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    2023年中考数学二轮复习二次函数压轴题专题16 存在性-菱形(教师版)

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    2023年中考数学二轮复习二次函数压轴题专题16 存在性-菱形(教师版)

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    这是一份2023年中考数学二轮复习二次函数压轴题专题16 存在性-菱形(教师版),共45页。试卷主要包含了综合与探究等内容,欢迎下载使用。
    中考数学压轴题--二次函数--存在性问题
    第16节 菱形的存在性

    方法点拨
    菱形ABCD,M为对角线AC与BD的交点,则M的坐标为()或者()

    解题方法:(在平行四边形的基础上增加对角线垂直或者邻边相等)
    (1)选一定点,再将这一定点与另外点的连线作为对角线,分类讨论;
    (2)利用中点坐标公式列方程:;
    (3)对角线垂直:










    例题演练
    1.如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=﹣x2+x+2与x轴相交于A,B两点,与y轴交于点C.
    (1)求B、C两点的坐标;
    (2)点P为直线BC上方抛物线上的任意一点,过P作PF∥x轴交直线BC于点F,过P作PE∥y轴交直线BC于点E,求线段EF的最大值及此时P点坐标;
    (3)将该抛物线沿着射线AC方向平移个单位得到新抛物线y′,N是新抛物线对称轴上一点,在平面直角坐标系中是否存在点Q,使以点B、C、Q、N为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点Q点的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)令x=0,则=2,解得点C坐标为(0,2),
    令y=0,即,解得:x=4或﹣1,
    ∴点B坐标为(4,0).
    (2)设直线BC解析式为y=kx+b,代入点B、点C坐标,得:
    ,解得:.
    ∴直线BC解析式为y=x+2.
    设P坐标为(m,),则E坐标为(m,m+2),其中0≤m≤4.
    设点F横坐标为xF,纵坐标yF=,
    令•xF+2=,解得:xF=m2﹣3m.
    ∴PE=﹣(m+2)=,PF=m﹣(m2﹣3m)=﹣m2+4m.
    ∴EF=






    =.
    ∵,则当m=2时,EF有最大值,此时点P坐标为(2,3).
    (3)存在点Q,使以点B、C、Q、N为顶点的四边形为菱形.
    点Q坐标为(2,6)或(2,﹣2)或(6,4)或(6,﹣4),理由如下:
    ∵OA=1,OC=2,
    ∴AC=.
    又∵,
    ∴抛物线沿着射线AC方向平移个单位,实际上等同于将该抛物线向右移动个单位,向上移动1个单位.
    ∵原抛物线对称轴方程为x=,
    ∴新抛物线对称轴方程为x=+=2.
    设点N坐标为(2,n)、点Q坐标为(a,b).
    当BC为菱形的边时:
    ①以点B为圆心,BC为半径画圆交对称轴x=2于点N1、N2.如图1.
    此时,BC=BN1=BN2==2.
    ∴,即,解得:MN1=4.
    故点N1坐标为(2,4),同理可得点N2坐标为(2,﹣4).
    由菱形对角线性质和中点坐标公式可得:

    即,解得:;
    或,解得:.
    ∴点Q1坐标为(﹣2,6),Q2(﹣2,﹣2).
    ②以点C为圆心,CB为半径画圆交对称轴x=2于点N3、N4,作N3P⊥y轴于点P,如图2.
    此时CB=CN3=CN4=,PN3=2,PC===4,
    故点N3坐标为(2,6),同理可得N4坐标为(2,﹣2).
    由菱形对角线性质和中点坐标公式可得:

    即,解得:;
    或,解得:.
    ∴点Q3坐标为(6,4),Q4(6,﹣4).
    当BC为菱形的对角线时,则NQ为另一对角线,BC垂直平分NQ,
    此时BC中点坐标为(2,1),又N(2,n)且NC=NB,
    则N点必与BC中点重合,
    ∴此时不存在点Q,则不能构成菱形.
    综上所述,点Q坐标为(2,6)或(2,﹣2)或(6,4)或(6,﹣4).


