2023-2024学年吉林省白山十六中、吉林五中九年级(上)期末数学试卷(含解析)
展开1.下列图案中,既是轴对称图形又是中心对称图形的是( )
A. B. C. D.
2.下列事件是随机事件的是( )
A. 长为3cm,5cm,9cm的三条线段能围成一个三角形
B. 射击运动员射击一次,命中靶心
C. 平面内两直线相交,对顶角相等
D. 直角三角形的两个锐角互余
3.下列各项中,y是x的反比例函数的是( )
A. y=−x8B. y=2x−1C. y=7xD. y=−5x
4.某农家前年水蜜桃亩产量为800千克,今年的亩产量为1250千克,设从前年到今年的年平均增长率为x,则可列方程( )
A. 800(1+2x)=1250B. 800(1+x2)=1250
C. 800(1+x)=1250D. 800(1+x)2=1250
5.如图,线段AB是⊙O的直径,CD是⊙O的弦,过点C作⊙O的切线交AB的延长线于点E,∠E=40°,则∠CDB=( )
A. 20°
B. 25°
C. 40°
D. 50°
6.如图①,某建筑物的屋顶设计成横截面为抛物线形(曲线ACB)的薄壳屋顶.已知它的拱宽AB为4米,拱高CO为0.8米.为了画出符合要求的模板,通常要先建立适当的平面直角坐标系求解析式.图②是以AB所在的直线为x轴,OC所在的直线为y轴建立的平面直角坐标系,则图②中的抛物线的解析式为( )
A. y=−0.2x2+0.8B. y=−0.2x2−0.8
C. y=0.2x2+0.8D. y=−0.2x+0.4
二、填空题:本题共8小题,每小题3分,共24分。
7.一元二次方程x2+5x+1=0的根的判别式的值是______ .
8.若反比例函数y=k−9x的图象分布在第一、三象限,则k的取值范围是______ .
9.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为直线x=2,与x轴的一个交点为(1,0),则关于x的方程ax2+bx+c=0的解为 .
10.在一个不透明的布袋中装有18个红球和若干个白球,除颜色外其他都相同,小华通过多次摸球试验后发现,摸到红球的频率稳定在0.5左右,则布袋中白球可能有______ 个.
11.如图,在平面直角坐标系中,直线y1=k1x+1与双曲线y2=k2x交于A(−2,3)、B(m,−2)两点,则关于x的不等式k1x+1>k2x的解集为______ .
12.如图,AB是⊙O的直径,CD是⊙O的弦,AB⊥CD,垂足为点E,CD=8cm,AB=10cm,则AE= ______ .
13.如图,将Rt△ABC绕点A逆时针旋转得到Rt△AB1C1,∠C=90°,若∠BAC1=18°,∠B=60°,则旋转角∠CAC1= ______ 度.
14.如图①是明清时期女子主要裙式之一的马面裙,图②马面裙可以近似地看作扇环,其中AD的长度为13π米,BC的长度为35π米,圆心角∠AOD=60°,则裙长AB为______ 米.
三、计算题:本大题共1小题,共7分。
15.如图,AB是⊙O的直径,C为⊙O上一点,连接AC,作OF⊥AB交AC于点F,点E在AB的延长线上,EM经过点C,且∠ACE+∠AFO=180°.
(1)求证:EM是⊙O的切线;
(2)若∠A=∠E,⊙O的半径为1,求阴影部分的面积.
四、解答题:本题共11小题,共77分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
16.(本小题5分)
解方程:x2−2x−4=0.
17.(本小题5分)
已知抛物线L:y=(a−5)x2+x+3(a是常数,且a≠5).
(1)若抛物线L在其对称轴左侧的部分是上升的,求a的取值范围;
(2)若抛物线L有最低点,且与抛物线y=−3x2的形状相同,求a的值.
18.(本小题5分)
如图,点P是反比例函数y=kx(x<0)的图象上的一点,过点P作PA⊥x轴于点A,连接OP,△AOP的面积为6.
