2024年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘专题11二次函数与单线段最值问题(原卷版+解析)
展开【例1】 (2023•襄阳)在平面直角坐标系中,直线y=mx﹣2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,顶点为D的抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+2与y轴交于点C.
(1)如图,当m=2时,点P是抛物线CD段上的一个动点.
①求A,B,C,D四点的坐标;
②当△PAB面积最大时,求点P的坐标;
(2)在y轴上有一点M(0,m),当点C在线段MB上时,
①求m的取值范围;
②求线段BC长度的最大值.
【例2】 (2023•湖州)如图1,已知在平面直角坐标系xOy中,四边形OABC是边长为3的正方形,其中顶点A,C分别在x轴的正半轴和y轴的正半轴上.抛物线y=﹣x2+bx+c经过A,C两点,与x轴交于另一个点D.
(1)①求点A,B,C的坐标;
②求b,c的值.
(2)若点P是边BC上的一个动点,连结AP,过点P作PM⊥AP,交y轴于点M(如图2所示).当点P在BC上运动时,点M也随之运动.设BP=m,CM=n,试用含m的代数式表示n,并求出n的最大值.
【例3】 (2023•青海)如图,在平面直角坐标系中,直线y=x+2与坐标轴交于A,B两点,点A在x轴上,点B在y轴上,C点的坐标为(1,0),抛物线y=ax2+bx+c经过点A,B,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)根据图象写出不等式ax2+(b﹣1 )x+c>2的解集;
(3)点P是抛物线上的一动点,过点P作直线AB的垂线段,垂足为Q点.当PQ=时,求P点的坐标.
【例4】 (2023•雅安)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点A(﹣1,0),B(3,0),且与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求此二次函数的表达式及图象顶点D的坐标;
(2)在此抛物线的对称轴上是否存在点E,使△ACE为Rt△,若存在,试求点E的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)在平面直角坐标系中,存在点P,满足PA⊥PD,求线段PB的最小值.
1. (2023•河北模拟)已知抛物线C:y=ax2+bx+c(a>0,c<0)的对称轴为x=4,C为顶点,且A(2,0),C(4,﹣2)
【问题背景】求出抛物线C的解析式.
【尝试探索】如图2,作点C关于x轴的对称点C′,连接BC′,作直线x=k交BC′于点M,交抛物线C于点N.
①连接ND,若四边形MNDC′是平行四边形,求出k的值.
②当线段MN在抛物线C与直线BC′围成的封闭图形内部或边界上时,请直接写出线段MN的长度的最大值.
【拓展延伸】如图4,作矩形HGOE,且E(﹣3,0),H(﹣3,4),现将其沿x轴以1个单位每秒的速度向右平移,设运动时间为t,得到矩形H′G′O′E′,连接AC′,若矩形H′G′O′E′与直线AC′和抛物线C围成的封闭图形有公共部分,请求出t的取值范围.
2.(2018秋•宁城县期末)已知,如图,抛物线与x轴交点坐标为A(1,0),C(﹣3,0),
(1)如图1,已知顶点坐标D为(﹣1,4)或B点(0,3),选择适当方法求抛物线的解析式;
(2)如图2,在抛物线的对称轴DH上求作一点M,使△ABM的周长最小,并求出点M的坐标;
(3)如图3,将图2中的对称轴向左移动,交x轴于点P(m,0)(﹣3<m<﹣1),与抛物线,线段BC的交点分别为点E、F,用含m的代数式表示线段EF的长度,并求出当m为何值时,线段EF最长.
3. (2023•桥西区模拟)如图1,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣1,0),B两点,与y轴交于点C,且CO=BO,连接BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,抛物线的顶点为D,其对称轴与线段BC交于点E,求线段DE的长度;
(3)如图3,垂直于x轴的动直线l分别交抛物线和线段BC于点P和点F,连接CP,CD,抛物线上是否存在点P,使△CDE∽△PCF,如果存在,求出点P的坐标,如果不存在,请说明理由.
4. (2023•和平区二模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线顶点A的坐标为(﹣2,4),且经过坐标原点,与x轴负半轴交于点B.
(1)求抛物线的函数表达式并直接写出点B的坐标;
(2)过点A作AC⊥x轴于点C,若点D是y轴左侧的抛物线上一个动点(点D与点A不重合),过点D作DE⊥x轴于点E,连接AO,DO,当以A,O,C为顶点的三角形与以D,O,E为顶点的三角形相似时,求点D的坐标;
(3)在(2)的条件下,当点D在第二象限时,在平面内存在一条直线,这条直线与抛物线在第二象限交于点F,在第三象限交于点G,且点A,点B,点D,到直线FG的距离都相等,请直接写出线段FG的长.
5. (2023•鹿城区校级二模)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),B(5,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式和顶点D的坐标.
(2)连结AD,点E是对称轴与x轴的交点,过E作EF∥AD交抛物线于点F(F在E的右侧),过点F作FG∥x轴交ED于点H,交AD于点G,求HF的长.
6. (2023•南岗区模拟)如图,抛物线y=ax2+bx﹣4交x轴于点A(﹣3,0),B(4,0),交y轴于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P为第一象限抛物线上一点,过点P作x轴的平行线,与抛物线的另一个交点为点G,连接CG交x轴于点N,设点P的横坐标为t,ON的长为d,求d与t之间的函数解析式(不要求写出自变量t的取值范围);
(3)在(2)的条件下,连接PB,将线段PB绕着点P顺时针旋转90°得到线段PD,点D恰好落在y轴上,点E在线段OB上,连接PE,点Q在EB的延长线上,且EQ=PE,连接DQ交PE于点F,若PE=3PF,求QN的长.
7. (2023•凉山州模拟)如图1,在平面直角坐标系中,已知B点坐标为(1,0),且OA=OC=3OB,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)图象经过A,B,C三点,其中D点是该抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)判断△ADC的形状并且求△ADC的面积;
(3)如图2,点P是该抛物线第三象限部分上的一个动点,过P点作PE⊥AC于E点,当PE的值最大时,求此时P点的坐标及PE的最大值.
8. (2023•无锡二模)已知抛物线y=mx2﹣2mx+3(m<0)与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且OB=3OA.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若M、N是第一象限的抛物线上不同的两点,且△BCN的面积总小于△BCM的面积,求点M的坐标;
(3)若D为抛物线的顶点,P为第二象限的抛物线上的一点,连接BP、DP,分别交y轴于点E、F,若EF=OC,求点P的坐标.
9. (2023•乳源县三模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(5,0),B(﹣1,0)两点,与y轴交于点C(0,).
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点M是抛物线的顶点,连接AM,CM,求△AMC的面积;
(3)若点P是抛物线上的一个动点,过点P作PE垂直y轴于点E,交直线AC于点D,过点D作x轴的垂线,垂足为点F,连接EF,当线段EF的长度最短时,求出点P的坐标.
10. (2023•河池)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣(x﹣1)2+4与x轴交于A,B两点(A在B的右侧),与y轴交于点C.
(1)求直线CA的解析式;
(2)如图,直线x=m与抛物线在第一象限交于点D,交CA于点E,交x轴于点F,DG⊥CA于点G,若E为GA的中点,求m的值.
(3)直线y=nx+n与抛物线交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,其中x1<x2.若x2﹣x1>3且y2﹣y1>0,结合函数图象,探究n的取值范围.
11. (2023•桂林)如图,已知抛物线y=a(x﹣3)(x+6)过点A(﹣1,5)和点B(﹣5,m),与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,m的值和点C的坐标;
(2)若点P是x轴上的点,连接PB,PA,当=时,求点P的坐标;
(3)在抛物线上是否存在点M,使A,B两点到直线MC的距离相等?若存在,求出满足条件的点M的横坐标;若不存在,请说明理由.
12. (2023•吉林)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象经过点A(0,﹣),点B(1,).
(1)求此二次函数的解析式;
(2)当﹣2≤x≤2时,求二次函数y=x2+bx+c的最大值和最小值;
(3)点P为此函数图象上任意一点,其横坐标为m,过点P作PQ∥x轴,点Q的横坐标为﹣2m+1.已知点P与点Q不重合,且线段PQ的长度随m的增大而减小.
①求m的取值范围;
②当PQ≤7时,直接写出线段PQ与二次函数y=x2+bx+c(﹣2≤x<)的图象交点个数及对应的m的取值范围.
13. (2023•武汉模拟)已知:在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2﹣2ax﹣3a交x轴于A、B两点(点A在点B的左边),交y轴负半轴于点C.
(1)则点A的坐标为 ,点B的坐标为 .
(2)如图1,过点A的直线y=ax+a交y轴正半轴于点F,交抛物线于点D,过点B作BE∥y轴交AD于E,求证:AF=DE.
(3)如图2,直线DE:y=kx+b与抛物线只有一个交点D,与对称轴交于点E,对称轴上存在点F,满足DF=FE.若a=1,求点F坐标.
14. (2023•哈尔滨模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+5经过坐标轴上A、B和C三点,连接AC,tanC=,5OA=3OB.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点Q在第四象限的抛物线上且横坐标为t,连接BQ交y轴于点E,连接CQ、CB,△BCQ的面积为S,求S与t的函数解析式;
(3)已知点D是抛物线的顶点,连接CQ,DH所在直线是抛物线的对称轴,连接QH,若∠BQC=45°,HR∥x轴交抛物线于点R,HQ=HR,求点R的坐标.
