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二次函数18精讲 专题12 二次函数中的相似三角形综合问题
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专题12 二次函数中的相似三角形综合问题
1、如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴的交点分别为A(﹣6,0)和点B(4,0),与y轴的交点为C(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是线段OA上一动点(不与点A重合),过P作平行于y轴的直线与AC交于点Q,点D、M在线段AB上,点N在线段AC上.
①是否同时存在点D和点P,使得△APQ和△CDO全等,若存在,求点D的坐标,若不存在,请说明理由;
②若∠DCB=∠CDB,CD是MN的垂直平分线,求点M的坐标.
【分析】
(1)应用待定系数法问题可解;
(2)①通过分类讨论研究△APQ和△CDO全等
②由已知求点D坐标,证明DN∥BC,从而得到DN为中线,问题可解
【解析】
(1)将点(-6,0),C(0,3),B(4,0)代入y=ax2+bx+c,得
36a-6b+c=016a+4b+c=0c=0,解得:a=-18b=-14c=3 ,∴抛物线解析式为:y=-18x2-14x+3;
(2)①存在点D,使得△APQ和△CDO全等,
当D在线段OA上,∠QAP=∠DCO,AP=OC=3时,△APQ和△CDO全等,
∴tan∠QAP=tan∠DCO,
OCOA=ODOC,
∴36=OD3,
∴OD=32,
∴点D坐标为(-32,0).
由对称性,当点D坐标为(32,0)时,
由点B坐标为(4,0),
此时点D(32,0)在线段OB上满足条件.
②∵OC=3,OB=4,
∴BC=5,
∵∠DCB=∠CDB,
∴BD=BC=5,
∴OD=BD-OB=1,
则点D坐标为(-1,0)且AD=BD=5,
连DN,CM,
则DN=DM,∠NDC=∠MDC,
∴∠NDC=∠DCB,
∴DN∥BC,
∴ANNC=ADDB=1,
则点N为AC中点.
∴DN时△ABC的中位线,
∵DN=DM=12BC=52,
∴OM=DM-OD=32
∴点M(32,0)
【小结】本题是二次函数综合题,考查了二次函数待定系数法、三角形全等的判定、锐角三角形函数的相关知识.解答时,注意数形结合
2、如图,已知二次函数的图象与轴交于点、,与轴交于点,直线交二次函数图象的对称轴于点,若点C为的中点.
(1)求的值;
(2)若二次函数图象上有一点,使得,求点的坐标;
(3)对于(2)中的点,在二次函数图象上是否存在点,使得∽?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】
(1)设对称轴与轴交于点,如图1,易求出抛物线的对称轴,可得OE的长,然后根据平行线分线段成比例定理可得OA的长,进而可得点A的坐标,再把点A的坐标代入抛物线解析式即可求出m的值;
(2)设点Q的横坐标为n,当点在轴上方时,过点Q作QH⊥x轴于点H,利用可得关于n的方程,解方程即可求出n的值,进而可得点Q坐标;当点在轴下方时,注意到,所以点与点关于直线对称,由此可得点Q坐标;
(3)当点为x轴上方的点时,若存在点P,可先求出直线BQ的解析式,由BP⊥BQ可求得直线BP的解析式,然后联立直线BP和抛物线的解析式即可求出点P的坐标,再计算此时两个三角形的两组对应边是否成比例即可判断点P是否满足条件;当点Q取另外一种情况的坐标时,再按照同样的方法计算判断即可.
【解析】
(1)设抛物线的对称轴与轴交于点,如图1,∴轴,∴,
∵抛物线的对称轴是直线,∴OE=1,∴,∴
∴将点代入函数表达式得:,∴;
(2)设,
①点在轴上方时,,如图2,过点Q作QH⊥x轴于点H,∵,∴,解得:或(舍),∴;
②点在轴下方时,∵OA=1,OC=3,∴,∵,∴点与点关于直线对称,∴;
(3)①当点为时,若存在点P,使∽,则∠PBQ=∠COA=90°,
由B(3,0)、Q可得,直线BQ的解析式为:,所以直线PB的解析式为:,
联立方程组:,解得:,,∴,
∵,,
∴,∴不存在;
②当点为时,如图4,由B(3,0)、Q可得,直线BQ的解析式为:,所以直线PB的解析式为:,
联立方程组:,解得:,,∴,
∵,,
∴,∴不存在.
综上所述,不存在满足条件的点,使∽.
【小结】
本题考查了平行线分线段成比例定理、二次函数图象上点的坐标特征、一元二次方程的解法、相似三角形的判定和性质、锐角三角函数和两个函数的交点等知识,综合性强、具有相当的难度,熟练掌握上述知识、灵活应用分类和数形结合的数学思想是解题的关键.
