专题08 二次函数与菱形存在型问题-版突破中考数学压轴之学霸秘笈大揭秘(教师版)
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【典例分析】
例1 如图,在平面直角坐标系中,直线AB和抛物线交于点A(-4,0),B(0,4),且点B是抛物线的顶点.
(1)求直线AB和抛物线的解析式.
(2)点P是直线上方抛物线上的一点,求当△PAB面积最大时点P的坐标.
(3)M是直线AB上一动点,在平面直角坐标系内是否存在点N,使以O、B、M、N为顶点的四边形是菱形?若存在,请求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
思路点拨
(1)设直线的解析式为y=kx+b,将A(-4,0),B(0,4)代入得到关于k、b的方程组,然后解得k、b的值即可;设抛物线的解析式为y=ax2+4,然后将点A的坐标代入求得a的值即可;
(2)过点P作PQ⊥x轴,交AB于点Q.设点P(a, -+4),Q(a,a+4).则PQ=--a,然后依据三角形的面积公式列出△ABP的面积与a的函数关系式,然后依据二次函数的性质求解即可;
(3)先根据题意画出图形,需要注意本题共有4种情况,然后依据菱形的性质、等腰直角三角形的性质以及特殊锐角三角函数值求解即可.
满分解答
∴抛物线的解析式为y=-x2+4.
(2)如图1所示,过点P作PQ⊥x轴,交AB于点Q.
(3)如图2所示:延长MN交x轴与点C.
∵MN∥OB,OB⊥OC,
∴MN⊥OC.[来源:Zxxk.Com]
∵OA=OB,∠AOB=90°,
∴∠BA0=45°.
∵ON∥AB,
∴∠NOC=45°.
∴OC=ON×=4×=2,NC=ON×=4×=2.
∴点N的坐标为(2,2).
如图3所示:过点N作NC⊥y轴,垂足为C.
∵OA=OB,∠AOB=90°,
∴∠OBA=45°.
∵ON∥AB,
∴∠NOC=45°.
∴OC=ON×=4×=2,NC=ON×=4×=2.
∴点N的坐标为(-2,-2).
如图4所示:连接MN交y轴与点C.
∵四边形BNOM为菱形,OB=4,
∴BC=OC=2,MC=CN,MN⊥OB.
∴点的纵坐标为2.
∵将y=2代入y=x+4得:x+4=2,解得:x=-2,
∴点M的坐标为(-2,2).
∴点N的坐标为(2,2).
如图5所示:
∵四边形OBNM为菱形,
∴∠NBM=∠ABO=45°.
∴四边形OBNM为正方形.
∴点N的坐标为(-4,4).
综上所述点N的坐标为(,)或(-,-)或(-4,4)或(2,2).
考点:二次函数综合题.
例2如图,抛物线的图象经过点A(﹣2,0),点B(4,0),点D(2,4),与y轴交于点C,作直线BC,连接AC,CD.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)E是抛物线上的点,求满足∠ECD=∠ACO的点E的坐标;
(3)点M在y轴上且位于点C上方,点N在直线BC上,点P为第一象限内抛物线上一点,若以点C,M,N,P为顶点的四边形是菱形,求菱形的边长.
思路点拨
(1)用待定系数法求出抛物线解析式即可.
(2)分①点E在直线CD上方的抛物线上和②点E在直线CD下方的抛物线上两种情况,用三角函数求解即可;
(3)分①CM为菱形的边和②CM为菱形的对角线,用菱形的性质进行计算
满分解答
(3)①CM为菱形的边,如图2,在第一象限内取点P′,过点
P′作P′N′∥y轴,交BC于N′,过点P′作P′M′∥BC,交y轴于M′,∴四边形CM′P′N′是平行四边形,∵四边形CM′P′N′是菱形,∴P′M′=P′N′,过点P′作P′Q′⊥y轴,垂足为Q′,∵OC=OB,∠BOC=90°,∴∠OCB=45°,∴∠P′M′C=45°,设点P′(m,),在Rt△P′M′Q′中,P′Q′=m,P′M′=m,∵B(4,0),C(0,4),∴直线BC的解析式为y=﹣x+4,∵P′N′∥y轴,∴N′(m,﹣m+4),∴P′N′==,∴,∴m=0(舍)或m=,菱形CM′P′N′的边长为=.
②CM为菱形的对角线,如图3,在第一象限内抛物线上取点P,过点P作PM∥BC,交y轴于点M,连接CP,过点M作MN∥CP,交BC于N,∴四边形CPMN是平行四边形,连接PN交CM于点Q,∵四边形CPMN是菱形,∴PQ⊥CM,∠PCQ=∠NCQ,∵∠OCB=45°,∴∠NCQ=45°,∴∠PCQ=45°,∴∠CPQ=∠PCQ=45°,∴PQ=CQ,设点P(n,),∴CQ=n,OQ=n+2,∴,∴n=0(舍),∴此种情况不存在,∴菱形的边长为.
考点:1.二次函数综合题;2.分类讨论;3.压轴题.
例3如图,已知点A (2,4) 和点B (1,0)都在抛物线上.