15. (2023•衡阳)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点N,以AB为边在x轴上方作正方形ABCD,点P是x轴上一动点,连接CP,过点P作CP的垂线与y轴交于点E.
(1)求该抛物线的函数关系表达式;
(2)当点P在线段OB(点P不与O、B重合)上运动至何处时,线段OE的长有最大值?并求出这个最大值;
(3)在第四象限的抛物线上任取一点M,连接MN、MB.请问:△MBN的面积是否存在最大值?若存在,求出此时点M的坐标;若不存在,请说明理由.
16. (2023•天津)已知点A(1,0)是抛物线y=ax2+bx+m(a,b,m为常数,a≠0,m<0)与x轴的一个交点.
(Ⅰ)当a=1,m=﹣3时,求该抛物线的顶点坐标;
(Ⅱ)若抛物线与x轴的另一个交点为M(m,0),与y轴的交点为C,过点C作直线l平行于x轴,E是直线l上的动点,F是y轴上的动点,EF=2.
①当点E落在抛物线上(不与点C重合),且AE=EF时,求点F的坐标;
②取EF的中点N,当m为何值时,MN的最小值是?
17. (2023•凉山州)如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象过O(0,0)、A(1,0)、B(,)三点.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若线段OB的垂直平分线与y轴交于点C,与二次函数的图象在x轴上方的部分相交于点D,求直线CD的解析式;
(3)在直线CD下方的二次函数的图象上有一动点P,过点P作PQ⊥x轴,交直线CD于Q,当线段PQ的长最大时,求点P的坐标.
18. (2023•滨州)如图,抛物线的顶点为A(h,﹣1),与y轴交于点B(0,﹣),点F(2,1)为其对称轴上的一个定点.
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)已知直线l是过点C(0,﹣3)且垂直于y轴的定直线,若抛物线上的任意一点P(m,n)到直线l的距离为d,求证:PF=d;
(3)已知坐标平面内的点D(4,3),请在抛物线上找一点Q,使△DFQ的周长最小,并求此时△DFQ周长的最小值及点Q的坐标.
19.(2016•巴彦淖尔)如图所示,抛物线y=ax2﹣x+c经过原点O与点A(6,0)两点,过点A作AC⊥x轴,交直线y=2x﹣2于点C,且直线y=2x﹣2与x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式,并求出点C和点D的坐标;
(2)求点A关于直线y=2x﹣2的对称点A′的坐标,并判断点A′是否在抛物线上,并说明理由;
(3)点P(x,y)是抛物线上一动点,过点P作y轴的平行线,交线段CA′于点Q,设线段PQ的长为l,求l与x的函数关系式及l的最大值.
20.(2018•葫芦岛)如图,抛物线y=ax2+4x+c(a≠0)经过点A(﹣1,0),点E(4,5),与y轴交于点B,连接AB.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)将△ABO绕点O旋转,点B的对应点为点F.
①当点F落在直线AE上时,求点F的坐标和△ABF的面积;
②当点F到直线AE的距离为时,过点F作直线AE的平行线与抛物线相交,请直接写出交点的坐标.
专题11二次函数与单线段最值问题
【例1】 (2023•襄阳)在平面直角坐标系中,直线y=mx﹣2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,顶点为D的抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+2与y轴交于点C.
(1)如图,当m=2时,点P是抛物线CD段上的一个动点.
①求A,B,C,D四点的坐标;
②当△PAB面积最大时,求点P的坐标;
(2)在y轴上有一点M(0,m),当点C在线段MB上时,
①求m的取值范围;
②求线段BC长度的最大值.
【分析】(1)根据函数上点的坐标特点可分别得出A,B,C,D的坐标;①当m=2时,代入上述坐标即可得出结论;
②过点P作PE∥y轴交直线AB于点E,设点P的横坐标为t,所以P(t,﹣t2+4t﹣2),E(t,2t﹣4).根据三角形的面积公式可得△PAB的面积,再利用二次函数的性质可得出结论;
(2)由(1)可知,B(0,﹣2m),C(0,﹣m2+2),①y轴上有一点M(0,m),点C在线段MB上,需要分两种情况:当点M的坐标大于点B的坐标时;当点M的坐标小于点B的坐标时,分别得出m的取值范围即可;
②根据①中的条件可知,分两种情况,分别得出BC的长度,利用二次函数的性质可得出结论.
【解答】解:(1)∵直线y=mx﹣2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,
∴A(2,0),B(0,﹣2m);
∵y=﹣(x﹣m)2+2,
∴抛物线的顶点为D(m,2),
令x=0,则y=﹣m2+2,
∴C(0,﹣m2+2).
①当m=2时,﹣2m=﹣4,﹣m2+2=﹣2,
∴B(0,﹣4),C(0,﹣2),D(2,2).
②由上可知,直线AB的解析式为:y=2x﹣4,抛物线的解析式为:y=﹣x2+4x﹣2.
如图,过点P作PE∥y轴交直线AB于点E,
设点P的横坐标为t,
∴P(t,﹣t2+4t﹣2),E(t,2t﹣4).
∴PE=﹣t2+4t﹣2﹣(2t﹣4)=﹣t2+2t+2,
∴△PAB的面积为:×(2﹣0)×(﹣t2+2t+2)=﹣(t﹣1)2+3,
∵﹣1<0,
∴当t=1时,△PAB的面积的最大值为3.
此时P(1,1).
(2)由(1)可知,B(0,﹣2m),C(0,﹣m2+2),
①∵y轴上有一点M(0,m),点C在线段MB上,
∴需要分两种情况:
当m≥﹣m2+2≥﹣2m时,可得≤m≤1+,
当m≤﹣m2+2≤﹣2m时,可得﹣3≤m≤1﹣,
∴m的取值范围为:≤m≤1+或﹣3≤m≤1﹣.
②当≤m≤1+时,
∵BC=﹣m2+2﹣(﹣2m)=﹣m2+2m+2=﹣(m﹣1)2+3,
∴当m=1时,BC的最大值为3;
当m≤﹣m2+2≤﹣2m时,即﹣3≤m≤1﹣,
∴BC=﹣2m﹣(﹣m2+2)=m2﹣2m﹣2=(m﹣1)2﹣3,
当m=﹣3时,点M与点C重合,BC的最大值为13.
∴当m=1时,BC的最大值为3;当m=﹣3时,BC的最大值为13.
【例2】 (2023•湖州)如图1,已知在平面直角坐标系xOy中,四边形OABC是边长为3的正方形,其中顶点A,C分别在x轴的正半轴和y轴的正半轴上.抛物线y=﹣x2+bx+c经过A,C两点,与x轴交于另一个点D.
(1)①求点A,B,C的坐标;
②求b,c的值.
(2)若点P是边BC上的一个动点,连结AP,过点P作PM⊥AP,交y轴于点M(如图2所示).当点P在BC上运动时,点M也随之运动.设BP=m,CM=n,试用含m的代数式表示n,并求出n的最大值.
【分析】(1)①根据正方形的性质得出点A,B,C的坐标;
②利用待定系数法求函数解析式解答;
(2)根据两角相等证明△MCP∽△PBA,列比例式可得n与m的关系式,配方后可得结论.
【解答】解:(1)①四边形OABC是边长为3的正方形,
∴A(3,0),B(3,3),C(0,3);
②把A(3,0),C(0,3)代入抛物线y=﹣x2+bx+c中得:,
解得:;
(2)∵AP⊥PM,
∴∠APM=90°,
∴∠APB+∠CPM=90°,
∵∠B=∠APB+∠BAP=90°,
∴∠BAP=∠CPM,
∵∠B=∠PCM=90°,
∴△MCP∽△PBA,
∴=,即=,
∴3n=m(3﹣m),
∴n=﹣m2+m=﹣(m﹣)2+(0≤m≤3),
∵﹣<0,
∴当m=时,n的值最大,最大值是.
【例3】 (2023•青海)如图,在平面直角坐标系中,直线y=x+2与坐标轴交于A,B两点,点A在x轴上,点B在y轴上,C点的坐标为(1,0),抛物线y=ax2+bx+c经过点A,B,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)根据图象写出不等式ax2+(b﹣1 )x+c>2的解集;
(3)点P是抛物线上的一动点,过点P作直线AB的垂线段,垂足为Q点.当PQ=时,求P点的坐标.
【分析】(1)根据题意得出A、B点的坐标,然后利用待定系数法求出二次函数的解析式;
(2)根据(1)的解析式由图象判断即可;
(3)作PE⊥x轴于点E,交AB于点D,根据函数图象点P的位置分三种情况分别计算出P点的坐标即可.