3、在平面直角坐标系中,已知抛物线L:经过点A(-3,0)和点B(0,-6),L关于原点O对称的抛物线为.
(1)求抛物线L的表达式;
(2)点P在抛物线上,且位于第一象限,过点P作PD⊥y轴,垂足为D.若△POD与△AOB相似,求符合条件的点P的坐标.
【分析】
(1)利用待定系数法进行求解即可得;
(2)由关于原点对称的点的坐标特征可知点A(-3,0)、B(0,-6)在L′上的对应点分别为A′(3,0)、B′(0,6),利用待定系数法求得抛物线L′的表达式为y=x2-5x+6,设P(m,m2-5m+6)(m>0),根据PD⊥y轴,可得点D的坐标为(0,m2-5m+6),可得PD=m,OD=m2-5m+6,再由Rt△POD与Rt△AOB相似,分Rt△PDO∽Rt△AOB或Rt△ODP∽Rt△AOB两种情况,根据相似三角形的性质分别进行求解即可得.
【解析】
(1)由题意,得,解得:,∴L:y=-x2-5x-6;
(2)∵抛物线L关于原点O对称的抛物线为,
∴点A(-3,0)、B(0,-6)在L′上的对应点分别为A′(3,0)、B′(0,6),
∴设抛物线L′的表达式y=x2+bx+6,
将A′(3,0)代入y=x2+bx+6,得b=-5,
∴抛物线L′的表达式为y=x2-5x+6,
∵A(-3,0),B(0,-6),
∴AO=3,OB=6,
设P(m,m2-5m+6)(m>0),
∵PD⊥y轴,
∴点D的坐标为(0,m2-5m+6),
∵PD=m,OD=m2-5m+6,
∵Rt△PDO与Rt△AOB相似,
∴有Rt△PDO∽Rt△AOB或Rt△ODP∽Rt△AOB两种情况,
①当Rt△PDO∽Rt△AOB时,则,即,
解得m1=1,m2=6,
∴P1(1,2),P2(6,12);
②当Rt△ODP∽Rt△AOB时,则,即,
解得m3=,m4=4,
∴P3(,),P4(4,2),
∵P1、P2、P3、P4均在第一象限,
∴符合条件的点P的坐标为(1,2)或(6,12)或(,)或(4,2).
【小结】本题考查的是二次函数综合题,涉及了待定系数法、关于原点对称的抛物线的特点、相似三角形的判定与性质等,综合性较强,难度较大,正确把握和灵活运用相关知识是解题的关键.
4、如图,抛物线(a≠0)交x轴于A、B两点,A点坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,4),以OC、OA为边作矩形OADC交抛物线于点G.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴l在边OA(不包括O、A两点)上平行移动,分别交x轴于点E,交CD于点F,交AC于点M,交抛物线于点P,若点M的横坐标为m,请用含m的代数式表示PM的长;
(3)在(2)的条件下,连结PC,则在CD上方的抛物线部分是否存在这样的点P,使得以P、C、F为顶点的三角形和△AEM相似?若存在,求出此时m的值,并直接判断△PCM的形状;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)∵抛物线(a≠0)经过点A(3,0),点C(0,4),
∴,解得.∴抛物线的解析式为.
(2)设直线AC的解析式为y=kx+b,
∵A(3,0),点C(0,4),∴,解得.∴直线AC的解析式为.
∵点M的横坐标为m,点M在AC上,∴M点的坐标为(m,).
∵点P的横坐标为m,点P在抛物线上,
∴点P的坐标为(m,).
∴PM=PE-ME=()-()=.
∴PM=(0<m<3).
(3)在(2)的条件下,连接PC,在CD上方的抛物线部分存在这样的点P,使得以P、C、F为顶点的三角形和△AEM相似.理由如下:
由题意,可得AE=3﹣m,EM=,CF=m,PF==,
若以P、C、F为顶点的三角形和△AEM相似,分两种情况:
①若△PFC∽△AEM,则PF:AE=FC:EM,即():(3-m)=m:(),
∵m≠0且m≠3,∴m=.
∵△PFC∽△AEM,∴∠PCF=∠AME.
∵∠AME=∠CMF,∴∠PCF=∠CMF.
在直角△CMF中,∵∠CMF+∠MCF=90°,∴∠PCF+∠MCF=90°,即∠PCM=90°.
∴△PCM为直角三角形.
②若△CFP∽△AEM,则CF:AE=PF:EM,即m:(3-m)=():(),
∵m≠0且m≠3,∴m=1.
