中考数学二轮专项复习——动点、最值问题(压轴题)(含答案)
展开中考数学二轮专项复习——动点、最值问题(压轴题)
1. (眉山中考 第26题 11分)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A(﹣5,0)和点B(1,0).
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)点P是抛物线上A、D之间的一点,过点P作PE⊥x轴于点E,PG⊥y轴,交抛物线于点G.过点G作GF⊥x轴于点F.当矩形PEFG的周长最大时,求点P的横坐标;
B
A
C
O
D
E
F
G
P
y
x
图1
图2
A
B
C
D
y
x
M
N
O
(3)如图2,连接AD、BD,点M在线段AB上(不与A、B重合),作∠DMN=∠DBA, MN交线段AD于点N,是否存在这样点M,使得△DMN为等腰三角形?若存在,求出AN的长;若不存在,请说明理由.
2.(绵阳中考 第24题)在平面直角坐标系中,将二次函数y=ax2(a>0)的图象向右平移1个单位,再向下平移2个单位,得到如图所示的抛物线,该抛物线与x轴交于点A、B(点A在点B的左侧),OA=1,经过点A的一次函数y=kx+b(k≠0)的图象与y轴正半轴交于点C,且与抛物线的另一个交点为D,△ABD的面积为5.
(1)求抛物线和一次函数的解析式;
(2)抛物线上的动点E在一次函数的图象下方,求△ACE面积的最大值,并求出此时点E的坐标;
(3)若点P为x轴上任意一点,在(2)的结论下,求PE+PA的最小值.
3.(攀枝花中考 第24题 )在平面直角坐标系xOy中,已知A(0,2),动点P在y=x的图象上运动(不与O重合),连接AP.过点P作PQ⊥AP,交x轴于点Q,连接AQ.
(1)求线段AP长度的取值范围;
(2)试问:点P运动的过程中,∠QAP是否为定值?如果是,求出该值;如果不是,请说明理由.
(3)当△OPQ为等腰三角形时,求点Q的坐标.
4. 已知抛物线y=-x2+bx+c的对称轴为直线x=1,其图象与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C(0,3).
(1)求b,c的值;(2)直线1与x轴相交于点P.
①如图1,若l∥y轴,且与线段AC及抛物线分别相交于点E,F,点C关于直线x=1的对称点为点D,求四边形CEDF面积的最大值;
②如图2,若直线1与线段BC相交于点Q,当△PCQ∽△CAP时,求直线1的表达式.
5. (绵阳中考25题)如图,在以点O为中心的正方形ABCD中,AD=4,连接AC,动点E从点O出发沿O→C以每秒1个单位长度的速度匀速运动,到达点C停止.在运动过程中,△ADE的外接圆交AB于点F,连接DF交AC于点G,连接EF,将△EFG沿EF翻折,得到△EFH.
(1)求证:△DEF是等腰直角三角形;
(2)当点H恰好落在线段BC上时,求EH的长;
(3)设点E运动的时间为t秒,△EFG的面积为S,求S关于时间t的关系式.
6.(资阳中考 第24题)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2﹣2x+c与直线y=kx+b都经过A(0,﹣3)、B(3,0)两点,该抛物线的顶点为C.
(1)求此抛物线和直线AB的解析式;
(2)设直线AB与该抛物线的对称轴交于点E,在射线EB上是否存在一点M,过M作x轴的垂线交抛物线于点N,使点M、N、C、E是平行四边形的四个顶点?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)设点P是直线AB下方抛物线上的一动点,当△PAB面积最大时,求点P的坐标,并求△PAB面积的最大值.
7. 在矩形ABCD中,连结AC,点E从点B出发,以每秒1个单位的速度沿着B→A→C的路径运动,运动时间为t(秒).过点E作EF⊥BC于点F,在矩形ABCD的内部作正方形EFGH.
(1)如图,当AB=BC=8时,
①若点H在△ABC的内部,连结AH、CH,求证:AH=CH;
②当0<t≤8时,设正方形EFGH与△ABC的重叠部分面积为S,求S与t的函数关系式;
(2)当AB=6,BC=8时,若直线AH将矩形ABCD的面积分成1:3两部分,求t的值.