【解答】解:(1)当x=0,y=0+2=2,
当y=0时,x+2=0,
解得x=﹣2,
∴A(﹣2,0),B(0,2),
把A(﹣2,0),C(1,0),B(0,2)代入抛物线解析式,
得,
解得,
∴该抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣x+2;
(2)方法一:ax2+(b﹣1 )x+c>2,
即﹣x2﹣2x+2>2,
当函数y=﹣x2﹣2x+2=2时,
解得x=0或x=﹣2,
由图象知,当﹣2<x<0时函数值大于2,
∴不等式ax2+(b﹣1 )x+c>2的解集为:﹣2<x<0;
方法二:ax2+(b﹣1 )x+c>2,
即﹣x2﹣x+2>x+2,
观察函数图象可知当﹣2<x<0时y=﹣x2﹣x+2的函数值大于y=x+2的函数值,
∴不等式ax2+(b﹣1 )x+c>2的解集为:﹣2<x<0;
(3)作PE⊥x轴于点E,交AB于点D,作PQ⊥AB于Q,
①如图1,当P在AB上方时,
在Rt△OAB中,
∵OA=OB=2,
∴∠OAB=45°,
∴∠PDQ=∠ADE=45°,
在Rt△PDQ中,∠DPQ=∠PDQ=45°,
∴PQ=DQ=,
∴PD==1,
设点P(x,﹣x2﹣x+2),则点D(x,x+2),
∴PD=﹣x2﹣x+2﹣(x+2)=﹣x2﹣2x,
即﹣x2﹣2x=1,
解得x=﹣1,
∴此时P点的坐标为(﹣1,2),
②如图2,当P点在A点左侧时,
同理①可得PD=1,
设点P(x,﹣x2﹣x+2),则点D(x,x+2),
∴PD=(x+2)﹣(﹣x2﹣x+2)=x2+2x,
即x2+2x=1,
解得x=±﹣1,
由图象知此时P点在第三象限,
∴x=﹣﹣1,
∴此时P点的坐标为(﹣﹣1,﹣),
③如图3,当P点在B点右侧时,
在Rt△OAB中,
∵OA=OB=2,
∴∠OAB=45°,
∴∠PDQ=∠DPQ=45°,
在Rt△PDQ中,∠DPQ=∠PDQ=45°,
∴PQ=DQ=,
∴PD==1,
设点P(x,﹣x2﹣x+2),则点D(x,x+2),
∴PD=(x+2)﹣(﹣x2﹣x+2)=x2+2x,
即x2+2x=1,
解得x=±﹣1,
由图象知此时P点在第一象限,
∴x=﹣1,
∴此时P点的坐标为(﹣1,),
综上,P点的坐标为(﹣1,2)或(﹣﹣1,﹣)或(﹣1,).
【例4】 (2023•雅安)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点A(﹣1,0),B(3,0),且与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求此二次函数的表达式及图象顶点D的坐标;
(2)在此抛物线的对称轴上是否存在点E,使△ACE为Rt△,若存在,试求点E的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)在平面直角坐标系中,存在点P,满足PA⊥PD,求线段PB的最小值.
【分析】(1)设二次函数的表达式为交点式,将点C坐标代入,进而求得结果;
(2)先把AC,CE,AE的平方求出或表示出来,然后分为∠CAE=90°,∠ACE=90°及∠AEC=90°,然后根据勾股定理逆定理列出方程,解方程,进而求得结果;
(3)根据∠APD=90°确定点P在以AD的中点为圆心,为半径的圆上,进一步求得结果.
【解答】解:(1)由题意设二次函数表达式为:y=a(x+1)•(x﹣3),
∴a•(﹣3)=﹣3,
∴a=1,
∴y=(x+1)•(x﹣3)=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴D(1,﹣4);
(2)存在点E,使△ACE是直角三角形,过程如下:
设点E(1,m),
∵A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∴AC2=10,AE2=4+m2,CE2=1+(m+3)2,
当∠EAC=90°时,
AE2+AC2=CE2,
∴14+m2=1+(m+3)2,
∴m=,
∴E1(1,),
当∠ACE=90°时,
AC2+CE2=AE2,
∴11+(m+3)2=4+m2,
∴m=﹣,
∴E2(1,﹣),
当∠AEC=90°时,
AE2+CE2=AC2,
∴5+m2+(m+3)2=10,
∴m=﹣1或﹣2,
∴E3(1,﹣1),E4(1,﹣2),
综上所述:点E(1,)或(1,﹣)或(1,﹣1)或(1,﹣2);
(3)设AD的中点为I,
∵A(﹣1,0),D(1,﹣4),
∴AD==2,I(0,﹣2),
∴PA⊥PD,
∴∠ADP=90°,
∴点P在以AD的中点I为圆心,为半径的圆上,
∵BI==,
∴PB最小=﹣.
1. (2023•河北模拟)已知抛物线C:y=ax2+bx+c(a>0,c<0)的对称轴为x=4,C为顶点,且A(2,0),C(4,﹣2)
【问题背景】求出抛物线C的解析式.
【尝试探索】如图2,作点C关于x轴的对称点C′,连接BC′,作直线x=k交BC′于点M,交抛物线C于点N.
①连接ND,若四边形MNDC′是平行四边形,求出k的值.
②当线段MN在抛物线C与直线BC′围成的封闭图形内部或边界上时,请直接写出线段MN的长度的最大值.
【拓展延伸】如图4,作矩形HGOE,且E(﹣3,0),H(﹣3,4),现将其沿x轴以1个单位每秒的速度向右平移,设运动时间为t,得到矩形H′G′O′E′,连接AC′,若矩形H′G′O′E′与直线AC′和抛物线C围成的封闭图形有公共部分,请求出t的取值范围.
【分析】【问题背景】A(2,0),对称轴为x=4,则点B(6,0),则抛物线的表达式为:y=a(x﹣2)(x﹣6),将点C的坐标代入上式即可求解;
【尝试探索】①四边形MNDC′是平行四边形,则MN=DC′=2,即|k2﹣4k+6﹣(﹣k+6)|=2,解得:k=3或3,
②MN=(﹣k+6)﹣(k2﹣4k+6)=﹣k2+3k,即可求解;
【拓展延伸】(Ⅰ)当t=2时,矩形过点A,此时矩形H′G′O′E′与直线AC′和抛物线C围成的封闭图形有公共部分;(Ⅱ)当H′E′与对称轴右侧抛物线有交点时,此时y=H′E′=4,
即x2﹣4x+6=4,解得:x=4(舍去4﹣2),即可求解.
【解答】解:【问题背景】
A(2,0),对称轴为x=4,则点B(6,0),
则抛物线的表达式为:y=a(x﹣2)(x﹣6),
将点C的坐标代入上式得:﹣2=a(4﹣2)•(4﹣6),解得:a=,
故抛物线的表达式为:…①;
【尝试探索】
①点C′(4,2),由点B、C′的坐标可得,
直线BC′的表达式为:y=﹣x+6…②,
四边形MNDC′是平行四边形,则MN=DC′=2,
设点N的坐标为:(x,k2﹣4k+6),则点M(k,﹣k+6),
即|k2﹣4k+6﹣(﹣k+6)|=2,解得:k=3或3,
故k的值为:;
②联立①②并解得:x=0或6,
故抛物线C与直线BC′围成的封闭图形对应的k值取值范围为:0≤k≤6,
MN=(﹣k+6)﹣(k2﹣4k+6)=﹣k2+3k,
∵0,故MN有最大值,最大值为;
【拓展延伸】
由点A、C′的坐标得,直线AC′表达式为:y=x﹣2…③,
联立①③并解得:x=2或8,即封闭区间对应的x取值范围为:2≤x≤8,
(Ⅰ)当t=2时,矩形过点A,此时矩形H′G′O′E′与直线AC′和抛物线C围成的封闭图形有公共部分,
(Ⅱ)当H′E′与对称轴右侧抛物线有交点时,此时y=H′E′=4,
即x2﹣4x+6=4,解得:x=4(舍去4﹣2),
即x=4+2,则t=3+4+2=7+2,
故t的取值范围为:2≤t≤.
2.(2018秋•宁城县期末)已知,如图,抛物线与x轴交点坐标为A(1,0),C(﹣3,0),
(1)如图1,已知顶点坐标D为(﹣1,4)或B点(0,3),选择适当方法求抛物线的解析式;
(2)如图2,在抛物线的对称轴DH上求作一点M,使△ABM的周长最小,并求出点M的坐标;
(3)如图3,将图2中的对称轴向左移动,交x轴于点P(m,0)(﹣3<m<﹣1),与抛物线,线段BC的交点分别为点E、F,用含m的代数式表示线段EF的长度,并求出当m为何值时,线段EF最长.
【分析】(1)根据顶点D坐标设其顶点式,再将点C
(2)连接BC,交DH于点M,使△ABM周长最小,即AM+BM最小,先求出BC直线解析式,再令x=﹣1,求得M(﹣1,2);
(3)由题意得出E(m,﹣m2﹣2m+3),F(m,m+3),据此可知EF=EP﹣FP=﹣m2﹣2m+3﹣(m+3),再根据二次函数的性质可得答案.