∵△CFP∽△AEM,∴∠CPF=∠AME.
∵∠AME=∠CMF,∴∠CPF=∠CMF.∴CP=CM.∴△PCM为等腰三角形.
综上所述,存在这样的点P使△PFC与△AEM相似.此时m的值为或1,△PCM为直角三角形或等腰三角形.
5、如图,已知抛物线经过原点O,顶点为A(1,1),且与直线y=x﹣2交于B,C两点.
⑴求抛物线的解析式及点C的坐标;
⑵求证:△ABC是直角三角形;
⑶若点N为x轴上的一个动点,过点N作MN⊥x轴与抛物线交于点M,则是否存在以O,M,N为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,请求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】【解析】(1)∵顶点坐标为(1,1),∴设抛物线解析式为y=a(x-1)2+1,
又抛物线过原点,∴0=a(0-1)2+1,解得a=-1,
∴抛物线解析式为y=-(x-1)2+1,即y=-x2+2x,
联立抛物线和直线解析式可得y=-x2+2xy=x-2 ,解得x=2y=0或x=-1y=-3 ,∴B(2,0),C(-1,-3);
(2)如图,分别过A、C两点作x轴的垂线,交x轴于点D、E两点,
则AD=OD=BD=1,BE=OB+OE=2+1=3,EC=3,
∴∠ABO=∠CBO=45°,即∠ABC=90°,
∴△ABC是直角三角形;
(3)假设存在满足条件的点N,设N(x,0),则M(x,-x2+2x),
∴ON=|x|,MN=|-x2+2x|,
由(2)在Rt△ABD和Rt△CEB中,可分别求得AB=2 ,BC=32,
∵MN⊥x轴于点N∴∠ABC=∠MNO=90°,
∴当△ABC和△MNO相似时有MNAB=ONBC或MNBC=ONAB,
当MNAB=ONBC时,则有-x2+2x2=x32 ,即|x||-x+2|=13|x|,
∵当x=0时M、O、N不能构成三角形,∴x≠0,
∴|-x+2|=13,即-x+2=±13 ,解得x=53 或x=73 ,
此时N点坐标为(53,0)或(73,0);
②当MNBC=ONAB时,则有-x2+2x32=x2,即|x||-x+2|=3|x|,
∴|-x+2|=3,即-x+2=±3,解得x=5或x=-1,
此时N点坐标为(-1,0)或(5,0),
综上可知存在满足条件的N点,其坐标为(53 ,0)或(73 ,0)或(-1,0)或(5,0).
6、如图,已知:在矩形ABCD中,AB=2,BC=4,P是对角线BD上的一个动点,作PF⊥BD于P,交边BC于点F(点F与点B、C都不重合),E是射线FC上一动点,连接PE、ED,并一直保持∠EPF=∠FBP,设B、P两点的距离为x,△DEP的面积为y
(1)求出tan∠PBF;
(2)求y关于x的函数解析式,并写出自变量的取值范围
(3)当△DEP与△BCD相似时,求△DEP的面积
【解析】
(1)∵四边形ABCD是矩形,,
又
即
又,
,即
如图,作垂足为H,则
又
设则,,
又
由勾股定理得:
=
又
当△DEP与△BCD相似时,
只有两种情况:∠DEP=∠C=90°或∠EDP=∠C=90°
①当∠DEP=90°,∵∠DPE+∠PDE=90°,即∠PDE=∠CBD,∴BE=DE
设CE=a,则BE=DE=4-a
在Rt△DEC中,勾股定理得,解之则,
又∵△BCD的面积=4
,
②当∠EDP=90°,如图2,
,,
,
7、如图,已知抛物线=与轴交于、两点,与轴交于点,且=.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点是线段上的一个动点(不与、重合),分别以、为一边,在直线的同侧作等边三角形和,求的最大面积,并写出此时点的坐标;
(3)如图,若抛物线的对称轴与轴交于点,是抛物线上位于对称轴右侧的一个动点,直线与轴交于点.是否存在点,使与相似?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)令=得,=,
∴,
∴==,
∴,
代入抛物线表达式得:
=,解得,
∴抛物线的函数表达式为,
(2)如图,过点作轴于,过点作轴于,
由抛物线得:,
设,的面积为,则,,,,
∴=,
S
∵,∴当=时,有最大值是,
∴的最大面积是,此时点的坐标是,
(3)存在点,使得与相似.有两种可能情况:①;②,
由抛物线得:,对称轴为直线=,
∴=,=,=,
①若,则,∴,解得=,∴点的坐标是或,
若点的坐标是,则直线为:=,
解方程组,得:,(不合题意,舍去),
此时满足条件的点的坐标为,
若点的坐标是,同理可求得满足条件的点的坐标为,
②若,同理也可求得满足条件的点的坐标为,
满足条件的点的坐标为,
综上所述,存在满足条件的点,点的坐标为:
、、或
8、已知抛物线y=ax2+bx+c,其中2a=b>0>c,且a+b+c=0.
