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中考数学压轴题及答案40例第8部分
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中考数学压轴题及答案40例(8)
32.已知:Rt△ABC的斜边长为5,斜边上的高为2,将这个直角三角形放置在平面直角坐标系中,使其斜边AB与x轴重合(其中OA<OB),直角顶点C落在y轴正半轴上(如图1).
(1)求线段OA、OB的长和经过点A、B、C的抛物线的关系式.
(2)如图2,点D的坐标为(2,0),点P(m,n)是该抛物线上的一个动点(其中m>0,n>0),连接DP交BC于点E.
①当△BDE是等腰三角形时,直接写出此时点E的坐标.
②又连接CD、CP(如图3),△CDP是否有最大面积?若有,求出△CDP的最大面积和此时点P的坐标;若没有,请说明理由.
解:(1)由题意知Rt△△AOC∽Rt△COB,∴=.
∴OC 2=OA·OB=OA(AB-OA),即22=OA(5-OA).
∴OA 2-5OA+4=0,∵OA<OB,∴OA=1,OB=4. 2分
∴A(-1,0),B(4,0),C(0,2).
∴可设所求抛物线的关系式为y=a(x+1)(x-4). 3分
将点C(0,2)代入,得2=a(0+1)(0-4),∴a=-.
∴经过点A、B、C的抛物线的关系式为y=-(x+1)(x-4). 4分
即y=-x 2+x+2.
(2)①E1(3,),E2(,),E3(,). 7分
关于点E的坐标求解过程如下(原题不作要求,本人添加,仅供参考):
设直线BC的解析式为y=kx+b.
则 解得
∴直线BC的解析式为y=-x+2.
∵点E在直线BC上,∴E(x,-x+2).
若ED=EB,过点E作EH⊥x轴于H,如图2,则DH=DB=1.
∴OH=OD+DH=2+1=3.
∴点E的横坐标为3,代入直线BC的解析式,得y=-×3+2=.
∴E1(3,).
若DE=DB,则(x-2)2+(-x+2)2=22.
整理得5x 2-24x+16=0,解得x1=4(舍去),x2=.
∴y=-×+2=,∴E2(,).
若BE=BD,则(x-4)2+(-x+2)2=22.
整理得5x 2-24x+16=0,解得x1=(此时点P在第四象限,舍去),x2=.
∴y=-×()+2=,∴E3(,).
②△CDP有最大面积. 8分
过点D作x轴的垂线,交PC于点M,如图3.
设直线PC的解析式为y=px+q,将C(0,2),P(m,n)代入,
得 解得
∴直线PC的解析式为y=x+2,∴M(2,+2).
S△CDP=S△CDM+S△PDM=xP·yM
=m(+2)
=m+n-2
=m+(-m2+m+2)-2
=-m2+m
=-(m-)2+
∴当m=时,△CDP有最大面积,最大面积为. 9分
此时n=-×()2+×+2=
∴此时点P的坐标为(,). 10分
33.如图,已知抛物线y=x 2+4x+3交x轴于A、B两点,交y轴于点C,抛物线的对称轴交x轴于点E,点B的坐标为(-1,0).
(1)求抛物线的对称轴及点A的坐标;
(2)在平面直角坐标系xOy中是否存在点P,与A、B、C三点构成一个平行四边形?若存在,请写出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)连结CA与抛物线的对称轴交于点D,在抛物线上是否存在点M,使得直线CM把四边形DEOC分成面积相等的两部分?若存在,请求出直线CM的解析式;若不存在,请说明理由.
解:(1)对称轴为直线x=-=-2,即x=-2; 2分
令y=0,得x 2+4x+3=0,解得x1=-1,x2=-3.
∵点B的坐标为(-1,0),∴点A的坐标为(-3,0). 4分
(2)存在,点P的坐标为(-2,3),(2,3)和(-4,-3). 7分
(3)存在. 8分
当x=0时,y=x 2+4x+3=3,∴点C的坐标为(0,3).
AO=3,EO=2,AE=1,CO=3.
∵DE∥CO,
∴△AED∽△AOC.∴=,即=.
∴DE=1. 9分
∵DE∥CO,且DE≠CO,∴四边形DEOC为梯形.
S梯形DEOC=(1+3)×2=4.
设直线CM交x轴于点F,如图.
若直线CM把梯形DEOC分成面积相等的两部分,则S△COF=2
即CO·FO=2.∴×3FO=2,∴FO=.
∴点F的坐标为(-,0). 10分
∵直线CM经过点C(0,3),∴设直线CM的解析式为y=kx+3.
把F(-,0)代入,得-k+3=0. 11分
∴k=.
∴直线CM的解析式为y=x+3. 12分
34.在平面直角坐标系中,现将一块等腰直角三角板ABC放在第二象限,斜靠在两坐标轴上,且点A(0,2),点C(-1,0),如图所示;抛物线y=ax 2+ax-2经过点B.
(1)求点B的坐标;
(2)求抛物线的解析式;
(3)在抛物线上是否还存在点P(点B除外),使△ACP仍然是以AC为直角边的等腰直角三角形?若存在,求所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)过点B作BD⊥x轴于D.
∵∠BCD+∠ACO=90°,∠ACO+∠CAO=90°.
∴∠BCD=∠CAO. 1分
又∵∠BDC=∠COA=90°,BC=CA.
∴Rt△BCD≌Rt△CAO, 2分
∴BD=CO=1,CD=AO=2. 3分
∴点B的坐标为(-3,1); 4分
(2)把B(-3,1)代入y=ax 2+ax-2,得1=9a-3a-2,解得a=. 6分
∴抛物线的解析式为y=x 2+x-2; 7分
(3)存在. 8分
①延长BC至点P1,使CP1=BC,则得到以点C为直角顶点的等腰直角三角形△ACP1.
9分
过点P1作P1M⊥x轴.
∵CP1=BC,∠P1CM=∠BCD,∠P1MC=∠BDC=90°.
∴Rt△P1CM≌Rt△BCD, 10分
∴CM=CD=2,P1M=BD=1,可求得点P1(1,-1); 11分
把x=1代入y=x 2+x-2,得y=-1.
∴点P1(1,-1)在抛物线上. 12分
②过点A作AP2⊥AC,且使AP2=AC,则得到以点A为直角顶点的等腰直角三角形△ACP2.
13分
过点P2作P2N⊥y轴,同理可证Rt△P2NA≌Rt△AOC. 14分
P2N=AO=2,AN=CO=1.可求得点P2(2,1). 15分
把x=2代入y=x 2+x-2,得y=1.