    2.如图,抛物线y=与x轴交于A,B两点(点A在点B右侧),与y轴交于点C,点D是抛物线的顶点.
    (1)如图1,连接AC,BC,判断△ABC的形状,说明理由;
    (2)如图2,若点P是直线AC上方抛物线上一动点,过点P作PE∥BC交AC于点E,作PQ∥y轴交AC于点Q,求CE+AQ的最小值及此时E点坐标;
    (3)将该抛物线向左平移2个单位长度得到抛物线y=a1x2+b1x+c1(a1≠0),平移后的抛物线与原抛物线相交于点P,点Q为原抛物线对称轴上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点M,使以点A,P,Q,M为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)△ABC为直角三角形,理由如下:
    当x=0时,y=2,
    当y=0时,0=,
    解得x1=﹣2,x2=6,
    ∴A(6,0),B(﹣2,0),C(0,2),
    ∵BC2=OB2+OC2=16,AC2=OA2+OC2=48,AB2=82=64,
    ∴BC2+AC2=AB2,
    ∴△ABC是直角三角形;
    (2)由(1)得,tan∠BCO==,
    故∠BCO=30°,
    ∵A(6,0),C(0,2),
    ∴直线AC的解析式为y=﹣x+2,
    ∵CE+AQ=AC﹣EQ,
    ∴当EQ最大时,CE+AQ最小,
    ∵PE∥BC,PO∥y轴,
    ∴∠BCO=∠QPE=30°,
    ∴EQ=PQ,
    设P点的坐标为(m,﹣m2+m+2),则Q点的坐标为(m,﹣m+2),
    ∴EQ=PQ=[﹣m2+m+2﹣(﹣m+2)]=﹣m2+m=﹣(m﹣3)2+,
    当m=3时,EQ最大,最大值为,
    此时P(3,),
    ∵PE∥BC,
    ∴PE⊥AC,
    设直线PE的解析式为y=x+b,
    把P点代入可得b=﹣,
    即直线PE的解析式为y=x﹣,
    联立直线AC、PE的解析式解得,
    ∴E点坐标为(,),
    CE+AQ最小值为CE+EQ=AC﹣EQ=4=;
    (3)存在,
    由题知平移后的解析式为y=﹣(x﹣2)2+(x﹣2)+2=﹣x2+,
    与原解析式联立解得,
    ∴P点的坐标为(1,),
    ∵原抛物线对称轴为x=﹣==2,
    ∴设Q点的坐标为(2,n),
    ①当AP2=AQ2时,52+()2=42+n2,
    解得n=±,
    则Q点的坐标为(2,)或(2,﹣),
    ∴M点的坐标为(﹣3,)或(﹣3,),
    ②当AP2=PQ2时,52+()2=12+(n﹣)2,
    解得n=,
    则Q点的坐标为(2,)或(2,),
    ∴M点的坐标为(7,)或(7,﹣),
    ③当QA2=PQ2时,42+n2=12+(n﹣)2,
    解得n=,
    则Q点的坐标为(2,),
    ∴M点的坐标为(5,),
    综上,M点的坐标可能为(5,)或(7,)或(7,﹣)或(﹣3,)或(﹣3,).
    3.如图,抛物线y=﹣x2﹣2x+3与x轴相交于A、B两点(点A在点B的左侧),交y轴与点C,点D为该抛物线的顶点,连接AC.
    (1)如图1,连接DA、DC,求点D的坐标和△ACD的面积;
    (2)如图2,点P是直线AC上方的抛物线上一动点,过点P作PE∥y轴,交直线AC于点E,过点P作PF⊥AC,垂足为F,当△PEF周长最大时,在x轴上存在一点Q,使|QP﹣QD|的值最大,请求出这个最大值以及点P的坐标;
    (3)当(2)题中|QP﹣QD|取得最大值时,点M为直线x=﹣2上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点N,使得点D、Q、M、N为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点N的坐标,若不存在,请说明理由.
    【解答】解:(1)如图1中,连接OD.

    ∵抛物线y=﹣x2﹣2x+3=﹣(x+1)2+4,
    ∴点D(﹣1,4),
    令y=0,得到x2+2x﹣3=0,解得x=﹣3或1,
    ∴A(﹣3,0),B(1,0),
    令x=0,得到y=3,
    ∴C(0,3),
    ∴S△ADC=S△AOD+S△COD﹣S△AOC=×3×4+×3×1﹣×3×3=2.

    (2)如图2中,延长PE交OA于H.

    ∵OA=OC=3∠AOC=90°,
    ∴∠OAC=∠ACO=45°,
    ∵PE∥y轴,
    ∴∠AHE=90°,
    ∴∠AEH=∠PEF=45°,
    ∵PF⊥AC,
    ∴∠AEF=90°,
    ∴△PEF是等腰直角三角形,
    ∴PE的值最大时,△PEF的周长最大,
    设P(m,﹣m2﹣2m+3),
    ∵直线AC的解析式为y=x+3,
    ∴E(m,m+3),
    ∴PE=﹣m2﹣2m+3﹣m﹣3=﹣m2﹣3m=﹣(m+)2+,
    ∵﹣1<0,
    ∴m=﹣时,△PEF的周长最大,此时P(﹣,),
    ∵D(﹣1,4),
    ∴PD==,
    ∵|QP﹣QD|≤PD,
    ∴|QP﹣QD|≤,
    ∴|QP﹣QD|的最大值为,
    此时P,D,Q共线,
    ∵直线PD的解析式y=x+,
    令y=0,得到x=﹣9,
    ∴Q(﹣9,0).

    (3)如图3中,由(2)可知,Q(﹣9,0),D(﹣1,4),则DQ==4.

