中考数学压轴真题汇编(全国通用)专题05二次函数中特殊平行四边形存在性问题(原卷版+解析)
展开
这是一份中考数学压轴真题汇编(全国通用)专题05二次函数中特殊平行四边形存在性问题(原卷版+解析),共63页。试卷主要包含了,与y轴相交于点C,两点,直线x=3与x轴交于点C,综合与探究等内容,欢迎下载使用。
一.平行四边形的存在性
1.(2022•重庆)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(4,0),与y轴交于点B(0,3).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点P为直线AB上方抛物线上一动点,过点P作PQ⊥x轴于点Q,交AB于点M,求PM+AM的最大值及此时点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,点P′与点P关于抛物线y=﹣x2+bx+c的对称轴对称.将抛物线y=﹣x2+bx+c向右平移,使新抛物线的对称轴l经过点A.点C在新抛物线上,点D在l上,直接写出所有使得以点A、P′、C、D为顶点的四边形是平行四边形的点D的坐标,并把求其中一个点D的坐标的过程写出来.
2.(2022•郴州)已知抛物线y=x2+bx+c与x轴相交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,将直线BC向上平移,得到过原点O的直线MN.点D是直线MN上任意一点.
①当点D在抛物线的对称轴l上时,连接CD,与x轴相交于点E,求线段OE的长;
②如图2,在抛物线的对称轴l上是否存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点F与点D的坐标;若不存在,请说明理由.
3.(2022•攀枝花)如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴交于O(O为坐标原点),A两点,且二次函数的最小值为﹣1,点M(1,m)是其对称轴上一点,y轴上一点B(0,1).
(1)求二次函数的表达式;
(2)二次函数在第四象限的图象上有一点P,连结PA,PB,设点P的横坐标为t,△PAB的面积为S,求S与t的函数关系式;
(3)在二次函数图象上是否存在点N,使得以A、B、M、N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出所有符合条件的点N的坐标,若不存在,请说明理由.
4.(2022•内蒙古)如图,抛物线y=ax2+x+c经过B(3,0),D(﹣2,﹣)两点,与x轴的另一个交点为A,与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的解析式和点C的坐标;
(2)若点M在直线BC上方的抛物线上运动(与点B,C不重合),求使△MBC面积最大时M点的坐标,并求最大面积;(请在图1中探索)
(3)设点Q在y轴上,点P在抛物线上,要使以点A,B,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求所有满足条件的点P的坐标.(请在图2中探索)
5.(2022•资阳)已知二次函数图象的顶点坐标为A(1,4),且与x轴交于点B(﹣1,0).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图,将二次函数图象绕x轴的正半轴上一点P(m,0)旋转180°,此时点A、B的对应点分别为点C、D.
①连结AB、BC、CD、DA,当四边形ABCD为矩形时,求m的值;
②在①的条件下,若点M是直线x=m上一点,原二次函数图象上是否存在一点Q,使得以点B、C、M、Q为顶点的四边形为平行四边形,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
二.矩形的存在性
6.(2022•泸州)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+x+c经过A(﹣2,0),B(0,4)两点,直线x=3与x轴交于点C.
(1)求a,c的值;
(2)经过点O的直线分别与线段AB,直线x=3交于点D,E,且△BDO与△OCE的面积相等,求直线DE的解析式;
(3)P是抛物线上位于第一象限的一个动点,在线段OC和直线x=3上是否分别存在点F,G,使B,F,G,P为顶点的四边形是以BF为一边的矩形?若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
8.(2021•齐齐哈尔)综合与探究
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c(a≠0)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,连接BC,OA=1,对称轴为直线x=2,点D为此抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上C、D两点之间的距离是 2 ;
(3)点E是第一象限内抛物线上的动点,连接BE和CE,求△BCE面积的最大值;
(4)点P在抛物线对称轴上,平面内存在点Q,使以点B、C、P、Q为顶点的四边形为矩形,请直接写出点Q的坐标.
9.(2022•随州)如图1,平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a<0)与x轴分别交于点A和点B(1,0),与y轴交于点C,对称轴为直线x=﹣1,且OA=OC,P为抛物线上一动点.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)如图2,连接AC,当点P在直线AC上方时,求四边形PABC面积的最大值,并求出此时P点的坐标;
(3)设M为抛物线对称轴上一动点,当P,M运动时,在坐标轴上是否存在点N,使四边形PMCN为矩形?若存在,直接写出点P及其对应点N的坐标;若不存在,请说明理由.
10.(2023•秦都区校级二模)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B两点(点B在点A的右侧),与y轴交于点C,且OC=3OA,点D为抛物线的对称轴与x轴的交点,连接CD.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点F为坐标平面内一点,在第一象限的抛物线上是否存在点E,使得以点C、D、E、F为顶点的四边形是以CD为边的矩形?若存在,请求出符合条件的点E的横坐标;若不存在,请说明理由.
7.(2022•元宝区校级二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,连接BC,OA=1,对称轴为直线x=2,点D为此抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上C、D两点之间的距离是 11 ;
(3)点E是第一象限内抛物线上的动点,连接BE和CE,求△BCE面积的最大值;
(4)点P在抛物线对称轴上,平面内存在点Q,使以点B、C、P、Q为顶点的四边形为矩形,请直接写出点Q的坐标.
8.(2022•鱼峰区模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与坐标轴交于A(0,﹣2),B(4,0)两点,直线BC:y=﹣2x+8交y轴于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在第二象限内是否存在一点M,使得四边形ABCM为矩形?如果存在,求出点M的坐标;如果不存在,请说明理由.
三.菱形的存在性
9.(2022•朝阳)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c与x轴分别交于点A(1,0)和点B,与y轴交于点C(0,﹣3),连接BC.
(1)求抛物线的解析式及点B的坐标.
(2)如图,点P为线段BC上的一个动点(点P不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,求线段PQ长度的最大值.
(3)动点P以每秒个单位长度的速度在线段BC上由点C向点B运动,同时动点M以每秒1个单位长度的速度在线段BO上由点B向点O运动,在平面内是否存在点N,使得以点P,M,B,N为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出符合条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由.