(1)直接写出关于x的一元二次方程ax2+bx+c =0的一个根;
(2)证明:抛物线y=ax2+bx+c的顶点A在第三象限;
(3)直线y= x+m与x,y轴分别相交于B,C两点,与抛物线y=ax2+bx+c相交于A,D两点.设抛物线y=ax2+bx+c的对称轴与x轴相交于E,如果在对称轴左侧的抛物线上存在点F,使得△ADF与△BOC相似,并且S△ADF=S△ADE,求此时抛物线的表达式.
【分析】
(1)利用抛物线的对称轴、对称性及二次函数与方程的关系数形结合得出二次方程的根;
(2)确定抛物线的顶点位置一可借助数形结合,二可借助顶点坐标的正负性;
(3)借助一次函数与二次函数的关系确定与求解相关点的坐标,将坐标转化为相应的线段长,进而借助题意中的相似及面积关系等构建方程求解未知系数的值.
【解析】
(1)ax2+bx+c =0的一个根为1(或者-3);
(2)证明:∵b =2a,∴对称轴x为=-=-1,将b=2a代入a+b+c=0,得c=-3a.
∵a=b>0>c,∴b2-4ac>0,∴<0,
∴顶点A在第三象限;
(3)∵b =2a,c=-3a,
∴x==,
∴x1=-3,x2=1,
∴函数表达式为y=ax2+2ax-3a,
∵直线y= x+m与x轴、y轴分别相交于B,C,两点,则OB=OC=|m|,
∴△BOC是以∠BOC为直角的等腰直角三角形,这时直线y=x+m与对称轴x=-1的夹角∠BAE=45°.
又∵点F在对称轴左侧的抛物线上,则∠BAE>45°,这时△BOC与△ADF相似,顶点A只可能对应△BOC中的直角顶点O,即△ADF是以A为直角顶点的等腰直角三角形,且对称轴是x=-1,设对称轴x=-1与OF交于点G,
∵直线y=x+m过顶点A,∴m=1-4a,
∴直线表达式为y=x+1-4a,解方程组解得
这里的(-1,4a)即为顶点A,点即为点D的坐标,
D点到对称轴x=-1的距离为-1-(-1)=,AE=|-4a|=4a,
S△ADE=××4a=2,即它的面积为定值.
这时等腰直角三角形ADF的面积为1,∴底边DF =2,而x=-1是它的对称轴,这时D,C重合且在y轴上,由-1=0,∴a=1,此时抛物线的表达式y=x2+2x-3
8、如图所示,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2+bx+c与y轴交于点C,与x轴交于A,B两点,点B的坐标为(3,0),直线y=-x+3恰好经过B,C两点.
(1)写出点C的坐标;
(2)求出抛物线y=x2+bx+c的表达式,并写出抛物线的对称轴和点A的坐标;
(3)点P在抛物线的对称轴上,抛物线顶点为D且∠APD=∠ACB,求点P的坐标.
【分析】 (1)由直线y=-x+3可求出点C坐标;
(2)由B,C两点坐标便可求出抛物线方程,从而求出抛物线的对称轴和A点坐标;
(3)作辅助线AE,由三角形的两个角相等,证明△AEC∽△AFP,根据两边成比例,便可求出PF的长度,从而求出P点坐标.
【解析】(1)y=-x+3与y轴交于点C,故C(0,3);
(2)∵抛物线y=x2+bx+c过点B,C,
∴解得
∴抛物线的表达式为y=x2-4x+3=(x-1)(x-3),
∴对称轴为直线x=2,点A(1,0);
(3)由y=x2-4x+3,
可得D(2,-1),A(1,0);
∴OB=3,OC=3,OA=1,AB=2,
可得△OBC是等腰直角三角形,
∴∠OBC=45°,CB=3.
如答图,设抛物线对称轴与x轴交于点F,
∴AF=AB=1.
过点A作AE⊥BC于点E.
∴∠AEB=90°.
可得BE=AE=,CE=2.
在△AEC与△AFP中,∠AEC=∠AFP=90°,
∵∠ACE=∠APF,
∴△AEC∽△AFP.
∴=,=,解得PF=2.