(1)求m、n;
(2)向右平移上述抛物线,记平移后点A的对应点为A′,点B的对应点为B′,若四边形A A′B′B为菱形,求平移后抛物线的表达式;
(3)记平移后抛物线的对称轴与直线AB′ 的交点为C,试在x轴上找一个点D,使得以点B′、C、D为顶点的三角形与△ABC相似.
思路点拨
(1)已知了抛物线图象上A、B两点的坐标,将它们代入抛物线的解析式中,即可求得m、n的值;(2)根据A、B的坐标,易求得AB的长;根据平移的性质知:四边形A A′B′B一定为平行四边形,若四边形A A′B′B为菱形,那么必须满足AB=BB′,由此可确定平移的距离,根据“左加右减”的平移规律即可求得平移后的抛物线解析式;(3)易求得直线AB′的解析式,联立平移后的抛物线对称轴,可得到C点的坐标,进而可求出AB、BC、AC、B′C的长,在(2)题中已经证得AB=BB′,那么∠BAC=∠BB′C,即A、B′对应,若以点B′、C、D为顶点的三角形与△ABC相似,可分两种情况考虑:①∠B′CD=∠ABC,此时△B′CD∽△ABC,②∠B′DC=∠ABC,此时△B′DC∽△ABC,根据上述两种不同的相似三角形所得不同的比例线段,即可求得不同的BD长,进而可求得D点的坐标.
满分解答
(3)由(2)得:平移后抛物线的对称轴为:x=4,
∵A(2,4),B′(6,0),∴直线AB′:.
当x=4时,y=1,故C(4,1). ∴AC=3,B′C=,BC=.
由(2)知:AB=BB′=5,即∠BAC=∠BB′C.
若以点B′、C、D为顶点的三角形与△ABC相似,则:
①∠B′CD=∠ABC,则△B′CD∽△ABC,可得:,即,∴B′D=3,此时D(3,0);②∠B′DC=∠ABC,则△B′DC∽△ABC,可得:即,∴,此时D(,0).
综上所述,存在符合条件的D点,且坐标为:D(3,0)或(,0).
考点:1.二次函数综合题;2.平移问题;3.曲线上点的坐标与方程的关系;4.勾股定理;5. 菱形的性质;6.等腰三角形的性质;7.相似三角形的判定和性质;8.分类思想的应用.
例4如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于O点、A点,B为抛物线上一点,C为y轴上一点,连接BC,且BC//OA,已知点O(0,0),A(6,0),B(3,m),AB=.
(1)求B点坐标及抛物线的解析式.,
(2)M是CB上一点,过点M作y轴的平行线交抛物线于点E,求DE的最大值;
(3)坐标平面内是否存在一点F,使得以C、B、D、F为顶点的四边形是菱形?若存在,求出符合条件的点F坐标;若不存在,请说明理由.
思路点拨
(1)运用勾股定理求出m的值,根据题意得点B为抛物线的顶点,设设抛物线为,即可求解;
(2)可求,设E,则D(,故DE=,从而可得结果;
(3)设F,根据菱形的判定分三种情况进行讨论计算即可得解.
满分解答
(1)如图,过点B作BG⊥OA于G,
(2)可求,设E,则D(,
∴DE=,
∴当x=,DE最大=.
(3)设F,
①当CD为菱形对角线时, [来源:Z。xx。k.Com]
∵FD∥BC,
∴
∴
解得(舍去),.
②当BD为菱形对角线时,
∴
∴,(舍去)
③当BC为菱形对角线时,D、F均在BC的垂直平分线上,且FP=PD,
则,则D(,则PD=3,则,,。
综上所述,满足条件的F点共3个:,,。
例5如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,其对称轴交抛物线于点D,交x轴于点E,已知OB=OC=6.
(1)求抛物线的解析式及点D的坐标;
(2)连接BD,F为抛物线上一动点,当∠FAB=∠EDB时,求点F的坐标;
(3)平行于x轴的直线交抛物线于M、N两点,以线段MN为对角线作菱形MPNQ,当点P在x轴上,且PQ=MN时,求菱形对角线MN的长.
思路点拨
(1) 利用待定系数法,列方程求二次函数解析式
.(2)利用解析法,∠FAB=∠EDB, tan∠FAG=tan∠BDE,求出F点坐标.
(3)分类讨论,当MN在x轴上方时,在x轴下方时分别计算MN.
详解:
满分解答
(1)∵OB=OC=6,
∴B(6,0),C(0,-6).
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为.
∵=,
∴点D的坐标为(2,-8).
(3)∵点P在x轴上,
∴根据菱形的对称性可知点P的坐标为(2,0).
如图,当MN在x轴上方时,设T为菱形对角线的交点.
∵PQ=MN,
∴MT=2PT.
设TP=n,则MT=2n. ∴M(2+2n,n).
∵点M在抛物线上,
∴,即.
解得,(舍去).
∴MN=2MT=4n=.
当MN在x轴下方时,设TP=n,得M(2+2n,-n).
∵点M在抛物线上,
∴,
即.
解得,(舍去).
∴MN=2MT=4n=.
综上所述,菱形对角线MN的长为或.
点睛:
1.求二次函数的解析式
(1)已知二次函数过三个点,利用一般式,y=ax2+bx+c().列方程组求二次函数解析式.
(2)已知二次函数与x轴的两个交点(,利用双根式,y=()求二次函数解析式,而且此时对称轴方程过交点的中点,.