10.(2021•湘潭)如图,一次函数y=x﹣图象与坐标轴交于点A、B,二次函数y=x2+bx+c图象过A、B两点.
(1)求二次函数解析式;
(2)点B关于抛物线对称轴的对称点为点C,点P是对称轴上一动点,在抛物线上是否存在点Q,使得以B、C、P、Q为顶点的四边形是菱形?若存在,求出Q点坐标;若不存在,请说明理由.
11.(2021•鄂尔多斯)如图,抛物线y=x2+2x﹣8与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C.
(1)求A,B,C三点的坐标;
(2)连接AC,直线x=m(﹣4<m<0)与该抛物线交于点E,与AC交于点D,连接OD.当OD⊥AC时,求线段DE的长;
(3)点M在y轴上,点N在直线AC上,点P为抛物线对称轴上一点,是否存在点M,使得以C、M、N、P为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
12.(2021•通辽)如图,抛物线y=ax2+bx+3交x轴于A(3,0),B(﹣1,0)两点,交y轴于点C,动点P在抛物线的对称轴上.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当以P,B,C为顶点的三角形周长最小时,求点P的坐标及△PBC的周长;
(3)若点Q是平面直角坐标系内的任意一点,是否存在点Q,使得以A,C,P,Q为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
13.(2021•娄底)如图,在直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴相交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求b、c的值;
(2)点P(m,n)为抛物线上的动点,过P作x轴的垂线交直线l:y=x于点Q.
①当0<m<3时,求当P点到直线l:y=x的距离最大时m的值;
②是否存在m,使得以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形,若不存在,请说明理由;若存在,请求出m的值.
14.(2021•山西)综合与探究
如图,抛物线y=x2+2x﹣6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,连接AC,BC.
(1)求A、B,C三点的坐标并直接写出直线AC,BC的函数表达式.
(2)点P是直线AC下方抛物线上的一个动点,过点P作BC的平行线l,交线段AC于点D.
①试探究:在直线l上是否存在点E,使得以点D,C,B,E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;
②设抛物线的对称轴与直线l交于点M,与直线AC交于点N.当S△DMN=S△AOC时,请直接写出DM的长.
15.(2020•阜新)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0),B(1,0),交y轴于点 C.点P(m,0)是x轴上的一动点,PM⊥x轴,交直线AC于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段AO上运动,如图,求线段MN的最大值;
②若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形.若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
挑战2023年中考数学解答题压轴真题汇编
专题05 二次函数中特殊平行四边形存在性问题
一.平行四边形的存在性
1.(2022•重庆)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(4,0),与y轴交于点B(0,3).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点P为直线AB上方抛物线上一动点,过点P作PQ⊥x轴于点Q,交AB于点M,求PM+AM的最大值及此时点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,点P′与点P关于抛物线y=﹣x2+bx+c的对称轴对称.将抛物线y=﹣x2+bx+c向右平移,使新抛物线的对称轴l经过点A.点C在新抛物线上,点D在l上,直接写出所有使得以点A、P′、C、D为顶点的四边形是平行四边形的点D的坐标,并把求其中一个点D的坐标的过程写出来.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(4,0),与y轴交于点B(0,3).
∴,
∴.
∴抛物线的函数表达式为y=﹣;
(2)∵A(4,0),B(0,3),
∴OA=4,OB=3,
由勾股定理得,AB=5,
∵PQ⊥OA,
∴PQ∥OB,
∴△AQM∽△AOB,
∴MQ:AQ:AM=3:4:5,
∴AM=,,
∴PM+,
∵B(0,3),A(4,0),
∴lAB:y=﹣,
∴设P(m,﹣),M(m,﹣),Q(m,0),
∴PM+2MQ=﹣=﹣,
∵﹣,
∴开口向下,0<m<4,
∴当m=1时,PM+的最大值为,此时P(1,);
(3)由y=﹣知,对称轴x=,
∴P'(2,),
∵直线l:x=4,
∴抛物线向右平移个单位,
∴平移后抛物线解析式为y'=﹣,
设D(4,t),C(c,﹣),
①AP'与DC为对角线时,
,
∴,
∴D(4,),
②P'D与AC为对角线时,
,
∴,
∴D(4,﹣),
③AD与P'C为对角线时,
,
∴,
∴D(4,),
综上:D(4,)或(4,﹣)或(4,).
2.(2022•郴州)已知抛物线y=x2+bx+c与x轴相交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,将直线BC向上平移,得到过原点O的直线MN.点D是直线MN上任意一点.
①当点D在抛物线的对称轴l上时,连接CD,与x轴相交于点E,求线段OE的长;
②如图2,在抛物线的对称轴l上是否存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点F与点D的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)将A(﹣1,0)、B(3,0)代入y=x2+bx+c得,
,
解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)①由(1)可知,C(0,﹣3),
设直线BC的解析式为y=kx+m,
将C(0,﹣3),B(3,0)代入得,
,
∴,
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
∴直线MN的解析式为y=x,
∵抛物线的对称轴为x=﹣=﹣=1,
把x=1代入y=x,得y=1,
∴D(1,1),
方法一:
设直线CD的解析式为y=k1x+b1,
将C(0,﹣3),D(1,1)代 入得,
,
解得,
∴直线CD的解析式为y=4x﹣3,
当y=0时,4x﹣3=0,
∴x=,
∴E(,0),
∴OE=.
方法二:
由勾股定理得OD==,BC==3,
∵BC∥MN,
∴△DEO∽△CEB,
∴,
设OE=x,则BE=3﹣x,
∴,
解得x=,
∴OE=.
②存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形.
