坐标;再将函数解析式转化为顶点式,可得到抛物线的顶点坐标.
(2)利用抛物线的顶点坐标及点(-3,0),(1,0),画出函数图象;再求出当y=3时的x的值;结合函数图象可得到当y≥3时的x的取值范围.
(3)由已知可得到-b=a+c,同时可知此方程有一根为x=1,利用一元二次方程ax2+bx+c=0两根之差等于a-c,可得到方程的另一个根为x2=1+c-a,利用抛物线的对称轴可得到方程,解方程求出a的值,从而可表示出b;可将函数解析式转化为y=x2-(1+c)x+c;再将点P和点Q的坐标代入,可得到y1,y2,然后求出y2-y1的值,根据其值可得到它们的大小关系.
4.【答案】(1)解:∵点在抛物线的图象上,
∴
∴,
∴点的坐标为;
(2)解:过作于点,过点作轴交于点,如图:
∵,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∵轴,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴当最大时,最大,
设直线解析式为,
将代入得,
∴,
∴直线解析式为,
设,,则,
∴,
∵,
∴当时,最大为,
∴此时最大为,即点到直线的距离值最大;
(3)解:存在.点的坐标为:或(3,-16)或.
【知识点】二次函数的最值;平行四边形的性质;等腰直角三角形;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:(3)存在.
∵
∴抛物线的对称轴为直线,
设点N的坐标为(-2,m),点M的坐标为(x,)
分三种情况:①当AC为平行四边形ANMC的边时,如图,
∵A(-5,0),C(0,5),
∴,即
解得,x=3.
∴
∴点M的坐标为(3,-16)
②当AC为平行四边形AMNC的边长时,如图,
方法同①可得,,
∴
∴点M的坐标为(-7,-16);
③当AC为对角线时,如图,
∵A(-5,0),C(0,5),
∴线段AC的中点H的坐标为,即H()
∴,解得,。
∴
∴点M的坐标为(-3,8)
综上,点的坐标为:或(3,-16)或.
【分析】(1)将A(-5,0)代入y=-x2-4x+c中可求出c的值,据此可得点C的坐标;
(2)过P作PE⊥AC于点E,过点P作PF⊥x轴交AC于点H,根据点A、C的坐标可得OA=OC,推出△AOC是等腰直角三角形,得到∠CAO=45°,易得△PHE是等腰直角三角形,则PE=,求出直线AC的解析式,设P(m,-m2-4m+5),则H(m,m+5),表示出PH,结合二次函数的性质可得PH的最大值,进而可得PE的最大值;
(3)根据抛物线的解析式可得对称轴为直线x=-2,设N(-2,m),M(x,-x2-4x+5),然后分①AC为平行四边形ANMC的边,②AC为平行四边形AMNC的边,③AC为对角线,结合中点坐标公式求出x的值,据此可得点M的坐标.
5.【答案】(1)解:∵A(-1,0),
∴OA=1,
又∵∠AOC=90°,tan∠OAC=,
∴OC=2OA=2即点C的坐标为(0,-2),
设二次函数的解析式为y=a(x+1)(x-2),
将C点坐标代入得:a=1,
∴y=(x+1)(x-2)=;
(2)解:设点P(a,),如图所示,当点P在第三象限时,作PE∥AB交BC于E,
∵B(2,0),C(0,-2),
∴直线BC的解析式为:y=x-2,
∴当时,x=y+2=,
∴PE==,
∴S△PBC=PE·OC,
∵抛物线的对称轴为y=,CD∥x轴,C(0,-2),
∴点D(1,-2),
∴CD=1,
∴S△BCD=CD·OC,
∴PE·OC=CD·OC,
∴a2-2a=1,
解得a1=1+(舍去),a2=1-;
当x=1-时,y==a-1=-,
∴P(1-,-),
如图,当点P在第一象限时,作PE⊥x轴于点E,交直线BC于F,
∴F(a,a-2),
∴PF=()-(a-2)=,
∴S△PBC=PF·OB=CD·OC,
∴=1,
解得a1=1+,a2=1-(舍去);
当a=1+时,y==,
∴P(1+,),
综上所述,P点坐标为(1+)或(1-);
(3)解:如图,作PN⊥AB于N,交BC于M,
由题意可知,P(t,),M(t,t-2),
∴PM=(t-2)-()=-,
又∵PN∥OC,
∴△PQM∽△OQC,
∴+,
∴当t=1时,()最大=.
【知识点】相似三角形的判定与性质;锐角三角函数的定义;二次函数-动态几何问题
【解析】【分析】(1) 根据点A的坐标可得OA=1,根据三角函数的概念可得OC=2OA=2,则C(0,-2),设二次函数的解析式为y=a(x+1)(x-2),将点C的坐标代入求出a的值,据此可得二次函数的解析式;
(2)设P(a,a2-a-2),当点P在第三象限时,作PE∥AB交BC于E,求出直线BC的解析式,令y=a2-a-2,得x=a2-a,则PE=a2-2a,S△PBC=PE·OC,易得S△BCD=CD·OC,结合S△PBC=S△BCD可求出a的值,据此可得点P的坐标;当点P在第一象限时,作PE⊥x轴于点E,交直线BC于F,则F(a,a-2),PF=a2-2a,S△PBC=PF·OB=CD·OC,求解可得a的值,进而可得点P的坐标;
(3)作PN⊥AB于N,交BC于M,由题意可知:P(t,t2-t-2),M(t,t-2),PM=-t2+2t,证明△PQM∽△OQC,然后根据相似三角形的性质以及二次函数的性质进行解答.
6.【答案】(1)解:∵直线y=﹣x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴点A的坐标为(-2,0),点B的坐标为(0,-2),
∵抛物线y=ax2+bx+c(a>0)经过A,B两点,
∴,
∴2a=b+1,c=-2;
(2)解:当a=时,则b=-,
∴抛物线的解析式为y=x2-x-2,
抛物线的对称轴为直线x=1,
∵点A的坐标为(-2,0),
∴点C的坐标为(4,0) ,
△PAB的周长为:PB+PA+AB,且AB是定值,
∴当PB+PA最小时,△PAB的周长最小,
∵点A、C关于直线x=1对称,
∴连接BC交直线x=1于点P,此时PB+PA值最小,
∵AP=CP,
∴△PAB的周长最小值为:PB+PA+AB=BC+AB,
∵A(-2,0),B(0,-2),C(4,0),
∴OA=2,OB=2,OC=4,
由勾股定理得BC=2,AB=2,
∴△PAB的周长最小值是:2+2.
(3)解:当a=1时,b=1,
∴抛物线的解析式为y=x2+x-2,
过点Q作QF⊥x轴交于F点,交直线AB于点E,
∵A(-2,0),B(0,-2),
∴OA=OB,
∴∠OAB=45°,
∵QD⊥AB,
∴∠AEF=∠QED=∠EQD=45°,
∴QD=ED=EQ,
设Q(t,t2+t-2),E(t,-t-2),
∴QE=-t-2-(t2+t-2)=-t2-2t,
∴DQ=QE=-(t2+2t)= -(t+1)2+,
当t=-1时,DQ有最大值,此时Q(-1,-2).
【知识点】二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;勾股定理;轴对称的应用-最短距离问题;一次函数图象与坐标轴交点问题
【解析】【分析】(1)令y=-x-2中的x=0、y=0,求出y、x的值,可得点A、B的坐标,然后代入y=ax2+bx+c中就可得到a,b满足的关系式及c的值;
(2)当a=时,则b=-,则抛物线的解析式为y=x2-x-2,对称轴为直线x=1,结合对称性可得C(4,0) ,△PAB的周长为PB+PA+AB,且AB是定值,故当PB+PA最小时,△PAB的周长最小,连接BC交直线x=1于点P,此时PB+PA值最小,△PAB的周长的最小值为BC+AB,根据点A、B、C的坐标可得OA、OB、OC的值,利用勾股定理求出BC、AB,据此解答;
(3)当a=1时,b=1,则抛物线的解析式为y=x2+x-2,过点Q作QF⊥x轴交于F点,交直线AB于点E, 易得△OAB为等腰直角三角形,∠AEF=∠QED=∠EQD=45°,QD=ED=EQ,设Q(t,t2+t-2),E(t,-t-2), 表示出DQ,然后结合二次函数的性质可得DQ的最大值以及对应的点Q的坐标.
7.【答案】(1)解:∵抛物线y=ax2+bx+2经过点A(-1,0),B(3,0),
∴2=-,-3=,
∴a=-,b=,
∴二次函数的表达式为y=-x2+x+2.
(2)解:存在,理由如下:设CP交x轴于点D,
①如图,当点P在BC上方时,
∵∠PCB=∠ABC,
∴CP∥AB,
∴点P与点C关于抛物线对称轴对称,
∵C(0,2),抛物线的对称轴为x=1,
∴P(2,2);
②如图,当点P在BC下方时,设CP交x轴于点D(d,0),
∴OD=d,DB=3-d,
∵∠PCB=∠ABC,
∴CD=BD=3-d,
在Rt△COD中,OC2+OD2=CD2,即22+d2=(3-d)2,
解得:d=,
∴D(,0),
设直线CD的解析式为y=kx+2(k≠0),
∴=-,
∴k=-,
∴yCD=-x+2,
∴-x+2=-x2+x+2,
整理,解得:x=0(舍去)或x=,
∴P(,-),
综上所述,存在点P(2,2)或(,-)使得∠PCB=∠ABC.
(3)解:∵抛物线的对称轴为x=1,
∴E(1,0),
设Q(m,-m2+m+2),-1<m<3,
设直线AQ的解析式为y=k'x+b',
∴0=-k'+b',-m2+m+2=mk'+b',
整理,解得:k'=-m+2,b'=- m+2,
∴yAQ=(- m+2)x- m+2,
∴M(1,- m+4),
同理求得直线BQ的解析式为y=(- m- )x+ 2 m+2,
∴N(1, m+),
∴EM=- m+4,EN= m+,
∴EM+EN=- m+4+m+=,
∴EM+EN的值为定值.
【知识点】平行线的性质;勾股定理;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数-动态几何问题
【解析】【分析】(1)利用待定系数法求解,即把点A(-1,0),B(3,0)代入抛物线表达式,求得a和b的值,即可求得二次函数的表达式;
(2)分两种情况:①当点P在BC上方时,利用平行线性质及抛物线的对称性求出P点坐标;②当点P在BC下方时,设CP交x轴于点D(d,0),表示出CD=BD=3-d,再由勾股定理得OC2+OD2=CD2,即22+d2=(3-d)2,解得d值并求得D(,0),再利用待定系数法求出直线CD的解析式,再与抛物线解析式联立方程,即可求得P点坐标;
(3)设Q(m,-m2+m+2),-1<m<3,直线AQ的解析式为y=k'x+b',利用待定系数法求得直线AQ的解析式,即得M(1,-m+4),同理求得直线BQ的解析式为y=(-m- )x+ 2 m+2,即得N(1, m+),分别表示出EM=- m+4,EN= m+,再求和即可得出EM+EN的值为定值.
8.【答案】(1)解:∵抛物线的对称轴是直线,
∴,解得:a=-1,
∵抛物线过点,
∴,解得:c=3,
∴抛物线解析式为
(2)解:存在这样的点,使得以,,为顶点的三角形是等腰三角形.理由如下:
令y=0,则,
解得:,
∴点A的坐标为(-1,0),
∴OA=1,
当x=0时,y=3,
∴点C的坐标为(0,3),即OC=3,
∴,
设直线BC的解析式为,
把点B(3,0),C(0,3)代入得:
,解得:,
∴直线BC的解析式为,
设点N(m,-m+3),
∴MN=-m+3,AM=m+1,
∴,,
当AC=AN时,,
解得:m=2或0(舍去),
∴此时点N(2,1);
当AC=CN时,,
解得:或(舍去),
∴此时点N;
当AN=CN时,,
解得:,
∴此时点N;
综上所述,存在这样的点(2,1)或或,使得以,,为顶点的三角形是等腰三角形;
(3)解:存在点的坐标为(4,1)或(-2,1)或或.
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数-动态几何问题;二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【解答】(3)解:存在,理由如下:
∵点B(3,0),C(0,3),
∴OB=OC,
∴BC,
设点E(1,n),点F(s,t),
当BC为边时,点C向右平移3个单位向下平移3个单位得到点B,同样E(F)向右平移3个单位向下平移3个单位得到点F(E),且BE=CF(CE=BF),如图,
∴或,
解得:或,
∴此时点F的坐标为(4,1)或(-2,1);
当BC为对角线时,BC=EF,且EF与BC的中点重合,如图,
,解得:或,
∴此时点F的坐标为或;
综上所述,存在点的坐标为(4,1)或(-2,1)或或.
【分析】(1)利用抛物线的对称轴为直线x=1,可求出a的值,再将点B的坐标代入函数解析式,可求出c的值,即可得到抛物线的解析式.
(2)利用二次函数解析式,由y=0求出对应的x的值,可得到点A的坐标,同时求出OA的长,由x=0求出对应的y的值,可得到点C的值,即可求出OC的长;利用勾股定理求出AC2;利用待定系数法求出直线BC的函数解析式,设点N(m,-m+3),分别表示出MN,AM,AN2,CN2;利用等腰三角形的定义再分情况讨论: 当AC=AN时;当AC=CN时;当AN=CN时,分别得到关于m的方程,解方程求出m的值,可得到符合题意的点N的坐标.