∴点P2(2,1)在抛物线上. 16分
综上所述,在抛物线上还存在点P1(1,-1)和P2(2,1),使△ACP仍然是以AC为直角边的等腰直角三角形.
35.如图,在平面直角坐标中,二次函数图象的顶点坐标为C(4,-),且在x轴上截得的线段AB的长为6.
(1)求二次函数的解析式;
(2)点P在y轴上,且使得△PAC的周长最小,求:
①点P的坐标;
②△PAC的周长和面积;
(3)在x轴上方的抛物线上,是否存在点Q,使得以Q、A、B三点为顶点的三角形与△ABC相似?如果存在,求出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1)设二次函数的解析式为y=a(x -4)2-(a≠0),且A(x1,0),B(x2,0).
∵y=a(x -4)2-=ax 2-8ax+16a-
∴x1+x2=8,x1x2=16-.
∴AB 2=(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2=82-4(16-)=36,∴a=.
∴二次函数的解析式为y=(x -4)2-. 2分
(2)①如图1,作点A关于y轴的对称点A′,连结A′C交y轴于点P,连结PA,则点P为所求.
令y=0,得(x -4)2-=0,解得x1=1,x2=7.
∴A(1,0),B(7,0).∴OA=1,∴OA′=1.
设抛物线的对称轴与x轴交于点D,则AD=3,A′D=5,DC=.
∵△A′OP∽△ADC,∴=,即=,∴OP=.
∴P(0,-). 4分
②∵A′C===
AC===
∴△PAC的周长=PA+PC+AC=A′C+AC=+. 5分
S△PAC=S△A′AC - S△A′AP=A′A(DC-OP)=×2×(-)=.
7分
(3)存在. 8分
∵tan∠BAC==,∴∠BAC=30°.
同理,∠ABC=30°,∴∠ACB=120°,AC=BC.
①若以AB为腰,∠BAQ1为顶角,使△ABQ1∽△CBA,则AQ1=AB=6,∠BAQ1=120°.
如图2,过点Q1作Q1H⊥x轴于H,则
Q1H=AQ1·sin60°=6×=,HA=AQ1·cos60°=6×=3.
HO=HA-OA=3-1=2.
∴点Q1的坐标为(-2,).
把x=-2代入y=(x -4)2-,得y=(-2-4)2-=.
∴点Q1在抛物线上. 9分
②若以BA为腰,∠ABQ2为顶角,使△ABQ2∽△ACB,由对称性可求得点Q1的坐标为(10,).
同样,点Q2也在抛物线上. 10分
③若以AB为底,AQ,BQ为腰,点Q在抛物线的对称轴上,不合题意,舍去.
11分
综上所述,在x轴上方的抛物线上存在点Q1(-2,)和Q2(10,),使得以Q、A、B三点为顶点的三角形与△ABC相似. 12分
36.如图,抛物线y=ax 2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(-3,0)、B两点,与y轴相交于点C(0,).当x=-4和x=2时,二次函数y=ax 2+bx+c(a≠0)的函数值y相等,连结AC、BC.
(1)求实数a,b,c的值;
(2)若点M、N同时从B点出发,均以每秒1个单位长度的速度分别沿BA、BC边运动,其中一个点到达终点时,另一点也随之停止运动.当运动时间为t秒时,连结MN,将△BMN沿MN翻折,B点恰好落在AC边上的P处,求t的值及点P的坐标;
y
O
x
C
N
B
P
M
A
(3)在(2)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得以B,N,Q为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)由题意得
解得a=-,b=-,c=.
3分
(2)由(1)知y=-x 2-x+,令y=0,得-x 2-x+=0.
解得x1=-3,x2=1.
∵A(-3,0),∴B(1,0).
又∵C(0,),∴OA=3,OB=1,OC=,∴AB=4,BC=2.
y
O
x
C
N
B
P
M
A
图1
H
∴tan∠ACO==,∴∠ACO=60°,∴∠CAO=30°.
同理,可求得∠CBO=60°,∠BCO=30°,∴∠ACB=90°.
∴△ABC是直角三角形.
又∵BM=BN=t,∴△BMN是等边三角形.
∴∠BNM=60°,∴∠PNM=60°,∴∠PNC=60°.
∴Rt△PNC∽Rt△ABC,∴=.
由题意知PN=BN=t,NC=BC-BN=2-t,∴=.
∴t=. 4分
∴OM=BM-OB=-1=.
如图1,过点P作PH⊥x轴于H,则PH=PM·sin60°=×=.
MH=PM·cos60°=×=.
∴OH=OM+MH=+=1.
∴点P的坐标为(-1,). 6分
(3)存在.
由(2)知△ABC是直角三角形,若△BNQ与△ABC相似,则△BNQ也是直角三角形.
∵二次函数y=-x 2-x+的图象的对称轴为x=-1.
∴点P在对称轴上.
∵PN∥x轴,∴PN⊥对称轴.
又∵QN≥PN,PN=BN,∴QN≥BN.
∴△BNQ不存在以点Q为直角顶点的情形.
①如图2,过点N作QN⊥对称轴于Q,连结BQ,则△BNQ是以点N为直角顶点的直角三角形,且QN>PN,∠MNQ=30°.
∴∠PNQ=30°,∴QN===.
∴==.
∵=tan60°=,∴≠.
∴当△BNQ以点N为直角顶点时,△BNQ与△ABC不相似. 7分
②如图3,延长NM交对称轴于点Q,连结BQ,则∠BMQ=120°.
∵∠AMP=60°,∠AMQ=∠BMN=60°,∴∠PMQ=120°.
∴∠BMQ=∠PMQ,又∵PM=BM,QM=QM.
∴△BMQ≌△PMQ,∴∠BQM=∠PQM=30°.
∵∠BNM=60°,∴∠QBN=90°.
∵∠CAO=30°,∠ACB=90°.
∴△BNQ∽△ABC. 8分
∴当△BNQ以点B为直角顶点时,△BNQ∽△ABC.
设对称轴与x轴的交点为D.
∵∠DMQ=∠DMP=60°,DM=DM,∴Rt△DMQ≌Rt△DMP.
∴DQ=PD,∴点Q与点P关于x轴对称.
∴点Q的坐标为(-1,-). 9分
综合①②得,在抛物线的对称轴上存在点Q(-1,-),使得以B,N,Q为顶点的三角形与△ABC相似. 10分
37.如图①,已知抛物线y=ax 2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(-3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点M,问在对称轴上是否存在点P,使△CMP为等腰三角形?若存在,请直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图②,若点E为第二象限抛物线上一动点,连接BE、CE,求四边形BOCE面积的最大值,并求此时E点的坐标.