∵点P在抛物线的对称轴上,
∴点P的坐标为(2,2)或(2,-2).
9、如图所示,若关于x的二次函数y=ax2+bx+c(a>0,c>0,a,b,c是常数)与x轴交于两个不同的点A(x1,0),B(x2,0)(0<x1<x2),与y轴交于点P,其图象顶点为M,点O为坐标原点.
(1)当x1=c=2,a=时,求x2与b的值;
(2)当x1=2c时,试问△ABM能否等边三角形?判断并证明你的结论;
(3)当x1=mc(m>0)时,记△MAB,△PAB的面积分别为S1,S2,若△BPO∽△PAO,且S1=S2,求m的值.
【解析】(1)设ax2+bx+c=0的两根为x1,x2,
把a=,c=2代入,得x2+bx+2=0,
∵x1=2是它的一个根,∴×22+2b+2=0,解得b=-,
∴方程为x2-x+2=0,∴另一个根为x2=3;
(2)当x1=2c时,x2==,此时b=-a(x1+x2)=-,4ac=-2b-1,
∵M,
当△ABM为等边三角形时=AB,即=,
∴b2+2b+1=(1+2b+1),
解得b1=-1,b2=2-1(舍去),此时4ac=-2b-1,即2c=,A,B重合,
∴△ABM不可能为等边三角形;
(3)∵△BPO∽△PAO,∴=,即x1x2=c2=,∴ac=1,a=,
由S1=S2得c==-c,∴b2=4a·2c=8ac=8,∴b1=-2,b2=2(舍去),
方程可变形为x2-2x+c=0,∴x1===(-1)c,x2==(+1)c,
∵x1<x2,x1=mc,∴mc=(-1)c,∴m=-1.
10、如图所示,抛物线y=ax2+bx+c经过▱ABCD的顶点A(0,3),B(-1,0),D(2,3),抛物线与x轴的另一交点为E.经过点E的直线l将▱ABCD分割为面积相等的两部分,与抛物线交于另一点F.点P为直线l上方抛物线上一动点,设点P的横坐标为t.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当t为何值时,△PFE的面积最大?并求最大值的立方根;
(3)是否存在点P使△PAE为直角三角形?若存在,求出t的值;若不存在,说明理由.
原图 备用图
【解析】 (1)利用待定系数法列方程组求解抛物线的表达式;
(2)由平行四边形的对称性可知直线l必过其对称中心,同时利用抛物线的对称性确定E点坐标,进而可求直线l的表达式,结合二次函数表达式确定点F的坐标.作PH⊥x轴,交l于点M,作FN⊥PH,列出PM关于t的表达式,最后利用三角形的面积得S△PFE关于t的表达式,利用二次函数的最值求得t值,从而使问题得以解决;
(3)分两种情形讨论:①若∠P1AE=90°,作P1G⊥y轴,易得P1G=AG,由此构建一元二次方程求t的值;②若∠AP2E=90°,作P2K⊥x轴,AQ⊥P2K,则△P2KE∽△AQP2,由此利用对应边成比例构建一元二次方程求t的值.
【解析】(1)将点A(0,3),B(-1,0),D(2,3)代入y=ax2+bx+c,结得 得
则抛物线表达式为y=-x2+2x+3;
(2)∵直线l将▱ABCD分割为面积相等的两部分,∴必过其对称中心.
由点A,D知,抛物线对称轴为x=1,∴E(3,0),
设直线l的表达式为y=kx+m,代入点和(3,0),得解得
∴直线l的表达式为y=-x+.
由解得xF=-.
如答图①,作PH⊥x轴,交l于点M,作FN⊥PH.
点P的纵坐标为yP=-t2+2t+3,点M的纵坐标为yM=-t+.
∴PM=yP-yM=-t2+2t+3+t-=-t2+t+.
则S△PFE=S△PFM+ S△PEM=PM·FN+PM·EH=PM ·(FN+ EH)
==-+×
∴当t=时,△PFE的面积最大,最大值的立方根为 =.
(3)由图可知∠PEA≠90°.
①若∠P1AE=90°,如答图②,作P1G⊥y轴,
∵OA=OE,∴∠OAE=∠OEA=45°,
∴∠P1AG =∠AP1G=45°,∴P1G=AG.∴t=-t2+2t+3-3,即-t2+t=0,解得t=1或0(舍去).
②若∠AP2E=90°,作P2K⊥x轴,AQ⊥P2K,
则△P2KE∽△AQP2,∴=,∴=,即t2-t-1=0,得t=或<-(舍)
综上可知t=1或符合题意.