(3)由点B,C的坐标可证得OB=OC,利用勾股定理求出BC的长,设点E(1,n),点F(s,t),分情况讨论:当BC为边时,点C向右平移3个单位向下平移3个单位得到点B,同样E(F)向右平移3个单位向下平移3个单位得到点F(E),且BE=CF(CE=BF),可得到关于n,s,t的方程组,解方程组求出n,s,t的值,可得到符合题意的点F的坐标;当BC为对角线时,BC=EF,且EF与BC的中点重合,利用中点坐标及勾股定理可得到关于n,s,t的方程组,解方程组求出n,s,t的值,可得到符合题意的点F的坐标;综上所述可得到点F的坐标.
9.【答案】(1)解:由可知,
解得:,
∴
(2)解:分别令中,得,,;
设BC的表达式为:,
将,代入得,
解得:;
∴BC的表达式为:;
抛物线平移后的表达式为:,
根据题意得,,即,
∵该抛物线与直线始终有交点,
∴,
∴,
∴h的最大值为
(3)解:存在,理由如下:
将代入中得,
∵四边形DEMN是平行四边形,
∴
设,
当时,解得:(舍去),
∴
当时,解得:,
∴或,
综上,点N的坐标为:或或
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)利用抛物线的顶点式,可得到关于b,c的方程组,解方程组求出b,c的值,可得到抛物线的解析式;或利用抛物线的顶点式,代入顶点坐标可求出抛物线的解析式.
(2)利用抛物线的解析式,由y=0求出对应的x的值,由x=0求出对应的y的值,可得到点B,C的坐标;再利用待定系数法求出直线BC的函数解析式;再利用已知条件把上述抛物线沿它的对称轴向下平移,平移的距离为h,可得到平移后的抛物线的解析式,将其与直线BC联立方程组,可得到关于x的一元二次方程,由平移后的抛物线与直线BC始终有交点,可得到b2-4ac≥0,可得到关于h的不等式,然后求出不等式的解集的最大值即可.
(3)将x=2代入一次函数解析式,可求出对应的y的值,可得到点E的坐标;利用平行四边形的性质:对边平行且相等,可得到DE∥MN,DE=MN,利用函数解析式设点M(m,-m2+4m-3),N(m,m-3),利用利用DE=MN,可得到两个关于m的方程,解方程求出m的值可得到符合题意的m的值,然后求出点N的坐标.
10.【答案】(1)解:∵抛物线过点,∴,解得,∴抛物线的表达式为.
(2)解:设直线AB的解析式为:,∵直线AB经过,,∴,∴,∴直线AB的表达式为.
∵轴,可设,,其中.当M在N点上方时,.解得,(舍去).∴.当M在N点下方时, .解得,.∴,.综上所述,满足条件的点M的坐标有三个,,.
(3)解:解:(3)存在.满足条件的点Q的坐标有4个.,,,.理由如下:①如图,若AC是四边形的边.
当时,∴拋物线的对称轴与直线AB相交于点.过点C,A分别作直线AB的垂线交抛物线于点,,∵,,∴,,.∵,∴.∴.∴点与点D重合.当时,四边形是矩形.∵向右平移1个单位,向上平移1个单位得到.∴向右平移1个单位,向上平移1个单位得到.此时直线的解析式为.∵直线与平行且过点,∴直线的解析式为.∵点是直线与拋物线的交点,∴.解得,(舍去).∴.当时,四边形是矩形.∵向左平移3个单位,向上平移3个单位得到.∴向左平移3个单位,向上平移3个单位得到.②如图,若AC是四边形的对角线,
当时.过点作轴,垂足为H,过点C作,垂足为K.可得,.∴.∴.∴.∵点P不与点A,C重合,∴和.∴.∴.∴如图,满足条件的点P有两个.即,.
当时,四边形是矩形.∵向左平移个单位,向下平移个单位得到.∴向左平移个单位,向下平移个单位得到.当时,四边形是矩形.∵向右平移个单位,向上平移个单位得到.∴向右平移个单位,向上平移个单位得到.综上,满足条件的点Q的坐标为或或或
.
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)将点A,O的坐标代入函数解析式,可求出b,c的长,可得到二次函数解析式.
(2)设直线AB的解析式为y=kx+b,将点A,B的坐标代入,可得到关于k,b的方程组,解方程组求出k,b的长,可得到直线AB的函数解析式;利用MN∥y轴,根据两函数解析式设,,其中;分情况讨论:当M在N点上方时,利用MN=2,可得到关于t的方程,解方程求出t的值,可得到点M的坐标;当点M在点的下方时,利用MN=2,可得到关于t的方程,解方程求出t的值,可得到点M的坐标;综上所述可得到符合题意的点M的坐标.
(3)分情况讨论:①如图,若AC是四边形的边,将x=2代入函数解析式求出对应的y的值,可得到点R的坐标,过点C,A分别作直线AB的垂线交抛物线于点P1,P2,利用点C,D的坐标求出CD,CR,RD的长;可证得点P1和点D重合,当CP1∥AQ1,CP1=AQ1时,四边形ACP1Q1是矩形,利用点的坐标平移可得到点P1,Q1的坐标,同时可求出直线P1C,直线P2A的函数解析式,将直线P2A和抛物线联立方程组,解方程组,可得到点P2的坐标;当AC∥P2Q2,AC=P2Q2时,四边形ACQ2P2是矩形,将点A向左平移3个单位,向上平移3个单位得到定C的坐标,因此将点P2向3个单位,向上平移3个单位得到点Q2的坐标;②如图,若AC是四边形的对角线,当∠AP3C=90°,过点P3作P3H⊥x轴,过点C作CK⊥P3H,易证△P3CK∽△AP3H,利用相似三角形的对应边成比例,可得到关于t的方程,解方程求出t的值,利用点P不与点A,C重合,可知t≠1,t≠4,可得到符合题意的t的值,即可得到点P的坐标;当点CP3∥AQ3,CP3=AQ3使四边形AP3CQ3是矩形,利用点的坐标平移,可得到点Q的坐标;当P4C∥AQ4,P4C=AQ4,四边形AP4CQ4是矩形,利用点的坐标平移,可得到点Q的坐标;综上所述可得到符合题意的点Q的坐标.
11.【答案】(1)解:将B(4,0)代入y=﹣+(m﹣1)x+2m,
∴﹣8+4(m﹣1)+2m=0,
解得m=2,
∴y=﹣+x+4;
A(﹣2,0);C(0,4)
(2)解:存在点M使AM+OM最小,理由如下:
作O点关于BC的对称点,连接A交BC于点M,连接B,
由对称性可知,OM=M,
∴AM+OM=AM+MA,
当A、M、三点共线时,AM+OM有最小值,
∵B(4,0),C(0,4),
∴OB=OC,
∴∠CBO=45°,
由对称性可知∠BM=45°,
∴B⊥BO,
∴(4,4),
设直线A的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=x+,
设直线BC的解析式为,
∴4+4=0,
∴=﹣1,
∴y=﹣x+4,
联立方程组,
解得,
∴M();
(3)解:存在点P,使得最大,理由如下:
连接PB,过P点作PGy轴交CB于点G,
设P(t,﹣+t+4),则G(t,﹣t+4),
∴PG=﹣+2t,
∵OB=OC=4,
∴BC=4,
∴S△BCP=×4×(﹣+2t)=﹣+4t=×4×PF,
∴PF=﹣+t,
∵CD⊥BC,PF⊥BC,
∴PFCD,
∴=,
∵=,
∴=,
∵B、D两点关于y轴对称,
∴CD=4,
∴=﹣(﹣4t)=﹣+,
∵P点在第一象限内,
∴0<t<4,
∴当t=2时,有最大值,
此时P(2,4).
【知识点】两一次函数图象相交或平行问题;二次函数的最值;轴对称的应用-最短距离问题;平行线分线段成比例;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:(1)令x=0,则y=4,
∴C(0,4),
令y=0,则﹣+x+4=0,
解得x=4或x=﹣2,
∴A(﹣2,0);
【分析】(1)将B(4,0)代入y=-x2+(m-1)x+2m 中可得m的值,进而可得抛物线的解析式,分别令x=0、y=0,求出y、x的值,可得点A、C的坐标;
(2)作O点关于BC的对称点O′,连接AO′交BC于点M,连接BO′,由对称性可知OM=O′M,则AM+OM=AM+O′MAO′,故当A、M、O′三点共线时,AM+OM有最小值,根据点B、C的坐标可得OB=OC,则∠CBO=45°,由对称性可知∠O′BM=45°,则O′(4,4),利用待定系数法求出直线AO′、BC的解析式, 联立求出x、y,据此可得点M的坐标;
(3)连接PB,过P点作PG∥y轴交CB于点G,设P(t,-t2+t+4),则G(t,-t+4),表示出PG,根据三角形的面积公式可得S△BCP,然后表示出PF,根据平行线分线段成比例的性质可得=,则=,表示出,然后根据二次函数的性质进行解答.
12.【答案】(1)解:∵ 在抛物线 上,
∴ ,解得 ,
∴ ,即
(2)解:在 中,令 ,得 , ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
,
∴ ,
∵ 轴,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
(3)解:①连接 交 于点 ,如图1所示:
∵ 与 关于 轴对称,
∴ , ,
设 ,则 ,
,
∴ ,
∵点 在抛物线 上,
∴ ,
解得 (舍去), ,
∴ ;
②在 下方作 且 ,连接 , ,如图2所示:
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴当 , , 三点共线时, 最小,最小为 ,
过 作 ,垂足为 ,
∵ , ,
∴ , ,
∵ ,
, ,
,
∴
,
即 的最小值为 .
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;轴对称的性质;锐角三角函数的定义;二次函数图象上点的坐标特征;三角形全等的判定(SAS)
【解析】【分析】(1)将B(4,0)代入求出a的值,据此可得抛物线的解析式;
(2)易得A(-3,0)、C(0,4),则OA=3,根据三角函数的概念可得DE,由OE=OA-AE可得OE,进而得到点E的坐标,易得xP=xD=xE=-2,将x=-2代入抛物线解析式中求出y,据此可得PE,然后根据DP=DE+PE进行计算;
(3)①连接DG交AB于点M,根据轴对称的性质可得DG⊥AB,DM=GM,设OM=a,则AM=3-a,根据三角函数的概念可得MG,表示出点G的坐标,代入抛物线解析式中可得a的值,据此可得点G的坐标;
②在AB下方作 ∠EAQ=∠DCB且AQ=BC,连接EQ、CQ,易证△AEQ≌△CDB,得到EQ=BD,推出当C、E、Q三点共线时,BD+CE=EQ+CE最小,最小为CQ,过C作CH⊥AQ,垂足为H,易得∠CBA=45°,BC=,∠CAH=45°,利用勾股定理求出AC,根据等腰直角三角形的性质可得AH,由HQ=AH+AQ=AH+BC可得HQ,然后利用勾股定理计算即可.
13.【答案】(1)解:令,则,
解得,,
∴,,
将代入,解得,
∴,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)解:联立,解得, ,
∴,,
设直线的函数表达式为,
将 坐标代入得,,解得,
∴直线的函数表达式为:,
①当直线时,可以得到,
设直线的表达式为,
将,代入得:,解得,
∴直线的表达式为,
联立,解得,,
∴;
②如图1,过点D作轴于点F,则,,
∴,
如图,记,连接,则,
∴,
∴,
∴直线与抛物线的交点即为点E,
设直线的函数关系式为,
将代入得,,解得,
∴直线的函数关系式为,
联立,解得,,
∴;
综上所述,,;
(3)解:由题意得,抛物线,直线,
设抛物线与直线两个交点M,N的坐标分别为,,
联立,得:,
∴,,,,P点坐标为,
如图2,过点M,N分别作过点P的水平线的垂线,垂足分别为G,H,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴,
∴,
不妨设,则;即,
将,,;,,代入整理得,
解得,(不合题意,舍去),
∴.
【知识点】一元二次方程的根与系数的关系;两一次函数图象相交或平行问题;相似三角形的判定与性质;锐角三角函数的定义;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【分析】(1)令抛物线解析式中的y=0,求出x的值,可得点A、B的坐标,然后将点A的坐标代入y=ax+1中求出a的值,据此可得抛物线的解析式;
(2)联立抛物线与一次函数解析式求出x、y的值,可得点A、D的坐标,利用待定系数法求出直线BD的解析式,①当直线AE∥BD时,设直线AE的表达式为y=5x+m,将点A坐标代入求出m的值,得到直线AE的解析式,联立抛物线解析式,求出x、y,可得点E的坐标;②过点D作DF⊥x轴于点F,则DF=AF=5,根据三角函数的概念求出tan∠BDF的值,得到∠ADF=∠DAF=45°,记G(4,1),连接AG,求出tan∠GAF的值,推出∠GAD=∠ADB,则直线AG与抛物线的交点即为点E,求出直线AG的解析式,联立抛物线解析式,求出x、y,据此可得点E的坐标;
(3)由题意得抛物线L1:y=ax2-2ax-3a+1,直线y=ax+1,设抛物线与直线两个交点M,N的坐标分别为M(x1,y1),N(x2,y2),联立并根据根与系数的关系可得x1+x2=3,x1x2=-3,y1+y2=3a+2,y1y2=-3a2+3a+1,P(1,1-4a),过点M,N分别作过点P的水平线的垂线,垂足分别为G,H,利用两角对应相等的两个三角形相似可得△MPG∽△PNH,由相似三角形的性质可得MG·NH=PG·PH,不妨设m=1-4a,则(y1-m)(y2-m)=(1-x1)(x2-1),即y1y2-m(y1+y2)+m2=-x1x2+(x1+x2)-1,代入求解可得a的值.