8.(金华中考 第24题 )如图,在等腰Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=.点D,E分别在边AB,BC上,将线段ED绕点E按逆时针方向旋转90°得到EF.
(1)如图1,若AD=BD,点E与点C重合,AF与DC相交于点O,求证:BD=2DO.
(2)已知点G为AF的中点.
①如图2,若AD=BD,CE=2,求DG的长.
图1 图2 图3
D
A
(E)
B
C
F
F
G
D
A
E
B
C
F
G
D
A
E
B
C
O
②若AD=6BD,是否存在点E,使得△DEG是直角三角形?若存在,求CE的长;若不存在,试说明理由.
9.(资阳中考 第24题13分)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(3,2),且与直线y=﹣x+交于B、C两点,点B的坐标为(4,m).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D为抛物线上位于直线BC上方的一点,过点D作DE⊥x轴交直线BC于点E,点P为对称轴上一动点,当线段DE的长度最大时,求PD+PA的最小值;
(3)设点M为抛物线的顶点,在y轴上是否存在点Q,使∠AQM=45°?若存在,求点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
参考答案
1.(眉山中考 第26题 11分)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A(﹣5,0)和点B(1,0).
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)点P是抛物线上A、D之间的一点,过点P作PE⊥x轴于点E,PG⊥y轴,交抛物线于点G.过点G作GF⊥x轴于点F.当矩形PEFG的周长最大时,求点P的横坐标;
B
A
C
O
D
E
F
G
P
y
x
图1
图2
A
B
C
D
y
x
M
N
O
(3)如图2,连接AD、BD,点M在线段AB上(不与A、B重合),作∠DMN=∠DBA, MN交线段AD于点N,是否存在这样点M,使得△DMN为等腰三角形?若存在,求出AN的长;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)抛物线的解析式为:y=﹣(x+5)(x﹣1) =﹣x2﹣x+ ………………2分
配方得:y=﹣(x+2)2+4 ,∴顶点D的坐标为(﹣2,4). ………………………………3分
(2)设点P的坐标为(a,﹣a2﹣a+),
则PE=﹣a2﹣a+,PG=2(﹣2﹣a)=﹣4﹣2a. ………………………………4分
∴矩形PEFG的周长=2(PE+PG)=2(﹣a2﹣a+﹣4﹣2a)
=﹣a2﹣a﹣
=﹣(a+)2+ ……………………………6分
∵﹣<0,
∴当a=﹣时,矩形PEFG的周长最大,
此时,点P的横坐标为﹣.…………………… ………7分
(3)存在.∵AD=BD, ∴∠DAB=∠DBA.∵∠AMN+∠DMN=∠MDB+∠DBA,
又∵∠DMN=∠DBA, ∴∠AMN=∠MDB,∴△AMN∽△BDM,
∴= ………………………………………………………8分
易求得:AB=6,AD=DB=5. △DMN为等腰三角形有三种可能:
①当MN=DM时,则△AMN≌△BDM,
∴AM=BD=5, ∴AN=MB=1; ………………………………………………………9分
②当DN=MN时,则∠ADM=∠DMN=∠DBA,又∵∠DAM=∠BAD, ∴△DAM∽△BAD,
∴AD2=AM•BA.∴AM=, BM=6﹣=,
∵= , ∴ = ,
∴AN=. ………………………………………………………………10分
③DN=DM不成立.∵∠DNM>∠DAB, 而∠DAB=∠DMN,
∴∠DNM>∠DMN,∴DN≠DM.
综上所述,存在点M满足要求,此时AN的长为1或.………………………………………11分
2.(绵阳中考 第24题)在平面直角坐标系中,将二次函数y=ax2(a>0)的图象向右平移1个单位,再向下平移2个单位,得到如图所示的抛物线,该抛物线与x轴交于点A、B(点A在点B的左侧),OA=1,经过点A的一次函数y=kx+b(k≠0)的图象与y轴正半轴交于点C,且与抛物线的另一个交点为D,△ABD的面积为5.