11、如图所示,在平面直角坐标系中,直线y=x+2与x轴交于点A,与y轴交于点C.抛物线y=-x2+bx+c经过A,C两点,与x轴的另一交点为点B.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点D为直线AC上方抛物线上一动点.
①连结BC,CD.设直线BD交线段AC于点E,△CDE的面积为S1,△BCE的面积为S2,求的最大值;
②过点D作DF⊥AC,垂足为点F,连结CD.是否存在点D,使得△CDF中的某个角恰好等于∠BAC的2倍?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
原图 备用图
【分析】
(1)先求出直线y=x+2与x轴交点A的坐标,与y轴交点B的坐标,再将点A,B的坐标代入抛物线的函数表达式即可求解;
(2)①过点C作CH⊥BD交BD于点H,则CH是△CDE与△BCE的高线,所以=,分别过点D,B作DM∥y轴、BN⊥x轴,DM交AC于点M,BN交AC于点N,则=.由抛物线的函数表达式求出点B的坐标,进而可求出点N的坐标,得到BN的长;设D,表示出点M的坐标为,可得DM=-t2-2t,于是转化为关于t的二次函数,从而求得最大值;
②分三种情形求【解析】(Ⅰ)∠DFC=2∠BAC;(Ⅱ)∠CDF=2∠BAC;(Ⅲ)∠FCD=2∠BAC.情形(Ⅰ)通过判断∠BAC的度数确定是否存在;情形(Ⅱ)可通过作∠BAC关于 轴的对称图形构成出2∠BAC,再过点C作平行线求解;情形(Ⅲ)在x轴负半轴取点P,使CP=AP,构成出2∠BAC再求解.
【解析】(1)在y=x+2中,当x=0时,y=2;当y=0时,x=-4.
∴C(0,2),A(-4,0).
代入y=-x2+bx+c,得解得b=-,c=2.
∴抛物线的函数表达式为y=-x2-x+2.
(2)如答图①,过点C作CH⊥BD于点H,
则S1=DE·CH,S2=BE·CH,∴=.
过点D作DM∥y轴,交AC于点M,过点B作BN⊥x轴交AC于点N,则DM∥BN.
∴=.
在y=-x2-x+2中,当y=0时,-x2-x+2=0,解得x=-4或1.
∴B(1,0).当x=1时,y=x+2=.
∴N,BN=.
设D,则M.
∴DM=-t2-t+2-=-t2-2t.∴==-(t+2)2+.
∴当t=-2时,取最大值.
②∵A(-4,0),B(1,0),C(0,2),∴OA=4,OB=1,OC=2.
==,=.
又∵∠AOC=∠BOC=90°,∴△AOC∽△COB.
∴∠ACO=∠ABC.
(Ⅰ)∵tan∠BAC==≠1,∴∠BAC≠45°.∴∠DFC≠2∠CAB.
(Ⅱ)当∠DCF=2∠CAB时,如答图②,作点C关于x轴的对称点G,连结AG,则∠CAB=∠GAB,G(0,-2).∴∠CAG=2∠CAB.
设直线AG的函数表达式为y=kx+d(k≠0).
把A(-4,0),G(0,-2)代入,得 解得k=-,d=-2.
∴直线AG的函数表达式为y=-x-2.过点C作CD∥AG交第二象限内的抛物线于点D,则∠DCF=∠CAG=2∠CAB,且直线CD的函数表达式为y=-x+2.
由-x+2=-x2-x+2,解得x1=0(舍去),x2=-2,∴点D的横坐标为-2.
(Ⅲ)当∠CDF=2∠CAB时,如答图③,在x轴负半轴上取点P,使CP=AP.
∴∠CAB=∠ACP,∴∠CPO=∠CAB+∠ACP=2∠CAB.设OP=m,则CP=AP=4-m.
在Rt△OCP中,由勾股定理,得OP2+OC2=CP2.
∴m2+22=(4-m)2.解得m=,即OP=,∴tan∠CDF=tan∠CPO==,∴=.
过点F作QK∥x轴交y轴于点K,过点D作DQ∥y轴交QK于Q,则∠Q=∠FKC=90°,∠CFK+∠FCK=90°,=,∴=,即FK=2KC.∵DF⊥AC,∴∠CFK+∠DFQ=90°.
∴∠FCK=∠DFQ.又∵∠Q=∠FKC,∴△FKC∽△DQF.∴===.
设QF=3n,则KC=4n,FK=8n,DQ=6n,OK=2-4n.∴D(-11n,2+2n),代入y=-x2-x+2,得2+2n=-×(-11n)2-x(-11n)+2.解得n1=0(不合题意,舍去),n2=.