14.【答案】(1)解:∵CD∥x轴,CD=2,
∴抛物线对称轴为x=1.
∴-=1,b=2.
∵OB=OC,C(0,c),
∴B点的坐标为(c,0),
∴0=-c2+2c+c,解得c=3或c=0(舍去),
∴c=3;
(2)解:设点F的坐标为(0,m).
∵对称轴为直线x=1,
∴点F关于直线l的对称点F的坐标为(2,m).
由(1)可知抛物线解析式为y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴E(1,4),
∵直线BE经过点B(3,0),E(1,4),
∴利用待定系数法可得直线BE的表达式为y=-2x+6.
∵点F在BE上,
∴m=-2×2+6=2,即点F的坐标为(0,2);
(3)解:存在点Q满足题意.
设点P坐标为(n,0),则PA=n+1,PB=PM=3-n,PN=-n2+2n+3.
作QR⊥PN,垂足为R,
∵S△PQN=S△APM,
∴(n+1)(3-n)=(-n2+2n+3) QR,
∴QR=1.
①点Q在直线PN的左侧时,Q点的坐标为(n-1,-n2+4n),R点的坐标为(n,-n2+4n),N点的坐标为(n,-n2+2n+3).
∴在Rt△QRN中,NQ2=1+(2n-3)2,
∴n=时,NQ取最小值1.此时Q点的坐标为( ,);
②点Q在直线PN的右侧时,Q点的坐标为(n+1,-n2+4).
同理,NQ2=1+(2n-1)2,
∴n=时,NQ取最小值1.此时Q点的坐标为(,).
综上可知存在满足题意的点Q,其坐标为(,)或(,).
【知识点】待定系数法求一次函数解析式;二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;三角形的面积;勾股定理
【解析】【分析】(1) 由题意可得:抛物线对称轴为x=-=1,则b=2,由已知条件可知OB=OC,C(0,c),则B(c,0),代入y=-x2+2x+c中可求出c的值;
(2)设F(0,m),根据对称性可得点F关于直线l的对称点F的坐标为(2,m),根据抛物线的解析式可得顶点E(1,4),利用待定系数法求出直线BE的解析式,将F(0,m)代入求出m的值,进而可得点F的坐标;
(3)设P(n,0),则PA=n+1,PB=PM=3-n,PN=-n2+2n+3,作QR⊥PN,垂足为R,根据S△PQN=S△APM以及三角形的面积公式可得QR=1,①点Q在直线PN的左侧时,Q(n-1,-n2+4n),R(n,-n2+4n),N(n,-n2+2n+3),则NQ2=1+(2n-3)2,据此不难得到NQ取得最小值时点Q的坐标;②点Q在直线PN的右侧时,同理解答即可.
15.【答案】(1)解:由题意得,点,,
将点的坐标代入得:,
解得:
抛物线的解析式为:;
设直线为,将点,的坐标代入得,
,解得:,
直线的解析式是:;
(2)证明:设点,,如图,过点作轴于点,
则,则,,,
为定值;
(3)解:存在,理由:
当是平行四边形的边时,
如下图:设直线交轴于点,交于点,
由的表达式知,,,
过点作于点,则,
则,
则以、、、为顶点的平行四边形面积,
其中为常数,
故当最大时,平行四边形的面积最大,
设点,则点,
则,
即的最大值为,此时点;
当是平行四边形的对角线时,如下图,
同理可得:以、、、为顶点的平行四边形面积,
此时,
当时,的值随最大而增大,而,
当时,最大值为,
故该种情况,不符合题设要求,
综上,点,即四边形为平行四边形时,符合题设要求,
设点,
由中点坐标公式得:,
解得:,
故点
【知识点】二次函数的最值;锐角三角函数的定义;二次函数与一次函数的综合应用;平行四边形的面积;直角坐标系内两点的距离公式
【解析】【分析】(1)由题意可得A(4,0)、B(0,-4),将A(4,0)代入y=ax2-4中可求出a的值,据此可得抛物线的解析式,设直线CE的解析式为y=mx+n,将E(4,-1)、C(0,-3)代入求出m、n的值,据此可得直线CE的解析式;
(2)设P(t,t2-4),过P作PF⊥y轴于点F,则PF=t,FC=|t2-1|,PD=4-t2,PC=t2+1,据此求解;
(3)当CE是平行四边形的边时,设直线CE交x轴于点M,DP交CE于点H,过点P作PN⊥CE于点N,则∠NPD=∠OMC,由三角函数的概念可得PN=PH,则以C、P、E、Q为顶点的平行四边形面积=CE·PH,故当PH最大时,平行四边形的面积最大,设P(x,x2-4),则H(x,x-3),表示出PH,根据二次函数的性质可得PH的最大值以及对应的点P的坐标;当CE是平行四边形的对角线时,同理进行解答,设Q(s,t),由中点坐标公式可得s、t的值,进而可得点Q的坐标.
16.【答案】(1)解:∵OA=3OB= OC=6,
故点B(2,0)、点C(0,-4),
设抛物线的表达式为:y=a(x-x1)(x-x2),
则y=a(x+6)(x-2)=a(x2+4x-12),
即-12a=-4,
解得:a= ,
∴y= x2+ x-4
(2)解:过点D作DE⊥x轴于点E,交AC于点F.
∵A(-6,0),C(0,-4),
设直线AC的表达式为:y=kx+b,
则 ,
解得: ,
则直线AC的表达式为:yAC=- x-4,
设D(x, x2+ x-4),则F(x,- x-4),
则DF=(- x-4)-( x2+ x-4)=- x-2x,
则S△ACD=S△ADF+S△CDF= DF |xC-xA|= ×6×(- x-2x)=-(x+3)2+9≤9,
∴当x=-3时,△ACD面积的最大值为9;
(3)解:过点A作AC垂线交CD延长线于点Q,过点Q作QM⊥x轴于点M.
①当∠BCO=∠DCG,即∠1=∠2时,
∵∠5+∠6=∠6+∠4=90°,
∴∠5=∠4,又∠QMA=∠AOC=90°,
∴△QMA∽△AOC,
∴
又tan∠2= =tan∠1= = ,
∴ = ,
∴QM=3,MA=2,
∴Q(-8,-3)又C(0,-4),
∴直线QC的表达式:y=- x-4,
联立得: ,
解得:x=0或x=- ,
∴x=- ;
②当∠BCO=∠CDG,即∠1=∠3时,
由①可知△QMA∽△AOC,
∴
又∵DG⊥AC,QA⊥AC,
∴DG∥AQ,
∴∠3=∠AQC,
∴tan∠AQC= =tan∠3=tan∠1= = ,
∴ =2,
∴QM=12,MA=8,
∴Q(-14,-12),
又∵C(0,-4),
∴直线QC的表达式:y= x-4,
联立得: ,
解得:x=0或x=- ,
∴x=- ,
综上,存在,点D其横坐标为:- 或- .
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;三角形的面积;相似三角形的判定与性质;锐角三角函数的定义;二次函数y=ax^2+bx+c的性质
【解析】【分析】(1) 由OA=3OB= OC 求出B、C坐标,再利用待定系数法求出抛物线解析式即可;
(2)过点D作DE⊥x轴于点E,交AC于点F,先求yAC=- x-4, 设D(x, x2+ x-4),则F(x,- x-4), 根据S△ACD=S△ADF+S△CDF= DF |xC-xA|列出函数关系式,再利用二次函数的性质求解即可;
(3)过点A作AC垂线交CD延长线于点Q,过点Q作QM⊥x轴于点M,分两种情况: ①当∠BCO=∠DCG,即∠1=∠2, ②当∠BCO=∠CDG,即∠1=∠3时,据此分别解答即可.
17.【答案】(1)解:抛物线经过原点,
设抛物线的解析式为,
把,代入解析式,得,
解得:,
抛物线的解析式为;
(2)解:(ⅰ)直线与抛物线交于点,作轴,点P的横坐标为,
点P与点重合,
;
(ⅱ)过点P作轴于点T,交于点K,过点B作轴于点R,如图所示:
平分,,
,
,
,轴,
,
,
,
,
,
,,
,
,
又,,
,,
,
,
在y轴的正半轴上,且,
,
,
,
,
,
,
又,
,
,
,
,
,,
,
,
令,则,
解得,即,
令,则,即,
,即,
即,
,
,
,
设直线的解析式为,
把,代入得,
解得:,
直线的解析式为,
联立,
解得:,
把代入直线的解析式得,
点P的坐标为.
【知识点】两一次函数图象相交或平行问题;待定系数法求二次函数解析式;平行线的性质;锐角三角函数的定义;三角形全等的判定(AAS)
【解析】【分析】(1)由题意可设抛物线的解析式为y=ax2+bx,将A(10,0)、B(2,6)代入求出a、b的值,据此可得抛物线的解析式;
(2) (ⅰ)由题意可得点P与点D′重合,则PD′+2EP=2EP,据此求解;
(ⅱ)过点P作PT⊥x轴于点T,交CJ于点K,过点B作BR⊥x轴于点R,根据平行线的性质以及角平分线的概念可得∠LMI=∠CJM=∠MJI,推出LM=JL,由同角的余角相等可得∠NJL=∠MLI,利用AS证明△NJL≌△MLI,得到JN=LI,由线段的和差关系可得JI=IQ,则∠IJQ=∠IQJ,由平行线的性质可得∠KPJ=∠IJQ,∠KJP=∠IQJ,进而可推出CK=KJ=KP,易得∠ODC=∠PHC,结合三角函数的概念可得RH,表示出点H的坐标,然后利用待定系数法求出直线BP的解析式,联立直线解析式求出x、y的值,据此可得点P的坐标.
18.【答案】(1)解:∵与轴交于点,抛物线对称轴为,
∴,
解得:,
∴抛物线解析式为,
∵抛物线与x轴分别交于,两点(点在点的左侧),
令,即,
解得:,
∴,
∵,设直线的解析式为,
∴,
解得:,
∴直线的解析式为;
(2)解:过点作轴交于点,
∴
∵,
∴
∴,
设,则的纵坐标为,
,
解得:,
∴
∴,
∴
∵,抛物线开口向下,有最大值,
当,时取得最大值,最大值为,
即的最小值为,此时;
(3)解:∵,
∴,
如图所示,取点,则,设交于点,过点作于点,延长交轴于点,
设直线的解析式为,
∴,解得:
∴直线的解析式为
则,
∴
∵,
∴,
∵
∴,
∴,
∵
∴,
又∵
∴
∴
∴,
∴
设直线的解析式为,
∴
解得:,
∴直线的解析式为,
联立
解得:
∴
设直线的解析式为
则
解得:
∴直线的解析式为
联立
解得:(舍去)或
∴的横坐标为.
【知识点】相似三角形的判定与性质;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数-动态几何问题
【解析】【分析】(1)将点C的坐标代入抛物线可求出c的值,根据抛物线的对称轴直线公式可求出b的值,从而求出抛物线的解析式,令解析式找那个的y=0算出对应的x的值,可得点A、B的坐标,利用待定系数法求出直线BC的解析式;
(2) 过点P作PN∥x轴交BC于点N, 易证△PMN∽△ABM,由同高三角形的面积之比等于底之比可得 , 根据抛物线上点的坐标特点设 设,则的纵坐标为, 再结合直线上的点坐标特点可得 ,从而可得点N的坐标,从而即可得出关于 与t的函数关系式,进而根据所得函数的性质即可解决问题;
(3)易得BC=5, 取点D(9,0),则BC=BD,设DC、PB交于点F,过点F作FE⊥CB于点E,延长FE交y轴于点G,利用待定系数法求出直线CD的解析式,由等腰三角形的三线合一得CE=EB,证出△BCO∽△GCE,由相似三角形对应边成比例建立方程求出CG,从而得出点G的坐标,利用待定系数法求出直线GE的解析式,联立直线GE与CD的解析式组成的方程组可求出点F的坐标,利用待定系数法求出直线BF的解析式,再联立直线BF与抛物线的解析式,求解可得P点的横坐标.
19.【答案】(1)解:∵直线 与x轴交点为A,
∴点A的坐标为(﹣3,0),
∵抛物线的对称轴为x=﹣1,
∴点C的坐标为(1,0),
∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴分别交于点A、C,
∴抛物线为y=﹣(x+3)(x﹣1)=﹣x2﹣2x+3
(2)解:∵抛物线y=﹣x2﹣2x+3的对称轴为x=﹣1,
∴点D的坐标为(﹣1,0),
①当∠ADE=90°时,△ADE∽△AOB.此时点P在对称轴上,即点P为抛物线的顶点,坐标为(﹣1,4);
②当∠AED=90°时,△AED∽△AOB.
过点P作PG⊥AC于点G,则△AED∽△PGD.
于是 ,
∴PG=3GD.
即:﹣t2﹣2t+3=3(﹣1﹣t),
解得t1=﹣2,t2=3(不合题意,舍去).
当t=﹣2时,﹣22+2×2+3=3,
所以此时点P的坐标为(﹣2,3).
综上所述,点P的坐标是(﹣1,4)或(﹣2,3);
(3)解:存在,点N的坐标分别是:N1(2,﹣5),N2(﹣4,﹣5),N3(﹣2,3).