理由如下:
(Ⅰ)若平行四边形以BC为边时,
由BC∥FD可知,FD在直线MN上,
∴点F是直线MN与对称轴l的交点,即F(1,1),
由点D在直线MN上,设D(t,t),
如图,若四边形BCFD是平行四边形,则DF=BC,
过点D作y轴的垂线交对称轴l于点G,则G(1,t),
∵BC∥MN,
∴∠OBC=∠DOB,
∵GD∥x轴,
∴∠GDF=∠DOB,
∴∠OBC=∠GDF,
又∵∠BOC=∠DGF=90°,
∴△DGF≌△BOC(AAS),
∴GD=OB,GF=OC,
∵GD=t﹣1,OB=3,
∴t﹣1=3,
∴t=4,
∴D(4,4),
如图,若四边形BCDF是平行四边形,则DF=CB,
同理可证△DKF≌△COB(AAS),
∴KD=OC,
∵KD=1﹣t,OC=3,
∴1﹣t=3,
∴t=﹣2,
∴D(﹣2,﹣2);
(Ⅱ)若平行四边形以BC为对角线时,
由于D在BC的上方,则点F一定在BC的下方,
如图,四边形BFCD为平行四边形,
设D(t,t),F(1,n),
同理可证△DHC≌△BPF(AAS),
∴DH=BP,HC=PF,
∵DH=t,BP=3﹣1=2,HC=t﹣(﹣3)=t+3,PF=0﹣n=﹣n,
∴,
∴,
∴D(2,2),F(1,﹣5),
综上所述,存在点F,使得以B,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形.
当点F的坐标为(1,1)时,点D的坐标为(4,4)或(﹣2,﹣2);
当点F的坐标为(1,﹣5)时,点D的坐标为(2,2).
3.(2022•攀枝花)如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴交于O(O为坐标原点),A两点,且二次函数的最小值为﹣1,点M(1,m)是其对称轴上一点,y轴上一点B(0,1).
(1)求二次函数的表达式;
(2)二次函数在第四象限的图象上有一点P,连结PA,PB,设点P的横坐标为t,△PAB的面积为S,求S与t的函数关系式;
(3)在二次函数图象上是否存在点N,使得以A、B、M、N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出所有符合条件的点N的坐标,若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵二次函数的最小值为﹣1,点M(1,m)是其对称轴上一点,
∴二次函数顶点为(1,﹣1),
设二次函数解析式为y=a(x﹣1)2﹣1,
将点O(0,0)代入得,a﹣1=0,
∴a=1,
∴y=(x﹣1)2﹣1=x2﹣2x;
(2)连接OP,
当y=0时,x2﹣2x=0,
∴x=0或2,
∴A(2,0),
∵点P在抛物线y=x2﹣2x上,
∴点P的纵坐标为t2﹣2t,
∴S=S△AOB+S△OAP﹣S△OBP
=+(﹣t2+2t)﹣t
=﹣t2++1;
(3)设N(n,n2﹣2n),
当AB为对角线时,由中点坐标公式得,2+0=1+n,
∴n=1,
∴N(1,﹣1),
当AM为对角线时,由中点坐标公式得,2+1=n+0,
∴n=3,
∴N(3,3),
当AN为对角线时,由中点坐标公式得,2+n=0+1,
∴n=﹣1,
∴N(﹣1,3),
综上:N(1,﹣1)或(3,3)或(﹣1,3).
4.(2022•内蒙古)如图,抛物线y=ax2+x+c经过B(3,0),D(﹣2,﹣)两点,与x轴的另一个交点为A,与y轴相交于点C.
(1)求抛物线的解析式和点C的坐标;
(2)若点M在直线BC上方的抛物线上运动(与点B,C不重合),求使△MBC面积最大时M点的坐标,并求最大面积;(请在图1中探索)
(3)设点Q在y轴上,点P在抛物线上,要使以点A,B,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求所有满足条件的点P的坐标.(请在图2中探索)
【解答】解:(1)将B(3,0),D(﹣2,﹣)代入y=ax2+x+c,
∴,
解得,
∴y=﹣x2+x+,
令x=0,则y=,
∴C(0,);
(2)作直线BC,过M点作MN∥y轴交BC于点N,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣x+
设M(m,﹣m2+m+),则N(m,﹣m+),
∴MN=﹣m2+m,
∴S△MBC=•MN•OB=﹣(m﹣)2+,
当m=时,△MBC的面积有最大值,
此时M(,);
(3)令y=0,则﹣x2+x+=0,
解得x=3或x=﹣1,
∴A(﹣1,0),
设Q(0,t),P(m,﹣m2+m+),
①当AB为平行四边形的对角线时,m=3﹣1=2,
∴P(2,);
②当AQ为平行四边形的对角线时,3+m=﹣1,
解得m=﹣4,
∴P(﹣4,﹣);
③当AP为平行四边形的对角线时,m﹣1=3,
解得m=4,
∴P(4,﹣);
综上所述:P点坐标为(2,)或(﹣4,﹣)或(4,﹣).
5.(2022•资阳)已知二次函数图象的顶点坐标为A(1,4),且与x轴交于点B(﹣1,0).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图,将二次函数图象绕x轴的正半轴上一点P(m,0)旋转180°,此时点A、B的对应点分别为点C、D.
①连结AB、BC、CD、DA,当四边形ABCD为矩形时,求m的值;
②在①的条件下,若点M是直线x=m上一点,原二次函数图象上是否存在一点Q,使得以点B、C、M、Q为顶点的四边形为平行四边形,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵二次函数的图象的顶点坐标为A(1,4),
∴设二次函数的表达式为y=a(x﹣1)2+4,
又∵B(﹣1,0),
∴0=a(﹣1﹣1)2+4,
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x﹣1)2+4(或y=﹣x2+2x+3);
(2)①∵点P在x轴正半轴上,
∴m>0,
∴BP=m+1,
由旋转可得:BD=2BP,AC=2AP,
∴四边形ABCD是平行四边形.