(1)求反比例函数的解析式;
(2)若OA=4,点B是反比例函数y=kx(x<0)上的点,当S△OAB=12时,直接写出点B的坐标.
19.(本小题5分)
有3张卡片,正面分别印有“祖”(用字母A代替)、“国”(用字母B代替)、“强”(用字母C代替)的字样,卡片的形状、大小、质地等都相同,放在一个不透明的盒子中,将卡片洗匀.先从盒子中随机取出一张卡片,记录后不放回,再从剩余的卡片中随机取出一张卡片,请用画树状图或列表的方法,求取出的两张卡片恰好组成“祖国”的概率.
20.(本小题7分)
若一个角的补角比它的余角的2倍还多70°,则这个角的度数为多少度?
21.(本小题7分)
先化简,再求值:2(x2+4x)−(2x2+5x−4),其中x=−8.
22.(本小题7分)
如图,抛物线y=a(x−4)2+8与x轴交于点A、B,C是抛物线的顶点,▱ABCD的顶点D在y轴上.
(1)求a的值;
(2)若抛物线沿其对称轴向上平移后恰好经过点D,求平移后抛物线的解析式.
23.(本小题8分)
如图,平行四边形OABC的顶点A在x轴正半轴上,OA=3,反比例函数y=4x在第一象限的图象经过点C,交AB于点D,点B坐标为(5,n).
(1)求n的值和点C的坐标;
(2)若D是AB的中点,求OD的长.
24.(本小题8分)
【知识探究】如图①,点E是正方形ABCD的对角线AC上的一点,以点E为直角顶点的Rt△EFG的两边EF、EG分别与AD、AB相交于点M、N.当EF⊥AD时,请直接写出EM与EN的数量关系______ (不需证明);
【拓展探究】当Rt△EFG绕点E顺时针旋转到点M与点D重合时,如图②,请探究EM与EN的数量关系,并说明理由;
【迁移运用】在图②的基础上,过点E作EH⊥AB于点H,如图③,求证:H是线段BN的中点.
25.(本小题10分)
如图,在△ABC中,∠ACB=90°,∠B=30°,AC=4,CD是△ABC的中线,动点P从点C出发,沿CA以每秒1个单位长度的速度向终点A运动,同时,动点Q从点A出发,沿AB以每秒2个单位长度的速度向终点B运动,过点Q作QE⊥BC于点E,连接PE,设四边形APEQ与△ADC重叠部分图形的面积为S(S>0),点P的运动时间为t秒(0
(2)四边形APEQ的形状是______ (不需证明);
(3)求S与t之间的函数关系式;
(4)当S的值为3 3时,直接写出t的值.
26.(本小题10分)
抛物线y=ax2+bx−4(a≠0)与x轴交于点A(−2,0)和B(4,0),与y轴交于点C,连接BC.点P是线段BC下方抛物线上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交BC于M,交x轴于N,设点P的横坐标为t.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)用关于t的代数式表示线段PM,求PM的最大值及此时点M的坐标;
(3)过点C作CH⊥PN于点H,S△BMN=9S△CHM,
①求点P的坐标;
②连接CP,在y轴上是否存在点Q,使得△CPQ为直角三角形,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:A.该图形既是轴对称图形又是中心对称图形,故此选项符合题意;
B.该图形既不是轴对称图形,也不是中心对称图形,故此选项不合题意;
C.该图形是轴对称图形,不是中心对称图形,故此选项不合题意;
D.该图形是中心对称图形,不是轴对称图形,故此选项不合题意.
故选:A.
中心对称图形的定义:把一个图形绕某一点旋转180°,如果旋转后的图形能与原来的图形重合,那么这个图形就叫做中心对称图形;轴对称图形的定义:如果一个图形沿着一条直线对折后两部分完全重合,这样的图形叫做轴对称图形.根据定义即可判断.