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;平行四边形的性质;相似三角形的性质;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:(3)点N的坐标为:以线段AB为边时,N1(2,﹣5),N2(﹣4,﹣5),
以线段AB为对角线时,N3(﹣2,3).
综上所述,点N的坐标分别是:N1(2,﹣5),N2(﹣4,﹣5),N3(﹣2,3).
【分析】(1)根据直线方程易求点A的坐标,由抛物线的对称性可以求得点C的坐标,然后写出抛物线的交点式方程即可;
(2)需要分类讨论:①当∠ADE=90°时,△ADE∽△AOB.此时点P在对称轴上,即点P为抛物线的顶点,坐标为( 1,4);
②当∠AED=90°时,△AED∽△AOB.过点P作PG⊥AC于点G,则△AED∽△CGD.根据相似三角形的对应边成比例列出关于t的一元二次方程: t2+2t+3=3( 1 t),通过解该方程求得t的值;
(3)根据以A、B、M、N为顶点的四边形是平行四边形,分类讨论进行:①以AB为边时,点A与点N或点B与点N为对应顶点,再根据平行四边形性质,对角线互相平分,利用中点坐标公式即可求出符合条件的N坐标;②以AB为对角线时,点A与点B对应顶点,M和N为对应顶点,再根据平行四边形性质,对角线互相平分,利用中点坐标公式即可求出符合条件的N坐标,即可求解.
20.【答案】(1)解:∵y= x2+bx+c经过A(0,1),B(﹣9,10),
∴ ,
解得b=2,c=1,
∴抛物线的解析式是y= x2+2x+1,
故答案为:y= x2+2x+1;
(2)解:设直线AB的解析式为y=mx+n,将A(0,1),B(﹣9,10)代入得: ,
解得m=﹣1,n=1,
∴AB解析式为y=﹣x+1,
由 x2+2x+1=1解得x1=0,x2=﹣6,
∴C(﹣6,1),AC=6,
∵P在AC下方抛物线上,设P(t, t2+2t+1),
∴﹣6<t<0
∵过点P且与y轴平行的直线l与直线AB交于点E,
∴E(t,﹣t+1),
∴EP=(﹣t+1)﹣( t2+2t+1)=﹣ t2﹣3t,
而四边形AECP的面积S四边形AECP=S△EAC+S△PAC= AC EF+ AC PF= AC EP,
∴S四边形AECP= ×6×(﹣ t2﹣3t)=﹣t2﹣9t=﹣(t+ )2+ ,
∵﹣6<﹣ <0,
∴t=﹣ 时,S四边形AECP最大为 ,此时 t2+2t+1= ×(﹣ )2+2×(﹣ )+1=﹣ ,
故答案为:P(﹣ ,﹣ );
(3)解:∵抛物线y= x2+2x+1顶点为P,
∴P(﹣3,﹣2),
∵过点P且与y轴平行的直线l与直线AB、AC分别交于点 E、F,且AB解析式为y=﹣x+1,
∴E(﹣3,4),F(﹣3,1),
而C(﹣6,1),A(0,1),B(﹣9,10),
∴CF=FP=EF=FA=3,AB=9 ,CP=3 ,
∴∠PCF=∠CPF=∠AEF=∠EAF=45°,
∴以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似时,∠PCQ与∠BAC为45°故对应,
设Q(k,1),则CQ=k+6,分两种情况:
① 如答图1,△CPQ1∽△ABC,
则 可得 ,
解得k=﹣4,此时Q1(﹣4,1),
②如答图2,△CQ2P∽△ABC,
则 可得 ,
解得k=3,此时Q2(3,1),
综上所述,存在直线AC上的点Q,使以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,这种Q有两个,分别是Q1(﹣4,1)、Q2(3,1),
故答案为:存在直线AC上的点Q,使以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,Q坐标分别是Q1(﹣4,1)、Q2(3,1).
【知识点】二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;三角形的面积;相似三角形的判定与性质;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【分析】(1)将点A,B的坐标代入函数解析式,可得到关于b,c的方程组,解方程组求出b,c的值,可得到函数解析式.
(2)利用待定系数法求出直线AB的函数解析式,再利用二次函数解析式,由y=1,可求出对应得x的值,可得到点C及AC的长;根据点P在AC下方抛物线上,设P(t, t2+2t+1),同时可表示出点E的坐标,可得到EP的长;然后根据S四边形AECP=S△EAC+S△PAC,利用三角形的面积公式,表示出S与t的函数解析式,将其函数解析式转化为顶点式,利用二次函数的性质,可求出点P的坐标及四边形AECP面积的最大值.
(3)利用两函数解析式,可得到点E,F的坐标,同时可求出CP,AB的长,可得到CF=FP=EF=FA=3,由此可推出∠PCF=∠CPF=∠AEF=∠EAF=45°,以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似时,∠PCQ与∠BAC为45°故对应,设Q(k,1),则CQ=k+6,分情况讨论:△CPQ1∽△ABC;△CQ2P∽△ABC;利用相似三角形的对应边成比例,可得到关于k的方程,解方程求出k的值,然后求出点Q的坐标.
1 / 1备考2023年中考数学压轴题训练 ——二次函数(7)
一、真题
1.(2022·遂宁)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,其中点A的坐标为(﹣1,0),点C的坐标为(0,﹣3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,E为△ABC边AB上的一动点,F为BC边上的一动点,D点坐标为(0,﹣2),求△DEF周长的最小值;
(3)如图2,N为射线CB上的一点,M是抛物线上的一点,M、N均在第一象限内,B、N位于直线AM的同侧,若M到x轴的距离为d,△AMN面积为2d,当△AMN为等腰三角形时,求点N的坐标.
【答案】(1)解:∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣1,0),点C(0,﹣3).
∴
∴ ,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3
(2)解:如图,设D1为D关于直线AB的对称点,D2为D关于ZX直线BC的对称点,连接D1E,D2F,D1D2.
由对称性可知DE=D1E,DF=D2F,△DEF的周长=D1E+EF+D2F,
∴当D1,E.F.D2共线时,△DEF的周长最小,最小值为D1D2的长,
令y=0,则x2﹣2x﹣3=0,
解得x=﹣1或3,
∴B(3,0),
∴OB=OC=3,
∴△BOC是等腰直角三角形,
∵BC垂直平分DD2,且D(﹣2,0),
∴D2(1,﹣3),
∵D,D1关于x轴的长,
∴D1(0,2),
∴D1D2 = ,
∴△DEF的周长的最小值为 .
(3)解:∵M到x轴距离为d,AB=4,连接BM.
∴S△ABM=2d,
又∵S△AMN=2d,
∴S△ABM=S△AMN,
∴B,N到AM的距离相等,
∵B,N在AM的同侧,
∴AM∥BN,
设直线BN的解析式为y=kx+m,
则有
∴
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
∴设直线AM的解析式为y=x+n,
∵A(﹣1,0),
∴直线AM的解析式为y=x+1,
由 ,解得 或
∴M(4,5),
∵点N在射线BC上,
∴设N(t,t﹣3),
过点M作x轴的平行线l,过点N作y轴的平行线交x轴于点P,交直线l于点Q.
∵A(﹣1,0),M(4,5),N(t,t﹣3),
∴AM=5 ,AN=
∵△AMN是等腰三角形,
当AM=AN时,5 = ,
解得t=1± ,
当AM=MN时,5 = ,
解得t=6± ,
当AN=MN时, = ,
解得t= ,
∵N在第一象限,
∴t>3,
∴t的值为 ,1+ ,6+ ,
∴点N的坐标为( , )或(1+ ,﹣2+ )或(6+ ,3+ ).
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;等腰三角形的性质;轴对称的应用-最短距离问题;直角坐标系内两点的距离公式
【解析】【分析】(1)将A(-1,0),C(0,-3)代入y=x2+bx+c中求出b、c的值,据此可得抛物线的解析式;
(2)设D1为D关于直线AB的对称点,D2为D关于ZX直线BC的对称点,连接D1E,D2F,D1D2,由对称性可知DE=D1E,DF=D2F,推出当D1、E、F、D2共线时,△DEF的周长最小,最小值为D1D2的长,令y=0,求出x的值,可得B(3,0),则OB=OC=3,推出△BOC是等腰直角三角形,易得D2(1,-3),D1(0,2),然后利用两点间距离公式进行计算即可;
(3)连接BM,则S△ABM=S△AMN=2d,AM∥BN,求出直线BC、AM的解析式,联立直线AM的解析式与抛物线解析式求出x、y,可得点M的坐标,设N(t,t-3),过点M作x轴的平行线l,过点N作y轴的平行线交x轴于点P,交直线l于点Q,根据两点间距离公式表示出AM、AN、MN,然后分AM=AN、AM=MN、AN=MN,求出t的值,结合点N在第一象限可得t>3,据此解答.
2.(2022·德阳)抛物线的解析式是 .直线 与 轴交于点 ,与 轴交于点 ,点 与直线上的点 关于 轴对称.
(1)如图①,求射线 的解析式;
(2)在(1)的条件下,当抛物线与折线 有两个交点时,设两个交点的横坐标是x1,x2( ),求 的值;
(3)如图②,当抛物线经过点 时,分别与 轴交于 , 两点,且点 在点 的左侧.在 轴上方的抛物线上有一动点 ,设射线 与直线 交于点 .求 的最大值.
【答案】(1)解:∵直线 与坐标轴交于点M、E,
∴令x=0时,y=2;令y=0时,x=2,
∴M点坐标为(2,0),E点坐标为(0,2),
∵G(5 -3),且点G、F关于x轴对称,
∴F(5,3),
设射线MF的解析式为 , ,
∵M点坐标为(2,0),F(5,3),
∴ ,解得: ,
∴射线MF的解析式为 ,
(2)解:根据题意可知射线ME的解析式为: , ,
在(1)中已求得射线MF的解析式为 , ,
∵ 的对称轴为x=2,
又∵M点(2,0),
∴M点刚好在 对称轴为x=2上,
∴抛物线 与折线EMF的两个交点,必然是一个点落在射线ME上,一个点落在射线MF,
∵ ,
∴此时交点的坐标为 、 ,且 、 ,
∵ 、 在抛物线 上,
∴ ,
由①-②,得: ,
整理得:
∵ 、 ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ;
(3)解:∵抛物线 过点C(0,5),
∴代入C点坐标可得a=5,
∴抛物线解析式为 ,
令y=0,得 ,
解得: , ,
∴A点坐标(-1,0)、B点坐标为(5,0),
∵P点在抛物线 上,
∴设P点坐标为 ,
显然A、P不重合,即a≠-1,
∵P点在x轴上方,
∴ ,
设直线AP的解析式为 ,
∴即有 ,解得 ,
即直线AP的解析式为: ,
联立 ,解得 ,
∴N点坐标为 ,
∵P点坐标为 ,A点坐标(-1,0),
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,且通过图象可知,只有当P点在直线ME上方时, 的值才有可能取得最大值,
∴ ,即 ,
∴即有 ,
∴ ,
∴当 时, 取的最大值,且最大值为: ,
即 的最大值为 .
【知识点】关于坐标轴对称的点的坐标特征;偶次方的非负性;二次函数与一次函数的综合应用;直角坐标系内两点的距离公式
【解析】【分析】(1)分别令y=-x+2中的x=0、y=0,求出y、x的值,可得点M、E的坐标,根据点G、F关于x轴对称可得F(5,3),设射线MF的解析式为y=kx+b(x≥2),将M、F的坐标代入求出k、b的值,据此可得射线MF的解析式;
(2)根据题意可知射线ME的解析式为y=-x+2(x≤2),根据抛物线的解析式可得对称轴为直线x=2,易得抛物线与折线EMF的两个交点,必然是一个点落在射线ME上,一个点落在射线MF,则交点坐标为(x1,-x1+2)、(x2,x2-2),代入抛物线解析式中并化简可得(x1-x2-1)[4-(x1+x2)]=0,据此解答;
(3)将C(0,5)代入y=-x2+4x+a中可得a的值,据此可得抛物线的解析式,令y=0,求出x的值,可得点A、B的坐标,设P(a,-a2+4a+5),表示出直线AP的解析式,联立y=-x+2求出x、y,可得点N的坐标,根据两点间距离公式表示出AN2、PN2,然后表示出,推出只有当P点在直线ME上方时,的值才有可能取得最大值,则-x2+4x+5>-x+2,即有-a2+5a+3>0,然后结合偶次幂的非负性进行解答.
3.(2022·自贡)已知二次函数 .
(1)若 ,且函数图象经过 , 两点,求此二次函数的解析式,直接写出抛物线与 轴交点及顶点的坐标;
(2)在图①中画出⑴中函数的大致图象,并根据图象写出函数值 时自变量 的取值范围;
(3)若 且 ,一元二次方程 两根之差等于 ,函数 图象经过 两点,试比较 的大小 .
【答案】(1)解:∵ ,且函数图象经过 , 两点
∴
解之:
∴二次函数解析式为y=-x2-2x+3.
当y=0时-x2-2x+3=0
解之:x1=-3,x2=1
∴抛物线与x轴的交点坐标为(-3,0),(1,0);
∵y=-(x+1)2-4
∴抛物线的顶点坐标为(-1,4).
(2)解:图象如下
当y=3时-x2-2x+3=3
解之:x1=0,x2=-2
由图象可知当-2≤x≤0时y≥3.