解:(1)由题意得. 1分
解得. 2分
∴所求抛物线的解析式为y=-x 2-2x+3; 3分
(2)存在符合条件的点P,其坐标为P(-1,)或P(-1,)
或P(-1,6)或P(-1,); 7分
(3)解法一:
过点E作EF⊥x轴于点F,设E(m,-m 2-2m+3)(-3< a <0)
则EF=-m 2-2m+3,BF=m+3,OF=-m. 8分
∴S四边形BOCE =S△BEF +S梯形FOCE
=BF·EF +(EF+OC)·OF
=(m+3)(-m 2-2m+3)+(-m 2-2m+6)(-m). 9分
=-m 2-m+ 10分
=-(m+)2+
∴当m=-时,S四边形BOCE 最大,且最大值为. 11分
此时y=-(-)2-2×(-)+3=
∴此时E点的坐标为(-,). 12分
解法二:过点E作EF⊥x轴于点F,设E(x,y)(-3< x <0) 8分
则S四边形BOCE =S△BEF +S梯形FOCE
=BF·EF +(EF+OC)·OF
=(3+x)· y+(3+y)(-x). 9分
=(y-x)=(-x 2-3x+3). 10分
=-(x+)2+
∴当x=-时,S四边形BOCE 最大,且最大值为. 11分
此时y=-(-)2-2×(-)+3=
∴此时E点的坐标为(-,). 12分
38.如图,已知抛物线y=ax 2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.其中点A在x轴的负半轴上,点C在y轴的负半轴上,线段OA、OC的长(OA<OC)是方程x 2-5x+4=0的两个根,且抛物线的对称轴是直线x=1.
(1)求A、B、C三点的坐标;
(2)求此抛物线的解析式;
(3)若点D是线段AB上的一个动点(与点A、B不重合),过点D作DE∥BC交AC于点E,连结CD,设BD的长为m,△CDE的面积为S,求S与m的函数关系式,并写出自变量m的取值范围.S是否存在最大值?若存在,求出最大值并求此时D点坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵OA、OC的长是方程x 2-5x+4=0的两个根,OA<OC.
∴OA=1,OC=4.
∵点A在x轴的负半轴,点C在y轴的负半轴
∴A(-1,0),C(0,-4).
∵抛物线y=ax 2+bx+c的对称轴为x=1
∴由对称性可得B点坐标为(3,0).
∴A、B、C三点的坐标分别是:A(-1,0),B(3,0),C(0,-4).
3分
(2)∵点C(0,-4)在抛物线y=ax 2+bx+c图象上,∴c=-4. 4分
将A(-1,0),B(3,0)代入y=ax 2+bx-4得
解得 6分
∴此抛物线的解析式为y=x 2-x-4. 7分
(3)∵BD=m,∴AD=4-m.
在Rt△BOC中,BC 2=OB 2+OC 2=3 2+4 2=25,∴BC=5.
∵DE∥BC,∴△ADE∽△ABC.
∴=,即=.
∴DE=.
过点E作EF⊥AB于点F,则sin∠EDF=sin∠CBA==.
∴=,∴EF=DE=×=4-m. 9分
∴S =S△CDE =S△ADC -S△ADE
=(4-m)×4-(4-m)(4-m)
=-m 2+2m
=-(m-2)2+2(0<m<4). 10分
∵-<0
∴当m=2时,S有最大值2. 11分
此时OD=OB-BD=3-2=1.
∴此时D点坐标为(1,0). 12分
39.如图,抛物线y=a(x+3)(x-1)与x轴相交于A、B两点(点A在点B右侧),过点A的直线交抛物线于另一点C,点C的坐标为(-2,6).
(1)求a的值及直线AC的函数关系式;
(2)P是线段AC上一动点,过点P作y轴的平行线,交抛物线于点M,交x轴于点N.
①求线段PM长度的最大值;
②在抛物线上是否存在这样的点M,使得△CMP与△APN相似?如果存在,请直接写出所有满足条件的点M的坐标(不必写解答过程);如果不存在,请说明理由.
解:(1)由题意得6=a(-2+3)(-2-1),∴a=-2. 1分
∴抛物线的解析式为y=-2(x+3)(x-1),即y=-2x 2-4x+6
令-2(x+3)(x-1)=0,得x1=-3,x2=1
∵点A在点B右侧,∴A(1,0),B(-3,0)
设直线AC的函数关系式为y=kx+b,把A(1,0)、C(-2,6)代入,得
解得
∴直线AC的函数关系式为y=-2x+2. 3分
(2)①设P点的横坐标为m(-2≤ m ≤1),
则P(m,-2m+2),M(m,-2m 2-4m+6). 4分
∴PM=-2m 2-4m+6-(-2m+2)
=-2m 2-2m+4
=-2(m+)2+
∴当m=-时,线段PM长度的最大值为. 6分
②存在
M1(0,6). 7分
M2(-,). 9分
点M的坐标的求解过程如下(原题不作要求,本人添加,仅供参考)
ⅰ)如图1,当M为直角顶点时,连结CM,则CM⊥PM,△CMP∽△ANP
∵点C(-2,6),∴点M的纵坐标为6,代入y=-2x 2-4x+6
得-2x 2-4x+6=6,∴x=-2(舍去)或x=0
∴M1(0,6)
(此时点M在y轴上,即抛物线与y轴的交点,此时直线MN与y轴
重合,点N与原点O重合)
ⅱ)如图2,当C为直角顶点时,设M(m,-2m 2-4m+6)(-2≤ m ≤1)
过C作CH⊥MN于H,连结CM,设直线AC与y轴相交于点D
则△CMP∽△NAP
又∵△HMC∽△CMP,△NAP∽△OAD,∴△HMC∽△OAD
∴=
∵C(-2,6),∴CH=m+2,MH=-2m 2-4m+6-6=-2m 2-4m
在y=-2x+2中,令x=0,得y=2
∴D(0,2),∴OD=2
∴=
整理得4m 2+9m+2=0,解得m=-2(舍去)或m=-
当m=-时,-2m 2-4m+6=(-)2-4×(-)+6=
∴M2(-,)
如图,二次函数的图象经过点D(0,),且顶点C的横坐标为4,该图象在x轴上截得的线段AB的长为6.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)在该抛物线的对称轴上找一点P,使PA+PD最小,求出点P的坐标;
(3)在抛物线上是否存在点Q,使△QAB与△ABC相似?如果存在,求出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1)设该二次函数的解析式为y=a(x-h)2+k
∵顶点C的横坐标为4,且过点D(0,)
∴=16a+k ①
又∵对称轴为直线x=4,图象在x轴上截得的线段AB的长为6
∴A(1,0),B(7,0)
∴0=9a+k ②
由①②解得a=,k=
∴该二次函数的解析式为y=(x-4)2
(2)∵点A、B关于直线x=4对称,∴PA=PB
∴PA+PD=PB+PD≥DB
∴当点P在线段DB上时,PA+PD取得最小值
∴DB与对称轴的交点即为所求的点P,如图1
设直线x=4与x轴交于点M
∵PM∥OD,∴∠BPM=∠BDO
又∠PBM=∠DBO,∴△BPM∽△BDO
∴=,即=,∴PM=’
∴点P的坐标为(4,)
(3)由(1)知点C(4,),
又∵AM=3,∴在Rt△ACM中,tan∠ACM=,∴∠ACM=60°
∵AC=BC,∴∠ACB=120°
①如图2,当点Q在x轴上方时,过Q作QN⊥x轴于N
如果AB=BQ,由△ABC∽△ABQ,得BQ=6,∠ABQ=120°
∴∠QBN=60°
∴QN=,BN=3,ON=10
∴此时点Q的坐标为(10,)
∵(10-4)2=,∴点Q在抛物线上
如果AB=AQ,由对称性知Q(-2,),且也在抛物线上
②当点Q在x轴下方时,△QAB就是△ACB
∴此时点Q的坐标为(4,)
综上所述,在抛物线上存在点Q,使△QAB与△ABC相似
点Q的坐标为(10,)或(-2,)或(4,).