2.处理直角坐标系下,二次函数与几何图形问题:第一步要写出每个点的坐标(不能写出来的,可以用字母表示),写已知点坐标的过程中,经常要做坐标轴的垂线,第二步,利用特殊图形的性质和函数的性质,往往是解决问题的钥匙.
例6如图(1),已知菱形的边长为,点在轴负半轴上,点在坐标原点,点的坐标为(,),抛物线顶点在边上,并经过边的中点.
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)点关于直线的对称点是,求点到点的最短距离;
(3)如图(2)将菱形以每秒个单位长度的速度沿轴正方向匀速平移,过点作于点,交抛物线于点,连接、.设菱形平移的时间为秒(),问是否存在这样的,使与相似?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
思路点拨
(1)分别求出AB中点的坐标,抛物线的顶点坐标,再用待定系数法求抛物线的解析式;
(2);判断点C′在以M为圆心,长为半径的圆上;
(3)∠DEF=90°,∠DAF<90°,所以分两种情况讨论,利用相似三角形的对应比成比例列方程求解.
满分解答
(1)由题意得AB的中点坐标为(,0),抛物线的顶点坐标为(0,3),分别代入y=ax2+b,得,解得.
[来源:+网]
∴这条抛物线的函数解析式为.
(3)如图2所示,在Rt△BCE中,∠BEC=90°,BE=3,BC=,
∴,
∴∠C=60°,∠CBE=30°。∴EC=BC=,DE=.
又∵AD∥BC,∴∠ADC+∠C=180°得∠ADC=180°-60°=120°,
要使△ADF与△DEF相似,则△ADF中必有一个角为直角,而∠DAF<60°,
∴∠ADF=90°或∠AFD=90°.
点睛:理解点C关于直线y=kx+3的对称点C′时,根据中心对称的性质可知直线y=kx+3与y轴的交点(0,3)是CC′的中点,即点C′在以(0,3)为圆心,为半径的圆上,且当点A,C′,M在一条直线上时,AC′最小,最小值为AM-MC′.
【变式训练】
1.如图,在平面直角坐标系中,点A(,0)是轴上一点,以OA为对角线作菱形OBAC,使得60°,现将抛物线沿直线OC平移到,则当抛物线与菱形的AB边有公共点时,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
由题意可得:
故选D。
2.直线与轴交于点A,与直线交于点B,以AB为边向右作菱形ABCD,点C恰与原点O重合,抛物线的顶点在直线上移动,若抛物线与菱形的边AB、BC都有公共点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
将C(0,0)代入y=(x−h)²− h得:h²−h=0,解得: =0(舍去), = .
如图2所示:当抛物线经过点B时。
将B(−2,1)代入y=(x−h)²− h得:(−2−h)²− h=1,整理得:2h²+7h+6=0,解得:
=−2, =− (舍去).
综上所述,h的范围是−2≤h≤.
故选A.
3.如图1,菱形ABCD的对角线交于点O,AC=2BD,点P是 AO上一个动点,过点P 作AC的垂线交菱形的边于M,N两点.设AP=x,△OMN的面积为y,表示y与x的函数关系大致如图2所示的抛物线.
(1)图2所示抛物线的顶点坐标为( , ) ;
(2)菱形ABCD的周长为 .
【答案】(,);2
【解析】
试题分析:根据二次函数图形得出抛物线的顶点坐标;根据函数图形可得AO=1,根据AC=2BD可得DO=,则根据Rt△AOD的勾股定理可得AD=,则菱形的周长为:4×=2.
考点:二次函数的应用.
4.二次函数的图象如图所示,自原点开始依次向上作内角为60度、120度的菱形(其中两个顶点在抛物线上另两个顶点在y轴上,相邻的菱形在y轴上有一个公共点),则第2017个菱形的周长=_____________.
【答案】8068
【解析】试题解析:设第一个菱形边长为b,
则第一个菱形在x轴正向与函数交点为 (因为其边长与x轴夹角为)
代入
得b=1;
设第二个菱形边长为c,则其边长与函数交点为代入函数表达式得c=2,
同理得第三个菱形边长为3,第n个菱形边长为n,故第2017个菱形边长为2017,
∴其周长为:
故答案为:
5.如图,在平面直角坐标系中,菱形ABCD的三个顶点A,B,D均在抛物线y=ax2﹣4ax+3(a<0)上.若点A是抛物线的顶点,点B是抛物线与y轴的交点,则点D的坐标为__.
【答案】(4,3)
【解析】分析:本题根据菱形的性质和抛物线的对称性得出即可.
解析:因为菱形ABCD的对角线互相垂直平分,A是抛物线的顶点,所以点B与点D关于对称轴对称,因为点B是抛物线与y轴的交点,所以B(0,3),因为对称轴为直线x=2.所以点D的坐标为(4,3).
故答案为(4,3).
6.如图,在平面直角坐标系中,O是坐标原点,菱形OABC的顶点A(3,4),C在x轴的负半轴,抛物线y=﹣(x﹣2)2+k过点A.
(1)求k的值;
(2)若把抛物线y=﹣(x﹣2)2+k沿x轴向左平移m个单位长度,使得平移后的抛物线经过菱形OABC的顶点C.试判断点B是否落在平移后的抛物线上,并说明理由.