(3)解:∵a+b+c=0且a>b>c,
∴a>0,c<0,-b=a+c,且一元二次方程ax2+bx+c=0必有一根为x=1,
∵一元二次方程ax2+bx+c=0两根之差等于a-c,
∵,
∴方程的另一个根为x2=1+c-a,
∴抛物线的对称轴为直线
∴-b=2a+ac-a2,
∴a+c=2a+ac-a2,
∴a+ac-c-a2=0
∴(a-1)(a-c)=0
∴a=1或a=c
∴b=-1-c;
∴y=x2-(1+c)x+c;
∵ 函数 图象经过 两点
∴
∴
∴y1<y2.
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数图象与坐标轴的交点问题;二次函数y=ax^2+bx+c与二次函数y=a(x-h)^2+k的转化;二次函数图象与一元二次方程的综合应用
【解析】【分析】(1)将a=-1和点(0,3),(2,-5)代入函数解析式,可求出b,c的值,可得到抛物线的解析式;由y=0,建立关于x的方程,解方程求出x的值,可得到抛物线与x轴的交点坐标;再将函数解析式转化为顶点式,可得到抛物线的顶点坐标.
(2)利用抛物线的顶点坐标及点(-3,0),(1,0),画出函数图象;再求出当y=3时的x的值;结合函数图象可得到当y≥3时的x的取值范围.
(3)由已知可得到-b=a+c,同时可知此方程有一根为x=1,利用一元二次方程ax2+bx+c=0两根之差等于a-c,可得到方程的另一个根为x2=1+c-a,利用抛物线的对称轴可得到方程,解方程求出a的值,从而可表示出b;可将函数解析式转化为y=x2-(1+c)x+c;再将点P和点Q的坐标代入,可得到y1,y2,然后求出y2-y1的值,根据其值可得到它们的大小关系.
4.(2022·眉山)在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,(点在点的左侧),与轴交于点,且点的坐标为.
(1)求点的坐标;
(2)如图1,若点是第二象限内抛物线上一动点,求点到直线距离的最大值;
(3)如图2,若点是抛物线上一点,点是抛物线对称轴上一点,是否存在点使以,,,为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:∵点在抛物线的图象上,
∴
∴,
∴点的坐标为;
(2)解:过作于点,过点作轴交于点,如图:
∵,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∵轴,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴当最大时,最大,
设直线解析式为,
将代入得,
∴,
∴直线解析式为,
设,,则,
∴,
∵,
∴当时,最大为,
∴此时最大为,即点到直线的距离值最大;
(3)解:存在.点的坐标为:或(3,-16)或.
【知识点】二次函数的最值;平行四边形的性质;等腰直角三角形;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:(3)存在.
∵
∴抛物线的对称轴为直线,
设点N的坐标为(-2,m),点M的坐标为(x,)
分三种情况:①当AC为平行四边形ANMC的边时,如图,
∵A(-5,0),C(0,5),
∴,即
解得,x=3.
∴
∴点M的坐标为(3,-16)
②当AC为平行四边形AMNC的边长时,如图,
方法同①可得,,
∴
∴点M的坐标为(-7,-16);
③当AC为对角线时,如图,
∵A(-5,0),C(0,5),
∴线段AC的中点H的坐标为,即H()
∴,解得,。
∴
∴点M的坐标为(-3,8)
综上,点的坐标为:或(3,-16)或.
【分析】(1)将A(-5,0)代入y=-x2-4x+c中可求出c的值,据此可得点C的坐标;
(2)过P作PE⊥AC于点E,过点P作PF⊥x轴交AC于点H,根据点A、C的坐标可得OA=OC,推出△AOC是等腰直角三角形,得到∠CAO=45°,易得△PHE是等腰直角三角形,则PE=,求出直线AC的解析式,设P(m,-m2-4m+5),则H(m,m+5),表示出PH,结合二次函数的性质可得PH的最大值,进而可得PE的最大值;
(3)根据抛物线的解析式可得对称轴为直线x=-2,设N(-2,m),M(x,-x2-4x+5),然后分①AC为平行四边形ANMC的边,②AC为平行四边形AMNC的边,③AC为对角线,结合中点坐标公式求出x的值,据此可得点M的坐标.
5.(2022·乐山)如图1,已知二次函数的图象与x轴交于点、,与y轴交于点C,且.
(1)求二次函数的解析式;
(2)如图2,过点C作轴交二次函数图象于点D,P是二次函数图象上异于点D的一个动点,连接PB、PC,若,求点P的坐标;
(3)如图3,若点P是二次函数图象上位于BC下方的一个动点,连接OP交BC于点Q.设点P的横坐标为t,试用含t的代数式表示的值,并求的最大值.
【答案】(1)解:∵A(-1,0),
∴OA=1,
又∵∠AOC=90°,tan∠OAC=,
∴OC=2OA=2即点C的坐标为(0,-2),
设二次函数的解析式为y=a(x+1)(x-2),
将C点坐标代入得:a=1,
∴y=(x+1)(x-2)=;
(2)解:设点P(a,),如图所示,当点P在第三象限时,作PE∥AB交BC于E,
∵B(2,0),C(0,-2),
∴直线BC的解析式为:y=x-2,
∴当时,x=y+2=,
∴PE==,
∴S△PBC=PE·OC,
∵抛物线的对称轴为y=,CD∥x轴,C(0,-2),
∴点D(1,-2),
∴CD=1,
∴S△BCD=CD·OC,
∴PE·OC=CD·OC,
∴a2-2a=1,
解得a1=1+(舍去),a2=1-;
当x=1-时,y==a-1=-,
∴P(1-,-),
如图,当点P在第一象限时,作PE⊥x轴于点E,交直线BC于F,
∴F(a,a-2),
∴PF=()-(a-2)=,
∴S△PBC=PF·OB=CD·OC,
∴=1,
解得a1=1+,a2=1-(舍去);
当a=1+时,y==,
∴P(1+,),
综上所述,P点坐标为(1+)或(1-);
(3)解:如图,作PN⊥AB于N,交BC于M,
由题意可知,P(t,),M(t,t-2),
∴PM=(t-2)-()=-,
又∵PN∥OC,
∴△PQM∽△OQC,
∴+,
∴当t=1时,()最大=.
【知识点】相似三角形的判定与性质;锐角三角函数的定义;二次函数-动态几何问题
【解析】【分析】(1) 根据点A的坐标可得OA=1,根据三角函数的概念可得OC=2OA=2,则C(0,-2),设二次函数的解析式为y=a(x+1)(x-2),将点C的坐标代入求出a的值,据此可得二次函数的解析式;
(2)设P(a,a2-a-2),当点P在第三象限时,作PE∥AB交BC于E,求出直线BC的解析式,令y=a2-a-2,得x=a2-a,则PE=a2-2a,S△PBC=PE·OC,易得S△BCD=CD·OC,结合S△PBC=S△BCD可求出a的值,据此可得点P的坐标;当点P在第一象限时,作PE⊥x轴于点E,交直线BC于F,则F(a,a-2),PF=a2-2a,S△PBC=PF·OB=CD·OC,求解可得a的值,进而可得点P的坐标;
(3)作PN⊥AB于N,交BC于M,由题意可知:P(t,t2-t-2),M(t,t-2),PM=-t2+2t,证明△PQM∽△OQC,然后根据相似三角形的性质以及二次函数的性质进行解答.
6.(2022·广元)在平面直角坐标系中,直线y=﹣x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)经过A,B两点,并与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,b满足的关系式及c的值;
(2)当a=时,若点P是抛物线对称轴上的一个动点,求△PAB周长的最小值;
(3)当a=1时,若点Q是直线AB下方抛物线上的一个动点,过点Q作QD⊥AB于点D,当QD的值最大时,求此时点Q的坐标及QD的最大值.
【答案】(1)解:∵直线y=﹣x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴点A的坐标为(-2,0),点B的坐标为(0,-2),
∵抛物线y=ax2+bx+c(a>0)经过A,B两点,
∴,
∴2a=b+1,c=-2;
(2)解:当a=时,则b=-,
∴抛物线的解析式为y=x2-x-2,
抛物线的对称轴为直线x=1,
∵点A的坐标为(-2,0),
∴点C的坐标为(4,0) ,
△PAB的周长为:PB+PA+AB,且AB是定值,
∴当PB+PA最小时,△PAB的周长最小,
∵点A、C关于直线x=1对称,
∴连接BC交直线x=1于点P,此时PB+PA值最小,
∵AP=CP,
∴△PAB的周长最小值为:PB+PA+AB=BC+AB,
∵A(-2,0),B(0,-2),C(4,0),
∴OA=2,OB=2,OC=4,
由勾股定理得BC=2,AB=2,
∴△PAB的周长最小值是:2+2.
(3)解:当a=1时,b=1,
∴抛物线的解析式为y=x2+x-2,
过点Q作QF⊥x轴交于F点,交直线AB于点E,
∵A(-2,0),B(0,-2),
∴OA=OB,
∴∠OAB=45°,
∵QD⊥AB,
∴∠AEF=∠QED=∠EQD=45°,
∴QD=ED=EQ,
设Q(t,t2+t-2),E(t,-t-2),
∴QE=-t-2-(t2+t-2)=-t2-2t,
∴DQ=QE=-(t2+2t)= -(t+1)2+,
当t=-1时,DQ有最大值,此时Q(-1,-2).
【知识点】二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;勾股定理;轴对称的应用-最短距离问题;一次函数图象与坐标轴交点问题
【解析】【分析】(1)令y=-x-2中的x=0、y=0,求出y、x的值,可得点A、B的坐标,然后代入y=ax2+bx+c中就可得到a,b满足的关系式及c的值;
(2)当a=时,则b=-,则抛物线的解析式为y=x2-x-2,对称轴为直线x=1,结合对称性可得C(4,0) ,△PAB的周长为PB+PA+AB,且AB是定值,故当PB+PA最小时,△PAB的周长最小,连接BC交直线x=1于点P,此时PB+PA值最小,△PAB的周长的最小值为BC+AB,根据点A、B、C的坐标可得OA、OB、OC的值,利用勾股定理求出BC、AB,据此解答;
(3)当a=1时,b=1,则抛物线的解析式为y=x2+x-2,过点Q作QF⊥x轴交于F点,交直线AB于点E, 易得△OAB为等腰直角三角形,∠AEF=∠QED=∠EQD=45°,QD=ED=EQ,设Q(t,t2+t-2),E(t,-t-2), 表示出DQ,然后结合二次函数的性质可得DQ的最大值以及对应的点Q的坐标.
7.(2022·达州)如图1,在平面直角坐标系中,已知二次函数 的图象经过点 , ,与y轴交于点C.
(1)求该二次函数的表达式;
(2)连接 ,在该二次函数图象上是否存在点P,使 ?若存在,请求出点P的坐标:若不存在,请说明理由;
(3)如图2,直线l为该二次函数图象的对称轴,交x轴于点E.若点Q为x轴上方二次函数图象上一动点,过点Q作直线 , 分别交直线l于点M,N,在点Q的运动过程中, 的值是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)解:∵抛物线y=ax2+bx+2经过点A(-1,0),B(3,0),
∴2=-,-3=,
∴a=-,b=,
∴二次函数的表达式为y=-x2+x+2.
(2)解:存在,理由如下:设CP交x轴于点D,
①如图,当点P在BC上方时,
∵∠PCB=∠ABC,
∴CP∥AB,
∴点P与点C关于抛物线对称轴对称,
∵C(0,2),抛物线的对称轴为x=1,
∴P(2,2);
②如图,当点P在BC下方时,设CP交x轴于点D(d,0),
∴OD=d,DB=3-d,
∵∠PCB=∠ABC,
∴CD=BD=3-d,
在Rt△COD中,OC2+OD2=CD2,即22+d2=(3-d)2,
解得:d=,
∴D(,0),
设直线CD的解析式为y=kx+2(k≠0),
∴=-,
∴k=-,
∴yCD=-x+2,
∴-x+2=-x2+x+2,
整理,解得:x=0(舍去)或x=,
∴P(,-),
综上所述,存在点P(2,2)或(,-)使得∠PCB=∠ABC.
(3)解:∵抛物线的对称轴为x=1,
∴E(1,0),
设Q(m,-m2+m+2),-1<m<3,
设直线AQ的解析式为y=k'x+b',
∴0=-k'+b',-m2+m+2=mk'+b',
整理,解得:k'=-m+2,b'=- m+2,
∴yAQ=(- m+2)x- m+2,
∴M(1,- m+4),
同理求得直线BQ的解析式为y=(- m- )x+ 2 m+2,
∴N(1, m+),
∴EM=- m+4,EN= m+,
∴EM+EN=- m+4+m+=,
∴EM+EN的值为定值.
【知识点】平行线的性质;勾股定理;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数-动态几何问题
【解析】【分析】(1)利用待定系数法求解,即把点A(-1,0),B(3,0)代入抛物线表达式,求得a和b的值,即可求得二次函数的表达式;
(2)分两种情况:①当点P在BC上方时,利用平行线性质及抛物线的对称性求出P点坐标;②当点P在BC下方时,设CP交x轴于点D(d,0),表示出CD=BD=3-d,再由勾股定理得OC2+OD2=CD2,即22+d2=(3-d)2,解得d值并求得D(,0),再利用待定系数法求出直线CD的解析式,再与抛物线解析式联立方程,即可求得P点坐标;
(3)设Q(m,-m2+m+2),-1<m<3,直线AQ的解析式为y=k'x+b',利用待定系数法求得直线AQ的解析式,即得M(1,-m+4),同理求得直线BQ的解析式为y=(-m- )x+ 2 m+2,即得N(1, m+),分别表示出EM=- m+4,EN= m+,再求和即可得出EM+EN的值为定值.