    当DQ是菱形的边时,DM=DQ=4,
    设M(﹣2,t),则12+(4﹣t)2=80,
    解得t=4±,
    ∴M1(﹣2,4+),M2(﹣2,4﹣),
    ∵DN与MQ互相平分,
    ∴N1(﹣10,),N2(﹣10,﹣),
    当DQ是菱形的对角线时,设M(﹣2,n),
    ∵MQ=MD,
    ∴72+n2=12+(4﹣n)2,
    ∴n=﹣5,
    ∴M3(﹣2,﹣5),
    ∵DQ与MN互相平分,
    ∴N3(﹣8,9),
    综上所述,满足条件的点N的坐标为(﹣10,)或(﹣10,﹣)或(﹣8,9).
    4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线C1:y=﹣x2+bx+c的图象与坐标轴交于A、B、C三点,其中点A的坐标为(0,8),点B的坐标为(﹣4,0),点D的坐标为(0,4).
    (1)求该二次函数的表达式及点C的坐标;
    (2)若点F为该抛物线在第一象限内的一动点,求△FCD面积的最大值;
    (3)如图2,将抛物线C1向右平移2个单位,向下平移5个单位得到抛物线C2,M为抛物线C2上一动点,N为平面内一动点,问是否存在这样的点M、N,使得四边形DMCN为菱形,若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)把A(0,8)、B(﹣4,0)代入y=﹣x2+bx+c,
    得,解得,
    ∴该二次函数的表达式为y=x2+x+8;
    当y=0时,由x2+x+8=0,得x1=﹣4,x2=8,
    ∴C(8,0).
    (2)如图1,作FG⊥x轴于点G,交CD于点E.
    设直线CD的函数表达式为y=kx+4,则8k+4=0,解得k=,
    ∴y=x+4.
    设F(x,x2+x+8)(0<x<8),则E(x,x+4),
    ∴EF=x2+x+8+x﹣4=x2+x+4,
    ∵S△FCD=OG•EF+CG•EF=OC•EF,
    ∴S△FCD=×8(x2+x+4)=﹣x2+6x+16=﹣(x﹣3)2+25,
    ∴当x=3时,△FCD面积的最大值为25.
    (3)存在.
    由题意可知,点M、N在线段CD的垂直平分线上.
    抛物线C1:y=x2+x+8=(x﹣2)2+9,
    平移后得抛物线C2:y=(x﹣4)2+4=x2+2x.
    如图2,设CD的中点为Q,则Q(4,2),
    过点Q作CD的垂线交抛物线C2于点M,交x轴于点H.
    ∵∠CQH=∠COD=90°,
    ∴.
    ∵OD=4,CO=8,
    ∴CD==4,
    ∴CQ=CD=2,
    ∴CH==5,
    ∴OH=8﹣5=3,H(3,0),
    设直线QH的函数表达式为y=mx+n,
    则,解得,
    ∴y=2x﹣6.
    由,得,,
    ∴M1(,),M2(,),
    ∵点N与点M关于点Q(4,2)成中心对称,
    ∴N1(8+2,10+4),N2(8﹣2,10﹣4).


    5.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c的图象经过点C(0,2),交x轴于点A(﹣1,0)和B,连接BC,直线y=kx+1与y轴交于点D,与BC上方的抛物线交于点E,与BC交于点F.
    (1)求抛物线的表达式及点B的坐标;
    (2)求的最大值及此时点E的坐标;
    (3)在(2)的条件下,若点M为直线DE上一点,点N为平面直角坐标系内一点,是否存在这样的点M和点N,使得以点B、D、M、N为顶点的四边形是菱形?若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)设B(xB,yB),
    将A(﹣1,0),C(0,2)代入y=﹣x2+bx+c中,
    得:,
    解得:,
    ∴抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+2,
    ∵点B在x轴上,
    ∴yB=0,
    将yB=0代入y=﹣x2+x+2中,得:﹣xB2+xB+2=0,
    解得:xB1=4,xB2=﹣1(不符合题意,舍去),
    ∴B(4,0);
    (2)由题意知,点E位于y轴右侧,作EG∥y轴交BC于点G,
    ∴CD∥EG,
    ∴=,
    ∵直线y=kx+1与y轴交于点D,
    ∴D(0,1),
    ∴CD=2﹣1=1,
    ∴=EG,
    设直线BC的解析式为y=mx+n(m≠0),
    将B(4,0),C(0,2)代入,得:,
    解得:,
    ∴直线BC的解析式为y=﹣x+2,
    设点E(t,﹣t2+t+2),则G(t,﹣t+2),且0<t<4,
    ∴EG=(﹣t2+t+2)﹣(﹣t+2)=﹣t2+2t=﹣(t﹣2)2+2,
    ∴=﹣(t﹣2)2+2,
    ∵﹣<0,
    ∴当t=2时,的值最大,最大值为2,此时点E的坐标为(2,3);
    (3)存在点M和点N,使得以点B、D、M、N为顶点的四边形是菱形.
    设直线DE的解析式为y=kx+b,将D(0,1),E(2,3)代入,
    得:,
    解得:,
    ∴直线DE的解析式为y=x+1,
    设M(n,n+1),
    ∵B(4,0),D(0,1),
    ∴BM2=(4﹣n)2+(0﹣n﹣1)2=2n2﹣6n+17,
    DM2=(0﹣n)2+(1﹣n﹣1)2=2n2,
    BD2=42+12=17,
    ∵以点B、D、M、N为顶点的四边形是菱形,
    ∴分两种情况:BD为边时或BD为对角线,
    ①当BD为边时,MN=DM=BD(如图2)或MN=BM=BD(如图3),
    ∴DM2=BD2=17或BM2=BD2=17,即2n2=17或2n2﹣6n+17=17,
    解得:n=±或n=0(舍去)或n=3,
    ∴M(,)或M(﹣,)或M(3,4),
    ②如图4,当BD为对角线时,设BD的中点为Q,则Q(2,),
    ∵四边形BMDN是菱形,
    ∴MN⊥BD,QB=QD=BD,
    ∴QD2+QM2=DM2,
    ∴(2﹣0)2+(﹣1)2+(n﹣2)2+(n+1﹣)2=2n2,
    解得:n=,
    ∴M(,),
    综上所述,点M的坐标为(,)或(﹣,)或(3,4)或(,).