【答案】(1)(2)当m=5时,点B在平移后的抛物线上;当m=9时,点B不在平移后的抛物线上.
【解析】
试题分析:(1)将点A的坐标代入二次函数解析式中,可得出关于k的一元一次方程,解方程即可得出结论;
(2)设AB与y轴交于点D,结合勾股定理以及菱形的性质找出点B、C的坐标,根据二次函数的解析式求出该抛物线与x轴的交点坐标,再根据平移的性质找出平移后过C点的二次函数的解析式,代入B点的坐标来验证其是否在平移后的函数图象上即可得出结论..
试题解析:(1)∵经过点A(3,4),
∴,解得:;
(2)如图所示,设AB与y轴交于点D,则AD⊥y轴,AD=3,OD=4,.
【考点】二次函数图象与几何变换;菱形的性质.
7.如图,已知点A (-2,4) 和点B (1,0)都在抛物线y=mx2+2mx+n上.
B
A
O
1
1
-1
-1
x
y
(1)求m、n值;
(2)向右平移上述抛物线,记平移后点A的对应点为A′,点B的对应点为B′,若四边形为菱形,求平移后抛物线的表达式;
(3)试求出菱形的对称中心点M的坐标.
【答案】(1)(2)(3)(2,2)
【解析】解:(1)根据题意,得:…2分
解之 ……………3分
(2)四边形为菱形,
则A A′=B′B= AB=5; ………4分
∵=; ……………………5分
∴ 向右平移5个单位的抛物线解析式为
; …………………………7分[来源:]
(1)本题需先根据题意把A (-2,4)和点B (1,0)代入抛物线y=mx2+2mx+n中,解出m、n的值即可.
(2)本题需先根据四边形AA′B′B为菱形得出y的解析式,再把解析式向右平移5个单位即可得到平移后抛物线的表达式.
(3)本题需根据平移与菱形的性质,得到A′、B′的坐标,再过点A′作A′H⊥x轴,得出BH和A′H的值,再设菱形AA′B′B的中心点M,作MG⊥x轴,根据中位线性质得到MG、BG的值,最后求出点M的坐标
8.如图1,抛物线,其中,点A(-2,m)在该抛物线上,过点A作直线l∥x轴,与抛物线交于另一点B,与y轴交于点C.
(1)求m的值.
(2)当a=2时,求点B的坐标.
(3)如图2,以OB为对角线作菱形OPBQ,顶点P在直线l上,顶点Q在x轴上.
①若PB=2AP,求a的值.
②菱形OPBQ的面积的最小值是 .
【答案】(1)当x=-2时,y=4a-4(a-1)=4(2)点B的坐标为(1,4)(3)① ②菱形的最小面积=16
【解析】(1)把x=-2代入抛物线即可得到y的值;(2)先求出抛物线表达式,然后求出x的解;(3)利用抛物线的对称轴即可求出点B的坐标和a的值以及菱形OPBQ的面积的最小值.
解:(1)当x=-2时,
(2)当a=2时,抛物线表达式为
当y=4时,,
解得
把-2舍去,点B的坐标为(1,4)
(3)①当点P在线段AB上时,设CP=x,则AP=2+x,BP=OP=4+2x
在Rt△OCP中,,
解得
∴CP=0,CB=PB=4,点B的坐标是(4,4)
“点睛”本题考查待定系数法确定二次函数解析式、二次函数性质等知识,解题的关键是由点A与点B关于对称轴对称求出a的值,会运用方程的思想解决问题,属于中考常考题型.
9.如图,抛物线C1:y=﹣(x+3)2与x,y轴分别相交于点A,B,将抛物线C1沿对称轴向上平移,记平移后的抛物线为C2,抛物线C2的顶点是D,与y轴交于点C,射线DC与x轴相交于点E,
(1)求A,B点的坐标;
(2)当CE:CD=1:2时,求此时抛物线C2的顶点坐标;
(3)若四边形ABCD是菱形.
①此时抛物线C2的解析式;
②点F在抛物线C2的对称轴上,且点F在第三象限,点M在抛物线C2上,点P是坐标平面内一点,是否存在以A,F,P,M为顶点的四边形与菱形ABCD相似,并且这个菱形以A为顶点的角是钝角,若存在求出点F的坐标,若不存在请说明理由.
【答案】(1)A(﹣3,0),B(0,﹣4);(2)(3,2)(3,6)(3)①②,,
【解析】
试题分析:(1)利用坐标轴上点的特点,确定出点A,B的坐标;
(2)根据锐角三角函数的意义,和抛物线的平移,得到比例式,求出即可;
(3)①由点的移动情况判断出抛物线的移动情况;
②设出点的坐标,M(3+3a,4a),表示出F(3,﹣5a).根据点在抛物线上,求出a,从而得到F的坐标.
(2)由(1)得:OA=3,OB=4,
∴tan∠OBA=.[来源:]
由题意得AB∥CD,∠EDA=∠OBA,
∴.
①当点C在y轴负半轴时,
由CE:CD=1:2,
∴OE=EA=1.5,AD=2,
∴D(3,2);
②当点C在y轴正半轴时,
由CE:CD=1:2,
∴OE:OA=1:2,
∴AE=4.5,
∴AD=6,
∴D(3,6).