8.(2022·黔东南)如图,抛物线的对称轴是直线,与轴交于点,,与轴交于点,连接.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)已知点是第一象限内抛物线上的一个动点,过点作轴,垂足为点,交直线于点,是否存在这样的点,使得以,,为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出点的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)已知点是抛物线对称轴上的点,在坐标平面内是否存在点,使以点、、、为顶点的四边形为矩形,若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:∵抛物线的对称轴是直线,
∴,解得:a=-1,
∵抛物线过点,
∴,解得:c=3,
∴抛物线解析式为
(2)解:存在这样的点,使得以,,为顶点的三角形是等腰三角形.理由如下:
令y=0,则,
解得:,
∴点A的坐标为(-1,0),
∴OA=1,
当x=0时,y=3,
∴点C的坐标为(0,3),即OC=3,
∴,
设直线BC的解析式为,
把点B(3,0),C(0,3)代入得:
,解得:,
∴直线BC的解析式为,
设点N(m,-m+3),
∴MN=-m+3,AM=m+1,
∴,,
当AC=AN时,,
解得:m=2或0(舍去),
∴此时点N(2,1);
当AC=CN时,,
解得:或(舍去),
∴此时点N;
当AN=CN时,,
解得:,
∴此时点N;
综上所述,存在这样的点(2,1)或或,使得以,,为顶点的三角形是等腰三角形;
(3)解:存在点的坐标为(4,1)或(-2,1)或或.
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数-动态几何问题;二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【解答】(3)解:存在,理由如下:
∵点B(3,0),C(0,3),
∴OB=OC,
∴BC,
设点E(1,n),点F(s,t),
当BC为边时,点C向右平移3个单位向下平移3个单位得到点B,同样E(F)向右平移3个单位向下平移3个单位得到点F(E),且BE=CF(CE=BF),如图,
∴或,
解得:或,
∴此时点F的坐标为(4,1)或(-2,1);
当BC为对角线时,BC=EF,且EF与BC的中点重合,如图,
,解得:或,
∴此时点F的坐标为或;
综上所述,存在点的坐标为(4,1)或(-2,1)或或.
【分析】(1)利用抛物线的对称轴为直线x=1,可求出a的值,再将点B的坐标代入函数解析式,可求出c的值,即可得到抛物线的解析式.
(2)利用二次函数解析式,由y=0求出对应的x的值,可得到点A的坐标,同时求出OA的长,由x=0求出对应的y的值,可得到点C的值,即可求出OC的长;利用勾股定理求出AC2;利用待定系数法求出直线BC的函数解析式,设点N(m,-m+3),分别表示出MN,AM,AN2,CN2;利用等腰三角形的定义再分情况讨论: 当AC=AN时;当AC=CN时;当AN=CN时,分别得到关于m的方程,解方程求出m的值,可得到符合题意的点N的坐标.
(3)由点B,C的坐标可证得OB=OC,利用勾股定理求出BC的长,设点E(1,n),点F(s,t),分情况讨论:当BC为边时,点C向右平移3个单位向下平移3个单位得到点B,同样E(F)向右平移3个单位向下平移3个单位得到点F(E),且BE=CF(CE=BF),可得到关于n,s,t的方程组,解方程组求出n,s,t的值,可得到符合题意的点F的坐标;当BC为对角线时,BC=EF,且EF与BC的中点重合,利用中点坐标及勾股定理可得到关于n,s,t的方程组,解方程组求出n,s,t的值,可得到符合题意的点F的坐标;综上所述可得到点F的坐标.
9.(2022·毕节)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,顶点为,抛物线的对称轴交直线于点E.
(1)求抛物线的表达式;
(2)把上述抛物线沿它的对称轴向下平移,平移的距离为,在平移过程中,该抛物线与直线始终有交点,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.
【答案】(1)解:由可知,
解得:,
∴
(2)解:分别令中,得,,;
设BC的表达式为:,
将,代入得,
解得:;
∴BC的表达式为:;
抛物线平移后的表达式为:,
根据题意得,,即,
∵该抛物线与直线始终有交点,
∴,
∴,
∴h的最大值为
(3)解:存在,理由如下:
将代入中得,
∵四边形DEMN是平行四边形,
∴
设,
当时,解得:(舍去),
∴
当时,解得:,
∴或,
综上,点N的坐标为:或或
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)利用抛物线的顶点式,可得到关于b,c的方程组,解方程组求出b,c的值,可得到抛物线的解析式;或利用抛物线的顶点式,代入顶点坐标可求出抛物线的解析式.
(2)利用抛物线的解析式,由y=0求出对应的x的值,由x=0求出对应的y的值,可得到点B,C的坐标;再利用待定系数法求出直线BC的函数解析式;再利用已知条件把上述抛物线沿它的对称轴向下平移,平移的距离为h,可得到平移后的抛物线的解析式,将其与直线BC联立方程组,可得到关于x的一元二次方程,由平移后的抛物线与直线BC始终有交点,可得到b2-4ac≥0,可得到关于h的不等式,然后求出不等式的解集的最大值即可.
(3)将x=2代入一次函数解析式,可求出对应的y的值,可得到点E的坐标;利用平行四边形的性质:对边平行且相等,可得到DE∥MN,DE=MN,利用函数解析式设点M(m,-m2+4m-3),N(m,m-3),利用利用DE=MN,可得到两个关于m的方程,解方程求出m的值可得到符合题意的m的值,然后求出点N的坐标.
10.(2022·黔西)如图,在平面直角坐标系中,经过点的直线AB与y轴交于点.经过原点O的抛物线交直线AB于点A,C,抛物线的顶点为D.
(1)求抛物线的表达式;
(2)M是线段AB上一点,N是抛物线上一点,当轴且时,求点M的坐标;
(3)P是抛物线上一动点,Q是平面直角坐标系内一点.是否存在以点A,C,P,Q为顶点的四边形是矩形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:∵抛物线过点,∴,解得,∴抛物线的表达式为.
(2)解:设直线AB的解析式为:,∵直线AB经过,,∴,∴,∴直线AB的表达式为.
∵轴,可设,,其中.当M在N点上方时,.解得,(舍去).∴.当M在N点下方时, .解得,.∴,.综上所述,满足条件的点M的坐标有三个,,.
(3)解:解:(3)存在.满足条件的点Q的坐标有4个.,,,.理由如下:①如图,若AC是四边形的边.
当时,∴拋物线的对称轴与直线AB相交于点.过点C,A分别作直线AB的垂线交抛物线于点,,∵,,∴,,.∵,∴.∴.∴点与点D重合.当时,四边形是矩形.∵向右平移1个单位,向上平移1个单位得到.∴向右平移1个单位,向上平移1个单位得到.此时直线的解析式为.∵直线与平行且过点,∴直线的解析式为.∵点是直线与拋物线的交点,∴.解得,(舍去).∴.当时,四边形是矩形.∵向左平移3个单位,向上平移3个单位得到.∴向左平移3个单位,向上平移3个单位得到.②如图,若AC是四边形的对角线,
当时.过点作轴,垂足为H,过点C作,垂足为K.可得,.∴.∴.∴.∵点P不与点A,C重合,∴和.∴.∴.∴如图,满足条件的点P有两个.即,.
当时,四边形是矩形.∵向左平移个单位,向下平移个单位得到.∴向左平移个单位,向下平移个单位得到.当时,四边形是矩形.∵向右平移个单位,向上平移个单位得到.∴向右平移个单位,向上平移个单位得到.综上,满足条件的点Q的坐标为或或或
.
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数的实际应用-几何问题
【解析】【分析】(1)将点A,O的坐标代入函数解析式,可求出b,c的长,可得到二次函数解析式.
(2)设直线AB的解析式为y=kx+b,将点A,B的坐标代入,可得到关于k,b的方程组,解方程组求出k,b的长,可得到直线AB的函数解析式;利用MN∥y轴,根据两函数解析式设,,其中;分情况讨论:当M在N点上方时,利用MN=2,可得到关于t的方程,解方程求出t的值,可得到点M的坐标;当点M在点的下方时,利用MN=2,可得到关于t的方程,解方程求出t的值,可得到点M的坐标;综上所述可得到符合题意的点M的坐标.
(3)分情况讨论:①如图,若AC是四边形的边,将x=2代入函数解析式求出对应的y的值,可得到点R的坐标,过点C,A分别作直线AB的垂线交抛物线于点P1,P2,利用点C,D的坐标求出CD,CR,RD的长;可证得点P1和点D重合,当CP1∥AQ1,CP1=AQ1时,四边形ACP1Q1是矩形,利用点的坐标平移可得到点P1,Q1的坐标,同时可求出直线P1C,直线P2A的函数解析式,将直线P2A和抛物线联立方程组,解方程组,可得到点P2的坐标;当AC∥P2Q2,AC=P2Q2时,四边形ACQ2P2是矩形,将点A向左平移3个单位,向上平移3个单位得到定C的坐标,因此将点P2向3个单位,向上平移3个单位得到点Q2的坐标;②如图,若AC是四边形的对角线,当∠AP3C=90°,过点P3作P3H⊥x轴,过点C作CK⊥P3H,易证△P3CK∽△AP3H,利用相似三角形的对应边成比例,可得到关于t的方程,解方程求出t的值,利用点P不与点A,C重合,可知t≠1,t≠4,可得到符合题意的t的值,即可得到点P的坐标;当点CP3∥AQ3,CP3=AQ3使四边形AP3CQ3是矩形,利用点的坐标平移,可得到点Q的坐标;当P4C∥AQ4,P4C=AQ4,四边形AP4CQ4是矩形,利用点的坐标平移,可得到点Q的坐标;综上所述可得到符合题意的点Q的坐标.
11.(2022·西藏)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣ +(m﹣1)x+2m与x轴交于A,B(4,0)两点,与y轴交于点C,点P是抛物线在第一象限内的一个动点.
(1)求抛物线的解析式,并直接写出点A,C的坐标;
(2)如图甲,点M是直线BC上的一个动点,连接AM,OM,是否存在点M使AM+OM最小,若存在,请求出点M的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)如图乙,过点P作PF⊥BC,垂足为F,过点C作CD⊥BC,交x轴于点D,连接DP交BC于点E,连接CP.设△PEF的面积为S1,△PEC的面积为S2,是否存在点P,使得最大,若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:将B(4,0)代入y=﹣+(m﹣1)x+2m,
∴﹣8+4(m﹣1)+2m=0,
解得m=2,
∴y=﹣+x+4;
A(﹣2,0);C(0,4)
(2)解:存在点M使AM+OM最小,理由如下:
作O点关于BC的对称点,连接A交BC于点M,连接B,
由对称性可知,OM=M,
∴AM+OM=AM+MA,
当A、M、三点共线时,AM+OM有最小值,
∵B(4,0),C(0,4),
∴OB=OC,
∴∠CBO=45°,
由对称性可知∠BM=45°,
∴B⊥BO,
∴(4,4),
设直线A的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=x+,
设直线BC的解析式为,
∴4+4=0,
∴=﹣1,
∴y=﹣x+4,
联立方程组,
解得,
∴M();
(3)解:存在点P,使得最大,理由如下:
连接PB,过P点作PGy轴交CB于点G,
设P(t,﹣+t+4),则G(t,﹣t+4),
∴PG=﹣+2t,
∵OB=OC=4,
∴BC=4,
∴S△BCP=×4×(﹣+2t)=﹣+4t=×4×PF,
∴PF=﹣+t,
∵CD⊥BC,PF⊥BC,
∴PFCD,
∴=,
∵=,
∴=,
∵B、D两点关于y轴对称,
∴CD=4,
∴=﹣(﹣4t)=﹣+,
∵P点在第一象限内,
∴0<t<4,
∴当t=2时,有最大值,
此时P(2,4).
【知识点】两一次函数图象相交或平行问题;二次函数的最值;轴对称的应用-最短距离问题;平行线分线段成比例;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:(1)令x=0,则y=4,
∴C(0,4),
令y=0,则﹣+x+4=0,
解得x=4或x=﹣2,
∴A(﹣2,0);
【分析】(1)将B(4,0)代入y=-x2+(m-1)x+2m 中可得m的值,进而可得抛物线的解析式,分别令x=0、y=0,求出y、x的值,可得点A、C的坐标;
(2)作O点关于BC的对称点O′,连接AO′交BC于点M,连接BO′,由对称性可知OM=O′M,则AM+OM=AM+O′MAO′,故当A、M、O′三点共线时,AM+OM有最小值,根据点B、C的坐标可得OB=OC,则∠CBO=45°,由对称性可知∠O′BM=45°,则O′(4,4),利用待定系数法求出直线AO′、BC的解析式, 联立求出x、y,据此可得点M的坐标;
(3)连接PB,过P点作PG∥y轴交CB于点G,设P(t,-t2+t+4),则G(t,-t+4),表示出PG,根据三角形的面积公式可得S△BCP,然后表示出PF,根据平行线分线段成比例的性质可得=,则=,表示出,然后根据二次函数的性质进行解答.
12.(2022·武威)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线 与 轴交于 , 两点,点 在 轴上,且 , , 分别是线段 , 上的动点(点 , 不与点 , , 重合).