本题考查了中心对称图形与轴对称图形的概念,正确掌握相关概念是解题关键.
2.【答案】B
【解析】解:A.长为3cm,5cm,9cm的三条线段能围成一个三角形,它是不可能事件,所以A选项不符合题意;
B.射击运动员射击一次,命中靶心,它是随机事件,所以B选项符合题意;
C.平面内两直线相交,对顶角相等,它是必然事件,所以C选项符合题意;
D.直角三角形的两个锐角互余,它是必然事件,所以D选项符合题意.
故选:B.
根据确定事件和随机事件的定义分别对各选项进行判断.
本题考查了随机事件:在一定条件下,可能发生也可能不发生的事件,称为随机事件.也考查了对顶角、邻补角和直角三角形的性质.
3.【答案】C
【解析】解:A、y=−x8是正比例函数,故此选项不符合题意;
B、y=2x−1不是反比例函数,故此选项不符合题意;
C、y=7x,是反比例函数,故此选项符合题意;
D、y=−5x是正比例函数,故此选项不符合题意;
故选:C.
根据反比例函数的定义解答即可.
本题考查的是反比例函数的定义,解题的关键是掌握反比例函数的定义.
4.【答案】D
【解析】解:去年水蜜桃的亩产量为800×(1+x),今年水蜜桃的亩产量在去年水蜜桃的亩产量的基础上增加x,
为800×(1+x)×(1+x),
则列出的方程是800(1+x)2=1250,
故选:D.
可先表示出去年水蜜桃的亩产量,那么去年水蜜桃的亩产量×(1+增长率)=1250,把相应数值代入即可求解.
本题考查由实际问题抽象出一元二次方程的知识,若设变化前的量为a,变化后的量为b,平均变化率为x,则经过两次变化后的数量关系为a(1±x)2=b.
5.【答案】B
【解析】解:连接OC,
∵CE是⊙O的切线,
∴∠OCE=90°,
∵∠E=40°,
∴∠COE=90°−40°=50°,
∴∠CDB=12∠COE=25°.
故选:B.
连接OC,根据切线的性质可知∠OCE=90°,再由直角三角形的性质得出∠COE的度数,由圆周角定理即可得出结论.
本题考查的是切线的性质,熟知圆的切线垂直于经过切点的半径是解答此题的关键.
6.【答案】A
【解析】解:设图②中的抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),
将A(−2,0),B(2,0),C(0,0.8)代入y=ax2+bx+c得:4a−2b+c=04a+2b+c=0c=0.8,
解得:a=−0.2b=0c=0.8,
∴图②中的抛物线的解析式为y=−0.2x2+0.8.
故选:A.
设图②中的抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),根据点A,B,C的坐标,利用待定系数法,即可求出图②中的抛物线的解析式.
本题考查了待定系数法求二次函数解析式,根据图中点的坐标,利用待定系数法求出抛物线的解析式是解题的关键.
7.【答案】21
【解析】解:∵a=1,b=5,c=1,
∴Δ=b2−4ac=25−4=21.
所以一元二次方程x2+3x+1=0根的判别式的值为21.
故答案为:21.
根据一元二次方程根的判别式Δ=b2−4ac即可求出值.
本题考查了一元二次方程根的判别式,解决本题的关键是掌握根的判别式.
8.【答案】k>9
【解析】解:∵反比例函数y=k−9x的图象分布在第一、三象限,
∴k−9>0,
解得k>9.
故答案为:k>9.
让反比例函数的比例系数大于0列式求值即可.
考查反比例函数的性质;用到的知识点为:反比例函数的图象在一、三象限,比例系数大于0.
9.【答案】x=1或x=3
【解析】【分析】
本题主要考查了抛物线与x轴的交点,二次函数的性质,解题的关键是求得抛物线与x轴的两个交点坐标.
根据抛物线的轴对称性质得到抛物线与x轴的另一个交点坐标,由此求得关于x的方程ax2+bx+c=0(a≠0)的两根.