(1)求抛物线和一次函数的解析式;
(2)抛物线上的动点E在一次函数的图象下方,求△ACE面积的最大值,并求出此时点E的坐标;
(3)若点P为x轴上任意一点,在(2)的结论下,求PE+PA的最小值.
【解析】(1)将二次函数y=ax2(a>0)的图象向右平移1个单位,再向下平移2个单位,得到的抛物线解析式为y=a(x-1)2-2,∵OA=1,
∴点A的坐标为(-1,0),代入抛物线的解析式得,4a-2=0,∴,
∴抛物线的解析式为y=,即y=.令y=0,解得x1=-1,x2=3,
∴B(3,0),∴AB=OA+OB=4,∵△ABD的面积为5,∴=5,
∴yD=,代入抛物线解析式得,,解得x1=-2,x2=4,∴D(4,),
设直线AD的解析式为y=kx+b,∴,解得:,
∴直线AD的解析式为y=.
(2)过点E作EM∥y轴交AD于M,如图,设E(a,),则M(a,),
∴=,
∴S△ACE=S△AME-S△CME===,
=,
∴当a=时,△ACE的面积有最大值,最大值是,此时E点坐标为().
(3)作E关于x轴的对称点F,连接EF交x轴于点G,过点F作FH⊥AE于点H,交轴于点P,
∵E(),OA=1,∴AG=1+=,EG=,∴,
∵∠AGE=∠AHP=90°∴sin,∴,∵E、F关于x轴对称,
∴PE=PF,∴PE+AP=FP+HP=FH,此时FH最小,∵EF=,∠AEG=∠HEF,
∴=,∴.∴PE+PA的最小值是3.
3.(攀枝花中考 第24题 )在平面直角坐标系xOy中,已知A(0,2),动点P在y=x的图象上运动(不与O重合),连接AP.过点P作PQ⊥AP,交x轴于点Q,连接AQ.
(1)求线段AP长度的取值范围;
(2)试问:点P运动的过程中,∠QAP是否为定值?如果是,求出该值;如果不是,请说明理由.
(3)当△OPQ为等腰三角形时,求点Q的坐标.
【解析】(1)由y=x知:∠POQ=30°,
当AP⊥OP时,AP取得最小值=OA•sin∠AOP=2sin60°=;
(2)过点P作PH⊥x轴于点H、交过点A平行于x轴的直线与点G,
∴∠APQ=90°,∴∠AGP+∠APG=90°,∠APG+∠QPH=90°,
∴∠QPH=∠PAG,∴△PAG∽△QPH,∴tan∠PAQ====,
则∠QAP=30°;
(3) 设:OQ=m,则AQ2=m2+4=4PQ2,①当OQ=PQ时,
即PQ=OQ=m,则m2+4=4m2,解得:m=;
②当PO=OQ时,同理可得:m=±(4+4);
③当PQ=OP时,同理可得:m=;
故点Q的坐标为(,0)或(-,0)或(4+4,0)或(-4-4,0)或(2,0)或(-2,0).
6. 已知抛物线y=-x2+bx+c的对称轴为直线x=1,其图象与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C(0,3).
(1)求b,c的值;(2)直线1与x轴相交于点P.
①如图1,若l∥y轴,且与线段AC及抛物线分别相交于点E,F,点C关于直线x=1的对称点为点D,求四边形CEDF面积的最大值;
②如图2,若直线1与线段BC相交于点Q,当△PCQ∽△CAP时,求直线1的表达式.
【解析】(1)由题意得:,∴b=2,c=3,
(2)①如图1,∵点C关于直线x=1的对称点为点D,
∴CD∥OA,∴3=-x2+2x+3,解得:x1=0,x2=2,∴D(2,3),
∵抛物线的解析式为y=-x2+2x+3,∴令y=0,解得x1=-1,x2=3,∴B(-1,0),A(3,0),
设直线AC的解析式为y=kx+b,
∴,解得:,∴直线AC的解析式为y=-x+3,设F(a,-a2+2a+3),E(a,-a+3),
∴EF=-a2+2a+3+a-3=-a2+3a,
四边形CEDF的面积=S△EFC+S△EFD===-a2+3a=,
∴当a=时,四边形CEDF的面积有最大值,最大值为.