41.已知,如图,抛物线y=ax 2+3ax+c(a>0)与y轴交于C点,与x轴交于A、B两点,A点在B点左侧,点B的坐标为(1,0),OC=3OB.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点D是线段AC下方抛物线上的动点,求四边形ABCD面积的最大值;
(3)若点E在x轴上,点P在抛物线上,是否存在以A、C、E、P为顶点且以AC为一边的平行四边形?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵对称轴x=-=-. 1分
又∵OC=3OB=3,a>0
∴C(0,-3). 2分
方法一:把B(1,0)、C(0,-3)代入y=ax 2+3ax+c得:
解得
∴抛物线的解析式为y=x 2+x-3. 4分
方法二:令ax 2+3ax+c=0,则xA+xB=-3
∵B(1,0),∴xA+1=-3,∴xA=-4
∴A(-4,0)
∴可设抛物线的解析式为y=a(x+4)(x-1),把C(0,-3)代入
得-3=a(0+4)(0-1),∴a=
∴抛物线的解析式为y=(x+4)(x-1)
即y=x 2+x-3. 4分
(2)方法一:如图1,过点D作DN⊥x轴,垂足为N,交线段AC于点M
∵S四边形ABCD =S△ABC +S△ACD
=AB·OC+DM·(AN+ON)
=(4+1)×3+DM·4
=+2DM. 5分
设直线AC的解析式为y=kx+b,把A(-4,0)、C(0,-3)代入
得 解得
∴直线AC的解析式为y=-x-3. 6分
设D(x,x 2+x-3),则M(x,-x-3)
∴DM=-x-3-(x 2+x-3)=-(x+2)2+3. 7分
当x=-2时,DM有最大值3
此时四边形ABCD面积有最大值,最大值为:+2×3=. 8分
方法二:如图2,过点D作DQ⊥y轴于Q,过点C作CC1∥x轴交抛物线于C1
设D(x,x 2+x-3),则DQ=-x,OQ=-x 2-x+3
从图象可判断当点D在CC1下方的抛物线上运动时,四边形ABCD面积才有最大值
则S四边形ABCD =S△BOC +S梯形AOQD -S△CDQ
=OB·OC+(AO+DQ)·OQ-DQ·CQ
=×1×3+(4+DQ)·OQ-DQ·(OQ-3)
=+2OQ+DQ. 5分
=-2(x 2+x-3)-x
=-x 2-6x+
=-(x+2)2+. 7分
当x=-2时,四边形ABCD面积有最大值
8分
(3)如图3
①过点C作CP1∥x轴交抛物线于点P1,过点P1作P1E1∥AC交x轴于点E1,则四边形ACP1E1为平行四边形. 9分
∵C(0,-3),令x 2+x-3=-3
解得x1=0,x2=3,∴CP1=3
∴P1(-3,-3). 11分
②平移直线AC交x轴于点E,交x轴上方的抛物线于点P,当AC=PE时,四边形ACEP为平行四边形. 12分
∵C(0,-3),∴设P(x,3)
由x 2+x-3=3,解得x=或x=
∴P2(,3),P3(,3). 14分
综上所述,存在以A、C、E、P为顶点且以AC为一边的平行四边形,点P的坐标分别为:
P1(-3,-3),P2(,3),P3(,3)
42.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=-x 2+bx+c与x轴交于A(1,0)、B(5,0)两点.
(1)求抛物线的解析式和顶点C的坐标;
(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点D,将∠DCB绕点C按顺时针方向旋转,角的两边CD和CB与x轴分别交于点P、Q,设旋转角为α(0°<α≤90°).
①当α等于多少度时,△CPQ是等腰三角形?
②设BP=t,AQ=s,求s与t之间的函数关系式.
解:(1)根据题意,得.. 1分
解得.. 2分
∴抛物线的解析式为y=-x 2+3x-. 3分
即y=-(x-3)2+2.
∴顶点C的坐标为(3,2).. 4分
(2)①∵CD=DB=AD=2,CD⊥AB,
∴∠DCB=∠CBD=45°. 5分
ⅰ)若CQ=CP,则∠PCD=∠PCQ=22.5°.
∴当α=22.5°时,△CPQ是等腰三角形. 6分
ⅱ)若CQ=PQ,则∠CPQ=∠PCQ=45°,
此时点Q与D重合,点P与A重合.
∴当α=45°时,△CPQ是等腰三角形. 7分
ⅲ)若PC=PQ,则∠PCQ=∠PQC=45°,此时点Q与B重合,点P与D重合.
∴α=0°,不合题意. 8分
∴当α=22.5°或45°时,△CPQ是等腰三角形. 9分
②连接AC,∵AD=CD=2,CD⊥AB,
∴∠ACD=∠CAD=45°,AC=BC==. 10分
ⅰ)当0°<α≤45°时,
∵∠ACQ=∠ACP+∠PCQ=∠ACP+45°.
∠BPC=∠ACP+∠CAD=∠ACP+45°.
∴∠ACQ=∠BPC. 11分
又∵∠CAQ=∠PBC=45°,∴△ACQ∽△BPC.
∴=.