    6.在平面直角坐标系中,二次函数的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,连接AC,BC.
    (1)求A,B两点坐标及直线BC的解析式;
    (2)点P是直线BC下方抛物线上一点,当△BPC面积最大时,在x轴下方找一点Q,使得AQ+BQ+2PQ最小,记这个最小值是d,请直接写出此时点P的坐标及d2.
    (3)在(2)的条件下,连接AP交y轴于点R,将抛物线沿射线PA平移,平移后的抛物线记为y',当y'经过点A时,将抛物线y'位于x轴下方部分沿x轴翻折,翻折后所得的曲线记为N,点D'为曲线N的顶点,将△AOP沿直线AP平移,得到△A'O'P',在平面内是否存在点T,使以点D',R',O',T为顶点的四边形为菱形?若存在,请直接写出O'的横坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)在二次函数y=x2﹣x﹣2中,
    令x=0,则y=﹣2,
    令y=0,则x=﹣1或3,
    故点A、B、C的坐标分别为(﹣1,0)、(3,0)、(0,﹣2),
    设直线BC的表达式为:y=kx+b,
    代入B(3,0)、C(0,﹣2)得:

    解得:,
    ∴直线BC的解析式为:y=x﹣2;
    (2)如图1,

    设点P(m,m2﹣m﹣2),过点P作PE∥y轴交BC于点E,则点E(m,m﹣2),

    ∴S△PBC=×OB×PE=(m﹣2﹣m2+m+2)=﹣(m﹣)2+,
    ∵﹣<0,
    ∴当m=时,S△PBC有最大值,此时点P(,﹣),
    在x轴下方任取点Q,连接PQ、BQ、AQ,将△PQB绕点P顺时针旋转90°到△PQ′B′位置,连接QQ′,
    ∴B′Q′=BQ,QQ′=PQ,
    ∴AQ+BQ+PQ=AQ+B′Q+QQ′,
    AQ+BQ+PQ最小,
    则A、Q、Q′、B在同一直线上,
    ∠PQQ′=45°,
    ∴此时B′坐标为(,﹣),
    ∴d2=(AQ+BQ+PQ)2=(AB′)2=(﹣1﹣)2+()2=46+20;
    (3)存在,
    设直线AP解析式为y=mx+n,
    将A(﹣1,0),P(,﹣)代入得

    解得:,
    ∴直线AP解析式为y=﹣x﹣,
    令x=0,得y=﹣,
    ∴R(0,﹣),
    ∵y=x2﹣x﹣2=(x﹣1)2﹣,
    ∴抛物线y的顶点为(1,﹣),
    分别过A、P作AH⊥x轴,PH⊥y轴,则AH=,PH=,