②当△PCQ∽△CAP时,∴∠PCA=∠CPQ,∠PAC=∠PCQ,∴PQ∥AC,
∵C(0,3),A(3,0),∴OA=OC,
∴∠OCA=∠OAC=∠PCQ=45°,
∴∠BCO=∠PCA,如图2,过点P作PM⊥AC交AC于点M,
∴,设PM=b,则CM=3b,AM=b,
∵,∴,∴,
∴,∴,∴,
设直线l的解析式为y=-x+n,∴,∴.
∴直线l的解析式为y=-x+.
5.(绵阳中考25题)如图,在以点O为中心的正方形ABCD中,AD=4,连接AC,动点E从点O出发沿O→C以每秒1个单位长度的速度匀速运动,到达点C停止.在运动过程中,△ADE的外接圆交AB于点F,连接DF交AC于点G,连接EF,将△EFG沿EF翻折,得到△EFH.
(1)求证:△DEF是等腰直角三角形;
(2)当点H恰好落在线段BC上时,求EH的长;
(3)设点E运动的时间为t秒,△EFG的面积为S,求S关于时间t的关系式.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠DAC=∠CAB=45°,
∴∠FDE=∠CAB,∠DFE=∠DAC,
∴∠FDE=∠DFE=45°,∴∠DEF=90°,∴△DEF是等腰直角三角形;
(2)设OE=t,连接OD,∴∠DOE=∠DAF=90°,∵∠OED=∠DFA,∴△DOE∽△DAF,
∴,∴t,
又∵∠AEF=∠ADG,∠EAF=∠DAG,
∴△AEF∽△ADG,∴,∴,又∵AE=OA+OE=2+t,
∴,∴EG=AE-AG=,
当点H恰好落在线段BC上∠DFH=∠DFE+∠HFE=45°+45°=90°,∴△ADF∽△BFH,
∴,∵AF∥CD,∴,∴,∴,
解得:t1=,t2=(舍去),∴EG=EH=;
(3)过点F作FK⊥AC于点K,由(2)得EG=,∵DE=EF,∠DEF=90°,
∴∠DEO=∠EFK,∴△DOE≌△EKF(AAS),∴FK=OE=t,∴S=.
6.(资阳中考 第24题)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2﹣2x+c与直线y=kx+b都经过A(0,﹣3)、B(3,0)两点,该抛物线的顶点为C.
(1)求此抛物线和直线AB的解析式;
(2)设直线AB与该抛物线的对称轴交于点E,在射线EB上是否存在一点M,过M作x轴的垂线交抛物线于点N,使点M、N、C、E是平行四边形的四个顶点?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)设点P是直线AB下方抛物线上的一动点,当△PAB面积最大时,求点P的坐标,并求△PAB面积的最大值.
【解析】(1)∵抛物线y=ax2﹣2x+c经过A(0,﹣3)、B(3,0)两点,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
∵直线y=kx+b经过A(0,﹣3)、B(3,0)两点,
∴,解得:,
∴直线AB的解析式为y=x﹣3,
(2)∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴抛物线的顶点C的坐标为(1,﹣4),
∵CE∥y轴,
∴E(1,﹣2),
∴CE=2,
①如图,若点M在x轴下方,四边形CEMN为平行四边形,则CE=MN,
设M(a,a﹣3),则N(a,a2﹣2a﹣3),
∴MN=a﹣3﹣(a2﹣2a﹣3)=﹣a2+3a,
∴﹣a2+3a=2,
解得:a=2,a=1(舍去),
∴M(2,﹣1),
②如图,若点M在x轴上方,四边形CENM为平行四边形,则CE=MN,
设M(a,a﹣3),则N(a,a2﹣2a﹣3),
∴MN=a2﹣2a﹣3﹣(a﹣3)=a2﹣3a,
∴a2﹣3a=2,
解得:a=,a=(舍去),
∴M(,),
综合可得M点的坐标为(2,﹣1)或().