∴BD=2(m+1),
过点A(1,4)作AE⊥x轴于点E,
∴BE=2,AE=4,
在Rt△ABE中,AB2=BE2+AE2=22+42=20,
当四边形ABCD为矩形时,AD⊥AB,
∴∠BAD=∠BEA=90°,
又∠ABE=∠DBA,
∴△BAE∽△BDA,
∴AB2=BE⋅BD,
∴4(m+1)=20,
解得m=4;
②由题可得点A(1,4)与点C关于点P(4,0)成中心对称,
∴C(7,﹣4),
∵点M在直线x=4上,
∴点M的横坐标为4,
存在以点B、C、M、Q为顶点的平行四边形,
1)当以BC为边时,平行四边形为BCMQ,点C向左平移8个单位,与点B的横坐标相同,
∴将点M向左平移8个单位后,与点Q的横坐标相同,
∴Q(﹣4,y1)代入y=﹣x2+2x+3,
解得:y1=﹣21,
∴Q(﹣4,﹣21),
2)当以BC为边时,平行四边形为BCQM,点B向右平移8个单位,与点C的横坐标相同,
∴将M向右平移8个单位后,与点Q的横坐标相同,
∴Q(12,y2)代入y=﹣x2+2x+3,
解得:y2=﹣117,
∴Q(12,﹣117),
3)当以BC为对角线时,点M向左平移5个单位,与点B的横坐标相同,
∴点C向左平移5个单位后,与点Q的横坐标相同,
∴Q(2,y3)代入y=﹣x2+2x+3,
得:y3=3,
∴Q(2,3),
综上所述,存在符合条件的点Q,其坐标为(﹣4,﹣21)或(2,3)或(12,﹣117)
二.矩形的存在性
6.(2022•泸州)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+x+c经过A(﹣2,0),B(0,4)两点,直线x=3与x轴交于点C.
(1)求a,c的值;
(2)经过点O的直线分别与线段AB,直线x=3交于点D,E,且△BDO与△OCE的面积相等,求直线DE的解析式;
(3)P是抛物线上位于第一象限的一个动点,在线段OC和直线x=3上是否分别存在点F,G,使B,F,G,P为顶点的四边形是以BF为一边的矩形?若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)把A(﹣2,0),B(0,4)两点代入抛物线y=ax2+x+c中得:
解得:;
(2)由(1)知:抛物线解析式为:y=﹣x2+x+4,
设直线AB的解析式为:y=kx+b,
则,解得:,
∴AB的解析式为:y=2x+4,
设直线DE的解析式为:y=mx,
∴2x+4=mx,
∴x=,
当x=3时,y=3m,
∴E(3,3m),
∵△BDO与△OCE的面积相等,CE⊥OC,
∴•3•(﹣3m)=•4•,
∴9m2﹣18m﹣16=0,
∴(3m+2)(3m﹣8)=0,
∴m1=﹣,m2=(舍),
∴直线DE的解析式为:y=﹣x;
(3)存在,
B,F,G,P为顶点的四边形是以BF为一边的矩形有两种情况:
设P(t,﹣t2+t+4),
①如图1,过点P作PH⊥y轴于H,
∵四边形BPGF是矩形,
∴BP=FG,∠PBF=∠BFG=90°,
∴∠CFG+∠BFO=∠BFO+∠OBF=∠CFG+∠CGF=∠OBF+∠PBH=90°,
∴∠PBH=∠OFB=∠CGF,
∵∠PHB=∠FCG=90°,
∴△PHB≌△FCG(AAS),
∴PH=CF,
∴CF=PH=t,OF=3﹣t,
∵∠PBH=∠OFB,
∴=,即=,
解得:t1=0(舍),t2=1,
∴F(2,0);
②如图2,过点G作GN⊥y轴于N,过点P作PM⊥x轴于M,
同①可得:NG=FM=3,OF=t﹣3,
∵∠OFB=∠FPM,
∴tan∠OFB=tan∠FPM,
∴=,即=,
解得:t1=,t2=(舍),
∴F(,0);
综上,点F的坐标为(2,0)或(,0).
8.(2021•齐齐哈尔)综合与探究
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c(a≠0)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,连接BC,OA=1,对称轴为直线x=2,点D为此抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上C、D两点之间的距离是 2 ;
(3)点E是第一象限内抛物线上的动点,连接BE和CE,求△BCE面积的最大值;
(4)点P在抛物线对称轴上,平面内存在点Q,使以点B、C、P、Q为顶点的四边形为矩形,请直接写出点Q的坐标.
【解答】解:(1)∵OA=1,
∴A(﹣1,0),
又∵对称轴为x=2,
∴B(5,0),
将A,B代入解析式得:
,
解得,
∴,自变量x为全体实数;
(2)由(1)得:C(0,),D(2,),
∴CD=,
故答案为2;
(3)∵B(5,0),C(0,),
∴直线BC的解析式为:,
设E(x,),且0<x<5,
作EF∥y轴交BC于点F,
则F(x,),
∴EF=﹣()=,
∴,
当x=时,S△BCE有最大值为;
(4)设P(2,y),Q(m,n),
由(1)知B(5,0),C(0,),
若BC为矩形的对角线,
由中点坐标公式得:,
解得:,
又∵∠BPC=90°,
∴PC2+PB2=BC2,
即:,
解得y=4或y=﹣,
∴n=或n=4,
∴Q(3,)或Q(3,4),
若BP为矩形的对角线,
由中点坐标公式得,
解得,
又∵∠BCP=90°,
BC2+CP2=BP2,
即:,
解得y=,
∴Q(7,4),
若BQ为矩形的对角线,
由中点坐标公式得,
解得:,
又∵∠BCQ=90°,
∴BC2+CQ2=BQ2,
即:,
解得n=,
∴Q(﹣3,﹣),
综上,点Q的坐标为(3,)或(3,4),或(7,4)或(﹣3,﹣).