【解答】
解:∵抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为直线x=2,与x轴的一个交点为(1,0),
∴抛物线与x轴的另一个交点坐标为(3,0),
∴关于x的方程ax2+bx+c=0的解为x=1或x=3.
故答案为:x=1或x=3.
10.【答案】18
【解析】解:根据题意,袋中球的总个数约为18÷0.5=36(个),
所以袋中白球的个数可能为36−18=18(个),
故答案为:18.
用红球的个数除以球的总个数得出袋中球的总个数,继而可得答案.
本题主要考查利用频率估计概率,大量重复实验时,事件发生的频率在某个固定位置左右摆动,并且摆动的幅度越来越小,根据这个频率稳定性定理,可以用频率的集中趋势来估计概率,这个固定的近似值就是这个事件的概率.
11.【答案】0
∴k2=−6,
反比例函数解析式为:y2=−6x,
∵B(m,−2)在双曲线y2=k2x图象上,
∴m=3,B(3,−2).
由图象可知:
不等式的解集为:−2>x或0
本题考查了反比例函数与一次函数的交点问题,交点坐标满足两个函数解析式.
12.【答案】2cm
【解析】解:由题意可知,AB垂直平分CD,OC=OA=12AB=5cm,
∴CE=12CD=4cm,
在Rt△CEO中,OE= OC2−CE2= 52−42=3(cm),
∴AE=OA−OE=2cm.
故答案为:2cm.
结合题意,由垂径定理可得AB垂直平分CD,然后在Rt△CEO中运用勾股定理求得OE即可求解.
本题考查了垂径定理及勾股定理,解题的关键是熟练掌握垂径定理.
13.【答案】48
【解析】解:∵∠C=90°,∠B=60°,
∴∠CAB=30°,
∵∠BAC1=18°,
∴∠CAC1=∠BAC1+∠CAB=18°+30°=48°.
故答案为:48.
在Rt△ABC中,∠C=90°,∠B=60°,则∠CAB=30°,则旋转角∠CAC1=∠BAC1+∠CAB,代入已知计算即可.
本题考查了旋转的性质,解题的关键是掌握对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角.
14.【答案】0.8
【解析】解:∵∠AOD=60°,
∴AD的长=60π×OA180=13π,BC的长=60π×OB180=35π,
∴OA=1米,OB=1.8米,
∴裙长AB=OB−OA=0.8(米).
故答案为:0.8.
由弧长公式求出OA,OB的长,即可得到AB的长.
本题考查弧长的计算,关键是掌握弧长公式.
15.【答案】解:(1)证明:连接OC,
∵OF⊥AB,
∴∠AOF=90°,
∴∠A+∠AFO=90°,
∵∠ACE+∠AFO=180°,∠ACE+∠ACM=180°,
∴∠AFO=∠ACM,
∵OA=OC,
∴∠A=∠ACO,
∴∠ACO+∠ACM=90°,
∴∠OCM=90°,
∴OC⊥ME,
∴EM是⊙O的切线;
(2)∵∠EOC=2∠A=2∠E,
又∠EOC+∠E=∠OCM=90°,
∴2∠E+∠E=90°,
∴∠E=30°,
∴∠EOC=60°,
∴CE=OCtan60°= 3,
∴S阴影部分=S△OCE−S扇形BOC=12× 3×1−60π×12360=3 3−π6.
【解析】(1)连接OC,根据垂直的定义得到∠AOF=90°,根据三角形的内角和得到∠ACE=90°+∠A,根据等腰三角形的性质得到∠OCM=90°,得到OC⊥CE,于是得到结论;
(2)推出∠EOC=60°,根据扇形和三角形的面积公式即可得到结论.
本题考查了切线的判定,等腰三角形的判定和性质,扇形的面积计算,连接OC是解题的关键.