∴-11n=-,即点D的横坐标为-.
综上诉述,点D的横坐标为-2或-.
12、如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx-8与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,直线l经过坐标原点O,与抛物线的一个交点为D,与抛物线的对称轴交于点E,连接CE,已知点A,D的坐标分别为(-2,0),(6,-8).
(1)求抛物线的解析式,并分别求出点B和点E的坐标;
(2)试探究抛物线上是否存在点F,使△FOE≌△FCE.若存在,请直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据待定系数法求出抛物线解析式即可求出点B,求出直线OD解析式即可解决点E坐标.
(2)抛物线上存在点F使得△FOE≌△FCE,此时点F纵坐标为-4,令y=-4即可解决问题.【解析】(1)∵抛物线y=ax2+bx-8经过点A(-2,0),D(6,-8),
∴ 解得∴抛物线的函数表达式为y=x2−3x−8;
∵y=x2−3x−8= (x−3)2− ,∴抛物线的对称轴为直线x=3.
又抛物线与x轴交于A,B两点,点A的坐标为(-2,0).∴点B的坐标为(8,0),
设直线L的函数表达式为y=kx.
∵点D(6,-8)在直线L上,∴6k=-8,解得k=- ,∴直线L的函数表达式为y=-x,
∵点E为直线L和抛物线对称轴的交点,
∴点E的横坐标为3,纵坐标为-×3=-4,∴点E的坐标为(3,-4);
(2)抛物线上存在点F,使△FOE≌△FCE.
∵OE=CE=5,∴FO=FC,∴点F在OC的垂直平分线上,此时点F的纵坐标为-4,
∴x2-3x-8=-4,解得x=3± ,∴点F的坐标为(3-,-4)或(3+,-4).
【小结】本题考查二次函数综合题、一次函数的性质、待定系数法,等腰三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会分类讨论,不能漏解,学会用方程的思想思考问题,属于中考压轴题
1、如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴的交点分别为A(﹣6,0)和点B(4,0),与y轴的交点为C(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是线段OA上一动点(不与点A重合),过P作平行于y轴的直线与AC交于点Q,点D、M在线段AB上,点N在线段AC上.
①是否同时存在点D和点P,使得△APQ和△CDO全等,若存在,求点D的坐标,若不存在,请说明理由;
②若∠DCB=∠CDB,CD是MN的垂直平分线,求点M的坐标.
【分析】
(1)应用待定系数法问题可解;
(2)①通过分类讨论研究△APQ和△CDO全等
②由已知求点D坐标,证明DN∥BC,从而得到DN为中线,问题可解
【解析】
(1)将点(-6,0),C(0,3),B(4,0)代入y=ax2+bx+c,得
36a-6b+c=016a+4b+c=0c=0,解得:a=-18b=-14c=3 ,∴抛物线解析式为:y=-18x2-14x+3;
(2)①存在点D,使得△APQ和△CDO全等,
当D在线段OA上,∠QAP=∠DCO,AP=OC=3时,△APQ和△CDO全等,
∴tan∠QAP=tan∠DCO,
OCOA=ODOC,
∴36=OD3,
∴OD=32,
∴点D坐标为(-32,0).
由对称性,当点D坐标为(32,0)时,
由点B坐标为(4,0),
此时点D(32,0)在线段OB上满足条件.
②∵OC=3,OB=4,
∴BC=5,
∵∠DCB=∠CDB,
∴BD=BC=5,
∴OD=BD-OB=1,
则点D坐标为(-1,0)且AD=BD=5,
连DN,CM,
则DN=DM,∠NDC=∠MDC,
∴∠NDC=∠DCB,
∴DN∥BC,
∴ANNC=ADDB=1,
则点N为AC中点.
∴DN时△ABC的中位线,
∵DN=DM=12BC=52,
∴OM=DM-OD=32
∴点M(32,0)
【小结】本题是二次函数综合题,考查了二次函数待定系数法、三角形全等的判定、锐角三角形函数的相关知识.解答时,注意数形结合
2、如图,已知二次函数的图象与轴交于点、,与轴交于点,直线交二次函数图象的对称轴于点,若点C为的中点.