∴AQ·BP=AC·BC=×=8. 12分
ⅱ)当45°<α<90°时,同理可得AQ·BP=AC·BC=8. 13分
∴s=. 14分
32.已知:Rt△ABC的斜边长为5,斜边上的高为2,将这个直角三角形放置在平面直角坐标系中,使其斜边AB与x轴重合(其中OA<OB),直角顶点C落在y轴正半轴上(如图1).
(1)求线段OA、OB的长和经过点A、B、C的抛物线的关系式.
(2)如图2,点D的坐标为(2,0),点P(m,n)是该抛物线上的一个动点(其中m>0,n>0),连接DP交BC于点E.
①当△BDE是等腰三角形时,直接写出此时点E的坐标.
②又连接CD、CP(如图3),△CDP是否有最大面积?若有,求出△CDP的最大面积和此时点P的坐标;若没有,请说明理由.
解:(1)由题意知Rt△△AOC∽Rt△COB,∴=.
∴OC 2=OA·OB=OA(AB-OA),即22=OA(5-OA).
∴OA 2-5OA+4=0,∵OA<OB,∴OA=1,OB=4. 2分
∴A(-1,0),B(4,0),C(0,2).
∴可设所求抛物线的关系式为y=a(x+1)(x-4). 3分
将点C(0,2)代入,得2=a(0+1)(0-4),∴a=-.
∴经过点A、B、C的抛物线的关系式为y=-(x+1)(x-4). 4分
即y=-x 2+x+2.
(2)①E1(3,),E2(,),E3(,). 7分
关于点E的坐标求解过程如下(原题不作要求,本人添加,仅供参考):
设直线BC的解析式为y=kx+b.
则 解得
∴直线BC的解析式为y=-x+2.
∵点E在直线BC上,∴E(x,-x+2).
若ED=EB,过点E作EH⊥x轴于H,如图2,则DH=DB=1.
∴OH=OD+DH=2+1=3.
∴点E的横坐标为3,代入直线BC的解析式,得y=-×3+2=.
∴E1(3,).
若DE=DB,则(x-2)2+(-x+2)2=22.
整理得5x 2-24x+16=0,解得x1=4(舍去),x2=.
∴y=-×+2=,∴E2(,).
若BE=BD,则(x-4)2+(-x+2)2=22.
整理得5x 2-24x+16=0,解得x1=(此时点P在第四象限,舍去),x2=.
∴y=-×()+2=,∴E3(,).
②△CDP有最大面积. 8分
过点D作x轴的垂线,交PC于点M,如图3.
设直线PC的解析式为y=px+q,将C(0,2),P(m,n)代入,
得 解得
∴直线PC的解析式为y=x+2,∴M(2,+2).
S△CDP=S△CDM+S△PDM=xP·yM
=m(+2)
=m+n-2
=m+(-m2+m+2)-2
=-m2+m
=-(m-)2+
∴当m=时,△CDP有最大面积,最大面积为. 9分
此时n=-×()2+×+2=
∴此时点P的坐标为(,). 10分
33.如图,已知抛物线y=x 2+4x+3交x轴于A、B两点,交y轴于点C,抛物线的对称轴交x轴于点E,点B的坐标为(-1,0).
(1)求抛物线的对称轴及点A的坐标;
(2)在平面直角坐标系xOy中是否存在点P,与A、B、C三点构成一个平行四边形?若存在,请写出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)连结CA与抛物线的对称轴交于点D,在抛物线上是否存在点M,使得直线CM把四边形DEOC分成面积相等的两部分?若存在,请求出直线CM的解析式;若不存在,请说明理由.
解:(1)对称轴为直线x=-=-2,即x=-2; 2分
令y=0,得x 2+4x+3=0,解得x1=-1,x2=-3.
∵点B的坐标为(-1,0),∴点A的坐标为(-3,0). 4分
(2)存在,点P的坐标为(-2,3),(2,3)和(-4,-3). 7分
(3)存在. 8分
当x=0时,y=x 2+4x+3=3,∴点C的坐标为(0,3).
AO=3,EO=2,AE=1,CO=3.
∵DE∥CO,
∴△AED∽△AOC.∴=,即=.
∴DE=1. 9分
∵DE∥CO,且DE≠CO,∴四边形DEOC为梯形.
S梯形DEOC=(1+3)×2=4.
设直线CM交x轴于点F,如图.
若直线CM把梯形DEOC分成面积相等的两部分,则S△COF=2
即CO·FO=2.∴×3FO=2,∴FO=.
∴点F的坐标为(-,0). 10分
∵直线CM经过点C(0,3),∴设直线CM的解析式为y=kx+3.
把F(-,0)代入,得-k+3=0. 11分
∴k=.
∴直线CM的解析式为y=x+3. 12分
34.在平面直角坐标系中,现将一块等腰直角三角板ABC放在第二象限,斜靠在两坐标轴上,且点A(0,2),点C(-1,0),如图所示;抛物线y=ax 2+ax-2经过点B.
(1)求点B的坐标;
(2)求抛物线的解析式;
(3)在抛物线上是否还存在点P(点B除外),使△ACP仍然是以AC为直角边的等腰直角三角形?若存在,求所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)过点B作BD⊥x轴于D.
∵∠BCD+∠ACO=90°,∠ACO+∠CAO=90°.
∴∠BCD=∠CAO. 1分
又∵∠BDC=∠COA=90°,BC=CA.
∴Rt△BCD≌Rt△CAO, 2分
∴BD=CO=1,CD=AO=2. 3分
∴点B的坐标为(-3,1); 4分
(2)把B(-3,1)代入y=ax 2+ax-2,得1=9a-3a-2,解得a=. 6分
∴抛物线的解析式为y=x 2+x-2; 7分
(3)存在. 8分
①延长BC至点P1,使CP1=BC,则得到以点C为直角顶点的等腰直角三角形△ACP1.
9分
过点P1作P1M⊥x轴.
∵CP1=BC,∠P1CM=∠BCD,∠P1MC=∠BDC=90°.
∴Rt△P1CM≌Rt△BCD, 10分
∴CM=CD=2,P1M=BD=1,可求得点P1(1,-1); 11分
把x=1代入y=x 2+x-2,得y=-1.
∴点P1(1,-1)在抛物线上. 12分
②过点A作AP2⊥AC,且使AP2=AC,则得到以点A为直角顶点的等腰直角三角形△ACP2.
13分
过点P2作P2N⊥y轴,同理可证Rt△P2NA≌Rt△AOC. 14分
P2N=AO=2,AN=CO=1.可求得点P2(2,1). 15分
把x=2代入y=x 2+x-2,得y=1.
∴点P2(2,1)在抛物线上. 16分
综上所述,在抛物线上还存在点P1(1,-1)和P2(2,1),使△ACP仍然是以AC为直角边的等腰直角三角形.