(1)求此抛物线的表达式;
(2)连接 并延长交抛物线于点 ,当 轴,且 时,求 的长;
(3)连接 .
①如图2,将 沿 轴翻折得到 ,当点 在抛物线上时,求点 的坐标;
②如图3,连接 ,当 时,求 的最小值.
【答案】(1)解:∵ 在抛物线 上,
∴ ,解得 ,
∴ ,即
(2)解:在 中,令 ,得 , ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
,
∴ ,
∵ 轴,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
(3)解:①连接 交 于点 ,如图1所示:
∵ 与 关于 轴对称,
∴ , ,
设 ,则 ,
,
∴ ,
∵点 在抛物线 上,
∴ ,
解得 (舍去), ,
∴ ;
②在 下方作 且 ,连接 , ,如图2所示:
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴当 , , 三点共线时, 最小,最小为 ,
过 作 ,垂足为 ,
∵ , ,
∴ , ,
∵ ,
, ,
,
∴
,
即 的最小值为 .
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;轴对称的性质;锐角三角函数的定义;二次函数图象上点的坐标特征;三角形全等的判定(SAS)
【解析】【分析】(1)将B(4,0)代入求出a的值,据此可得抛物线的解析式;
(2)易得A(-3,0)、C(0,4),则OA=3,根据三角函数的概念可得DE,由OE=OA-AE可得OE,进而得到点E的坐标,易得xP=xD=xE=-2,将x=-2代入抛物线解析式中求出y,据此可得PE,然后根据DP=DE+PE进行计算;
(3)①连接DG交AB于点M,根据轴对称的性质可得DG⊥AB,DM=GM,设OM=a,则AM=3-a,根据三角函数的概念可得MG,表示出点G的坐标,代入抛物线解析式中可得a的值,据此可得点G的坐标;
②在AB下方作 ∠EAQ=∠DCB且AQ=BC,连接EQ、CQ,易证△AEQ≌△CDB,得到EQ=BD,推出当C、E、Q三点共线时,BD+CE=EQ+CE最小,最小为CQ,过C作CH⊥AQ,垂足为H,易得∠CBA=45°,BC=,∠CAH=45°,利用勾股定理求出AC,根据等腰直角三角形的性质可得AH,由HQ=AH+AQ=AH+BC可得HQ,然后利用勾股定理计算即可.
二、模拟预测
13.(2023·成都模拟)在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),直线与抛物线交于C,D两点(点D在第一象限).
(1)如图,当点C与点A重合时,求抛物线的函数表达式;
(2)在(1)的条件下,连接,点E在抛物线上,若,求出点E的坐标;
(3)将抛物线L向上平移1个单位得到抛物线,抛物线的顶点为P,直线与抛物线交于M,N两点,连接,若,求a的值.
【答案】(1)解:令,则,
解得,,
∴,,
将代入,解得,
∴,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)解:联立,解得, ,
∴,,
设直线的函数表达式为,
将 坐标代入得,,解得,
∴直线的函数表达式为:,
①当直线时,可以得到,
设直线的表达式为,
将,代入得:,解得,
∴直线的表达式为,
联立,解得,,
∴;
②如图1,过点D作轴于点F,则,,
∴,
如图,记,连接,则,
∴,
∴,
∴直线与抛物线的交点即为点E,
设直线的函数关系式为,
将代入得,,解得,
∴直线的函数关系式为,
联立,解得,,
∴;
综上所述,,;
(3)解:由题意得,抛物线,直线,
设抛物线与直线两个交点M,N的坐标分别为,,
联立,得:,
∴,,,,P点坐标为,
如图2,过点M,N分别作过点P的水平线的垂线,垂足分别为G,H,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴,
∴,
不妨设,则;即,
将,,;,,代入整理得,
解得,(不合题意,舍去),
∴.
【知识点】一元二次方程的根与系数的关系;两一次函数图象相交或平行问题;相似三角形的判定与性质;锐角三角函数的定义;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【分析】(1)令抛物线解析式中的y=0,求出x的值,可得点A、B的坐标,然后将点A的坐标代入y=ax+1中求出a的值,据此可得抛物线的解析式;
(2)联立抛物线与一次函数解析式求出x、y的值,可得点A、D的坐标,利用待定系数法求出直线BD的解析式,①当直线AE∥BD时,设直线AE的表达式为y=5x+m,将点A坐标代入求出m的值,得到直线AE的解析式,联立抛物线解析式,求出x、y,可得点E的坐标;②过点D作DF⊥x轴于点F,则DF=AF=5,根据三角函数的概念求出tan∠BDF的值,得到∠ADF=∠DAF=45°,记G(4,1),连接AG,求出tan∠GAF的值,推出∠GAD=∠ADB,则直线AG与抛物线的交点即为点E,求出直线AG的解析式,联立抛物线解析式,求出x、y,据此可得点E的坐标;
(3)由题意得抛物线L1:y=ax2-2ax-3a+1,直线y=ax+1,设抛物线与直线两个交点M,N的坐标分别为M(x1,y1),N(x2,y2),联立并根据根与系数的关系可得x1+x2=3,x1x2=-3,y1+y2=3a+2,y1y2=-3a2+3a+1,P(1,1-4a),过点M,N分别作过点P的水平线的垂线,垂足分别为G,H,利用两角对应相等的两个三角形相似可得△MPG∽△PNH,由相似三角形的性质可得MG·NH=PG·PH,不妨设m=1-4a,则(y1-m)(y2-m)=(1-x1)(x2-1),即y1y2-m(y1+y2)+m2=-x1x2+(x1+x2)-1,代入求解可得a的值.
14.(2023·内江模拟)如图,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,OB=OC,点D在函数图象上,CD∥x轴且CD=2,直线l是抛物线的对称轴,E是抛物线的顶点.
(1)求b、c的值;
(2)如图1,连BE,线段OC上的点F关于直线l的对称点F′恰好在线段BE上,求点F的坐标;
(3)如图2,动点P在线段OB上,过点P作x轴的垂线分别与BC交于点M、与抛物线交于点N.试问:抛物线上是否存在点Q,使得△PQN与△APM的面积相等,且线段NQ的长度最小?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)解:∵CD∥x轴,CD=2,
∴抛物线对称轴为x=1.
∴-=1,b=2.
∵OB=OC,C(0,c),
∴B点的坐标为(c,0),
∴0=-c2+2c+c,解得c=3或c=0(舍去),
∴c=3;
(2)解:设点F的坐标为(0,m).
∵对称轴为直线x=1,
∴点F关于直线l的对称点F的坐标为(2,m).
由(1)可知抛物线解析式为y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴E(1,4),
∵直线BE经过点B(3,0),E(1,4),
∴利用待定系数法可得直线BE的表达式为y=-2x+6.
∵点F在BE上,
∴m=-2×2+6=2,即点F的坐标为(0,2);
(3)解:存在点Q满足题意.
设点P坐标为(n,0),则PA=n+1,PB=PM=3-n,PN=-n2+2n+3.
作QR⊥PN,垂足为R,
∵S△PQN=S△APM,
∴(n+1)(3-n)=(-n2+2n+3) QR,
∴QR=1.
①点Q在直线PN的左侧时,Q点的坐标为(n-1,-n2+4n),R点的坐标为(n,-n2+4n),N点的坐标为(n,-n2+2n+3).
∴在Rt△QRN中,NQ2=1+(2n-3)2,
∴n=时,NQ取最小值1.此时Q点的坐标为( ,);
②点Q在直线PN的右侧时,Q点的坐标为(n+1,-n2+4).
同理,NQ2=1+(2n-1)2,
∴n=时,NQ取最小值1.此时Q点的坐标为(,).
综上可知存在满足题意的点Q,其坐标为(,)或(,).
【知识点】待定系数法求一次函数解析式;二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;三角形的面积;勾股定理
【解析】【分析】(1) 由题意可得:抛物线对称轴为x=-=1,则b=2,由已知条件可知OB=OC,C(0,c),则B(c,0),代入y=-x2+2x+c中可求出c的值;
(2)设F(0,m),根据对称性可得点F关于直线l的对称点F的坐标为(2,m),根据抛物线的解析式可得顶点E(1,4),利用待定系数法求出直线BE的解析式,将F(0,m)代入求出m的值,进而可得点F的坐标;
(3)设P(n,0),则PA=n+1,PB=PM=3-n,PN=-n2+2n+3,作QR⊥PN,垂足为R,根据S△PQN=S△APM以及三角形的面积公式可得QR=1,①点Q在直线PN的左侧时,Q(n-1,-n2+4n),R(n,-n2+4n),N(n,-n2+2n+3),则NQ2=1+(2n-3)2,据此不难得到NQ取得最小值时点Q的坐标;②点Q在直线PN的右侧时,同理解答即可.
15.(2023·南充模拟) 抛物线经过、两点,且,直线过点,,点是线段不含端点上的动点,过作轴交抛物线于点,连接、.
(1)求抛物线与直线的解析式;
(2)求证:为定值;
(3)在第四象限内是否存在一点,使得以、、、为顶点的平行四边形面积最大,若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:由题意得,点,,
将点的坐标代入得:,
解得:
抛物线的解析式为:;
设直线为,将点,的坐标代入得,
,解得:,
直线的解析式是:;
(2)证明:设点,,如图,过点作轴于点,
则,则,,,
为定值;
(3)解:存在,理由:
当是平行四边形的边时,
如下图:设直线交轴于点,交于点,
由的表达式知,,,
过点作于点,则,
则,
则以、、、为顶点的平行四边形面积,
其中为常数,
故当最大时,平行四边形的面积最大,
设点,则点,
则,
即的最大值为,此时点;
当是平行四边形的对角线时,如下图,
同理可得:以、、、为顶点的平行四边形面积,
此时,
当时,的值随最大而增大,而,
当时,最大值为,
故该种情况,不符合题设要求,
综上,点,即四边形为平行四边形时,符合题设要求,
设点,
由中点坐标公式得:,
解得:,
故点
【知识点】二次函数的最值;锐角三角函数的定义;二次函数与一次函数的综合应用;平行四边形的面积;直角坐标系内两点的距离公式
【解析】【分析】(1)由题意可得A(4,0)、B(0,-4),将A(4,0)代入y=ax2-4中可求出a的值,据此可得抛物线的解析式,设直线CE的解析式为y=mx+n,将E(4,-1)、C(0,-3)代入求出m、n的值,据此可得直线CE的解析式;
(2)设P(t,t2-4),过P作PF⊥y轴于点F,则PF=t,FC=|t2-1|,PD=4-t2,PC=t2+1,据此求解;
(3)当CE是平行四边形的边时,设直线CE交x轴于点M,DP交CE于点H,过点P作PN⊥CE于点N,则∠NPD=∠OMC,由三角函数的概念可得PN=PH,则以C、P、E、Q为顶点的平行四边形面积=CE·PH,故当PH最大时,平行四边形的面积最大,设P(x,x2-4),则H(x,x-3),表示出PH,根据二次函数的性质可得PH的最大值以及对应的点P的坐标;当CE是平行四边形的对角线时,同理进行解答,设Q(s,t),由中点坐标公式可得s、t的值,进而可得点Q的坐标.
16.(2023·新都模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-6,0),OA=3OB= OC,D为线段AC下方抛物线上一动点,过点D做DG⊥AC于G.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)求△ACD面积的最大值;
(3)连接BC,是否存在点D,使得△CDG中有一个角与∠BCO相等?若存在,请求出点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:∵OA=3OB= OC=6,
故点B(2,0)、点C(0,-4),
设抛物线的表达式为:y=a(x-x1)(x-x2),
则y=a(x+6)(x-2)=a(x2+4x-12),
即-12a=-4,
解得:a= ,
∴y= x2+ x-4
(2)解:过点D作DE⊥x轴于点E,交AC于点F.
∵A(-6,0),C(0,-4),
设直线AC的表达式为:y=kx+b,
则 ,
解得: ,
则直线AC的表达式为:yAC=- x-4,
设D(x, x2+ x-4),则F(x,- x-4),
则DF=(- x-4)-( x2+ x-4)=- x-2x,
则S△ACD=S△ADF+S△CDF= DF |xC-xA|= ×6×(- x-2x)=-(x+3)2+9≤9,
∴当x=-3时,△ACD面积的最大值为9;
(3)解:过点A作AC垂线交CD延长线于点Q,过点Q作QM⊥x轴于点M.
①当∠BCO=∠DCG,即∠1=∠2时,
∵∠5+∠6=∠6+∠4=90°,
∴∠5=∠4,又∠QMA=∠AOC=90°,
∴△QMA∽△AOC,
∴
又tan∠2= =tan∠1= = ,
∴ = ,
∴QM=3,MA=2,
∴Q(-8,-3)又C(0,-4),
∴直线QC的表达式:y=- x-4,
联立得: ,
解得:x=0或x=- ,
∴x=- ;
②当∠BCO=∠CDG,即∠1=∠3时,
由①可知△QMA∽△AOC,
∴
又∵DG⊥AC,QA⊥AC,
∴DG∥AQ,
∴∠3=∠AQC,
∴tan∠AQC= =tan∠3=tan∠1= = ,
∴ =2,
∴QM=12,MA=8,
∴Q(-14,-12),
又∵C(0,-4),
∴直线QC的表达式:y= x-4,
联立得: ,
解得:x=0或x=- ,
∴x=- ,
综上,存在,点D其横坐标为:- 或- .