16.【答案】解:由原方程移项,得
x2−2x=4,
等式两边同时加上一次项系数一半的平方,得
x2−2x+1=5,
配方,得
(x−1)2=5,
∴x=1± 5,
∴x1=1+ 5,x2=1− 5.
【解析】在本题中,把常数项−4移项后,在左右两边同时加上一次项系数−2的一半的平方,即可计算得到答案.
本题考查了一元二次方程的解法--配方法.
17.【答案】解:(1)∵抛物线L在其对称轴左侧的部分是上升的,
∴a−5<0,
解得a<5,
∴a的取值范围为a<5;
(2)∵抛物线L有最低点,
∴a−5>0,
又∵抛物线L与抛物线y=−3x2的形状相同,
∴a−5=3,
解得a=8.
【解析】(1)根据抛物线L在其对称轴左侧的部分是上升的,得出a−5<0,解不等式即可;
(2)根据抛物线L有最低点说明抛物线开口向上,再根据抛物线y=−3x2的形状相同得出a的值.
本题考查二次函数图象与系数的关系,关键是掌握二次函数的性质.
18.【答案】解:(1)由于P为反比例函数y=kx的图象上一点,
∴S△AOP=12|k|=6,
又∵函数位于第二象限,
∴k=−12,
∴反比例函数的解析式为y=−12x;
(2)设点B(a,−12a),
∵OA=4,S△OAB=12,
∴12×4×|−12a|=12,
∴a=±2,
∵点B在第二象限,
∴点B(−2,6).
【解析】(1)由反比例函数的性质可求解;
(2)由三角形的面积公式可求解.
本题考查了待定系数法求解析式,反比例函数的性质,掌握反比例函数的性质是解题的关键.
19.【答案】解:画树状图如下:
共有6种等可能的结果,其中取出的两张卡片恰好组成“祖国”的结果有:AB,BA,共有2种,
∴取出的两张卡片恰好组成“祖国”的概率为26=13.
【解析】画树状图得出所有等可能的结果数以及取出的两张卡片恰好组成“祖国”的结果数,再利用概率公式可得出答案.
本题考查列表法与树状图法,熟练掌握列表法与树状图法以及概率公式是解答本题的关键.
20.【答案】解:设这个角的度数是x°,则它的补角为:180°−x°,余角为90°−x°,
由题意,得:(180−x)−2(90−x)=70.
解得:x=70.
答:这个角的度数为70°.
【解析】设出所求的角为x°,则它的补角为180°−x°,余角为90°−x°,根据题意列出方程,再解方程即可求解.
本题考查了余角和补角的定义;根据角之间的互余和互补关系列出方程是解决问题的关键.
21.【答案】解:原式=2x2+8x−2x2−5x+4
=3x+4;
当x=−8时,
原式3×(−8)+4=−24+4=−20.
【解析】将原式去括号,合并同类项后代入数值计算即可.
本题考查整式的化简求值,熟练掌握相关运算法则是解题的关键.
22.【答案】解:(1)∵抛物线y=a(x−4)2+8,
∴顶点C的坐标为(4,8)
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴CD//AB,CD=AB=4,
设A,B的横坐标分别为x1,x2,则|x1−x2|= (x1+x2)2−4x1x2=4,
解得a=−2,
(2)∵y=−2(x−4)2+8,
∵y=−2x2+16x−24=−2(x−4)2+8,
∴设平移后抛物线的解析式为y=−2(x−4)2+8+k,
把(0,8)代入得8=−32+8+k,解得k=32,
∴平移后抛物线的解析式为y=−2(x−4)2+40,
即y=−2x2+16x+8.
【解析】(1)易求抛物线的顶点坐标(4,8),在平行四边形ABCD中,根据平行四边形的性质,CD//AB,CD=AB=4,即可求出a的值;
(2)先根据题(1)求出抛物线的解析式,再根据抛物线的平移特点,可设平移后抛物线的解析式为y=−2(x−4)2+8+k,平移后抛物线经过D点,将D(0,8)代入解析式,求出即可.