【解答】解:(1)由抛物线的顶点D的坐标(﹣1,4)可设其解析式为y=a(x+1)2+4,
将点C(﹣3,0)代入,得:4a+4=0,
解得a=﹣1,
则抛物线解析式为y=﹣(x+1)2+4=﹣x2﹣2x+3;
(2)连接BC,交DH于点M,此时△ABM的周长最小,
当y=0时,﹣(x+1)2+4=0,
解得x=﹣3或x=1,
则A(1,0),C(﹣3,0),
当x=0时,y=3,则B(0,3),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
将B(0,3),C(﹣3,0)代入得,
解得:,
∴直线BC解析式为y=x+3,
当x=﹣1时,y=﹣1+3=2,
所以点M坐标为(﹣1,2);
(3)由题意知E(m,﹣m2﹣2m+3),F(m,m+3),
则EF=EP﹣FP=﹣m2﹣2m+3﹣(m+3)=﹣m2﹣3m=﹣(m+)2+,
∴当m=﹣时,线段EF最长.
3. (2023•桥西区模拟)如图1,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣1,0),B两点,与y轴交于点C,且CO=BO,连接BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,抛物线的顶点为D,其对称轴与线段BC交于点E,求线段DE的长度;
(3)如图3,垂直于x轴的动直线l分别交抛物线和线段BC于点P和点F,连接CP,CD,抛物线上是否存在点P,使△CDE∽△PCF,如果存在,求出点P的坐标,如果不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据题意可求得点C,B的坐标,将A,B坐标代入抛物线解析式求出a,b的值,即可得到抛物线解析式;
(2)设直线BC的解析式为y=kx+b,将点C,B的坐标代入求得k,b的值,即可求得直线BC的解析式,再求DE即可;
(3)根据△CDE∽△PCF,DE∥PF,可得:=,设点P坐标为(t,﹣t2+2t+3),点F坐标为(t,﹣t+3),建立关于t的方程求解即可.
【解答】解:(1)在抛物线y=ax2+bx+3中,令x=0,得y=3,
∴C(0,3),
∴CO=3,
∵CO=BO,
∴BO=3,
∴B(3,0),
∵A(﹣1,0),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+2x+3;
(2)设直线BC的解析式为y=kx+b,
∵B(3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
∵抛物线y=﹣x2+2x+3的顶点D坐标为(1,4),
∴当x=1时,y=﹣1+3=2,
∴E(1,2),
∴DE=2;
(3)∵PF∥DE,
∴∠CED=∠CFP,
当=时,△PCF∽△CDE,
由D(1,4),C(0,3),E(1,2),
利用勾股定理,可得CE==,
DE=4﹣2=2,
设点P坐标为(t,﹣t2+2t+3),点F坐标为(t,﹣t+3),
∴PF=﹣t2+2t+3﹣(﹣t+3)=﹣t2+3t,CF==t,
∴=,
∵t≠0,
∴t=2,
当t=2时,﹣t2+2t+3=﹣22+2×2+3=3,
∴点P坐标为(2,3).
4. (2023•和平区二模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线顶点A的坐标为(﹣2,4),且经过坐标原点,与x轴负半轴交于点B.
(1)求抛物线的函数表达式并直接写出点B的坐标;
(2)过点A作AC⊥x轴于点C,若点D是y轴左侧的抛物线上一个动点(点D与点A不重合),过点D作DE⊥x轴于点E,连接AO,DO,当以A,O,C为顶点的三角形与以D,O,E为顶点的三角形相似时,求点D的坐标;
(3)在(2)的条件下,当点D在第二象限时,在平面内存在一条直线,这条直线与抛物线在第二象限交于点F,在第三象限交于点G,且点A,点B,点D,到直线FG的距离都相等,请直接写出线段FG的长.
【分析】(1)设该抛物线解析式为y=a(x+2)2+4(a≠0),把点(0,0)代入,即可求解;
(2)根据题意得OC=2,AC=4,设点D(x,﹣x2﹣4x),则DE=|﹣x2﹣4x|,OE=﹣x,根据∠ACO=∠DEO=90°,可得当以A,O,C为顶点的三角形与以D,O,E为顶点的三角形相似时,∠AOC=∠ODE或∠AOC=∠DOE,分两种讨论,即可求解;
(3)求出直线BD的解析式y=x+14,直线BD与y轴交于(0,14),可得过点A平行于BD的直线AM的解析式为y=x+11,交y轴于(0,11),可得直线FG的的解析式为y=x+,联立方程组,得到点F.G的坐标,即可求解.
【解答】解:(1)∵抛物线顶点的坐标为(﹣2,4),
∴设抛物线解析式为y=a(x+2)2+4(a≠0),
把点(0,0)代入得:0=a(x+2)2+4.
解得:a=﹣1,
∴抛物线解析式为y=﹣(x+2)2+4=﹣x2﹣4x.
令y﹣0,则﹣x2﹣4x=0,
解得:x1=﹣4,x2=0,
∴点B(﹣4,0),
∴抛物线解析式为y=﹣x2﹣4x.点B(﹣4,0);
(2)∵AC⊥x轴,点A (﹣2,4),
∴点C(﹣2,0),
∴OC=2,AC=4,
∵∠ACO=∠DEO=90°,
∴当以A,O,C为顶点的三角形与以D,O,E为顶点的三角形相似时,∠AOC=∠ODE或∠AOC=∠DOE,
设D(x,﹣x2﹣4x),
①当∠AOC=∠ODE时,△AOC∽△ODE,如图:
∵∠AOC=∠ODE,
∴tan∠AOC=tan∠ODE,
∴==2,
∴=2,
∴﹣x=2(x2+4x)或﹣x=﹣2(x2+4x),
∴x1=0(舍去),x2=﹣或x3=0(舍去),x4=﹣,
∴点D的坐标为(﹣,﹣)或(﹣,);
②当∠AOC=∠DOE时,△AOC∽△DOE,如图:
∵∠AOC=∠DOE,
∴tan∠AOC=tan∠DOE,
∴==2,
∴=2,
∴﹣2x=x2+4x或2x=x2+4x,
∴x1=0(舍去),x2=﹣6或x3=0(舍去),x4=﹣2(舍去),
∴点D的坐标为(﹣6,﹣12);
点D(﹣6,﹣12);
综上所述,当以A,O,C为顶点的三角形与以D,O,E为顶点的三角形相似时,点D的坐标为(﹣6,﹣12)或(﹣,﹣)或(﹣,);
(3)∵在(2)的条件下,点D在第二象限,
∴点D的坐标为(﹣,),
直线BD的解析式y=kx+m,
∴,解得,
∴直线BD的解析式y=x+14,直线BD与y轴交于(0,14),
∴过点A平行于BD的直线AM的解析式为y=x+11,交y轴于(0,11),
∵点A,点B,点D,到直线FG的距离都相等,
∴直线FG的的解析式为y=x+,
联立得,解得,,
∴F(﹣,),G(﹣5,﹣5),
∴FG==.
5. (2023•鹿城区校级二模)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),B(5,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式和顶点D的坐标.
(2)连结AD,点E是对称轴与x轴的交点,过E作EF∥AD交抛物线于点F(F在E的右侧),过点F作FG∥x轴交ED于点H,交AD于点G,求HF的长.
【分析】(1)把点A(﹣1,0),B(5,0)代入抛物线解析式即可求解;
(2)延长FG交y轴于点I,根据A,E,D坐标求出AE=3,DE=9,在Rt△EAD中,tan∠EAD=3,再根据四边形AGFE是平行四边形,得出tan∠EFH=tan∠EAD=3,设HF=m,EH=3m,易证四边形OIHE是矩形,把点F(m+2,﹣3m)代入y=x2﹣4x﹣5,求出m即可.
【解答】解:(1)把点A(﹣1,0),B(5,0)代入抛物线解析式,
得:,
解得:,
∴y=x2﹣4x﹣5=(x﹣2)2﹣9,
∴抛物线解析式为y=x2﹣4x﹣5,顶点D坐标为(2,﹣9);
(2)延长FG交y轴于点I,
∵A(﹣1,0),E(2,0),D(2,﹣9),
∴AE=3,DE=9,
∴在Rt△EAD中,
,
∵EF∥AD,FG∥x轴,
∴四边形AGFE是平行四边形,
∴tan∠EFH=tan∠EAD=3,
∴在Rt△EHF中,EH=3HF,
设HF=m,EH=3m,易证四边形OIHE是矩形,
把点F(m+2,﹣3m)代入y=x2﹣4x﹣5,
得,﹣3m=(m+2)2﹣4(m+2)﹣5,
解得:或m=(舍去),
∴.
6. (2023•南岗区模拟)如图,抛物线y=ax2+bx﹣4交x轴于点A(﹣3,0),B(4,0),交y轴于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P为第一象限抛物线上一点,过点P作x轴的平行线,与抛物线的另一个交点为点G,连接CG交x轴于点N,设点P的横坐标为t,ON的长为d,求d与t之间的函数解析式(不要求写出自变量t的取值范围);
(3)在(2)的条件下,连接PB,将线段PB绕着点P顺时针旋转90°得到线段PD,点D恰好落在y轴上,点E在线段OB上,连接PE,点Q在EB的延长线上,且EQ=PE,连接DQ交PE于点F,若PE=3PF,求QN的长.