当AF=AP时,
∴设M(3+3a,﹣a),F(3,﹣5a).
把M点坐标代入,
可得a1=﹣1 (舍去),,
.
以AF为边在对称轴左侧作菱形时,点F坐标不变.
II:以AF为对角线作菱形时,
由菱形的对角线性质可知,
在AF右侧作∠FAP=∠FAM,
∴∠PAF=∠GAF=∠BAD,
菱形的轴对称性可得P点也在抛物线C2 上.
设M(3+3a,﹣a),F(3,﹣2a),
∴,
∴.
当点M在AF左侧时,F点坐标不变.
当点M在AF左侧时,F点坐标不变.
综上所述:,,
考点:1、抛物线的性质,2、菱形的性质,3、锐角三角函数
10.如图,抛物线与坐标轴相交于、、三点,是线段上一动点(端点除外),过作,交于点,连接.
(1)直接写出、、的坐标;
(2)求抛物线的对称轴和顶点坐标;
(3)求面积的最大值,并判断当的面积取最大值时,以、为邻边的平行四边形是否为菱形.
【答案】、、;直线x=1;(1,-);不是菱形.
【解析】
试题分析:根据二次函数得出点的坐标;根据抛物线对称轴和顶点坐标的求法得出答案;设P(x,0),根据PD∥AC得出PD的长度,从而得到△PCD的面积,根据二次函数性质求出面积的最大值,根据最大值得出PA、PD的长度,从而判定PA是否等于PD.
试题解析:(1)、、
(2)抛物线的对称轴是直线 顶点坐标是(1,-)
(3)设(),
因为,所以,解得
到的距离(即到的距离)
的面积
,面积的最大值为
的面积取最大值时,,,
因为,所以以、为邻边的平行四边形不是菱形
考点:二次函数的性质.
11.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)与x轴交于点O、M.对称轴为直线x=2,以OM为直径作圆A,以OM的长为边长作菱形ABCD,且点B、C在第四象限,点C在抛物线对称轴上,点D在y轴负半轴上;
(1)求证:4a+b=0;
(2)若圆A与线段AB的交点为E,试判断直线DE与圆A的位置关系,并说明你的理由;
(3)若抛物线顶点P在菱形ABCD的内部且∠OPM为锐角时,求a的取值范围.
【答案】(1)见解析;(2)DE与圆A相切;(3).
【解析】
试题分析:(1)由题意可知(4,0),由抛物线经过点O可求得c=0,将c=0,x=4,y=0代入抛物线的解析式可证得:4a+b=0;
(2)如图1所示:由菱形的性质可知:DN=NB,DN⊥AN,由OM=AD=AB,可证明AD=AB=DB,由AE=2可知AE=EB,由等腰三角形三线合一的性质可知AE⊥DE,从而可证明DE与圆A相切;
(3)如图2所示.设点P的坐标为(2,m).由题意可知点E的坐标为(﹣2,2),设抛物线的解析式为y=ax(x﹣4),将x=2代入得y=﹣4a即m=﹣4a.由∠OPM为锐角且抛物线的顶点在菱形的内部可知﹣4a<﹣2、﹣4a>﹣4,从而可求得a的取值范围.
(2)DE与圆A相切.
理由:如图1所示:
∵四边形ABCD为菱形,
∴DN=NB,DN⊥AN.
∵∠AOD=∠AON=∠DNA=90°,
∴四边形OAND为矩形.
∴OA=DN=2.
∴DB=OM=4.
∵OM=AD=AB,
∴AD=AB=DB.
∵AE为圆A的半径,
∴AE=EB=2.
∵AD=DB,AE=EB.
∴AE⊥DE.
∴DE与圆A相切.
(3)如图2所示.
设点P的坐标为(2,m).
∵OM为圆A的直径,
∴∠OEM=90°.
∵AE=2,OA=2,
∴点E的坐标为(﹣2,2).
设抛物线的解析式为y=ax(x﹣4),将x=2代入得y=﹣4a.
∴m=﹣4a.
∵∠OPM为锐角,
∴点P在点E的下方.
∴﹣4a<﹣2.
解得:a>.
在Rt△AOD中,OD==2.
∴AC=4.
∵点P在菱形的内部,
∴点P在点C的上方.
∴﹣4a>﹣4.
解得:a<.
∴a的取值范围是.
考点:二次函数综合题.
12.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=x2+bx+c经过A(0,3),B(1,0)两点,顶点为M.
(1)求b、c的值;
(2)若只沿y轴上下平移该抛物线后与y轴的交点为A1,顶点为M1,且四边形AMM1A1是菱形,写出平移后抛物线的表达式.
【答案】(1)b=﹣4,c=3;(2)y=x2﹣4x+3+2或y=x2﹣4x+3﹣2.
【解析】
【分析】
(1)已知了抛物线图象上A、B两点的坐标,将它们代入抛物线的解析式中,即可求得m、n的值;(2)把解析式化成顶点式,求得顶点M的坐标,根据A、M的坐标,易求得AM的长;根据平移的性质知:若四边形A A′B′B为菱形,那么必须满足AA1=AM,由此可确定平移的距离,根据“上加下减”的平移规律即可求得平移后的抛物线解析式.