此题属于二次函数综合题,涉及的知识有:待定系数法求二次函数解析式,二次函数的性质,坐标与图形性质,以及平移规律,熟练掌握待定系数法是解本题的关键.
23.【答案】解:(1)∵四边形OABC是平行四边形,
∴BC=OA=3,
∵点B坐标为(5,n),
∴C(2,n),
∵反比例函数y=4x在第一象限的图象经过点C,
∴n=42=2,
∴C(2,2);
(2)∵n=2,
∴B(5,2),
∵OA=3,
∴A(3,0),
∵D是AB的中点,
∴D(4,1),
∴OD= 42+12= 17.
【解析】(1)根据平行四边形的性质BC=OA=3,即可得到C(2,n),代入y=4x即可求得n的值,从而求得C的坐标;
(2)根据A、B的坐标求得D的坐标,然后根据勾股定理求解求得.
本题考查了反比例函数图象上点的坐标特征,平行四边形的性质,求得点的坐标是解题的关键.
24.【答案】EM=EN
【解析】【知识探究】解:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD=90°,AC平分∠BAD,
∵EF⊥AD,
∴∠AME=90°,
∵∠FEN=90°,
∴四边形ANEM是矩形,
∴∠ANE=90°,
∴EN⊥AB,
∴EM=EN,
故答案为:EM=EN;
【拓展探究】解:EM=EN,
理由:如图②,过点E作EP⊥AD,垂足为P,过点E作EQ⊥AB,垂足为Q,
∴∠APE=∠DPE=∠AQE=90°,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD=90°,AC平分∠BAD,
∴四边形AQEP是矩形,
∴∠QEP=90°,
∵∠QEP=∠GEF=90°,
∴∠QEP−∠NEP=∠GEF−∠NEP,
∴∠NEQ=∠DEP,
∵AC平分∠BAD,EP⊥AD,EQ⊥AB,
∴EQ=EP,
∴△NEQ≌△DEP(ASA),
∴EM=EN;
【迁移运用】证明:如图③,连接EB,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD,AC平分∠BAD,
∴∠BAE=∠DAE,
∵AE=AE,
∴△ABE≌△ADE(SAS),
∴BE=DE,
∵NE=DE,
∴BE=NE,
∵EH⊥AB,
∴H是线段BN的中点.
【知识探究】:根据正方形的性质可得∠BAD=90°,AC平分∠BAD,再根据垂直定义可得∠AME=90°,从而可得四边形ANEM是矩形,然后利用矩形的性质可得∠ANE=90°,从而利用角平分线的性质即可解答.
【拓展探究】:过点E作EP⊥AD,垂足为P,过点E作EQ⊥AB,垂足为Q,根据垂直定义可得∠APE=∠AQE=90°,再根据正方形的性质可得∠BAD=90°,AC平分∠BAD,从而可得四边形AQEP是矩形,进而可得∠QEP=∠GEF=90°,然后利用等式的性质可得∠NEQ=∠DEP,再利用角平分线的性质可得EQ=EP,从而利用AAS可证△NEQ≌△DEP,最后利用全等三角形的性质即可解答;
【迁移运用】:连接EB,根据正方形的性质可得AB=AD,AC平分∠BAD,从而可得∠BAE=∠DAE,然后利用SAS可证△ABE≌△ADE,从而可得BE=DE,进而可得BE=NE,最后利用等腰三角形的三线合一性质即可解答.
本题是四边形综合题,考查了旋转的性质,正方形的性质,全等三角形的判定与性质,根据题目的已知条件并结合图形添加适当的辅助线是解题的关键.