【分析】(1)运用待定系数法即可得出答案;
(2)设P(t,t2﹣t﹣4),则G(1﹣t,t2﹣t﹣4),利用tan∠GCH==,求出CN,即可得出答案;
(3)过点P作PT⊥x轴于点T,可证得△PDH≌△PBT(AAS),过点F作x轴的垂线,垂足为K,过点D作KF的垂线,垂足为R,KR与PH交于点M,再证得△DRF≌△QKF(ASA),过点Q作QW∥PD,可证得△DPF≌△QWF(AAS),过点Q作QZ⊥PE于点Z,再证明△EQZ≌△EPT(AAS),再利用HL证明Rt△QWZ≌Rt△PBT,设EB=m,运用勾股定理建立方程求解即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣4交x轴于点A(﹣3,0),B(4,0),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)如图1,设P(t,t2﹣t﹣4),
∵抛物线的对称轴为直线,PG∥x轴,
∴点G与点P是抛物线上的一对对称点,
∴G(1﹣t,t2﹣t﹣4),
设PG与y轴交于点H,则H(0,t2﹣t﹣4),
在抛物线中,
令x=0,得y=﹣4,
∴C(0,﹣4),
∴OC=4,
又CH=t2﹣t﹣4﹣(﹣4)=t2﹣t,GH=t﹣1,
∵tan∠GCH==,
∴,
解得:,
∴d与t之间的函数解析式为d=;
(3)如图2,过点P作PT⊥x轴于点T,
∵∠DPB=∠PHO=∠HOB=∠PTO=∠PHD=90°,
∴四边形PHOT为矩形,
∴∠HPT=90°,
∴∠DPH=∠BPT,
∵PD=PB,
∴△PDH≌△PBT(AAS),
∴DH=BT,PH=PT,
∴,
解得:t1=6,t2=﹣2(舍),
∴P(6,6),
∴T(6,0),
∴DH=BT=2,ON=d=2,
过点F作x轴的垂线,垂足为K,过点D作KF的垂线,垂足为R,KR与PH交于点M,
∵PE=3PF,
∴EF=2PF,
∵cs∠PFM=cs∠EFK,
∴,
∴FK=2FM,
∵∠MPT=∠PTK=∠TKM=90°,
∴四边形PMKT为矩形,
∴MK=PT=6,
∴FM=2,FK=4,
同理四边形DHMR为矩形,
∴DH=RM=2,RF=FK=4,∠R=∠FKQ=90°,
∵∠DFR=∠KFQ,
∴△DRF≌△QKF(ASA),
∴DF=QF,
过点Q作QW∥PD,
∴∠DPF=∠QWF
∵∠DFP=∠WFQ,DF=FQ,
∴△DPF≌△QWF(AAS),
∴DP=QW=PB,PF=WF,
∴,
过点Q作QZ⊥PE于点Z,
∴∠EZQ=∠PTE=90°,
∵∠PET=∠QEZ,EP=EQ,
∴△EQZ≌△EPT(AAS),
∴PT=QZ,EZ=ET,
∵QW=PB,
∴Rt△QWZ≌Rt△PBT(HL),
∴WZ=BT,
∴EW=EB.
设EB=m,
则EW=WF=FP=m,
∴EP=3m,
∵BT=2,
∴ET=m+2,PT=6,
在Rt△EPT中,∵PE2=ET2+PT2,
∴(3m)2=(m+2)2+62,
解得:,m2=﹣2(舍),
∴,
∴BQ=2BE=5,
∵OB=4,
∴OQ=9,
∵ON=2,
∴QN=OQ+ON=11.
7. (2023•凉山州模拟)如图1,在平面直角坐标系中,已知B点坐标为(1,0),且OA=OC=3OB,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)图象经过A,B,C三点,其中D点是该抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)判断△ADC的形状并且求△ADC的面积;
(3)如图2,点P是该抛物线第三象限部分上的一个动点,过P点作PE⊥AC于E点,当PE的值最大时,求此时P点的坐标及PE的最大值.
【分析】(1)根据B点坐标为(1,0),且OA=OC=3OB,得出B,C点的坐标,用待定系数法求解析式即可;
(2)根据坐标求出三角形各边的长,利用勾股定理判断其为直角三角形,再用三角形面积公式求面积即可;
(3)求出直线AC的解析式,过点P作PH∥y轴交AC于H,设出P点和H点坐标,用含x的代数式求出PE的值,根据二次函数性质求最值即可.
【解答】解:(1)∵B点坐标为(1,0),
∴OB=1,
又∵OA=OC=3OB,
∴OA=OC=3,
∴A(﹣3,0),C(0,﹣3),
将A,B,C三点代入解析式得,
,
解得,
∴抛物线的解析式为:y=x2+2x﹣3;
(2)由(1)知抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3,
∴对称轴为直线x=﹣=﹣1,
当x=﹣1时,y=(﹣1)2+2×(﹣1)﹣3=﹣4,
∴D点的坐标为(﹣1,﹣4),
∴|AD|==2,|AC|==3,|CD|==,
∵|AD|2=|AC|2+|CD|2,
∴△ACD是直角三角形,
S△ABC=|AC|•|CD|=×=3;
(3)设直线AC的解析式为y=sx+t,
代入A,C点坐标,
得,
解得,
∴直线AC的解析式为y=﹣x﹣3,
如右图,过点P作y轴的平行线交AC于点H,
∵OA=OC,
∴∠OAC=∠OCA=45°,
∵PH∥y轴,
∴∠PHE=∠OCA=45°,
设点P(x,x2+2x﹣3),则点H(x,﹣x﹣3),
∴PH=﹣x﹣3﹣(x2+2x﹣3)=﹣x2﹣3x,
∴PE=PH•sin∠PHE=(﹣x2﹣3x)×=﹣(x+)2+,
∴当x=﹣时,PE有最大值为,
此时P点的坐标为(﹣,﹣).
8. (2023•无锡二模)已知抛物线y=mx2﹣2mx+3(m<0)与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且OB=3OA.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若M、N是第一象限的抛物线上不同的两点,且△BCN的面积总小于△BCM的面积,求点M的坐标;
(3)若D为抛物线的顶点,P为第二象限的抛物线上的一点,连接BP、DP,分别交y轴于点E、F,若EF=OC,求点P的坐标.
【分析】(1)设A(x1,0),B(x2,0),因为OB=3OA,所以x2=﹣3x1,又由于x1,x2是方程mx2﹣2mx+3=0的两根,所以x1+x2=2,从而求出x1的值,得到A点坐标,代入到解析式中,求出m,即可解决问题;
(2)由题意可得,只要求得第一象限内M点,使△BCM面积最大,过M作y轴平行线交BC于G点,设M(a,﹣a2+2a+3),先求出直线BC的解析式,可以得到G(a,﹣a+3),从而得的MG=﹣a2+3a,利用S△MBC=S△MGC+S△MGB,得到S△MBC=,当a=时,△MBC面积最大,从而求得M点坐标;
(3)由EF=得EF=1,过D作DQ∥y轴交BP于Q点,设出P点坐标,求出D点坐标和直线BP解析式,从而表示出DQ的长度,由△PEF∽△PQD,利用相似三角形对应边上的高的比等于相似比,列出方程,即可解决.
【解答】解:(1)设A(x1,0),B(x2,0),
∵OB=3OA,
∴x2=﹣3x1,
令y=0,则mx2﹣2mx+3=0,
∵x1与x2是方程的两根,
∴x1+x2=2,
又x2=﹣3x1,
∴x1=﹣1,x2=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
将x=﹣1代入到方程中得m=﹣1,
∴抛物线的函数表达式为:y=﹣x2+2x+3;
(2)令x=0,则y=﹣x2+2x+3=3,
∴C(0,3),
设直线BC解析式为y=kx+3,
代入点B的坐标得,k=﹣1,
∴直线BC的解析式为:y=﹣x+3,
设M(a,﹣a2+2a+3),
如图1,过M作MG∥y轴交直线BC于G点,则G(a,﹣a+3),
∴MG=﹣a2+3a,
∴S△MBC=S△MGC+S△MGB==,
当a=时,△MBC面积最大,此时△BCN的面积总小于△BCM的面积,
∴M();
(3)如图2,由(1)可得,OC=3,
∴EF=,
设P(t,﹣t2+2t+3),
∵B(3,0),
∴直线BP的解析式为y=﹣(t+1)(x﹣3),
∵y=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4),
过D作y轴的平行线交直线BP于Q点,
∴Q(1,2t+2),
∴DQ=2﹣2t,
∵DQ∥y轴,
∴△PEF∽△PQD,
∴,
∴,
∴P().
9. (2023•乳源县三模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(5,0),B(﹣1,0)两点,与y轴交于点C(0,).
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点M是抛物线的顶点,连接AM,CM,求△AMC的面积;
(3)若点P是抛物线上的一个动点,过点P作PE垂直y轴于点E,交直线AC于点D,过点D作x轴的垂线,垂足为点F,连接EF,当线段EF的长度最短时,求出点P的坐标.
【分析】(1)用待定系数法即可求解;
(2)△AMC的面积=S△MHC+S△MHA=×MH×OA,即可求解;
(3)点D在直线AC上,设点D(m,﹣m+),由题意得,四边形OEDF为矩形,故EF=OD,即当线段EF的长度最短时,只需要OD最短即可,进而求解.