35.如图,在平面直角坐标中,二次函数图象的顶点坐标为C(4,-),且在x轴上截得的线段AB的长为6.
(1)求二次函数的解析式;
(2)点P在y轴上,且使得△PAC的周长最小,求:
①点P的坐标;
②△PAC的周长和面积;
(3)在x轴上方的抛物线上,是否存在点Q,使得以Q、A、B三点为顶点的三角形与△ABC相似?如果存在,求出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1)设二次函数的解析式为y=a(x -4)2-(a≠0),且A(x1,0),B(x2,0).
∵y=a(x -4)2-=ax 2-8ax+16a-
∴x1+x2=8,x1x2=16-.
∴AB 2=(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2=82-4(16-)=36,∴a=.
∴二次函数的解析式为y=(x -4)2-. 2分
(2)①如图1,作点A关于y轴的对称点A′,连结A′C交y轴于点P,连结PA,则点P为所求.
令y=0,得(x -4)2-=0,解得x1=1,x2=7.
∴A(1,0),B(7,0).∴OA=1,∴OA′=1.
设抛物线的对称轴与x轴交于点D,则AD=3,A′D=5,DC=.
∵△A′OP∽△ADC,∴=,即=,∴OP=.
∴P(0,-). 4分
②∵A′C===
AC===
∴△PAC的周长=PA+PC+AC=A′C+AC=+. 5分
S△PAC=S△A′AC - S△A′AP=A′A(DC-OP)=×2×(-)=.
7分
(3)存在. 8分
∵tan∠BAC==,∴∠BAC=30°.
同理,∠ABC=30°,∴∠ACB=120°,AC=BC.
①若以AB为腰,∠BAQ1为顶角,使△ABQ1∽△CBA,则AQ1=AB=6,∠BAQ1=120°.
如图2,过点Q1作Q1H⊥x轴于H,则
Q1H=AQ1·sin60°=6×=,HA=AQ1·cos60°=6×=3.
HO=HA-OA=3-1=2.
∴点Q1的坐标为(-2,).
把x=-2代入y=(x -4)2-,得y=(-2-4)2-=.
∴点Q1在抛物线上. 9分
②若以BA为腰,∠ABQ2为顶角,使△ABQ2∽△ACB,由对称性可求得点Q1的坐标为(10,).
同样,点Q2也在抛物线上. 10分
③若以AB为底,AQ,BQ为腰,点Q在抛物线的对称轴上,不合题意,舍去.
11分
综上所述,在x轴上方的抛物线上存在点Q1(-2,)和Q2(10,),使得以Q、A、B三点为顶点的三角形与△ABC相似. 12分
36.如图,抛物线y=ax 2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(-3,0)、B两点,与y轴相交于点C(0,).当x=-4和x=2时,二次函数y=ax 2+bx+c(a≠0)的函数值y相等,连结AC、BC.
(1)求实数a,b,c的值;
(2)若点M、N同时从B点出发,均以每秒1个单位长度的速度分别沿BA、BC边运动,其中一个点到达终点时,另一点也随之停止运动.当运动时间为t秒时,连结MN,将△BMN沿MN翻折,B点恰好落在AC边上的P处,求t的值及点P的坐标;
y
O
x
C
N
B
P
M
A
(3)在(2)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得以B,N,Q为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)由题意得
解得a=-,b=-,c=.
3分
(2)由(1)知y=-x 2-x+,令y=0,得-x 2-x+=0.
解得x1=-3,x2=1.
∵A(-3,0),∴B(1,0).
又∵C(0,),∴OA=3,OB=1,OC=,∴AB=4,BC=2.
y
O
x
C
N
B
P
M
A
图1
H
∴tan∠ACO==,∴∠ACO=60°,∴∠CAO=30°.
同理,可求得∠CBO=60°,∠BCO=30°,∴∠ACB=90°.
∴△ABC是直角三角形.
又∵BM=BN=t,∴△BMN是等边三角形.
∴∠BNM=60°,∴∠PNM=60°,∴∠PNC=60°.
∴Rt△PNC∽Rt△ABC,∴=.
由题意知PN=BN=t,NC=BC-BN=2-t,∴=.
∴t=. 4分
∴OM=BM-OB=-1=.
如图1,过点P作PH⊥x轴于H,则PH=PM·sin60°=×=.
MH=PM·cos60°=×=.
∴OH=OM+MH=+=1.
∴点P的坐标为(-1,). 6分
(3)存在.
由(2)知△ABC是直角三角形,若△BNQ与△ABC相似,则△BNQ也是直角三角形.
∵二次函数y=-x 2-x+的图象的对称轴为x=-1.
∴点P在对称轴上.
∵PN∥x轴,∴PN⊥对称轴.
又∵QN≥PN,PN=BN,∴QN≥BN.
∴△BNQ不存在以点Q为直角顶点的情形.
①如图2,过点N作QN⊥对称轴于Q,连结BQ,则△BNQ是以点N为直角顶点的直角三角形,且QN>PN,∠MNQ=30°.
∴∠PNQ=30°,∴QN===.
∴==.
∵=tan60°=,∴≠.
∴当△BNQ以点N为直角顶点时,△BNQ与△ABC不相似. 7分
②如图3,延长NM交对称轴于点Q,连结BQ,则∠BMQ=120°.
∵∠AMP=60°,∠AMQ=∠BMN=60°,∴∠PMQ=120°.
∴∠BMQ=∠PMQ,又∵PM=BM,QM=QM.
∴△BMQ≌△PMQ,∴∠BQM=∠PQM=30°.
∵∠BNM=60°,∴∠QBN=90°.
∵∠CAO=30°,∠ACB=90°.
∴△BNQ∽△ABC. 8分
∴当△BNQ以点B为直角顶点时,△BNQ∽△ABC.
设对称轴与x轴的交点为D.
∵∠DMQ=∠DMP=60°,DM=DM,∴Rt△DMQ≌Rt△DMP.
∴DQ=PD,∴点Q与点P关于x轴对称.
∴点Q的坐标为(-1,-). 9分
综合①②得,在抛物线的对称轴上存在点Q(-1,-),使得以B,N,Q为顶点的三角形与△ABC相似. 10分
37.如图①,已知抛物线y=ax 2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(-3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点M,问在对称轴上是否存在点P,使△CMP为等腰三角形?若存在,请直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图②,若点E为第二象限抛物线上一动点,连接BE、CE,求四边形BOCE面积的最大值,并求此时E点的坐标.