【详解】
【点睛】
本题考查了二次函数解析式的确定、函数图象的平移、菱形的判定和性质,注意第(2)问有上移和下移两种情况.
13.如图,已知抛物线与x轴交于点A,B,AB=2,与y轴交于点C,对称轴为直线x=2.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)设P为对称轴上一动点,求△APC周长的最小值;
(3)设D为抛物线上一点,E为对称轴上一点,若以点A,B,D,E为顶点的四边形是菱形,则点D的坐标为 .
【答案】解:(1)∵AB=2,对称轴为直线x=2,
∴点A的坐标是(1,0),点B的坐标是(3,0)。
设抛物线的函数表达式为,
将A(1,0)代入得:,解得。
∴抛物线的函数表达式为,即。
(2)如图1,连接AC、BC,BC交对称轴于点P,连接PA.
由(1)抛物线解析式为,A(1,0),B(3,0),
∴C(0,3)。
∴。
∵点A、B关于对称轴x=2对称,∴PA=PB。∴PA+PC=PB+PC。此时,PB+PC=BC。
∴点P在对称轴上运动时,(PA+PB)的最小值等于BC。
∴△APC的周长的最小值=AC+AP+PC=AC+BC=。
(3)(2,﹣1)。
【解析】
试题分析:(1)根据抛物线对称轴的定义易求A(1,0),B(3,0),所以设抛物线的顶点式,将点A的坐标代入即可求得h,得到抛物线的函数表达式。
(2)如图1,连接AC、BC,BC交对称轴于点P,连接PA.根据抛物线的对称性质得到PA=PB,则△APC的周长的最小值=AC+AP+PC=AC+BC,所以根据两点间的距离公式来求该三角形的周长的最小值即可。
(3)如图2,根据“菱形ADBE的对角线互相垂直平分,抛物线的对称性”得到点D是抛物线的顶点坐标,即(2,﹣1)。
14.如图,的顶点坐标分别为,,,把沿直线翻折,点的对应点为,抛物线经过点,顶点在直线上.
证明四边形是菱形,并求点的坐标;
求抛物线的对称轴和函数表达式;
在抛物线上是否存在点,使得与的面积相等?若存在,直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析,点的坐标是;(2)对称轴为直线,抛物线的函数表达式为;存在.理由见解析.
【解析】
【分析】
(1)根据两点之间的距离公式,勾股定理,翻折的性质可得,根据菱形的判定和性质可得点的坐标;
(2)根据对称轴公式可得抛物线的对称轴,设的坐标为,直线的解析式为,根据待定系数法可求的坐标,再根据待定系数法求出抛物线的函数表达式;
(3)分点在的上面和点在的下面两种情况,根据等底等高的三角形面积相等可求点的坐标.
【详解】
证明:∵,,,
∴,,
∴,
由翻折可得,,,
∴,
∴四边形是菱形,
∴,
∵,
∴点的坐标是;
存在.
理由如下:由题意可知,在抛物线上,且到,所在直线距离相等,所以在二次函数与、所在的直线的夹角平分线的交点上,而、所在的直线的夹角平分线有两条:一条是所在的直线,解析式为,另外一条是过且与平行的直线,解析式为,
联立,
解得:(舍)或,
联立,
解得:(舍)或
所以当与的面积相等,点的坐标为,.
【点睛】
考查了二次函数综合题,涉及的知识点有:两点之间的距离公式,勾股定理,翻折的性质,菱形的判定和性质,对称轴公式,待定系数法的运用,等底等高的三角形面积相等,分类思想的运用.
15.如图1,已知菱形ABCD的边长为,点A在x轴负半轴上,点B在坐标原点.点D的坐标为(- ,3),抛物线y=ax2+b(a≠0)经过AB、CD两边的中点.
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)将菱形ABCD以每秒1个单位长度的速度沿x轴正方向匀速平移(如图2),过点B作BE⊥CD于点E,交抛物线于点F,连接DF、AF.设菱形ABCD平移的时间为t秒(0<t< 3 )
①是否存在这样的t,使△ADF与△DEF相似?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;
②连接FC,以点F为旋转中心,将△FEC按顺时针方向旋转180°,得△FE′C′,当△FE′C′落在x轴与抛物线在x轴上方的部分围成的图形中(包括边界)时,求t的取值范围.(写出答案即可)
【答案】(1)y=-x2+3(2)①存在,t=1②
【解析】解:(1)由题意得AB的中点坐标为(-3 ,0),CD的中点坐标为(0,3),
分别代入y=ax2+b,得,解得, 。
∴这条抛物线的函数解析式为y=-x2+3。
(2)①存在。如图2所示,在Rt△BCE中,∠BEC=90°,BE=3,BC= ,
∴ 。∴∠C=60°,∠CBE=30°。∴EC=BC=,DE=。
又∵AD∥BC,∴∠ADC+∠C=180°。∴∠ADC=180°-60°=120°
要使△ADF与△DEF相似,则△ADF中必有一个角为直角。
(III)由题意得,∠DAF<∠DAB=60°,∴∠DAF≠90°,此时t不存在。
综上所述,存在t=1,使△ADF与△DEF相似。
②
(1)根据已知条件求出AB和CD的中点坐标,然后利用待定系数法求该二次函数的解析式。
(2)①如图2所示,△ADF与△DEF相似,包括三种情况,需要分类讨论:
(I)若∠ADF=90°时,△ADF∽△DEF,求此时t的值。
(II)若∠ADF=90°时,△DEF∽△FBA,利用相似三角形的对应边成比例可以求得相应的t的值。
(III)∠DAF≠90°,此时t不存在。
②画出旋转后的图形,认真分析满足题意要求时,需要具备什么样的限制条件,然后根据限制条件列出不等式,求出t的取值范围:
16.如图,已知抛物线y=ax2+bx﹣4与x轴交于A(﹣2,0),B(8,0)两点,与y轴交于点C,连接BC,以BC为一边,作菱形BDEC,使其对角线在坐标轴上,点P是x轴上的一个动点,设点P的坐标为(m,0),过点P作x轴的垂线l交抛物线于点Q.