9.(2022•随州)如图1,平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a<0)与x轴分别交于点A和点B(1,0),与y轴交于点C,对称轴为直线x=﹣1,且OA=OC,P为抛物线上一动点.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)如图2,连接AC,当点P在直线AC上方时,求四边形PABC面积的最大值,并求出此时P点的坐标;
(3)设M为抛物线对称轴上一动点,当P,M运动时,在坐标轴上是否存在点N,使四边形PMCN为矩形?若存在,直接写出点P及其对应点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线的对称轴是直线x=﹣1,抛物线交x轴于点A,B(1,0),
∴A(﹣3,0),
∴OA=OC=3,
∴C(0,3),
∴可以假设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x﹣1),
把(0,3)代入抛物线的解析式,得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如图(2)中,连接OP.设P(m,﹣m2﹣2m+3),
S=S△PAO+S△POC+S△OBC,
=×3×(﹣m2﹣2m+3)+×3×(﹣m)+×1×3
=(﹣m2﹣3m+4)
=﹣(m+)2+,
∵﹣<0,
∴当m=﹣时,S的值最大,最大值为,此时P(﹣,);
(3)存在,理由如下:
如图3﹣1中,当点N在y轴上时,四边形PMCN是矩形,此时P(﹣1,4),N(0,4);
如图3﹣2中,当四边形PMCN是矩形时,设M(﹣1,n),P(t,﹣t2﹣2t+3),则N(t+1,0),
由题意,,
消去n得,3t2+5t﹣10=0,
解得t=,
∴P(,),N(,0)或P′(,),N′(,0).
综上所述,满足条件的点P(﹣1,4),N(0,4)或P(,),N(,0)或P′(,),N′(,0).
10.(2023•秦都区校级二模)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B两点(点B在点A的右侧),与y轴交于点C,且OC=3OA,点D为抛物线的对称轴与x轴的交点,连接CD.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点F为坐标平面内一点,在第一象限的抛物线上是否存在点E,使得以点C、D、E、F为顶点的四边形是以CD为边的矩形?若存在,请求出符合条件的点E的横坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵OC=3OA=3,则点C(0,3),
则抛物线的表达式为:y=﹣x2+bx+3,
将点A的坐标代入上式得:0=﹣1﹣b+3,
解得:b=2,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+2x+3;
(2)由抛物线的表达式知,其对称轴为x=1,即点D(1,0),则DO=1,
当矩形为CDFE时,如下图,过点E作ME⊥y轴于点M,
∵四边形CDFE为矩形,则∠ECD=90°,
∴∠MEC+∠MCE=90°,∠MCE+∠OCD=90°,
∴∠MEC=∠OCD,
∴tan∠MEC=tan∠OCD=,
故设MC=m,则ME=3m,
则点E(3m,3+m),
将点E的坐标代入抛物线表达式得:3+m=﹣(3m)2+2×(3m)+3,
解得:m=0(舍去)或,
则点E的横坐标为:3m=;
当矩形为CDEF时,如下图,过点E作ME⊥x轴于点M,
同理可设:点E(3m+1,m),
将点E的坐标代入抛物线表达式得:m=﹣(3m+1)2+2×(3m+1)+3,
解得:m=(负值已舍去),
则点E的横坐标为:3m+1=;
综上,点E的横坐标为:或.
7.(2022•元宝区校级二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,连接BC,OA=1,对称轴为直线x=2,点D为此抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上C、D两点之间的距离是 11 ;
(3)点E是第一象限内抛物线上的动点,连接BE和CE,求△BCE面积的最大值;
(4)点P在抛物线对称轴上,平面内存在点Q,使以点B、C、P、Q为顶点的四边形为矩形,请直接写出点Q的坐标.
【解答】解:(1)∵OA=1,
∴A(﹣1,0),
又∵对称轴为x=2,
∴B(5,0),
将A,B代入解析式得:
,
解得,
∴,自变量x为全体实数;
(2)由(1)得:C(0,3),D(2,),
∴CD==,
故答案为;
(3)∵B(5,0),C(0,3),
∴直线BC的解析式为:y=,
设E(x,﹣),且0<x<5,
作EF∥y轴交BC于点F,
则F(x,),
∴EF=﹣﹣()=,
∴,
∴×EF=5×[﹣]=﹣x(x﹣3)
当x=时,S△BCE有最大值为;
(4)设P(2,y),Q(m,n),
由(1)知B(5,0),C(0,3),
若BC为矩形的对角线,
由中点坐标公式得:,
解得:,
又∵∠BPC=90°,
∴PC2+PB2=BC2,
即:22+(3﹣y)2+32+y2=52+32,
解得y=4或y=﹣,
∴n=或n=4,
∴Q(3,)或Q(3,4),
若BP为矩形的对角线,
由中点坐标公式得,
解得,
又∵∠BCP=90°,
BC2+CP2=BP2,
即:,
解得y=,
∴Q(7,4),
若BQ为矩形的对角线,
由中点坐标公式得,
解得:,
又∵∠BCQ=90°,
∴BC2+CQ2=BQ2,
即:,
解得n=,
∴Q(﹣3,﹣),
综上,点Q的坐标为(3,)或(3,4),或(7,4)或(﹣3,﹣).
8.(2022•鱼峰区模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与坐标轴交于A(0,﹣2),B(4,0)两点,直线BC:y=﹣2x+8交y轴于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在第二象限内是否存在一点M,使得四边形ABCM为矩形?如果存在,求出点M的坐标;如果不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)把A(0,﹣2),B(4,0)代入抛物线y=x2+bx+c,
得,
解得:,
∴该抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣2;
(2)存在.过点C作AB的平行线,过点A作BC的平行线,两条直线相交于M,则M即为所求.
在y=﹣2x+8中,令x=0,则y=8,
∴C(0,8),
∵A(0,﹣2),B(4,0),
∴AB2=42+22=20,BC2=42+82=80,AC2=102=100,
∴AC2=AB2+BC2,
∴∠ABC=90°,
∵CM∥AB,AM∥BC,
∴四边形ABCM是矩形,
设直线AB的解析式为y=kx+m,
则,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=x﹣2,
∵CM∥AB,
∴直线CM的解析式为y=x+8,
∵AM∥BC,
∴直线AM的解析式为y=﹣2x﹣2,
联立方程组,
解得:,
∴点M坐标为(﹣4,6).
解法二:∵四边形ABCM是矩形,
∴xB﹣xA=xC﹣xM,yB﹣yA=yC﹣yM,
∵A(0,﹣2),B(4,0),C(0,8),M(a,b),
∴4﹣0=0﹣a,0﹣(﹣2)=8﹣b,
∴a=﹣4,b=6,
∴M(﹣4,6).