【解答】解:(1)设抛物线的表达式为y=a(x﹣x1)(x﹣x2)=a(x﹣5)(x+1),
将点C的坐标代入上式得:=a(0﹣5)(0+1),解得a=﹣,
故抛物线的表达式为y=﹣(x﹣5)(x+1)=﹣x2+2x+;
(2)由抛物线的表达式得顶点M(2,),
过点M作MH∥y轴交AC于点H,
设直线AC的表达式为y=kx+t,则,解得,
故直线AC的表达式为y=﹣x+,
当x=2时,y=,则MH=﹣=3,
则△AMC的面积=S△MHC+S△MHA=×MH×OA=×3×5=;
(3)点D在直线AC上,设点D(m,﹣m+),
由题意得,四边形OEDF为矩形,故EF=OD,即当线段EF的长度最短时,只需要OD最短即可,
则EF2=OD2=m2+(﹣m+)2=m2﹣m+,
∵>0,故EF2存在最小值(即EF最小),此时m=1,
故点D(1,2),
∵点P、D的纵坐标相同,
故2=﹣x2+2x+,解得x=2±,
故点P的坐标为(2,2)或(2﹣,2).
10. (2023•河池)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣(x﹣1)2+4与x轴交于A,B两点(A在B的右侧),与y轴交于点C.
(1)求直线CA的解析式;
(2)如图,直线x=m与抛物线在第一象限交于点D,交CA于点E,交x轴于点F,DG⊥CA于点G,若E为GA的中点,求m的值.
(3)直线y=nx+n与抛物线交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,其中x1<x2.若x2﹣x1>3且y2﹣y1>0,结合函数图象,探究n的取值范围.
【分析】(1)由y=﹣(x﹣1)2+4中,得A(3,0),B(﹣1,0),C(0,3),利用待定系数法即可得,直线CA的解析式为y=﹣x+3;
(2)根据直线x=m与抛物线在第一象限交于点D,交CA于点E,交x轴于点F,可得D(m,﹣(m﹣1)2+4),且0<m<3,E(m,﹣m+3),F(m,0),从而AF=3﹣m,DE=﹣m2+3m,而△EAF是等腰直角三角形,可得AE=AF=3﹣m,△DEG是等腰直角三角形,即可列﹣m2+3m=(3﹣m),解得m=2或m=3(舍去);
(3)由得或,①若3﹣n>﹣1,即n<4,根据x2﹣x1>3且y2﹣y1>0,可得3﹣n﹣(﹣1)>3,且﹣n2+4n﹣0>0,即解得0<n<1;②若3﹣n<﹣1,即n>4,可得:﹣1﹣(3﹣n)>3且0﹣(﹣n2+4n)>0,即解得n>7.
【解答】解:(1)在y=﹣(x﹣1)2+4中,令x=0得y=3,令y=0得x=﹣1或3,
∴A(3,0),B(﹣1,0),C(0,3),
设直线CA的解析式为y=kx+b,则,
解得,
∴直线CA的解析式为y=﹣x+3;
(2)∵直线x=m与抛物线在第一象限交于点D,交CA于点E,交x轴于点F,
∴D(m,﹣(m﹣1)2+4),且0<m<3,E(m,﹣m+3),F(m,0),
∴AF=3﹣m,DE=﹣(m﹣1)2+4﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m,
∵A(3,0),C(0,3),
∴∠EAF=45°,△EAF是等腰直角三角形,
∴AE=AF=3﹣m,∠DEG=∠AEF=45°,
∴△DEG是等腰直角三角形,
∴DE=GE,
∵E为GA的中点,
∴GE=AE=3﹣m,
∴﹣m2+3m=(3﹣m),
解得m=2或m=3,
∵m=3时,D与A重合,舍去,
∴m=2;
(3)由得或,
①若3﹣n>﹣1,即n<4,如图:
∵x2﹣x1>3且y2﹣y1>0,
∴3﹣n﹣(﹣1)>3,且﹣n2+4n﹣0>0,
解得0<n<1;
②若3﹣n<﹣1,即n>4,同理可得:
﹣1﹣(3﹣n)>3且0﹣(﹣n2+4n)>0,
解得n>7,
综上所述,n的取值范围是0<n<1或n>7.
11. (2023•桂林)如图,已知抛物线y=a(x﹣3)(x+6)过点A(﹣1,5)和点B(﹣5,m),与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,m的值和点C的坐标;
(2)若点P是x轴上的点,连接PB,PA,当=时,求点P的坐标;
(3)在抛物线上是否存在点M,使A,B两点到直线MC的距离相等?若存在,求出满足条件的点M的横坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法求解即可.
(2)设P(t,0),则有=,解方程,可得结论.
(3)存在.连接AB,设AB的中点为T.分两种情形:①当直线CM经过AB的中点T时,满足条件.②CM′∥AB时,满足条件.根据方程组求出点M的坐标即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=a(x﹣3)(x+6)过点A(﹣1,5),
∴5=﹣20a,
∴a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣(x﹣3)(x+6),
令y=0,则﹣(x﹣3)(x+6)=0,解得x=3或﹣6,
∴C(3,0),
当x=﹣5时,y=﹣×(﹣8)×1=2,
∴B(﹣5,2),
∴m=2.
(2)设P(t,0),则有=,
整理得,21t2+242t+621=0,
解得t=﹣或﹣,
经检验t=﹣或﹣是方程的解,
∴满足条件的点P坐标为(﹣,0)或(﹣,0).
(3)存在.连接AB,设AB的中点为T.
①当直线CM经过AB的中点T时,满足条件.
∵A(﹣1,5),B(﹣5,2),TA=TB,
∴T(﹣3,),
∵C(3,0),
∴直线CT的解析式为y=﹣x+,
由,解得(即点C)或,
∴M(﹣,),
②CM′∥AB时,满足条件,
∵直线AB的解析式为y=x+,
∴直线CM′的解析式为y=x﹣,
由,解得(即点C)或,
∴M′(﹣9,﹣9),
综上所述,满足条件的点M的横坐标为﹣或﹣9.
12. (2023•吉林)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象经过点A(0,﹣),点B(1,).
(1)求此二次函数的解析式;
(2)当﹣2≤x≤2时,求二次函数y=x2+bx+c的最大值和最小值;
(3)点P为此函数图象上任意一点,其横坐标为m,过点P作PQ∥x轴,点Q的横坐标为﹣2m+1.已知点P与点Q不重合,且线段PQ的长度随m的增大而减小.
①求m的取值范围;
②当PQ≤7时,直接写出线段PQ与二次函数y=x2+bx+c(﹣2≤x<)的图象交点个数及对应的m的取值范围.
【分析】(1)利用待定系数法求解.
(2)将函数代数式配方,由抛物线开口方向和对称轴直线方程求解.
(3)①由0<PQ≤7求出m取值范围,
②通过数形结合求解.
【解答】解:(1)将A(0,﹣),点B(1,)代入y=x2+bx+c得:
,
解得,
∴y=x2+x﹣.
(2)∵y=x2+x﹣=(x+)2﹣2,
∵抛物线开口向上,对称轴为直线x=﹣.
∴当x=﹣时,y取最小值为﹣2,
∵2﹣(﹣)>﹣﹣(﹣2),
∴当x=2时,y取最大值22+2﹣=.
(3)①PQ=|﹣2m+1﹣m|=|﹣3m+1|,
当﹣3m+1>0时,PQ=﹣3m+1,PQ的长度随m的增大而减小,
当﹣3m+1<0时,PQ=3m﹣1,PQ的长度随m增大而增大,
∴﹣3m+1>0满足题意,
解得m<.
②∵0<PQ≤7,
∴0<﹣3m+1≤7,
解得﹣2≤m<,
如图,当m=﹣时,点P在最低点,PQ与图象有1交点,
m增大过程中,﹣<m<,点P与点Q在对称轴右侧,PQ与图象只有1个交点,
直线x=关于抛物线对称轴直线x=﹣对称后直线为x=﹣,
∴﹣<m<﹣时,PQ与图象有2个交点,
当﹣2≤m≤﹣时,PQ与图象有1个交点,
综上所述,﹣2≤m≤﹣或﹣≤m时,PQ与图象交点个数为1,﹣<m<﹣时,PQ与图象有2个交点.
13. (2023•武汉模拟)已知:在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2﹣2ax﹣3a交x轴于A、B两点(点A在点B的左边),交y轴负半轴于点C.
(1)则点A的坐标为 (﹣1,0) ,点B的坐标为 (3,0) .
(2)如图1,过点A的直线y=ax+a交y轴正半轴于点F,交抛物线于点D,过点B作BE∥y轴交AD于E,求证:AF=DE.
(3)如图2,直线DE:y=kx+b与抛物线只有一个交点D,与对称轴交于点E,对称轴上存在点F,满足DF=FE.若a=1,求点F坐标.
【分析】(1)令y=0,得ax2﹣2ax﹣3a=0,解出x即可;
(2)过E,D分别作x轴,y轴的平行线,交于H,证明∴&△FAO≌△DEH即可;
(3)令x^{2}﹣2 x﹣3=kx+b得x2﹣(2+k)x﹣3﹣b=0,得出k与b的关系,然后求出D,E的坐标,根据FE=FD,列方程求出F的坐标.
