二次函数综合题总结
线段、面积问题
1. (2019贵州三州联考)已知抛物线y=ax2+bx+3经过点A(1,0)和点B(-3,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上的动点.
(1)抛物线的解析式为__________,抛物线的顶点坐标为________;
(2)如图①,连接OP交BC于点D,当S△CPD∶S△BPD=1∶2时,请求出点D的坐标;
(3)如图②,点E的坐标为(0,-1),点G为x轴负半轴上的一点,∠OGE=15°,连接PE,若∠PEG=2∠OGE,请求出点P的坐标;
(4)如图③,是否存在点P,使四边形BOCP的面积为8?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
第1题图① 第1题图② 第1题图③
2. 如图,抛物线y=ax2+bx+4与x轴交于点A(-1,0)、B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图①,D为抛物线对称轴上一动点,求D运动到什么位置时△DAC的周长最小;
(3)如图②,点E在第一象限抛物线上,AE与BC交于点F,若AF∶FE=2∶1,求点E坐标.
第2题图① 第2题图②
角度问题
1. (2018河南)如图,抛物线y=ax2+6x+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线y=x-5经过点B,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A的直线交直线BC于点M.
①当AM⊥BC时,过抛物线上一动点P(不与点B,C重合),作直线AM的平行线交直线BC于点Q,若以点A,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的横坐标;
②连接AC,当直线AM与直线BC的夹角等于∠ACB的2倍时,请直接写出点M的坐标.
直角三角形的存在性问题
1. (2018怀化)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c与x轴交于A(-1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,点D是该抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式和直线AC的解析式;
(2)请在y轴上找一点M,使△BDM的周长最小,求出点M的坐标;
(3)试探究:在抛物线上是否存在点P,使以点A,P,C为顶点,AC为直角边的三角形是直角三角形?若存在,请求出符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
参考答案
线段、面积问题
1. 解:(1)y=-x2-2x+3,(-1,4);【解法提示】∵抛物线y=ax2+bx+3经过点A(1,0)和点B(-3,0),∴,解得.
∴抛物线的解析式为y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,∴抛物线的顶点坐标为(-1,4).
(2)∵抛物线与y轴交于点C,
∴C(0,3).
∵B(-3,0),
∴OB=OC,
∴∠CBO=45°,BC=3,
如解图①,过点D作DF⊥y轴于点F,则DF∥x轴,∴CD∶BC=CF∶OC=DF∶OB,∠CDF=45°,
∵S△CPD∶S△BPD=1∶2,
∴CD∶BD=1∶2,
∴CD∶BC=1∶3,
而BC=3,
∴CD=,
∵∠CDF=45°,
∴CF=1,DF=1,
∴点D的坐标为(-1,2);
第1题解图①
(3) 如解图②,设PE交x轴于点M,∵∠OGE=15°,∠GOE=90°,
∴∠OEG=75°.
∵∠PEG=2∠OGE,
∴∠PEG=30°.
∴∠PEO=45°,
∴△MOE为等腰直角三角形,
∵E(0,-1),
∴M(-1,0).
∴PE的解析式为y=-x-1.解方程组得,
,∵点P为第二象限内抛物线上的动点,∴点P的坐标为(--,-);
第1题解图②
(4)不存在.理由如下:如解图③,连接BC,过点P作PD∥y轴交BC于点D,∵C(0,3),B(-3,0),
∴BC所在直线的解析式为y=x+3,
S△OBC=OB·OC=.
假设存在点P(a,-a2-2a+3),使四边形BOCP的面积为8,则D(a,a+3);
∵S四边形BOCP=S△OBC+S△PBC,
∴S△OBC+S△PBC=8,
∵C(0,3),B(-3,0),
∴+×3×(-a2-2a+3-a-3)=8,
化简得3a2+9a+7=0,∵b2-4ac=92-4×3×7=-3<0,∴此一元二次方程无实数解,故不存在点P,使四边形BOCP的面积为8.
第1题解图③
2. 解:(1)将A(-1,0)、B(3,0)代入y=ax2+bx+4,
得,
解得a=-,b=,
∴抛物线的解析式为y=-x2+x+4;
(2)由(1)得y=-x2+x+4=-(x-1)2+,
∴抛物线对称轴为直线x=1,
∴点D的横坐标为1,
由(1)可得C(0,4),
∵B(3,0),
∴直线BC:y=-x+4.
∵DA=DB,
△DAC的周长=AC+CD+AD=AC+CD+BD,
如解图①,连接BC,与对称轴交于点D,
第2题解图①
此时CD+BD最小,
∵AC为定值,
∴此时△DAC的周长最小,
当x=1时,y=-×1+4=,
∴D(1,);
(3)如解图②,作EH∥AB交BC于点H,则∠FAB=∠FEH,∠FBA=∠FHE,
∴△ABF∽△EHF.