    抛物线y沿射线PA平移且经过点A,即向左平移个单位,向上平移个单位;
    ∴平移后的抛物线解析式为y′=(x+)2﹣,顶点为(﹣,﹣),
    ∴D′(﹣,),
    由题意,△AOP沿直线AP平移,得到△A′O′P′,
    ∵=,
    ∴设平移后的点O′(t,﹣t),
    以点D′、R、O′、T为顶点的四边形为菱形,可以分三种情况:
    ①O′D′=D′R,
    ∴(t+)2+(﹣t﹣)2=()2+(﹣﹣)2,
    解得:t1=,t2=,
    ②O′R=D′R,
    ∴t2+(﹣t+)2=()2+(﹣﹣)2,
    解得:t3=,t4=,
    ③O′D′=O′R,
    ∴(t+)2+(﹣t﹣)2=t2+(﹣t+)2,
    解得:t5=,
    综上所述,O′的横坐标为:或或或或.
    7.如图,抛物线y=ax2﹣6ax﹣6与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,连接BC.已知抛物线顶点纵坐标为﹣8.
    (1)求抛物线的解析式;
    (2)如图1,M为线段OB的中点,过点M作MN∥BC,交y轴与点N,P是抛物线上位于直线BC下方的一个动点,连接PM,交BC于点Q,连接PN,NQ.当△PNQ的面积最大时,求出此时点P的坐标及△PNQ的面积最大值;
    (3)当点P满足(2)问的条件时,在直线BC上是否存在一点E,在平面内是否存在一点F,使得以点P,E,C,F为顶点的四边形为菱形?若存在,求出点E的坐标,若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)∵y=ax2﹣6ax﹣6=a(x﹣3)2﹣9a﹣6,
    ∴抛物线顶点坐标为(3,﹣9a﹣6),
    ∵抛物线顶点纵坐标为﹣8,
    ∴﹣9a﹣6=﹣8,
    解得:a=,
    ∴抛物线解析式为:y=x2﹣x﹣6;
    (2)在y=x2﹣x﹣6中,令x=0,得:y=﹣6,
    ∴C(0,﹣6),
    令y=0,得:x2﹣x﹣6=0,
    解得:x1=﹣3,x2=9,
    ∴A(﹣3,0),B(9,0),
    ∵M为线段OB的中点,
    ∴OM=BM=,
    ∴M(,0),
    ∵MN∥BC,
    ∴==,
    ∴ON=OC=3,
    ∴N(0,﹣3),
    ∴ON=3,
    在Rt△MON中,MN===,
    设直线MN的解析式为y=kx+b,
    则:,
    解得:,
    ∴直线MN的解析式为y=x﹣3,
    设P(m,m2﹣m﹣6),如图1,过点P作PK∥y轴交直线MN于点K,作PH⊥MN于点H,过点B作BG⊥MN于点G,连接BN,
    ∴K(m,m﹣3),∠PHK=∠BGM=∠MON=90°,∠PKH=∠MNO,BG∥PH,
    ∴PK=m﹣3﹣(m2﹣m﹣6)=﹣m2+2m+3,
    ∴S△PMN=•OM•PK=××(﹣m2+2m+3)=﹣m2+m+,
    ∵MN∥BC,
    ∴S△MNQ=S△MNB,
    ∵OM=BM,
    ∴S△MNB=S△MNO=•OM•ON=××3=,
    ∴S△MNQ=,
    ∴S△PNQ=S△PMN﹣S△MNQ=﹣m2+m+﹣=﹣(m﹣)2+,
    ∵﹣<0,
    ∴当m=时,S△PNQ的最大值为,
    当m=时,m2﹣m﹣6=×()2﹣×﹣6=﹣,
    ∴点P的坐标为(,﹣);
    (3)∵P(,﹣),C(0,﹣6),
    ∴PC==;
    设直线BC的解析式为y=k1x+b1,
    ∵B(9,0),C(0,﹣6),
    ∴,
    解得:,
    ∴直线BC的解析式为y=x﹣6,
    设E(t,t﹣6),则PE2=(t﹣)2+[t﹣6﹣(﹣)]2,CE2=(t﹣0)2+[t﹣6﹣(﹣6)]2,
    ∵以点P,E,C,F为顶点的四边形为菱形,
    ∴分三种情况:CP=CE或CP=PE或CE=PE,
    ①当CP=CE,以CP、CE为边时,如图2,
    ∴CE2=CP2,即:(t﹣0)2+[t﹣6﹣(﹣6)]2=()2,
    解得:t=﹣或,
    ∴点E的坐标为(﹣,﹣3﹣6)或(,3﹣6),
    ∴点F的坐标为(﹣+,﹣3﹣)或(+,3﹣),
    ②当CP=PE,以CP、PE为边时,如图3,
    ∴PE2=CP2,即:(t﹣)2+[t﹣6﹣(﹣)]2=()2,
    解得:t=或t=0(舍去),
    ∴E(,),
    ∴F(,),
    ③当CE=PE,以CE、PE为边时,如图4,
    ∴CE2=PE2,即:(t﹣)2+[t﹣6﹣(﹣)]2=(t﹣0)2+[t﹣6﹣(﹣6)]2,
    解得:t=,
    ∴E(,﹣),
    ∴F(,﹣),
    综上所述,点F的坐标为(﹣+,﹣3﹣)或(+,3﹣)或(,)或(,﹣).