(1)求抛物线的解析式;
(2)将抛物线向上平移n个单位,使其顶点在菱形BDEC内(不含菱形的边),求n的取值范围;
(3)当点P在线段OB上运动时,直线l交BD于点M.试探究m为何值时,四边形CQMD是平行四边形,并说明理由.
【答案】(1)y=x2﹣x﹣4;(2);(3)m=4时,四边形CQMD是平行四边形,理由详见解析.[来源:Zxxk.Com]
【解析】
试题分析:(1)由待定系数法即可求得.
(2)先求得直线BC的解析式和抛物线的顶点坐标G(3,﹣),然后把x=3代入直线BC的解析式即可求得F的坐标,进而求得E的坐标即可求得n的取值.
(3)由菱形的对称性可知,点D的坐标,根据待定系数法可求直线BD的解析式,根据平行四边形的性质可得关于m的方程,求得m的值;再根据平行四边形的判定可得四边形CQBM的形状;
(2)设抛物线的顶点为G,过G点作x轴的垂线交BD于E,交BC于F,
由抛物线的解析式y=x2﹣x﹣4可知C(0,﹣4)
设直线BC的解析式为y=k1x+b1,
∵B(8,0),C(0,﹣4),则,
解得k1=,b1=﹣4.
故直线BC的解析式为y=x﹣4.
(3)∵C(0,﹣4)
∴由菱形的对称性可知,点D的坐标为(0,4).
设直线BD的解析式为y=kx+b,则,
解得k=﹣,b=4.
∴直线BD的解析式为y=﹣x+4.
∵l⊥x轴,
∴点M的坐标为(m,﹣m+4),点Q的坐标为(m, m2﹣m﹣4).
如图,当MQ=DC时,四边形CQMD是平行四边形,
∴(﹣m+4)﹣( m2﹣m﹣4)=4﹣(﹣4).
化简得:m2﹣4m=0,
解得m1=0(不合题意舍去),m2=4.
∴当m=4时,四边形CQMD是平行四边形.
考点:1.待定系数法求函数解析式;2.平行四边形判定
17.已知抛物线m的顶点为(1,0),且经过点(0,1).
(1)求该抛物线对应的函数的解析式;
(2)将该抛物线向下平移m个单位,设得到的抛物线的顶点为A,与x轴的两个交点为B、C(点B在点C的左侧),若△ABC为等边三角形.
①求m的值;
②设点A关于x轴的对称点为点D,在抛物线上是否存在点P,使得以点P、C、B、D为顶点构成的四边形是菱形?若存在,请写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x2-2x+1.(2)m=3.存在使四边形CBDP为菱形的点P,坐标为(1,-3).
【解析】
试题分析:(1)根据抛物线的顶点坐标及函数经过点(0,1),利用待定系数法求解即可.
(2)①先写出平移后的函数解析式,然后得出A、B、C三点的坐标,过点A作AH⊥BC于H,根据△ABC为等边三角形,可得出关于m的方程,解出即可;
②求出点D坐标,分两种情况进行讨论,①PD为对角线,②PD为边,根据菱形的性质求解即可.
试题解析:(1)由题意可得:
解得:
∴抛物线对应的函数的解析式为y=x2-2x+1.
(2)①如图1:
将y=x2-2x+1向下平移m个单位得:y=x2-2x+1-m=(x-1)2-m,
可知A(1,-m),B(1-,0),C(1+,0),BC=2.
过点A作AH⊥BC于H,
∵由△ABC为等边三角形,
∴BH=HC=BC,∠CAH=30°,
∴AH=,即
由m>0,
解得:m=3.
②在抛物线上存在点P,能使四边形CBDP为菱形.理由如下:
∵点D与点A关于x轴对称,
∴D(1,3),
情况一:如图2,
考点:二次函数综合题.
18.如图12,已知抛物线过点,,过定点的直线与抛物线交于,两点,点在点的右侧,过点作轴的垂线,垂足为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点在抛物线上运动时,判断线段与的数量关系(、、),并证明你的判断;
(3)为轴上一点,以为顶点的四边形是菱形,设点,求自然数的值;
(4)若,在直线下方的抛物线上是否存在点,使得的面积最大,若存在,求出点的坐标及的最大面积,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x2+1;(2)BF=BC,理由详见解析;(3)6;(4)当t=2时,S△QBF有最大值,最大值为+1,此时Q点坐标为(2,2).