三.菱形的存在性
9.(2022•朝阳)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c与x轴分别交于点A(1,0)和点B,与y轴交于点C(0,﹣3),连接BC.
(1)求抛物线的解析式及点B的坐标.
(2)如图,点P为线段BC上的一个动点(点P不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,求线段PQ长度的最大值.
(3)动点P以每秒个单位长度的速度在线段BC上由点C向点B运动,同时动点M以每秒1个单位长度的速度在线段BO上由点B向点O运动,在平面内是否存在点N,使得以点P,M,B,N为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出符合条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)由题意得,
,
∴,
∴y=x2+2x﹣3,
当y=0时,x2+2x﹣3=0,
∴x1=1,x2=﹣3,
∴B(﹣3,0);
(2)设直线BC的解析式为:y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=﹣x﹣3,
设点P(m,﹣m﹣3),Q(m,m2+2m﹣3),
∴PQ=(﹣m﹣3)﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2﹣3m=﹣(m+)2+,
∴当m=﹣时,PQ最大=;
(3)如图1,
∵B(﹣3,0),C(0,﹣3),
∴OB=OC=3,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
作PD⊥y轴于D,
∴CD=PD=PC•sin∠OCB==t,
当BM=PM时,
∴∠MPB=∠OBC=45°,
∵∠PMO=∠PDO=∠MOD=90°,
∴四边形OMPD是矩形,
∴OM=PD=t,
由BM+OM=OB得,
∴2t=3,
∴t=,
∴P(﹣,﹣),
∴N(﹣3,﹣),
如图2,
当PM=PB时,作PD⊥y轴于D,作PE⊥x轴于E,
∴BM=2BE,
可得四边形PDOE是矩形,
∴OE=PD=t,
∴BE=3﹣t,
∴t=2(3﹣t),
∴t=2,
∴P(﹣2,﹣1),
∴N(﹣2,1),
如图3,
当PB=MB时,
3﹣=t,
∴t=6﹣3,
∴P(3,3﹣3),
∴N(0,3﹣3),
综上所述:N(﹣3,﹣)或(﹣2,1)或(0,3﹣3).
10.(2021•湘潭)如图,一次函数y=x﹣图象与坐标轴交于点A、B,二次函数y=x2+bx+c图象过A、B两点.
(1)求二次函数解析式;
(2)点B关于抛物线对称轴的对称点为点C,点P是对称轴上一动点,在抛物线上是否存在点Q,使得以B、C、P、Q为顶点的四边形是菱形?若存在,求出Q点坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)在y=x﹣中,令x=0得y=﹣,令y=0得x=3,
∴A(3,0),B(0,﹣),
∵二次函数y=x2+bx+c图象过A、B两点,
∴,解得,
∴二次函数解析式为y=x2﹣x﹣;
(2)存在,理由如下:
由二次函数y=x2﹣x﹣可得其对称轴为直线x==1,
设P(1,m),Q(n,n2﹣n﹣),而B(0,﹣),
∵C与B关于直线x=1对称,
∴C(2,﹣),
①当BC、PQ为对角线时,如图:
此时BC的中点即是PQ的中点,即,
解得,
∴当P(1,﹣),Q(1,﹣)时,四边形BQCP是平行四边形,
由P(1,﹣),B(0,﹣),C(2,﹣)可得PB2==PC2,
∴PB=PC,
∴四边形BQCP是菱形,
∴此时Q(1,﹣);
②BP、CQ为对角线时,如图:
同理BP、CQ中点重合,可得,
解得,
∴当P(1,0),Q(﹣1,0)时,四边形BCPQ是平行四边形,
由P(1,0),B(0,﹣),C(2,﹣)可得BC2=4=PC2,
∴四边形BCPQ是菱形,
∴此时Q(﹣1,0);
③以BQ、CP为对角线,如图:
BQ、CP中点重合,可得,
解得,
∴P(1,0),Q(3,0)时,四边形BCQP是平行四边形,
由P(1,0),B(0,﹣),C(2,﹣)可得BC2=4=PC2,
∴四边形BCQP是菱形,
∴此时Q(3,0);
综上所述,Q的坐标为:(1,﹣)或(﹣1,0)或(3,0).
11.(2021•鄂尔多斯)如图,抛物线y=x2+2x﹣8与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C.
(1)求A,B,C三点的坐标;
(2)连接AC,直线x=m(﹣4<m<0)与该抛物线交于点E,与AC交于点D,连接OD.当OD⊥AC时,求线段DE的长;
(3)点M在y轴上,点N在直线AC上,点P为抛物线对称轴上一点,是否存在点M,使得以C、M、N、P为顶点的四边形是菱形?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)在y=x2+2x﹣8中,令y=0,得x2+2x﹣8=0,
解得:x1=﹣4,x2=2,
∴A(﹣4,0),B(2,0),
令x=0,得y=﹣8,
∴C(0,﹣8);
(2)设直线AC的解析式为y=kx+b,
∵A(﹣4,0),C(0,﹣8),
∴,
解得:,
∴直线AC的解析式为y=﹣2x﹣8,
∵直线x=m(﹣4<m<0)与该抛物线交于点E,与AC交于点D,
∴E(m,m2+2m﹣8),D(m,﹣2m﹣8),
∴DE=﹣2m﹣8﹣(m2+2m﹣8)=﹣m2﹣4m,
设DE交x轴于点F,则F(m,0),
∴OF=﹣m,
∴AF=m﹣(﹣4)=m+4,DF=2m+8,
∵OD⊥AC,EF⊥OA,
∴∠ODA=∠OFD=∠DFA=∠AOC=90°,
∴∠DOF+∠COD=∠OCD+∠COD=90°,
∴∠DOF=∠OCD,
∴△ACO∽△DOF,
∴=,
∴OC•DF=OA•OF,
∴8(2m+8)=4(﹣m),
解得:m=﹣,
∴DE=﹣m2﹣4m=﹣(﹣)2﹣4×(﹣)=;
(3)存在,
如图2,∵y=x2+2x﹣8=(x+1)2﹣9,
抛物线对称轴为直线x=﹣1,
∵以C、M、N、P为顶点的四边形是菱形,
∴分三种情况:CM为对角线或CN为对角线或CP为对角线,
①当CP为对角线时,CM∥PN,CM=PN=CN,
∴N点为直线AC与抛物线对称轴的交点,即N(﹣1,﹣6),
CN==,
∴CM=PN=,
∴M1(0,﹣8+),M2(0,﹣8﹣);
②当CN为对角线时,CM∥PN,CM=PN=CP,
设CM=a,则M(0,﹣8+a),P(﹣1,﹣6﹣a),
∴(﹣1﹣0)2+(﹣6﹣a+8)2=a2,
解得:a=,
∴M3(0,﹣),
③当CM为对角线时,PN与CM互相垂直平分,设P(﹣1,b),则N(1,b),M(0,2b+8),
∵N(1,b)在直线y=﹣2x﹣8上,
∴b=﹣2×1﹣8=﹣10,
∴M4(0,﹣12),
综上所述,点M的坐标为:M1(0,﹣8+),M2(0,﹣8﹣),M3(0,﹣),M4(0,﹣12).