(3)如图,作PG∥y轴交直线AB于点G,
设P(m,m2﹣2m﹣3),则G(m,m﹣3),
∴PG=m﹣3﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+3m,
∴S△PAB=S△PGA+S△PGB===﹣,
∴当m=时,△PAB面积的最大值是,此时P点坐标为().
8. 在矩形ABCD中,连结AC,点E从点B出发,以每秒1个单位的速度沿着B→A→C的路径运动,运动时间为t(秒).过点E作EF⊥BC于点F,在矩形ABCD的内部作正方形EFGH.
(1)如图,当AB=BC=8时,
①若点H在△ABC的内部,连结AH、CH,求证:AH=CH;
②当0<t≤8时,设正方形EFGH与△ABC的重叠部分面积为S,求S与t的函数关系式;
(2)当AB=6,BC=8时,若直线AH将矩形ABCD的面积分成1:3两部分,求t的值.
【解答】解:(1)①如图1中,
∵四边形EFGH是正方形,AB=BC,∴BE=BG,AE=CG,∠BHE=∠BGH=90°,
∴∠AEH=∠CGH=90°,∵EH=HG,∴△AEH≌△CGH(SAS),∴AH=CH.
②如图1中,当0<t≤4时,重叠部分是正方形EFGH,S=t2.
如图2中,当4<t≤8时,重叠部分是五边形EFGMN,S=S△ABC﹣S△AEN﹣S△CGM=×8×8﹣2×(8﹣t)2=﹣t2+32t﹣32.
综上所述,S=.
(2)如图3﹣1中,延长AH交BC于M,当BM=CM=4时,直线AH将矩形ABCD的面积分成1:3两部分.
∵EH∥BM,∴=,∴=,∴t=.
如图3﹣2中,延长AH交CD于M交BC的延长线于K,当CM=DM=3时,直线AH将矩形ABCD的面积分成1:3两部分,易证AD=CK=8,
∵EH∥BK,∴=,∴=,∴t=.
如图3﹣3中,当点E在线段AC上时,延长AH交CD于M,交BC的延长线于N.当CM=DM时,直线AH将矩形ABCD的面积分成1:3两部分,易证AD=CN=8.
在Rt△ABC中,AC==10,∵EF∥AB,∴=,
∴=,∴EF=(16﹣t),∵EH∥CN,∴=,
∴=,解得t=.
综上所述,满足条件的t的值为s或s或s.
8.(金华中考 第24题 )如图,在等腰Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=.点D,E分别在边AB,BC上,将线段ED绕点E按逆时针方向旋转90°得到EF.
(1)如图1,若AD=BD,点E与点C重合,AF与DC相交于点O,求证:BD=2DO.
(2)已知点G为AF的中点.
①如图2,若AD=BD,CE=2,求DG的长.
②若AD=6BD,是否存在点E,使得△DEG是直角三角形?若存在,求CE的长;若不存在,试说明理由.
图1 图2 图3
D
A
(E)
B
C
F
F
G
D
A
E
B
C
F
G
D
A
E
B
C
(第24题)
O
【解析】(1)由旋转性质得:CD=CF,∠DCF=90°.
∵△ABC是等腰直角三角形,AD=BD.
∴∠ADO=90°,CD=BD=AD,
∴∠DCF=∠ADC.
在△ADO和△FCO中,
∴△ADO≌△FCO.
∴DO=CO.
∴BD=CD=2OD.
(2)①如图1,分别过点D,F作DN⊥BC于点N,FM⊥BC于点M,连结BF.
G
F
D
C
A
B
E
N
M
图1
∴∠DNE=∠EMF=90°.
又∵∠NDE=∠MEF,DE=EF,
∴△DNE≌△EMF, ∴DN=EM.