解:(1)由题意得. 1分
解得. 2分
∴所求抛物线的解析式为y=-x 2-2x+3; 3分
(2)存在符合条件的点P,其坐标为P(-1,)或P(-1,)
或P(-1,6)或P(-1,); 7分
(3)解法一:
过点E作EF⊥x轴于点F,设E(m,-m 2-2m+3)(-3< a <0)
则EF=-m 2-2m+3,BF=m+3,OF=-m. 8分
∴S四边形BOCE =S△BEF +S梯形FOCE
=BF·EF +(EF+OC)·OF
=(m+3)(-m 2-2m+3)+(-m 2-2m+6)(-m). 9分
=-m 2-m+ 10分
=-(m+)2+
∴当m=-时,S四边形BOCE 最大,且最大值为. 11分
此时y=-(-)2-2×(-)+3=
∴此时E点的坐标为(-,). 12分
解法二:过点E作EF⊥x轴于点F,设E(x,y)(-3< x <0) 8分
则S四边形BOCE =S△BEF +S梯形FOCE
=BF·EF +(EF+OC)·OF
=(3+x)· y+(3+y)(-x). 9分
=(y-x)=(-x 2-3x+3). 10分
=-(x+)2+
∴当x=-时,S四边形BOCE 最大,且最大值为. 11分
此时y=-(-)2-2×(-)+3=
∴此时E点的坐标为(-,). 12分
38.如图,已知抛物线y=ax 2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.其中点A在x轴的负半轴上,点C在y轴的负半轴上,线段OA、OC的长(OA<OC)是方程x 2-5x+4=0的两个根,且抛物线的对称轴是直线x=1.
(1)求A、B、C三点的坐标;
(2)求此抛物线的解析式;
(3)若点D是线段AB上的一个动点(与点A、B不重合),过点D作DE∥BC交AC于点E,连结CD,设BD的长为m,△CDE的面积为S,求S与m的函数关系式,并写出自变量m的取值范围.S是否存在最大值?若存在,求出最大值并求此时D点坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵OA、OC的长是方程x 2-5x+4=0的两个根,OA<OC.
∴OA=1,OC=4.
∵点A在x轴的负半轴,点C在y轴的负半轴
∴A(-1,0),C(0,-4).
∵抛物线y=ax 2+bx+c的对称轴为x=1
∴由对称性可得B点坐标为(3,0).
∴A、B、C三点的坐标分别是:A(-1,0),B(3,0),C(0,-4).
3分
(2)∵点C(0,-4)在抛物线y=ax 2+bx+c图象上,∴c=-4. 4分
将A(-1,0),B(3,0)代入y=ax 2+bx-4得
解得 6分
∴此抛物线的解析式为y=x 2-x-4. 7分
(3)∵BD=m,∴AD=4-m.
在Rt△BOC中,BC 2=OB 2+OC 2=3 2+4 2=25,∴BC=5.
∵DE∥BC,∴△ADE∽△ABC.
∴=,即=.
∴DE=.
过点E作EF⊥AB于点F,则sin∠EDF=sin∠CBA==.
∴=,∴EF=DE=×=4-m. 9分
∴S =S△CDE =S△ADC -S△ADE
=(4-m)×4-(4-m)(4-m)
=-m 2+2m
=-(m-2)2+2(0<m<4). 10分
∵-<0
∴当m=2时,S有最大值2. 11分
此时OD=OB-BD=3-2=1.
∴此时D点坐标为(1,0). 12分
39.如图,抛物线y=a(x+3)(x-1)与x轴相交于A、B两点(点A在点B右侧),过点A的直线交抛物线于另一点C,点C的坐标为(-2,6).
(1)求a的值及直线AC的函数关系式;
(2)P是线段AC上一动点,过点P作y轴的平行线,交抛物线于点M,交x轴于点N.
①求线段PM长度的最大值;
②在抛物线上是否存在这样的点M,使得△CMP与△APN相似?如果存在,请直接写出所有满足条件的点M的坐标(不必写解答过程);如果不存在,请说明理由.
解:(1)由题意得6=a(-2+3)(-2-1),∴a=-2. 1分
∴抛物线的解析式为y=-2(x+3)(x-1),即y=-2x 2-4x+6
令-2(x+3)(x-1)=0,得x1=-3,x2=1
∵点A在点B右侧,∴A(1,0),B(-3,0)
设直线AC的函数关系式为y=kx+b,把A(1,0)、C(-2,6)代入,得
解得
∴直线AC的函数关系式为y=-2x+2. 3分
(2)①设P点的横坐标为m(-2≤ m ≤1),
则P(m,-2m+2),M(m,-2m 2-4m+6). 4分
∴PM=-2m 2-4m+6-(-2m+2)
=-2m 2-2m+4
=-2(m+)2+
∴当m=-时,线段PM长度的最大值为. 6分
②存在
M1(0,6). 7分
M2(-,). 9分
点M的坐标的求解过程如下(原题不作要求,本人添加,仅供参考)
ⅰ)如图1,当M为直角顶点时,连结CM,则CM⊥PM,△CMP∽△ANP
∵点C(-2,6),∴点M的纵坐标为6,代入y=-2x 2-4x+6
得-2x 2-4x+6=6,∴x=-2(舍去)或x=0
∴M1(0,6)
(此时点M在y轴上,即抛物线与y轴的交点,此时直线MN与y轴
重合,点N与原点O重合)
ⅱ)如图2,当C为直角顶点时,设M(m,-2m 2-4m+6)(-2≤ m ≤1)
过C作CH⊥MN于H,连结CM,设直线AC与y轴相交于点D
则△CMP∽△NAP
又∵△HMC∽△CMP,△NAP∽△OAD,∴△HMC∽△OAD
∴=
∵C(-2,6),∴CH=m+2,MH=-2m 2-4m+6-6=-2m 2-4m
在y=-2x+2中,令x=0,得y=2
∴D(0,2),∴OD=2
∴=
整理得4m 2+9m+2=0,解得m=-2(舍去)或m=-
当m=-时,-2m 2-4m+6=(-)2-4×(-)+6=
∴M2(-,)
如图,二次函数的图象经过点D(0,),且顶点C的横坐标为4,该图象在x轴上截得的线段AB的长为6.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)在该抛物线的对称轴上找一点P,使PA+PD最小,求出点P的坐标;
(3)在抛物线上是否存在点Q,使△QAB与△ABC相似?如果存在,求出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1)设该二次函数的解析式为y=a(x-h)2+k
∵顶点C的横坐标为4,且过点D(0,)
∴=16a+k ①
又∵对称轴为直线x=4,图象在x轴上截得的线段AB的长为6
∴A(1,0),B(7,0)
∴0=9a+k ②
由①②解得a=,k=
∴该二次函数的解析式为y=(x-4)2
(2)∵点A、B关于直线x=4对称,∴PA=PB
∴PA+PD=PB+PD≥DB
∴当点P在线段DB上时,PA+PD取得最小值
∴DB与对称轴的交点即为所求的点P,如图1
设直线x=4与x轴交于点M
∵PM∥OD,∴∠BPM=∠BDO
又∠PBM=∠DBO,∴△BPM∽△BDO
∴=,即=,∴PM=’
∴点P的坐标为(4,)
(3)由(1)知点C(4,),
又∵AM=3,∴在Rt△ACM中,tan∠ACM=,∴∠ACM=60°
∵AC=BC,∴∠ACB=120°
①如图2,当点Q在x轴上方时,过Q作QN⊥x轴于N
如果AB=BQ,由△ABC∽△ABQ,得BQ=6,∠ABQ=120°
∴∠QBN=60°
∴QN=,BN=3,ON=10
∴此时点Q的坐标为(10,)
∵(10-4)2=,∴点Q在抛物线上
如果AB=AQ,由对称性知Q(-2,),且也在抛物线上
②当点Q在x轴下方时,△QAB就是△ACB
∴此时点Q的坐标为(4,)
综上所述,在抛物线上存在点Q,使△QAB与△ABC相似
点Q的坐标为(10,)或(-2,)或(4,).