12.(2021•通辽)如图,抛物线y=ax2+bx+3交x轴于A(3,0),B(﹣1,0)两点,交y轴于点C,动点P在抛物线的对称轴上.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当以P,B,C为顶点的三角形周长最小时,求点P的坐标及△PBC的周长;
(3)若点Q是平面直角坐标系内的任意一点,是否存在点Q,使得以A,C,P,Q为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3交x轴于A(3,0),B(﹣1,0)两点,
∴,
解得:,
∴该抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)在y=﹣x2+2x+3中,令x=0,得y=3,
∴C(0,3),
∵△PBC的周长为:PB+PC+BC,BC是定值,
∴当PB+PC最小时,△PBC的周长最小.
如图1,点A、B关于对称轴l对称,连接AC交l于点P,则点P为所求的点.
∵AP=BP,
∴△PBC周长的最小值是AC+BC,
∵A(3,0),B(﹣1,0),C(0,3),
∴AC=3,BC=.
∴△PBC周长的最小值是:3+.
抛物线对称轴为直线x=﹣=1,
设直线AC的解析式为y=kx+c,将A(3,0),C(0,3)代入,得:
,
解得:,
∴直线AC的解析式为y=﹣x+3,
∴P(1,2);
(3)存在.
设P(1,t),Q(m,n)
∵A(3,0),C(0,3),
则AC2=32+32=18,
AP2=(1﹣3)2+t2=t2+4,
PC2=12+(t﹣3)2=t2﹣6t+10,
∵四边形ACPQ是菱形,
∴分三种情况:以AP为对角线或以AC为对角线或以CP为对角线,
①当以AP为对角线时,则CP=CA,如图2,
∴t2﹣6t+10=18,
解得:t=3±,
∴P1(1,3﹣),P2(1,3+),
∵四边形ACPQ是菱形,
∴AP与CQ互相垂直平分,即AP与CQ的中点重合,
当P1(1,3﹣)时,
∴=,=,
解得:m=4,n=﹣,
∴Q1(4,﹣),
当P2(1,3+)时,
∴=,=,
解得:m=4,n=,
∴Q2(4,),
②以AC为对角线时,则PC=AP,如图3,
∴t2﹣6t+10=t2+4,
解得:t=1,
∴P3(1,1),
∵四边形APCQ是菱形,
∴AC与PQ互相垂直平分,即AC与CQ中点重合,
∴=,=,
解得:m=2,n=2,
∴Q3(2,2),
③当以CP为对角线时,则AP=AC,如图4,
∴t2+4=18,
解得:t=±,
∴P4(1,),P5(1,﹣),
∵四边形ACQP是菱形,
∴AQ与CP互相垂直平分,即AQ与CP的中点重合,
∴=,=,
解得:m=﹣2,n=3,
∴Q4(﹣2,3+),Q5(﹣2,3﹣),
综上所述,符合条件的点Q的坐标为:Q1(4,﹣),Q2(4,),Q3(2,2),Q4(﹣2,3+),Q5(﹣2,3﹣).
13.(2021•娄底)如图,在直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴相交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求b、c的值;
(2)点P(m,n)为抛物线上的动点,过P作x轴的垂线交直线l:y=x于点Q.
①当0<m<3时,求当P点到直线l:y=x的距离最大时m的值;
②是否存在m,使得以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形,若不存在,请说明理由;若存在,请求出m的值.
【解答】解:(1)由二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴相交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),得:
,
解得:,
∴y=x2﹣2x﹣3,
∴b=﹣2,c=﹣3.
(2)①∵点P(m,n)在抛物线上y=x2﹣2x﹣3,
∴P(m,m2﹣2m﹣3),
∴PQ=m﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+3m+3=﹣(m﹣)2+,
∵过P作x轴的垂线交直线l:y=x于点Q,
∴Q(m,m),
设点P到直线y=x的距离为h,
∵直线y=x是一三象限的角平分线,
∴PQ=h,
∴当P点到直线l:y=x的距离最大时,PQ取得最大值,
∴当m=时,PQ有最大值,
∴当P点到直线l:y=x的距离最大时,m的值为.
②∵抛物线与y轴交于点C,
∴x=0时,y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
∵OC∥PQ,且以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形,
∴PQ=OC,
又∵OC=3,PQ=|﹣m2+3m+3|,
∴3=|﹣m2+3m+3|,
解得:m1=0,m2=3,m3=,m4=,
当m1=0时,PQ与OC重合,菱形不成立,舍去;
当m2=3时,P(3,0),Q(3,3),
此时,四边形OCPQ是平行四边形,OQ=,
∴OQ≠OC,平行四边形OCPQ不是菱形,舍去;
当m3=时,Q(,),
此时,四边形OCQP是平行四边形,OQ=,
∴CQ≠OC,平行四边形OCPQ不是菱形,舍去;
当m4=时,Q(,),
此时,四边形OCQP是平行四边形,OQ=,
∴OQ≠OC,平行四边形OCPQ不是菱形,舍去;
综上所述:不存在m,使得以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形.