【解析】试题分析:(1)利用待定系数法求抛物线解析式;(2)设B(x, x2+1),而F(0,2),利用两点间的距离公式得到BF2=x2+(x2+1﹣2)2=,再利用配方法可得到BF=x2+1,由于BC=x2+1,所以BF=BC;(3)如图1,利用菱形的性质得到CB=CF=PF,加上CB=FB,则可判断△BCF为等边三角形,所以∠BCF=60°,则∠OCF=30°,于是可计算出CF=4,所以PF=CF=4,从而得到自然数m的值为6;(4)作QE∥y轴交AB于E,如图2,先解方程组得B(1+,3+),设Q(t,t2+1),则E(t,t+2),则EQ=﹣t2+t+1,则S△QBF=S△EQF+S△EQB=•(1+)•EQ=•(1+)•)(﹣t2+t+1),然后根据二次函数的性质解决问题.
试题解析:
(1)把点(﹣2,2),(4,5)代入y=ax2+c得,解得,
所以抛物线解析式为y=x2+1;
(2)BF=BC.
理由如下:
设B(x, x2+1),而F(0,2),
∴BF2=x2+(x2+1﹣2)2=x2+(x2﹣1)2=(x2+1)2,
∴BF=x2+1,
∵BC⊥x轴,
∴BC=x2+1,
∴BF=BC;
(4)作QE∥y轴交AB于E,如图2,
当k=1时,一次函数解析式为y=x+2,
解方程组 得 或,则B(1+,3+),
设Q(t, t2+1),则E(t,t+2),
∴EQ=t+2﹣(t2+1)=﹣t2+t+1,
∴S△QBF=S△EQF+S△EQB=•(1+)•EQ=•(1+))(﹣t2+t+1)=﹣(t﹣2)2++1,
当t=2时,S△QBF有最大值,最大值为+1,此时Q点坐标为(2,2).
考点:二次函数综合题.
19.已知抛物线的顶点为(1,0),且经过点(0,1).
(1)求该抛物线对应的函数的解析式;
(2)将该抛物线向下平移m(m>0)个单位,设得到的抛物线的顶点为A,与x轴的两个交点为B、C,若△ABC为等边三角形.
①求m的值;
②设点A关于x轴的对称点为点D,在抛物线上是否存在点P,使四边形CBDP为菱形?若存在,写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1); (2)①m=3;②不存在这样的点P,理由见解析.
【解析】试题分析:(1)根据抛物线的顶点坐标及函数经过点(0,1),利用待定系数法求解即可.
(2)①先写出平移后的函数解析式,然后得出A、B、C三点的坐标,过点A作AH⊥BC于H,根据△ABC为等边三角形,可得出关于m的方程,解出即可;
②求出点D坐标,分两种情况进行讨论,①PD为对角线,②PD为边,根据菱形的性质求解即可.
试题解析:
(1)由题意可得, 解得
∴抛物线对应的函数的解析式为.
(2)①将向下平移m个单位得: -m= ,可知A(1,-m),B(1-,0),C(1+,0),BC=2.
由△ABC为等边三角形,得,由m>0,解得m=3.
②不存在这样的点P.
∵点D与点A关于x轴对称,∴D(1,3).
由①得BC=2.
要使四边形CBDP为菱形,需DP∥BC,DP=BC.
由题意,知点P的横坐标为1+2,
当x=1+2时,
-m==,
故不存在这样的点P.
点睛:本题属于二次函数的综合题,属于综合性较强的题目,应理清思路,对每一个知识点都应熟练掌握并能灵活运用,求出二次函数的解析式是解此题的关键,应熟练掌握三点式和顶点式求抛物线解析式的方法,二次函数的平移通常指的是图象的平移,应注意总结平移的规律.
20.如图,已知点A (0,4) 和点B (3,0)都在抛物线上.
(1)求、n;
(2)向右平移上述抛物线,记平移后点A的对应点为D,点B的对应点为C,若四边形A BCD为菱形,求平移后抛物线的表达式;
(3)记平移后抛物线的对称轴与直线AC的交点为点E,试在轴上找点F,使得以点C、E、F为顶点的三角形与△ ABE相似。
【答案】(1)(2)y=(x-4)2+(3) (3,0),(4,0)
【解析】
(1)由---------1分,得---------2分
(2) ∵四边形ABCD为菱形,AB=5 ∴AD=5---------1分
∴y=m(x+1-5)2+n-m =(x-4)2+---------2分
(1)已知了抛物线图象上A、B两点的坐标,将它们代入抛物线的解析式中,即可求得m、n的值.
(2)根据A、B的坐标,易求得AB的长;根据平移的性质知:四边形一定为平行四边形,若四边形为菱形,那么必须满足AB=AD,由此可确定平移的距离,根据“左加右减”的平移规律即可求得平移后的抛物线解析式.
(3)易求得直线AC的解析式,联立平移后的抛物线对称轴,可得到E点的坐标,进而可求EC、AE的长;所以以点C、E、F为顶点的三角形与△ABE相似,可分两种情况考虑:①,②,根据上述两种不同的相似三角形所得不同的比例线段,即可求得不同的CF长,进而可求得F点的坐标
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