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;三角形的面积;相似三角形的判定与性质;锐角三角函数的定义;二次函数y=ax^2+bx+c的性质
【解析】【分析】(1) 由OA=3OB= OC 求出B、C坐标,再利用待定系数法求出抛物线解析式即可;
(2)过点D作DE⊥x轴于点E,交AC于点F,先求yAC=- x-4, 设D(x, x2+ x-4),则F(x,- x-4), 根据S△ACD=S△ADF+S△CDF= DF |xC-xA|列出函数关系式,再利用二次函数的性质求解即可;
(3)过点A作AC垂线交CD延长线于点Q,过点Q作QM⊥x轴于点M,分两种情况: ①当∠BCO=∠DCG,即∠1=∠2, ②当∠BCO=∠CDG,即∠1=∠3时,据此分别解答即可.
17.(2023·四川模拟)已知抛物线经过原点,交x轴于点A,抛物线上一点B,直线交x轴于点C,交y轴于点D,若,,P为上的一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P在第一象限,且在抛物线内,设点P的横坐标为.
(ⅰ)若直线与抛物线交于点,作轴,求的值(用x的代数式表示);
(ⅱ)F在y轴的正半轴上,且.连接,直线交x轴于点H,交y轴于点G,过点P作交x轴于点I,过点I作y轴的平行线交于点J,连接,过点I作,交于点Q,的角平分线交x轴于点M,过点M作,交于点L,过点L作于点N,若,求点P的坐标.
【答案】(1)解:抛物线经过原点,
设抛物线的解析式为,
把,代入解析式,得,
解得:,
抛物线的解析式为;
(2)解:(ⅰ)直线与抛物线交于点,作轴,点P的横坐标为,
点P与点重合,
;
(ⅱ)过点P作轴于点T,交于点K,过点B作轴于点R,如图所示:
平分,,
,
,
,轴,
,
,
,
,
,
,,
,
,
又,,
,,
,
,
在y轴的正半轴上,且,
,
,
,
,
,
,
又,
,
,
,
,
,,
,
,
令,则,
解得,即,
令,则,即,
,即,
即,
,
,
,
设直线的解析式为,
把,代入得,
解得:,
直线的解析式为,
联立,
解得:,
把代入直线的解析式得,
点P的坐标为.
【知识点】两一次函数图象相交或平行问题;待定系数法求二次函数解析式;平行线的性质;锐角三角函数的定义;三角形全等的判定(AAS)
【解析】【分析】(1)由题意可设抛物线的解析式为y=ax2+bx,将A(10,0)、B(2,6)代入求出a、b的值,据此可得抛物线的解析式;
(2) (ⅰ)由题意可得点P与点D′重合,则PD′+2EP=2EP,据此求解;
(ⅱ)过点P作PT⊥x轴于点T,交CJ于点K,过点B作BR⊥x轴于点R,根据平行线的性质以及角平分线的概念可得∠LMI=∠CJM=∠MJI,推出LM=JL,由同角的余角相等可得∠NJL=∠MLI,利用AS证明△NJL≌△MLI,得到JN=LI,由线段的和差关系可得JI=IQ,则∠IJQ=∠IQJ,由平行线的性质可得∠KPJ=∠IJQ,∠KJP=∠IQJ,进而可推出CK=KJ=KP,易得∠ODC=∠PHC,结合三角函数的概念可得RH,表示出点H的坐标,然后利用待定系数法求出直线BP的解析式,联立直线解析式求出x、y的值,据此可得点P的坐标.
18.(2023·游仙模拟)抛物线与x轴分别交于,两点(点在点的左侧),与轴交于点,抛物线对称轴为,点是第一象限抛物线上动点,连接,.
(1)求抛物线和直线的解析式;
(2)如图1,连接,交于点,设的面积为,的面积为,求的最小值及此时点的坐标;
(3)如图2,设,在直线上方的抛物线上是否存在点,使得恰好等于,若存在,求出点的横坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:∵与轴交于点,抛物线对称轴为,
∴,
解得:,
∴抛物线解析式为,
∵抛物线与x轴分别交于,两点(点在点的左侧),
令,即,
解得:,
∴,
∵,设直线的解析式为,
∴,
解得:,
∴直线的解析式为;
(2)解:过点作轴交于点,
∴
∵,
∴
∴,
设,则的纵坐标为,
,
解得:,
∴
∴,
∴
∵,抛物线开口向下,有最大值,
当,时取得最大值,最大值为,
即的最小值为,此时;
(3)解:∵,
∴,
如图所示,取点,则,设交于点,过点作于点,延长交轴于点,
设直线的解析式为,
∴,解得:
∴直线的解析式为
则,
∴
∵,
∴,
∵
∴,
∴,
∵
∴,
又∵
∴
∴
∴,
∴
设直线的解析式为,
∴
解得:,
∴直线的解析式为,
联立
解得:
∴
设直线的解析式为
则
解得:
∴直线的解析式为
联立
解得:(舍去)或
∴的横坐标为.
【知识点】相似三角形的判定与性质;二次函数与一次函数的综合应用;二次函数-动态几何问题
【解析】【分析】(1)将点C的坐标代入抛物线可求出c的值,根据抛物线的对称轴直线公式可求出b的值,从而求出抛物线的解析式,令解析式找那个的y=0算出对应的x的值,可得点A、B的坐标,利用待定系数法求出直线BC的解析式;
(2) 过点P作PN∥x轴交BC于点N, 易证△PMN∽△ABM,由同高三角形的面积之比等于底之比可得 , 根据抛物线上点的坐标特点设 设,则的纵坐标为, 再结合直线上的点坐标特点可得 ,从而可得点N的坐标,从而即可得出关于 与t的函数关系式,进而根据所得函数的性质即可解决问题;
(3)易得BC=5, 取点D(9,0),则BC=BD,设DC、PB交于点F,过点F作FE⊥CB于点E,延长FE交y轴于点G,利用待定系数法求出直线CD的解析式,由等腰三角形的三线合一得CE=EB,证出△BCO∽△GCE,由相似三角形对应边成比例建立方程求出CG,从而得出点G的坐标,利用待定系数法求出直线GE的解析式,联立直线GE与CD的解析式组成的方程组可求出点F的坐标,利用待定系数法求出直线BF的解析式,再联立直线BF与抛物线的解析式,求解可得P点的横坐标.
19.(2022九下·凯里开学考)如图,在直角坐标系中,直线 与 轴、 轴的交点分别为 、 ,以 为对称轴的抛物线 与 轴分别交于点 、 .
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点 是第二象限内抛物线上的动点,其横坐标为 .设抛物线的对称轴 与 轴交于点 ,连接 ,交 于 ,求出当以 、 、 为顶点的三角形与 相似时点 的坐标;
(3)点 是对称轴上任意一点,在抛物线上是否存在点 ,使以点 、 、 、 为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点 的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)解:∵直线 与x轴交点为A,
∴点A的坐标为(﹣3,0),
∵抛物线的对称轴为x=﹣1,
∴点C的坐标为(1,0),
∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴分别交于点A、C,
∴抛物线为y=﹣(x+3)(x﹣1)=﹣x2﹣2x+3
(2)解:∵抛物线y=﹣x2﹣2x+3的对称轴为x=﹣1,
∴点D的坐标为(﹣1,0),
①当∠ADE=90°时,△ADE∽△AOB.此时点P在对称轴上,即点P为抛物线的顶点,坐标为(﹣1,4);
②当∠AED=90°时,△AED∽△AOB.
过点P作PG⊥AC于点G,则△AED∽△PGD.
于是 ,
∴PG=3GD.
即:﹣t2﹣2t+3=3(﹣1﹣t),
解得t1=﹣2,t2=3(不合题意,舍去).
当t=﹣2时,﹣22+2×2+3=3,
所以此时点P的坐标为(﹣2,3).
综上所述,点P的坐标是(﹣1,4)或(﹣2,3);
(3)解:存在,点N的坐标分别是:N1(2,﹣5),N2(﹣4,﹣5),N3(﹣2,3).
【知识点】待定系数法求二次函数解析式;平行四边形的性质;相似三角形的性质;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【解答】解:(3)点N的坐标为:以线段AB为边时,N1(2,﹣5),N2(﹣4,﹣5),
以线段AB为对角线时,N3(﹣2,3).
综上所述,点N的坐标分别是:N1(2,﹣5),N2(﹣4,﹣5),N3(﹣2,3).
【分析】(1)根据直线方程易求点A的坐标,由抛物线的对称性可以求得点C的坐标,然后写出抛物线的交点式方程即可;
(2)需要分类讨论:①当∠ADE=90°时,△ADE∽△AOB.此时点P在对称轴上,即点P为抛物线的顶点,坐标为( 1,4);
②当∠AED=90°时,△AED∽△AOB.过点P作PG⊥AC于点G,则△AED∽△CGD.根据相似三角形的对应边成比例列出关于t的一元二次方程: t2+2t+3=3( 1 t),通过解该方程求得t的值;
(3)根据以A、B、M、N为顶点的四边形是平行四边形,分类讨论进行:①以AB为边时,点A与点N或点B与点N为对应顶点,再根据平行四边形性质,对角线互相平分,利用中点坐标公式即可求出符合条件的N坐标;②以AB为对角线时,点A与点B对应顶点,M和N为对应顶点,再根据平行四边形性质,对角线互相平分,利用中点坐标公式即可求出符合条件的N坐标,即可求解.
20.(2023九上·安顺期末)如图,已知抛物线y=+bx+c经过△ABC的三个顶点,其中点A(0,1),点B(﹣9,10),AC∥x轴,点P是直线AC下方抛物线上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点P且与y轴平行的直线l与直线AB、AC分别交于点 E、F,当四边形AECP的面积最大时,求点P的坐标;
(3)当点P为抛物线的顶点时,在直线AC上是否存在点Q,使得以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,若存在,求出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)解:∵y= x2+bx+c经过A(0,1),B(﹣9,10),
∴ ,
解得b=2,c=1,
∴抛物线的解析式是y= x2+2x+1,
故答案为:y= x2+2x+1;
(2)解:设直线AB的解析式为y=mx+n,将A(0,1),B(﹣9,10)代入得: ,
解得m=﹣1,n=1,
∴AB解析式为y=﹣x+1,
由 x2+2x+1=1解得x1=0,x2=﹣6,
∴C(﹣6,1),AC=6,
∵P在AC下方抛物线上,设P(t, t2+2t+1),
∴﹣6<t<0
∵过点P且与y轴平行的直线l与直线AB交于点E,
∴E(t,﹣t+1),
∴EP=(﹣t+1)﹣( t2+2t+1)=﹣ t2﹣3t,
而四边形AECP的面积S四边形AECP=S△EAC+S△PAC= AC EF+ AC PF= AC EP,
∴S四边形AECP= ×6×(﹣ t2﹣3t)=﹣t2﹣9t=﹣(t+ )2+ ,
∵﹣6<﹣ <0,
∴t=﹣ 时,S四边形AECP最大为 ,此时 t2+2t+1= ×(﹣ )2+2×(﹣ )+1=﹣ ,
故答案为:P(﹣ ,﹣ );
(3)解:∵抛物线y= x2+2x+1顶点为P,
∴P(﹣3,﹣2),
∵过点P且与y轴平行的直线l与直线AB、AC分别交于点 E、F,且AB解析式为y=﹣x+1,
∴E(﹣3,4),F(﹣3,1),
而C(﹣6,1),A(0,1),B(﹣9,10),
∴CF=FP=EF=FA=3,AB=9 ,CP=3 ,
∴∠PCF=∠CPF=∠AEF=∠EAF=45°,
∴以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似时,∠PCQ与∠BAC为45°故对应,
设Q(k,1),则CQ=k+6,分两种情况:
① 如答图1,△CPQ1∽△ABC,
则 可得 ,
解得k=﹣4,此时Q1(﹣4,1),
②如答图2,△CQ2P∽△ABC,
则 可得 ,
解得k=3,此时Q2(3,1),
综上所述,存在直线AC上的点Q,使以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,这种Q有两个,分别是Q1(﹣4,1)、Q2(3,1),
故答案为:存在直线AC上的点Q,使以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,Q坐标分别是Q1(﹣4,1)、Q2(3,1).
【知识点】二次函数的最值;待定系数法求二次函数解析式;三角形的面积;相似三角形的判定与性质;二次函数与一次函数的综合应用
【解析】【分析】(1)将点A,B的坐标代入函数解析式,可得到关于b,c的方程组,解方程组求出b,c的值,可得到函数解析式.
(2)利用待定系数法求出直线AB的函数解析式,再利用二次函数解析式,由y=1,可求出对应得x的值,可得到点C及AC的长;根据点P在AC下方抛物线上,设P(t, t2+2t+1),同时可表示出点E的坐标,可得到EP的长;然后根据S四边形AECP=S△EAC+S△PAC,利用三角形的面积公式,表示出S与t的函数解析式,将其函数解析式转化为顶点式,利用二次函数的性质,可求出点P的坐标及四边形AECP面积的最大值.
(3)利用两函数解析式,可得到点E,F的坐标,同时可求出CP,AB的长,可得到CF=FP=EF=FA=3,由此可推出∠PCF=∠CPF=∠AEF=∠EAF=45°,以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似时,∠PCQ与∠BAC为45°故对应,设Q(k,1),则CQ=k+6,分情况讨论:△CPQ1∽△ABC;△CQ2P∽△ABC;利用相似三角形的对应边成比例,可得到关于k的方程,解方程求出k的值,然后求出点Q的坐标.
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