14.(2021•山西)综合与探究
如图,抛物线y=x2+2x﹣6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,连接AC,BC.
(1)求A、B,C三点的坐标并直接写出直线AC,BC的函数表达式.
(2)点P是直线AC下方抛物线上的一个动点,过点P作BC的平行线l,交线段AC于点D.
①试探究:在直线l上是否存在点E,使得以点D,C,B,E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;
②设抛物线的对称轴与直线l交于点M,与直线AC交于点N.当S△DMN=S△AOC时,请直接写出DM的长.
【解答】解:(1)当y=0时,x2+2x﹣6=0,
解得x1=﹣6,x2=2,
∴A(﹣6,0),B(2,0),
当x=0时,y=﹣6,
∴C(0,﹣6),
∵A(﹣6,0),C(0,﹣6),
∴直线AC的函数表达式为y=﹣x﹣6,
∵B(2,0),C(0,﹣6),
∴直线BC的函数表达式为y=3x﹣6;
(2)①存在:设点D的坐标为(m,﹣m﹣6),其中﹣6<m<0,
∵B(2,0),C(0,﹣6),
∴BD2=(m﹣2)2+(m+6)2,BC2=22+62=40,DC2=m2+(﹣m﹣6+6)2=2m2,
∵DE∥BC,
∴当DE=BC时,以点D,C,B,E为顶点的四边形为平行四边形,
分两种情况:
如图,当BD=BC时,四边形BDEC为菱形,
∴BD2=BC2,
∴(m﹣2)2+(m+6)2=40,
解得:m1=﹣4,m2=0(舍去),
∴点D的坐标为(﹣4,﹣2),
∵点D向左移动2各单位长度,向下移动6个单位长度得到点E,
∴点E的坐标为(﹣6,﹣8);
如图,当CD=CB时,四边形CBED为菱形,
∴CD2=CB2,
∴2m2=40,
解得:m1=﹣2,m2=2(舍去),
∴点D的坐标为(﹣2,2﹣6),
∵点D向右移动2个单位长度,向上移动6个单位长度得到点E,
∴点E的坐标为(2﹣2,2);
综上,存在点E,使得以点D,C,B,E为顶点的四边形为菱形,点E的坐标为(﹣6,﹣8)或(2﹣2,2);
②设点D的坐标为(m,﹣m﹣6),其中﹣6<m<0,
∵A(﹣6,0),B(2,0),
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣2,
∵直线BC的函数表达式为y=3x﹣6,直线l∥BC,
∴设直线l的解析式为y=3x+b,
∵点D的坐标(m,﹣m﹣6),
∴b=﹣4m﹣6,
∴M(﹣2,﹣4m﹣12),
∵抛物线的对称轴与直线AC交于点N.
∴N(﹣2,﹣4),
∴MN=﹣4m﹣12+4=﹣4m﹣8,
∵S△DMN=S△AOC,
∴(﹣4m﹣8)(﹣2﹣m)=×6×6,
整理得:m2+4m﹣5=0,
解得:m1=﹣5,m2=1(舍去),
∴点D的坐标为(﹣5,﹣1),
∴点M的坐标为(﹣2,8),
∴DM==3,
答:DM的长为3.
15.(2020•阜新)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0),B(1,0),交y轴于点 C.点P(m,0)是x轴上的一动点,PM⊥x轴,交直线AC于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段AO上运动,如图,求线段MN的最大值;
②若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形.若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)把A(﹣3,0),B(1,0)代入y=x2+bx+c中,得,
解得,
∴y=x2+2x﹣3.
(2)①设直线AC的表达式为y=kx+b,把A(﹣3,0),C(0,﹣3)代入y=kx+b′.得,
解得,
∴y=﹣x﹣3,
∵点P(m,0)是x轴上的一动点,且PM⊥x轴.
∴M(m,﹣m﹣3),N(m,m2+2m﹣3),
∴MN=(﹣m﹣3)﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2﹣3m=﹣(m+)2+,
∵a=﹣1<0,
∴此函数有最大值.
又∵点P在线段OA上运动,且﹣3<﹣<0,
∴当m=﹣时,MN有最大值.
②如图2﹣1中,当点M在线段AC上,MN=MC,四边形MNQC是菱形时.
∵MN=﹣m2﹣3m,MC=﹣m,
∴﹣m2﹣3m=﹣m,
解得m=﹣3+或0(舍弃)
∴MN=3﹣2,
∴CQ=MN=3﹣2,
∴OQ=3+1,
∴Q(0,﹣3﹣1).
如图2﹣2中,当MC是菱形的对角线时,四边形MNCQ是正方形,此时CN=MN=CQ=2,可得Q(0,﹣1).
如图2﹣3中,当点M在CA延长线上时,MN=CM,四边形MNQC是菱形时,
则有,m2+3m=﹣m,
解得m=﹣3﹣或0(舍弃),
∴MN=CQ=3+2,
∴OQ=CQ﹣OC=3﹣1,
∴Q(0,3﹣1).
当点P在y轴的右侧时,显然MN>CM,此时满足条件的菱形不存在.
综上所述,满足条件的点Q的坐标为(0,﹣3﹣1)或(0,﹣1)或(0,3﹣1).
相关试卷
这是一份中考数学压轴真题汇编(全国通用)专题05二次函数中特殊平行四边形存在性问题(原卷版+解析),共63页。试卷主要包含了,与y轴相交于点C,两点,直线x=3与x轴交于点C,综合与探究等内容,欢迎下载使用。
这是一份中考数学压轴真题汇编(全国通用)专题04二次函数中角度问题压轴真题训练(原卷版+解析),共34页。试卷主要包含了的顶点P在抛物线F,,与y轴交于点C,顶点为D,,交y轴于点C,综合与探究等内容,欢迎下载使用。
这是一份中考数学压轴真题汇编(全国通用)专题03函数图像的压轴真题训练(原卷版+解析),共40页。