    8.在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A,B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C(0,6),其中AB=8,tan∠CAB=3.
    (1)求抛物线的表达式;
    (2)点P是直线BC上方抛物线上一点,过点P作PD∥AC交x轴于点D,交BC于点E,求BE的最大值及点P的坐标.
    (3)将该抛物线沿射线CA方向平移2个单位长度得到抛物线y1,平移后的抛物线与原抛物线相交于点F,点G为抛物线y1的顶点,点M为直线FG上一点,点N为平面上一点.在(2)中,当BE的值最大时,是否存在以P、E、M、N为顶点的四边形是菱形,若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)∵C(0,6),=tan∠CAB=3,
    ∴AO==2,A(﹣2,0),B(6,0),
    ∴,解得,
    ∴该抛物线的表达式为y=x2+2x+6.
    (2)如图1,作PH⊥x轴于点H,交BC于点J,作EI⊥PH于点I、EK⊥x轴于点K.
    设直线BC的函数表达式为y=kx+6,则6k+6=0,解得k=﹣1,
    ∴y=﹣x+6;
    设直线AC的函数表达式为y=px+6,则﹣2p+6=0,解得p=3,
    ∴y=3x+6.
    设P(m,m2+2m+6),由PD∥AC,设直线PD的函数表达式为y=3x+n,
    则m2+2m+6=3m+n,解得n=m2﹣m+6,
    ∴y=3xm2﹣m+6.
    由,得,
    ∴E(,).
    ∵AC==2,BC==6,且△PEI∽△CAO,△BEK∽△BCO,
    ∴EI:PI:PE=OA:OC:AC=1:3:,EK:BK:BE=CO:BO:BC=1:1:,
    ∴PE=EI,
    ∴PE=10EI=10(m﹣﹣)=m﹣m2,
    ∵BE=BK,
    ∴BE=2BK=2(6﹣﹣)=12﹣﹣,
    ∴BE=m﹣m2﹣(12﹣﹣)=﹣m2+8m﹣12=﹣(m﹣4)2+4,
    ∴当m=4时,BE的最大值,最大值为4,此时P(4,6).

    (3)存在.
    如图2,由(2)得,AC=2,将△AOC沿射线CA方向平移2个单位,相当于将△AOC向左平移2个单位,再向下平移6个单位,
    ∴该抛物线也向左平移2个单位,再向下平移6个单位,
    ∵原抛物线为y=x2+2x+6=(x﹣2)2+8,
    ∴y1=x2+2,抛物线y1与坐标轴的交点分别为F(﹣2,0)、D'(2,)、(0,2),且顶点为G(0,2),点F(﹣2,0)为抛物线y1与原抛物线的交点.
    ∵P(4,6),C(0,6),且PD∥AC,
    ∴D(2,0),点D'与点D重合.
    设直线FG的函数表达式为y=qx+2,则﹣2q+2=0,解得q=1,
    ∴y=x+2.
    ①如图2,点M1在点P左侧,PE、EM1为菱形的邻边.
    连接PC,则CG=PC,可得BC垂直平分PG,设垂足为点Q,
    则点N1与点E关于点Q对称;
    ∵△PCE≌△BDE,
    ∴PE=DE,E(3,3),
    ∵(2,4),
    ∴N1(1,5);

    ②如图3,PE为菱形的对角线,M2N2垂直平分PE,设垂足为点R,
    ∵R为PE的中点,
    ∴R(,),
    连接并延长BG交AC于点H,则△BGO≌△CAO,
    ∴∠GBO=∠ACO,
    ∴∠GBO+∠CAO=∠ACO+∠CAO=90°,
    ∴BH⊥AC,
    ∴BH∥M2N2;
    设直线BH的函数表达式为y=rx+2,则6r+2=0,解得r=﹣,
    ∴y=﹣x+2,
    设直线M2N2的函数表达式为y=﹣x+t,则﹣×+t=,解得t=,
    ∴y=﹣x+;
    由,得,
    ∴M2(,),
    ∵点N2与点M2(,)关于点R(,)对称,
    ∴N2(,);

    ③如图4,点M3在点P右侧,PE、PM3为菱形的邻边.
    由EN3∥FG,设直线的函数表达式为y=x+s,则3+s=3,解得s=0,
    ∴点N3在直线y=x上,
    连接OE,则点O、E、N3在同一直线上.
    设N3(d,d),
    ∵OE==3,EN3=PE==,
    ∴d=×(3+)=3+,
    ∴N3(3+,3+)

    ④点M4在点P左侧,PE、PM4为菱形的邻边.
    设N4(e,e),
    则e=×(3﹣)=3﹣,
    ∴N4(3﹣,3﹣).

    综上所述,点N的坐标为(1,5)或(,)或(3+,3+)或(3﹣,3﹣).
    故答案为:(1,5)或(,)或(3+,3+)或(3﹣,3﹣).
    9.综合与探究:
    如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,OA=2,OC=6,连接AC和BC.
    (1)求抛物线的解析式;
    (2)点E是第四象限内抛物线上的动点,连接CE和BE.求△BCE面积的最大值及此时点E的坐标;
    (3)若点M是y轴上的动点,在坐标平面内是否存在点N,使以点A、C、M、N为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)∵OA=2,OC=6,
    ∴A(﹣2,0),C(0,﹣6),
    将A(﹣2,0),C(0,﹣6),代入y=x2+bx+c,
    得,
    解得:b=﹣1,c=﹣6,
    ∴抛物线得解析式为:y=x2﹣x﹣6.
    (2)在函数y=x2﹣x﹣6中,令y=0得:
    x2﹣x﹣6=0,
    解得:x1=﹣2,x2=3,
    ∴B(3,0).
    如图1,连接OE,