25.【答案】(4−2t)或(2t−4) 平行四边形
【解析】解:(1)∵∠ACB=90°,∠B=30°,AC=4,
∴AB=2AC=8,
∵CD是△ABC的中线,
∴AD=CD=12AB=4,
当点Q在AD上时,QD=4−2t,
当点Q在BD上时,DQ=2t−4,
故答案为:(4−2t)或(2t−4);
(2)当0
∴S△ACD= 34×42=4 3,
由题意知,AP=4−t,BQ=8−2t,
∴QE=4−t,
∴AP=QE,
∵AP//QE,
∴四边形APEQ是平行四边形,
故答案为:平行四边形;
(3)∵四边形APEQ是平行四边形,
∴PE//AB,
∴∠CPE=∠A=60°,
∴△CPG、△QHD是等边三角形,
∴S△CPG= 34CP2= 34t2,S△QHD= 34(4−2t)2,
∴S=4 3− 34t2− 34(4−2t)2,
∴当点Q在BD上时,即2≤t<4时,如图,
同理可知,S=S△ACD−S△PCG=4 3− 34t2,
综上,S=−5 34t2+4 3t(0
所以t的值为2或65.
(1)首先可得AB=2AC=8,再利用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半得AD=CD=12AB=4,当点Q在AD上时,QD=5−2t;当点Q在BD上时,DQ=2t−5;
(2)当0
(4)把S的值3 3代入(3)的解析式中即可解答.
本题是动点问题,主要考查了含30°角的直角三角形的性质,平行四边形的判定,等边三角形的判定与性质等知识,发现AP=QE是解题的关键.
26.【答案】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx−4(a≠0)与x轴交于点A(−2,0)和B(4,0),
∴4a−2b−4=016a+4b−4=0,
解得:a=12b=−1,
∴该抛物线的解析式为y=12x2−x−4;
(2)在y=12x2−x−4中,令x=0,得y=−4,
∴C(0,−4),
设直线BC的解析式为y=kx+c,则4k+c=0c=−4,
解得:k=1c=−4,
∴直线BC的解析式为y=x−4,
设P(t,12t2−t−4),则M(t,t−4),
∴PM=t−4−(12t2−t−4)=−12t2+2t,
∵PM=−12t2+2t=−12(t−2)2+2,−12<0,
∴当t=2时,PM取得最大值2,此时点M的坐标为(2,−2);
(3)①如图1,∵P(t,12t2−t−4),M(t,t−4),N(t,0),B(4,0),C(0,−4),CH⊥PN,
∴BN=4−t,MN=4−t,CH=t,MH=t−4−(−4)=t,
∵S△BMN=9S△CHM,
∴12×(4−t)2=9×12t2,
解得:t1=1,t2=−2,
∵点P是线段BC下方抛物线上的一个动点,
∴0
∴P(1,−92);
②存在点Q使得△CPQ为直角三角形,设Q(0,m),
∵C(0,−4),P(1,−92),
∴CP2=(1−0)2+(−92+4)2=54,CQ2=(−4−m)2,PQ2=12+(−92−m)2,
当∠CQP=90°时,如图2,PQ⊥y轴,
∴Q(0,−92);
当∠CPQ=90°时,如图3,
在Rt△CPQ中,CP2+PQ2=CQ2,
∴54+12+(−92−m)2=(−4−m)2,
解得:m=−132,
∴Q(0,−132);
综上所述,点Q的坐标为(0,−92)或(0,−132).
【解析】(1)利用待定系数法即可求得答案;
(2)运用待定系数法求得直线BC的解析式为y=x−4,设P(t,12t2−t−4),则M(t,t−4),可得PM=−12t2+2t=−12(t−2)2+2,运用二次函数最值即可求得答案;
(3)①根据题意建立方程求解即可得出答案;
②设Q(0,m),∵∠PCQ<90°,∴分两种情况:当∠CQP=90°时,当∠CPQ=90°时,分别求得点Q的坐标即可.
本题是二次函数综合题,重点考查了待定系数法求函数解析式,二次函数的图象与性质,三角形面积,直角三角形的性质,勾股定理,应用二次函数的最值等,此题综合性较强,属于考试压轴题.
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