【解答】(1)令y=0,得ax2﹣2ax﹣3a=0
即x2﹣2x﹣3=0
得x1=3,x2=﹣1
∴A(﹣1,0)B(3,0)
(2)过E,D分别作x轴,y轴的平行线,交于H.
令ax+a=ax2﹣2ax﹣3a
得ax2﹣3ax﹣4a=0,
∴x2﹣3x﹣4=0
∴x1=4,x2=﹣1
∴xD=4
∴EH=AO=1
=∠AOF=∠EHD,∠FAO=∠DEH
∴△FAO≌△DEH
∴AF=DE
(3)令x^{2}﹣2 x﹣3=kx+b
得x2﹣(2+k)x﹣3﹣b=0
(2+k)2+4(3+b)=0
∴
=
=
∴
∴
=
∴,
∴
=
=
∴
=
=
∵EF=DF
∴
整理得
∴yF=﹣
F的坐标为(1,﹣)
14. (2023•哈尔滨模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+5经过坐标轴上A、B和C三点,连接AC,tanC=,5OA=3OB.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点Q在第四象限的抛物线上且横坐标为t,连接BQ交y轴于点E,连接CQ、CB,△BCQ的面积为S,求S与t的函数解析式;
(3)已知点D是抛物线的顶点,连接CQ,DH所在直线是抛物线的对称轴,连接QH,若∠BQC=45°,HR∥x轴交抛物线于点R,HQ=HR,求点R的坐标.
【分析】(1)c=5,OC=5,tanC=,则OA=3,5OA=3OB,则OB=5,故点A、B、C的坐标分别为:(3,0)、(﹣5,0)、(0,5),即可求解;
(2)S=CE×(xQ﹣xB)=×(5+t﹣5)×(t+5)=t2+t;
(3)证明△CTE≌△QTJ(AAS),故CE=QJ=5m,JN=JQ﹣QN=5m﹣3m=2m,tan∠EQN=tan∠JCN,即,解得:EN=m或﹣6m(舍去﹣6m);CN=CE+EN=5m+m=6m,故点Q(3m,5﹣6m),将点Q的坐标代入抛物线表达式并解得:m=0(舍去)或,故点Q(4,﹣3),设:HR=k,则点R(k﹣1,﹣k2+),
QS=yQ﹣yR=k2﹣,由勾股定理得:QS2+HS2=HQ2,即(k2﹣)2+25=k2,即可求解.
【解答】解:(1)c=5,OC=5,tanC=,则OA=3,
5OA=3OB,则OB=5,
故点A、B、C的坐标分别为:(3,0)、(﹣5,0)、(0,5),
则抛物线表达式为:y=a(x+5)(x﹣3)=a(x2+2x﹣15),
即﹣15a=5,解得:a=﹣,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣x+5;
(2)设点Q(t,﹣t2﹣t+5),点B(﹣5,0),
由点B、Q的坐标得:直线BQ的表达式为:y=﹣(t﹣3)(x+5),
故点E(0,﹣t+5),
S=CE×(xQ﹣xB)=×(5+t﹣5)×(t+5)=t2+t;
(3)过点Q作QJ∥x轴交y轴于点N,交对称轴于点L,过点C作CT⊥BQ于点T,
延长CT交QJ于点J,过点Q作y轴的平行线交x轴于点K,交HR于点S,
则OKQN为矩形,OK=QN=t,
由(2)知,CE=t,故QN:CE=3:5,
设QN=3m,则CE=5m,
∵∠BQC=45°,故CT=QT,
∠EQN=90°﹣∠NEQ=90°﹣∠CET=∠TCE=∠JCN,
故△CTE≌△QTJ(AAS),
故CE=QJ=5m,JN=JQ﹣QN=5m﹣3m=2m,
tan∠EQN=tan∠JCN,即,
解得:EN=m或﹣6m(舍去﹣6m);
CN=CE+EN=5m+m=6m,故点Q(3m,5﹣6m),
将点Q的坐标代入抛物线表达式并解得:m=0(舍去)或,
故点Q(4,﹣3),
抛物线的顶点D坐标为:(﹣1,),
QL=4+1=5=HS,
设:HR=k,则点R(k﹣1,﹣k2+),
QS=yQ﹣yR=k2﹣,
由勾股定理得:QS2+HS2=HQ2,
即(k2﹣)2+25=k2,
解得:k=(不合题意值已舍去),
故点R(﹣1,﹣6).
15. (2023•衡阳)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点N,以AB为边在x轴上方作正方形ABCD,点P是x轴上一动点,连接CP,过点P作CP的垂线与y轴交于点E.
(1)求该抛物线的函数关系表达式;
(2)当点P在线段OB(点P不与O、B重合)上运动至何处时,线段OE的长有最大值?并求出这个最大值;
(3)在第四象限的抛物线上任取一点M,连接MN、MB.请问:△MBN的面积是否存在最大值?若存在,求出此时点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点A、B的坐标代入二次函数表达式,即可求解;
(2)设OP=x,则PB=3﹣x,由△POE∽△CBP得出比例线段,可表示OE的长,利用二次函数的性质可求出线段OE的最大值;
(3)过点M作MH∥y轴交BN于点H,由S△MNB=S△BMH+S△MNH=即可求解.
【解答】解:(1))∵抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,0),
把A、B两点坐标代入上式,,
解得:,
故抛物线函数关系表达式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵A(﹣1,0),点B(3,0),
∴AB=OA+OB=1+3=4,
∵正方形ABCD中,∠ABC=90°,PC⊥PE,
∴∠OPE+∠CPB=90°,
∠CPB+∠PCB=90°,
∴∠OPE=∠PCB,
又∵∠EOP=∠PBC=90°,
∴△POE∽△CBP,
∴,
设OP=x,则PB=3﹣x,
∴,
∴OE=,
∵0<x<3,
∴时,线段OE长有最大值,最大值为.
即OP=时,点P在线段OB上运动至P(,0)时,线段OE有最大值.最大值是.
(3)存在.
如图,过点M作MH∥y轴交BN于点H,
∵抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
∴x=0,y=﹣3,
∴N点坐标为(0,﹣3),
设直线BN的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴直线BN的解析式为y=x﹣3,
设M(a,a2﹣2a﹣3),则H(a,a﹣3),
∴MH=a﹣3﹣(a2﹣2a﹣3)=﹣a2+3a,
∴S△MNB=S△BMH+S△MNH===,
∵,
∴a=时,△MBN的面积有最大值,最大值是,此时M点的坐标为().
16. (2023•天津)已知点A(1,0)是抛物线y=ax2+bx+m(a,b,m为常数,a≠0,m<0)与x轴的一个交点.
(Ⅰ)当a=1,m=﹣3时,求该抛物线的顶点坐标;
(Ⅱ)若抛物线与x轴的另一个交点为M(m,0),与y轴的交点为C,过点C作直线l平行于x轴,E是直线l上的动点,F是y轴上的动点,EF=2.
①当点E落在抛物线上(不与点C重合),且AE=EF时,求点F的坐标;
②取EF的中点N,当m为何值时,MN的最小值是?
【分析】(Ⅰ)将A(1,0)代入抛物线的解析式求出b=2,由配方法可求出顶点坐标;
(Ⅱ)①根据题意得出a=1,b=﹣m﹣1.求出抛物线的解析式为y=x2﹣(m+1)x+m.则点C(0,m),点E(m+1,m),过点A作AH⊥l于点H,由点A(1,0),得点H(1,m).根据题意求出m的值,可求出CF的长,则可得出答案;
②得出CN=EF=.求出MC=﹣m,当MC≥,即m≤﹣1时,当MC<,即﹣1<m<0时,根据MN的最小值可分别求出m的值即可.
【解答】解:(Ⅰ)当a=1,m=﹣3时,抛物线的解析式为y=x2+bx﹣3.
∵抛物线经过点A(1,0),
∴0=1+b﹣3,
解得b=2,
∴抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3.
∵y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴抛物线的顶点坐标为(﹣1,﹣4).
(Ⅱ)①∵抛物线y=ax2+bx+m经过点A(1,0)和M(m,0),m<0,
∴0=a+b+m,0=am2+bm+m,即am+b+1=0.
∴a=1,b=﹣m﹣1.
∴抛物线的解析式为y=x2﹣(m+1)x+m.
根据题意得,点C(0,m),点E(m+1,m),
过点A作AH⊥l于点H,由点A(1,0),得点H(1,m).
在Rt△EAH中,EH=1﹣(m+1)=﹣m,HA=0﹣m=﹣m,
∴AE==﹣m,
∵AE=EF=2,
∴﹣m=2,
解得m=﹣2.
此时,点E(﹣1,﹣2),点C(0,﹣2),有EC=1.
∵点F在y轴上,
∴在Rt△EFC中,CF==.
∴点F的坐标为(0,﹣2﹣)或(0,﹣2+).
②由N是EF的中点,连接CN,CM,得CN=EF=.
根据题意,点N在以点C为圆心、为半径的圆上,
由点M(m,0),点C(0,m),得MO=﹣m,CO=﹣m,
∴在Rt△MCO中,MC==﹣m.