    设点E(m,m2﹣m﹣6),
    S△BCE=S△OCE+S△OBE﹣S△OBC
    =×6m+×3(﹣m2+m+6)﹣×3×6

    =,
    根据二次函数的图象及性质可知,当时,△BCE的面积有最大值,
    此时点E的坐标为.
    (3)存在;点N坐标为,,(2,0),.
    ∵A(﹣2,0),C(0,﹣6),
    ∴AC=.
    ①若AC为菱形的边长,如图2,

    则MN∥AC,且MN=AC=.
    N1(),N2(),N3(2,0).
    ②若AC为菱形的对角线,如图3,

    则AN4∥CM4,AN4=CN4,
    设N4(﹣2,n),
    则﹣n=,
    解得:n=.
    ∴N4(﹣2,).
    综上所述,点N坐标为,,(2,0),.
    10.如图,已知抛物线y=ax2+bx﹣4(a,b为常数,且a≠0)与x轴交于点A(,0),B(4,0),与y轴交于点C.
    (1)求抛物线的解析式;
    (2)如图1,点P是射线CB上方抛物线上的一动点,过点P作PH∥x轴于点H,当线段PH长度最大时,求出线段PH的最大值及此时点P的坐标;
    (3)若点D是OC的中点,将抛物线y=ax2+bx﹣4沿射线AD方向平移个单位得到新抛物线y′,C′是抛物线y′上与C对应的点,抛物线y′的对称轴上有一动点N,在平面直角坐标系中是否存在一点S,使得C′,N,B,S为顶点的四边形是菱形?若存在,请求出点S的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)∵点A(,0),B(,0)在抛物线y=ax2+bx﹣4上,
    ∴.
    解得:.
    ∴抛物线解析式为.
    (2)如答图,过点P作PK∥y轴交BC于点K.

    ∵B(,0),
    ∴OB=.
    当x=0时,y=﹣4.
    ∴点C(0,﹣4).
    ∴OC=4.
    ∵PH∥x轴,
    ∴∠PHK=∠OBC.
    ∵∠HPK=∠BOC=90°
    ∴△BOC∽△HPK.
    ∴.
    即PH=PK.
    设直线BC的解析式为y=mx+n(m≠0).
    将点B(,0),C(0,﹣4)分别代入上式得:

    解得:.
    所以直线BC的解析式为.
    设点P(x,),则点K(x,).
    ∴PK=.
    ∴PH=PK=.
    ∵PH==.
    ∴当x=时,PH最大=.
    此时点P(,2).
    (3)存在.如下图

    ∵D(0,﹣2),
    ∴AD=.
    ∴抛物线y=﹣x2+x﹣4沿射线AD方向平移个单位实际是向左平移个单位,向下平移2个单位,
    ∴C′(﹣,﹣6).
    ∵抛物线y=﹣x2+x﹣4=﹣+,
    ∴新抛物线的解析式为y′=.
    ∴新抛物线y′的对称轴为直线.
    设N(,t),
    则有,


    若BC'=BN.
    则有.
    ∴.
    当时,,.
    当时,,.
    若NB=NC′.
    则有.
    ∴t=﹣3,(与N点重合,舍去).
    若C′N=C′B.
    则有.

    当时,,.
    当时,,.
    综上,点S的坐标为:或或或.
    11.如图,已知抛物线y=ax2+bx+c的顶点D的坐标为(﹣2,9),抛物线与坐标轴分别交于A、B、C三点,且B的坐标为(0,5),连接DB、DC,作直线BC.
    (1)求抛物线的解析式;
    (2)P是x轴上的一点,过点P作x轴的垂线,与CD交于H,与CB交于G,若线段HG把△CBD的面积分成相等的两部分,求P点的坐标;
    (3)若点M在直线CB上,点N在平面上,直线CB上是否存在点M,使以点C、点D、点M、点N为顶点的四边形为菱形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c的顶点D的坐标为(﹣2,9),
    ∴可设y=a(x+2)2+9,
    又∵抛物线过点B(0,5),代入得:
    5=4a+9,
    ∴a=﹣1,
    ∴y=﹣(x+2)2+9
    =﹣x2﹣4x+5,
    ∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣4x+5;
    (2)∵抛物线y=﹣x2﹣4x+5与坐标轴分别交于A、B、C三点,且B的坐标为(0,5),
    ∴当y=0时,﹣x2﹣4x+5=0,
    解得x1=﹣5,x2=1,
    ∴A(1,0),C(﹣5,0),
    又∵D(﹣2,9),
    ∴直线BC的解析式为y=x+5;
    设直线CD的解析式为y=kx+b,将C(﹣5,0),D(﹣2,9)代入,得:

    解得:,
    ∴直线CD的解析式为y=3x+15.
    设点P的坐标为(x,0),则G(x,x+5),H(x,3x+15).
    ∴S△CGH=HG×CP
    =(5+x)(3x+15﹣x﹣5)
    =(5+x)(2x+10)
    =(5+x)(x+5)
    =(x+5)2,
    设抛物线的对称轴交直线BC于点K,如图:

    ∵顶点D的坐标为(﹣2,9),
    ∴对称轴为直线x=﹣2,
    ∴K(﹣2,3),
    ∴DK=9﹣3=6,
    ∴S△BCD=S△DKC+S△DKB
    =×6×3+×6×2
    =15,
    ∴若线段HG把△CBD的面积分成相等的两部分,则(x+5)2=×15,
    解得:x1=,x2=(舍),
    ∴P(,0);
    (3)如图,设点M的坐标为(m,m+5),

    ∵C(﹣5,0),D(﹣2,9),
    ∴CD==3,
    当CD与DM是菱形的两边时,则CD=DM,
    ∴3=,
    解得m1=﹣5(不合题意,舍去),m2=7,
    ∴点M(7,12);
    当CD与CM''是菱形的两边时,则CD=CM'',
    ∴3=,
    解得m=±3﹣5,
    ∴点M(3﹣5,3)或点M(﹣3﹣5,﹣3);
    当DM'与CM'是菱形的两边时,则CM'=DM',
    ∴=,
    解得m=﹣,
    ∴点M(﹣,).
    综上所述,点M的坐标为(7,12)或(3﹣5,3)或(﹣3﹣5,﹣3)或(﹣,).
    12.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2﹣2x+c(c为常数)与一次函数y=﹣x+b(b为常数)交于A、B两点,其中A点坐标为(﹣3,0).
    (1)求B点坐标;
    (2)点P为直线AB上方抛物线上一点,连接PA,PB,当S△PAB=时,求点P的坐标;
    (3)将抛物线y=﹣x2﹣2x+c(c为常数)沿射线AB平移5个单位,平移后的抛物线y1与原抛物线y=﹣x2﹣2x+c相交于点E,点F为抛物线y1的顶点,点M为y轴上一点,在平面直角坐标系中是否存在点N,使得以点E,F,M,N为顶点的四边形是菱形,若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.

    【解答】解:(1)把A(﹣3,0)代入,得﹣9+6+c=0,
    ∴c=3,
    ∴y=﹣x2﹣2x+3.
    把A(﹣3,0)代入一次函数,得3+b=0,
    ∴b=﹣3.
    ∴y=﹣x+3.
    联立方程:,
    解得:或.
    ∴B(2,﹣5).
    (2)割补法表示三角形面积:铅垂高×水平宽,过P作PH∥y轴,交AB于点H.

    设P(t,﹣t2﹣2t+3),则H(t,﹣t﹣3),
    S△PAB=(yP﹣yH)×(xB﹣xA)=(﹣t2﹣2t+3+t+3)×(2+3)=,
    即4t2+4t+1=0,
    ∴t=﹣,
    ∴P(﹣,).
    (3)由(1)直线AB:y=﹣x﹣3.
    ∴∠BAO=45°,
    ∵沿AB平移5个单位,
    ∴y=﹣x2﹣2x+5向右平移5个,向下平移5个单位,
    ∴平移后表达式为:y1=﹣(x﹣5)2﹣2(x﹣5)+3﹣5=﹣x2+8x﹣17.
    联立:,
    ∴,
    ∴E(2,﹣5).
    ∵F为y1顶点,则F(4,﹣1),
    设M(0,m),N(x,y),分类讨论:
    ①当EF为菱形对角线时,
    ,,

    ∴N(6,﹣6﹣m)
    ∴EM2=(0﹣2)2+(m+5)2=m2+10m+29,
    ∴FM2=(0﹣4)2+(m+1)2=m2+2m+17,
    ∴EM2=FM2,即m2+10m+29=m2+2m+17,
    ∴m=﹣,
    ∴N1(6,﹣)
    ②当EM为菱形对角线时,
    ,,
    ∴,
    ∴N(﹣2,m﹣4),
    ∴EN2=(﹣2﹣2)2+(m﹣4+5)2=m2+2m+17,
    ∴EF2=(4﹣2)2+(﹣1+5)2=20,
    ∴m2+2m+17=20,
    ∴m1=﹣3,m2=1,
    ∴N2(﹣2,﹣7),N3(﹣2,﹣3),
    ③当EN为菱形对角线时,

    ∴,
    ∴,
    ∴N(2,m+4),
    ∴EM2=(0﹣2)2+(m+5)2=m2+10m+29,
    ∴EF2=(4﹣2)2+(﹣1+5)2=20,
    ∴m2+10m+29=20,
    ∴m3=﹣1,m4=﹣9,
    ∴N4(2,3),N5(2,﹣5),
    综上可得,N的坐标为:N1(6,﹣),N2(﹣2,﹣7),N3(﹣2,﹣3),N4(2,3),N5(2,﹣5).


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