又∵BD=,∠ABC=45°,∴DN=EM=7,
∴BM=BC-ME-EC=5,∴MF=NE= NC-EC=5.
∴BF=.
∵点D,G分别是AB,AF的中点,
∴DG=BF=.
②过点D作DH⊥BC于点H.
∵AD=6BD,AB=,∴BD=.
ⅰ)当∠DEG=90°时,有如图2,3两种情况,设CE=t.
∵∠DEF=90°,∠DEG=90°,
∴点E在线段AF上.
∴BH=DH=2,BE=14-t,HE=BE-BH=12-t.
∵△DHE∽△ECA,∴,即,解得.
∴或.
图2 图3 图4
F
G
D
A
E
B
C
H
F
G
D
A
E
B
C
H
F
G
D
A
E
B
C
H
N
M
K
ⅱ) 当DG∥BC时,如图4.
过点F作FK⊥BC于点K,延长DG交AC于点N,延长AC并截取MN=NA.连结
FM.
则NC=DH=2,MC=10.
设GN=t,则FM=2t,BK=14-2t.
∵△DHE≌△EKF, ∴KE=DH=2,KF=HE=14-2t,
∵MC=FK, ∴14-2t=10, 得t=2.
∵GN=EC=2, GN∥EC,
∴四边形GECN是平行四边形.
而∠ACB=90°,
∴四边形GECN是矩形,∴∠EGN=90°.
∴当EC=2时,有∠DGE=90°.
ⅲ)当∠EDG=90°时,如图5.
F
G
D
A
E
B
C
H
N
M
K
P
图5
过点G,F分别作AC的垂线,交射线AC于点N, M,过点E作EK⊥FM于点K,过点D作GN的垂线,交NG的延长线于点P.则PN=HC=BC-HB=12,
设GN=t,则FM=2t,∴PG=PN-GN=12-t.
由△DHE≌△EKF可得:FK=2,
∴CE=KM=2t-2,
∴HE=HC-CE=12-(2t-2)=14-2t,
∴EK=HE=14-2t,
AM=AC+CM=AC+EK=14+14-2t=28-2t,
∴MN=AM=14-t,NC=MN-CM=t,
∴PD=t-2,
由△GPD∽△DHE可得:,即,
解得,(舍去).
∴CE=2t-2=.
所以,CE的长为:,,2或.
9.(资阳中考 第24题13分)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(3,2),且与直线y=﹣x+交于B、C两点,点B的坐标为(4,m).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D为抛物线上位于直线BC上方的一点,过点D作DE⊥x轴交直线BC于点E,点P为对称轴上一动点,当线段DE的长度最大时,求PD+PA的最小值;
(3)设点M为抛物线的顶点,在y轴上是否存在点Q,使∠AQM=45°?若存在,求点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)将点B的坐标为(4,m)代入y=﹣x+,
m=﹣4+=﹣,∴B的坐标为(4,﹣),将A(3,2),B(4,﹣)代入y=﹣x2+bx+c,
解得b=1,c=,∴抛物线的解析式y=;
(2)设D(m,),则E(m,﹣m+),
DE=()﹣(﹣m+)==﹣(m﹣2)2+2,
∴当m=2时,DE有最大值为2,此时D(2,),
作点A关于对称轴的对称点A',连接A'D,与对称轴交于点P.
PD+PA=PD+PA'=A'D,此时PD+PA最小,
∵A(3,2),∴A'(﹣1,2),A'D==,
即PD+PA的最小值为;
(3)作AH⊥y轴于点H,连接AM、AQ、MQ、HA、HQ,
∵抛物线的解析式y=,∴M(1,4),∵A(3,2),∴AH=MH=2,H(1,2)
∵∠AQM=45°,∠AHM=90°,∴∠AQM=∠AHM,
可知△AQM外接圆的圆心为H,
∴QH=HA=HM=2设Q(0,t),则=2,
t=2+或2﹣
∴符合题意的点Q的坐标:Q1(0,2﹣)、Q2(0,2).
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