41.已知,如图,抛物线y=ax 2+3ax+c(a>0)与y轴交于C点,与x轴交于A、B两点,A点在B点左侧,点B的坐标为(1,0),OC=3OB.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点D是线段AC下方抛物线上的动点,求四边形ABCD面积的最大值;
(3)若点E在x轴上,点P在抛物线上,是否存在以A、C、E、P为顶点且以AC为一边的平行四边形?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵对称轴x=-=-. 1分
又∵OC=3OB=3,a>0
∴C(0,-3). 2分
方法一:把B(1,0)、C(0,-3)代入y=ax 2+3ax+c得:
解得
∴抛物线的解析式为y=x 2+x-3. 4分
方法二:令ax 2+3ax+c=0,则xA+xB=-3
∵B(1,0),∴xA+1=-3,∴xA=-4
∴A(-4,0)
∴可设抛物线的解析式为y=a(x+4)(x-1),把C(0,-3)代入
得-3=a(0+4)(0-1),∴a=
∴抛物线的解析式为y=(x+4)(x-1)
即y=x 2+x-3. 4分
(2)方法一:如图1,过点D作DN⊥x轴,垂足为N,交线段AC于点M
∵S四边形ABCD =S△ABC +S△ACD
=AB·OC+DM·(AN+ON)
=(4+1)×3+DM·4
=+2DM. 5分
设直线AC的解析式为y=kx+b,把A(-4,0)、C(0,-3)代入
得 解得
∴直线AC的解析式为y=-x-3. 6分
设D(x,x 2+x-3),则M(x,-x-3)
∴DM=-x-3-(x 2+x-3)=-(x+2)2+3. 7分
当x=-2时,DM有最大值3
此时四边形ABCD面积有最大值,最大值为:+2×3=. 8分
方法二:如图2,过点D作DQ⊥y轴于Q,过点C作CC1∥x轴交抛物线于C1
设D(x,x 2+x-3),则DQ=-x,OQ=-x 2-x+3
从图象可判断当点D在CC1下方的抛物线上运动时,四边形ABCD面积才有最大值
则S四边形ABCD =S△BOC +S梯形AOQD -S△CDQ
=OB·OC+(AO+DQ)·OQ-DQ·CQ
=×1×3+(4+DQ)·OQ-DQ·(OQ-3)
=+2OQ+DQ. 5分
=-2(x 2+x-3)-x
=-x 2-6x+
=-(x+2)2+. 7分
当x=-2时,四边形ABCD面积有最大值
8分
(3)如图3
①过点C作CP1∥x轴交抛物线于点P1,过点P1作P1E1∥AC交x轴于点E1,则四边形ACP1E1为平行四边形. 9分
∵C(0,-3),令x 2+x-3=-3
解得x1=0,x2=3,∴CP1=3
∴P1(-3,-3). 11分
②平移直线AC交x轴于点E,交x轴上方的抛物线于点P,当AC=PE时,四边形ACEP为平行四边形. 12分
∵C(0,-3),∴设P(x,3)
由x 2+x-3=3,解得x=或x=
∴P2(,3),P3(,3). 14分
综上所述,存在以A、C、E、P为顶点且以AC为一边的平行四边形,点P的坐标分别为:
P1(-3,-3),P2(,3),P3(,3)
42.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=-x 2+bx+c与x轴交于A(1,0)、B(5,0)两点.
(1)求抛物线的解析式和顶点C的坐标;
(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点D,将∠DCB绕点C按顺时针方向旋转,角的两边CD和CB与x轴分别交于点P、Q,设旋转角为α(0°<α≤90°).
①当α等于多少度时,△CPQ是等腰三角形?
②设BP=t,AQ=s,求s与t之间的函数关系式.
解:(1)根据题意,得.. 1分
解得.. 2分
∴抛物线的解析式为y=-x 2+3x-. 3分
即y=-(x-3)2+2.
∴顶点C的坐标为(3,2).. 4分
(2)①∵CD=DB=AD=2,CD⊥AB,
∴∠DCB=∠CBD=45°. 5分
ⅰ)若CQ=CP,则∠PCD=∠PCQ=22.5°.
∴当α=22.5°时,△CPQ是等腰三角形. 6分
ⅱ)若CQ=PQ,则∠CPQ=∠PCQ=45°,
此时点Q与D重合,点P与A重合.
∴当α=45°时,△CPQ是等腰三角形. 7分
ⅲ)若PC=PQ,则∠PCQ=∠PQC=45°,此时点Q与B重合,点P与D重合.
∴α=0°,不合题意. 8分
∴当α=22.5°或45°时,△CPQ是等腰三角形. 9分
②连接AC,∵AD=CD=2,CD⊥AB,
∴∠ACD=∠CAD=45°,AC=BC==. 10分
ⅰ)当0°<α≤45°时,
∵∠ACQ=∠ACP+∠PCQ=∠ACP+45°.
∠BPC=∠ACP+∠CAD=∠ACP+45°.
∴∠ACQ=∠BPC. 11分
又∵∠CAQ=∠PBC=45°,∴△ACQ∽△BPC.
∴=.
∴AQ·BP=AC·BC=×=8. 12分
ⅱ)当45°<α<90°时,同理可得AQ·BP=AC·BC=8. 13分
∴s=. 14分
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