当MC≥,即m≤﹣1时,满足条件的点N在线段MC上.
MN的最小值为MC﹣NC=﹣m﹣=,解得m=﹣;
当MC<,即﹣1<m<0时,满足条件的点N落在线段CM的延长线上,MN的最小值为NC﹣MC=﹣(﹣m)=,
解得m=﹣.
∴当m的值为﹣或﹣时,MN的最小值是.
17. (2023•凉山州)如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象过O(0,0)、A(1,0)、B(,)三点.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若线段OB的垂直平分线与y轴交于点C,与二次函数的图象在x轴上方的部分相交于点D,求直线CD的解析式;
(3)在直线CD下方的二次函数的图象上有一动点P,过点P作PQ⊥x轴,交直线CD于Q,当线段PQ的长最大时,求点P的坐标.
【分析】(1)将点O、A、B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,则OB中垂线(CD)与x轴正半轴的夹角为60°,故设CD的表达式为:y=﹣x+b,而OB中点的坐标为(,),将该点坐标代入CD表达式,即可求解;
(3)过点P作y轴额平行线交CD于点Q,PQ=﹣x+﹣(x2﹣x)=﹣x2﹣x+,即可求解.
【解答】解:(1)将点O、A、B的坐标代入抛物线表达式得,解得,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣x;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,
∵BO⊥AD,
则∠BOA+∠BOC=90°,∠BOC+∠OCA=90°,
∴∠OCA=∠BOA=30°,
则CD与x轴负半轴的夹角为60°,
故设CD的表达式为:y=﹣x+b,而OB中点的坐标为(,),
将该点坐标代入CD表达式并解得:b=,
故直线CD的表达式为:y=﹣x+;
(3)设点P(x,x2﹣x),则点Q(x,﹣x+),
则PQ=﹣x+﹣(x2﹣x)=﹣x2﹣x+,
∵<0,
∴当x=﹣时,PQ有最大值,
此时点P的坐标为(﹣,).
18. (2023•滨州)如图,抛物线的顶点为A(h,﹣1),与y轴交于点B(0,﹣),点F(2,1)为其对称轴上的一个定点.
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)已知直线l是过点C(0,﹣3)且垂直于y轴的定直线,若抛物线上的任意一点P(m,n)到直线l的距离为d,求证:PF=d;
(3)已知坐标平面内的点D(4,3),请在抛物线上找一点Q,使△DFQ的周长最小,并求此时△DFQ周长的最小值及点Q的坐标.
【分析】(1)由题意抛物线的顶点A(2,﹣1),可以假设抛物线的解析式为y=a(x﹣2)2﹣1,把点B坐标代入求出a即可.
(2)由题意P(m,m2﹣m﹣),求出d2,PF2(用m表示)即可解决问题.
(3)如图,过点Q作QH⊥直线l于H,过点D作DN⊥直线l于N.因为△DFQ的周长=DF+DQ+FQ,DF是定值==2,推出DQ+QF的值最小时,△DFQ的周长最小,再根据垂线段最短解决问题即可.
【解答】(1)解:由题意抛物线的顶点A(2,﹣1),可以假设抛物线的解析式为y=a(x﹣2)2﹣1,
∵抛物线经过B(0,﹣),
∴﹣=4a﹣1,
∴a=
∴抛物线的解析式为y=(x﹣2)2﹣1.
(2)证明:过点P作PJ⊥AF于J.
∵P(m,n),
∴n=(m﹣2)2﹣1=m2﹣m﹣,
∴P(m,m2﹣m﹣),
∴d=m2﹣m﹣﹣(﹣3)=m2﹣m+,
∵F(2,1),
∴PF===,
∵d2=m4﹣m3+m2﹣m+,PF2=m4﹣m3+m2﹣m+,
∴d2=PF2,
∴PF=d.
(3)如图,过点Q作QH⊥直线l于H,过点D作DN⊥直线l于N.
∵△DFQ的周长=DF+DQ+FQ,DF是定值==2,
∴DQ+QF的值最小时,△DFQ的周长最小,
由(2)可知QF=QH,
∴DQ+QF=DQ+QH,
根据垂线段最短可知,当D,Q,H共线时,DQ+QH的值最小,此时点H与N重合,点Q在线段DN上,
∴DQ+QH的最小值为6,
∴△DFQ的周长的最小值为2+6,此时Q(4,﹣).
19.(2016•巴彦淖尔)如图所示,抛物线y=ax2﹣x+c经过原点O与点A(6,0)两点,过点A作AC⊥x轴,交直线y=2x﹣2于点C,且直线y=2x﹣2与x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式,并求出点C和点D的坐标;
(2)求点A关于直线y=2x﹣2的对称点A′的坐标,并判断点A′是否在抛物线上,并说明理由;
(3)点P(x,y)是抛物线上一动点,过点P作y轴的平行线,交线段CA′于点Q,设线段PQ的长为l,求l与x的函数关系式及l的最大值.
【分析】(1)把O、A代入抛物线解析式即可求出a、c,令y=0,即可求出D坐标,根据A、C两点横坐标相等,即可求出点C坐标.
(2)过点A′作AF⊥x轴于点F,求出A′F、FO即可解决问题.
(3)设点P(x,x2﹣x),先求出直线A′C的解析式,再构建二次函数,利用二次函数的性质即可解决问题.
【解答】解:(1)把点O(0,0),A(6,0)代入y=ax2﹣x+c,得,解得,
∴抛物线解析式为y=x2﹣x.
当x=6时,y=2×6﹣2=10,
当y=0时,2x﹣2=0,解得x=1,
∴点C坐标(6,10),点D的坐标(1,0)
(2)过点A′作AF⊥x轴于点F,
∵点D(1,0),A(6,0),可得AD=5,
在Rt△ACD中,CD==5,
∵点A与点A′关于直线y=2x﹣2对称,
∴∠AED=90°,
∴S△ADC=וAE=×5×10,
解得AE=2,
∴AA′=2AE=4,DE==,
∵∠AED=∠AFA′=90°,∠DAE=∠A′AF,
∴△ADE∽△AA′F,
∴==,
解得AF=4,A′F=8,
∴OF=8﹣6=2,
∴点A′坐标为(﹣2,4),
当x=﹣2时,y=×4﹣×(﹣2)=4,
∴A′在抛物线上.
(3)∵点P在抛物线上,则点P(x,x2﹣x),
设直线A′C的解析式为y=kx+b,
∵直线A经过A′(﹣2,4),C(6,10)两点,
∴,解得,
∴直线A′C的解析式为y=x+,
∵点Q在直线A′C上,PQ∥AC,点Q的坐标为(x,x+),
∵PQ∥AC,又点Q在点P上方,
∴l=(x+)﹣(x2﹣x)=﹣x2+x+,
∴l与x的函数关系式为l=﹣x2+x+,(﹣2<x≤6),
∵l=﹣x2+x+=﹣(x﹣)2+,
∴当x=时,l的最大值为.
20.(2018•葫芦岛)如图,抛物线y=ax2+4x+c(a≠0)经过点A(﹣1,0),点E(4,5),与y轴交于点B,连接AB.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)将△ABO绕点O旋转,点B的对应点为点F.
①当点F落在直线AE上时,求点F的坐标和△ABF的面积;
②当点F到直线AE的距离为时,过点F作直线AE的平行线与抛物线相交,请直接写出交点的坐标.
【分析】(1)根据待定系数法,可得函数解析式;
(2)①根据旋转的性质,可得关于n的方程,根据自变量与函数值的对应关系,可得F点的坐标,根据面积的和差,可得答案;
②根据相似三角形的判定与性质,可得HG=CG=,根据勾股定理,可得HC,根据平移的规律,可得直线l,直线l1,根据解方程组,可得答案.
【解答】解:(1)将A(﹣1,0),E(4,5)点坐标代入函数解析式,得
,
解得,
抛物线的解析式是y=﹣x2+4x+5,
(2)①设AE的解析式为y=kx+b,将A(﹣1,0),E(4,5)点坐标代入,得
,
解得,
AE的解析式为y=x+1,
x=0时,y=1即C(0,1),
设F点坐标为(n,n+1),
由旋转的性质得,OF=OB=5,
n2+(n+1)2=25,解得n1=﹣4,n2=3,
F(﹣4,﹣3),F(3,4),
当F(﹣4,﹣3)时如图1,
S△ABF=S△BCF﹣S△ABC=BC•|xF|﹣BC•|xA|=BC•(xA﹣xF)
S△ABF=×4(﹣1+4)=6;
当F(3,4)时,如图2,
S△ABF=S△BCF+S△ABC=BC•|xF|+BC•|xA|=BC•(xF﹣xA)
S△ABF=×4(3+1)=8;
②如图3,
∵∠HCG=∠ACO,∠HGC=∠COA,
∴△HGC∽△COA,
∵OA=OC=1,∴CG=HG=,
由勾股定理,得
HC==2,
直线AE向上平移2个单位或向下平移2个单位,
l的解析是为y=x+3,l1的解析是为y=x﹣1,
联立解得x1=,x2=,
,解得x3=,x4=,
交点的坐标为(,),(,),(,),(,).
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