∵AF∶FE=2∶1,
∴==2.
∵AB=4,
∴EH=2,
设E(x,-x2+x+4),
则H(x-2,-x+),
∵EH∥AB,
∴yE=yH,
∴-x2+x+4=-x+,
解得x=1或x=2,
∴y=或4,
∴E(1,)或(2,4).
第2题解图②
角度问题
1. 解:(1)∵直线y=x-5交x轴于点B,交y轴于点C,
∴B(5,0),C(0,-5).
∵抛物线y=ax2+6x+c过点B,C,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为y=-x2+6x-5;
(2)①∵OB=OC=5,∠BOC=90°,
∴∠ABC=45°.
∵抛物线y=-x2+6x-5交x轴于A,B两点,
∴A(1,0),
∴AB=4,
∵AM⊥BC,
∴AM=2.
∵PQ∥AM,
∴PQ⊥BC.
若以点A,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,
则PQ=AM=2.
如解图①,过点P作PD⊥x轴交直线BC于点D,
则∠PDQ=45°,
∴PD=PQ=4.
设P(m,-m2+6m-5),则D(m,m-5).
分两种情况讨论如下:
(ⅰ)当点P在直线BC上方时,
PD=-m2+6m-5-(m-5)=-m2+5m=4,
∴m1=1(舍去),m2=4;
(ⅱ)当点P在直线BC下方时,
PD=m-5-(-m2+6m-5)=m2-5m=4,
∴m3=,m4=,
综上所述,点P的横坐标为4或或;
第1题解图①
②点M的坐标为(,-)或(,-).
【解法提示】如解图②,当∠AM1B=2∠ACB时,则AM1=CM1,
∴点M1在线段AC的垂直平分线上,
∵A(1,0),C(0,-5),
∴直线AC的解析式为y=5x-5,
线段AC的中点H的坐标为(,-),
∴直线HM1的解析式为y=-x-,
联立,
解得,
∴点M1的坐标为(,-);
如解图②,当∠AM2C=2∠ACB时,则∠AM1B=∠AM2C,
∴AM1=AM2,
设线段M1M2的中点为I,连接AI,则AI⊥M1M2,
易得直线AI的解析式为y=-x+1,
联立,解得,
∴中点I的坐标为(3,-2),
∴点M2的坐标为(,-).
综上所述,点M的坐标为(,-)或(,-).
第1题解图②
直角三角形的存在性问题
1. 解:(1)将A(-1,0),B(3,0)代入抛物线解析式,
得解得
∴抛物线的解析式为y=-x2+2x+3,
∴C(0,3),
设直线AC的解析式为y=kx+b(k≠0),
则解得
∴直线AC的解析式为y=3x+3;
(2)如解图①,作点D关于y轴的对称点E,连接BE与y轴交于点M,此时△BDM的周长最小,
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴顶点D(1,4),
∴对称点E(-1,4),
设直线BE的解析式为y=mx+n(m≠0),则解得
∴直线BE的解析式为y=-x+3,
当x=0时,y=3,
∴点M的坐标为(0,3),此时点M与点C重合;
第1题解图①
(3)在抛物线上存在点P,使以点A,P,C为顶点,AC为直角边的三角形是直角三角形,坐标为P1(,-),P2(,),
理由如下:
①如解图②,当点A为直角顶点时,设直线AP与y轴的交点为Q,则∠AOQ=∠CAQ=90°,
∴∠AQO+∠OAQ=∠AQC+∠ACQ,
∴∠QAO=∠ACO,
∴△AOQ∽△COA,
∴=,即=,
∴OQ=,
∴Q(0,-),
易得AQ的解析式为y=-x-,
联立方程组
解得(为A点坐标,舍去)或
∴点P的坐标为(,-);
第1题解图②
②如解图③,当点C为直角顶点时,过点P作PK⊥y轴于点K,
∵∠PCK+∠ACO=∠ACO+∠CAO,
∴∠PCK=∠CAO.
又∵∠PKC=∠COA,
∴△PCK∽△CAO,
∴=.
设P(t,-t2+2t+3),则PK=t,CK=3-(-t2+2t+3)=t2-2t,
∴=.
解得t1=0(为C点的横坐标,舍去)或t2=,
∴点P的坐标为(,).
第1题解图③
综上,抛物线上存在点P,使以点A,P,C为顶点,AC为直角边的三角形是直角三角形,点P的坐标为(,-)或(,).