(1)求的值;
(2)若二次函数图象上有一点,使得,求点的坐标;
(3)对于(2)中的点,在二次函数图象上是否存在点,使得∽?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】
(1)设对称轴与轴交于点,如图1,易求出抛物线的对称轴,可得OE的长,然后根据平行线分线段成比例定理可得OA的长,进而可得点A的坐标,再把点A的坐标代入抛物线解析式即可求出m的值;
(2)设点Q的横坐标为n,当点在轴上方时,过点Q作QH⊥x轴于点H,利用可得关于n的方程,解方程即可求出n的值,进而可得点Q坐标;当点在轴下方时,注意到,所以点与点关于直线对称,由此可得点Q坐标;
(3)当点为x轴上方的点时,若存在点P,可先求出直线BQ的解析式,由BP⊥BQ可求得直线BP的解析式,然后联立直线BP和抛物线的解析式即可求出点P的坐标,再计算此时两个三角形的两组对应边是否成比例即可判断点P是否满足条件;当点Q取另外一种情况的坐标时,再按照同样的方法计算判断即可.
【解析】
(1)设抛物线的对称轴与轴交于点,如图1,∴轴,∴,
∵抛物线的对称轴是直线,∴OE=1,∴,∴
∴将点代入函数表达式得:,∴;
(2)设,
①点在轴上方时,,如图2,过点Q作QH⊥x轴于点H,∵,∴,解得:或(舍),∴;
②点在轴下方时,∵OA=1,OC=3,∴,∵,∴点与点关于直线对称,∴;
(3)①当点为时,若存在点P,使∽,则∠PBQ=∠COA=90°,
由B(3,0)、Q可得,直线BQ的解析式为:,所以直线PB的解析式为:,
联立方程组:,解得:,,∴,
∵,,
∴,∴不存在;
②当点为时,如图4,由B(3,0)、Q可得,直线BQ的解析式为:,所以直线PB的解析式为:,
联立方程组:,解得:,,∴,
∵,,
∴,∴不存在.
综上所述,不存在满足条件的点,使∽.
【小结】
本题考查了平行线分线段成比例定理、二次函数图象上点的坐标特征、一元二次方程的解法、相似三角形的判定和性质、锐角三角函数和两个函数的交点等知识,综合性强、具有相当的难度,熟练掌握上述知识、灵活应用分类和数形结合的数学思想是解题的关键.
3、在平面直角坐标系中,已知抛物线L:经过点A(-3,0)和点B(0,-6),L关于原点O对称的抛物线为.
(1)求抛物线L的表达式;
(2)点P在抛物线上,且位于第一象限,过点P作PD⊥y轴,垂足为D.若△POD与△AOB相似,求符合条件的点P的坐标.
【分析】
(1)利用待定系数法进行求解即可得;
(2)由关于原点对称的点的坐标特征可知点A(-3,0)、B(0,-6)在L′上的对应点分别为A′(3,0)、B′(0,6),利用待定系数法求得抛物线L′的表达式为y=x2-5x+6,设P(m,m2-5m+6)(m>0),根据PD⊥y轴,可得点D的坐标为(0,m2-5m+6),可得PD=m,OD=m2-5m+6,再由Rt△POD与Rt△AOB相似,分Rt△PDO∽Rt△AOB或Rt△ODP∽Rt△AOB两种情况,根据相似三角形的性质分别进行求解即可得.
【解析】
(1)由题意,得,解得:,∴L:y=-x2-5x-6;
(2)∵抛物线L关于原点O对称的抛物线为,
∴点A(-3,0)、B(0,-6)在L′上的对应点分别为A′(3,0)、B′(0,6),
∴设抛物线L′的表达式y=x2+bx+6,
将A′(3,0)代入y=x2+bx+6,得b=-5,
∴抛物线L′的表达式为y=x2-5x+6,
∵A(-3,0),B(0,-6),
∴AO=3,OB=6,
设P(m,m2-5m+6)(m>0),
∵PD⊥y轴,
∴点D的坐标为(0,m2-5m+6),
∵PD=m,OD=m2-5m+6,
∵Rt△PDO与Rt△AOB相似,
∴有Rt△PDO∽Rt△AOB或Rt△ODP∽Rt△AOB两种情况,
①当Rt△PDO∽Rt△AOB时,则,即,
解得m1=1,m2=6,
∴P1(1,2),P2(6,12);
②当Rt△ODP∽Rt△AOB时,则,即,
解得m3=,m4=4,
∴P3(,),P4(4,2),
∵P1、P2、P3、P4均在第一象限,
∴符合条件的点P的坐标为(1,2)或(6,12)或(,)或(4,2).
【小结】本题考查的是二次函数综合题,涉及了待定系数法、关于原点对称的抛物线的特点、相似三角形的判定与性质等,综合性较强,难度较大,正确把握和灵活运用相关知识是解题的关键.
4、如图,抛物线(a≠0)交x轴于A、B两点,A点坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,4),以OC、OA为边作矩形OADC交抛物线于点G.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴l在边OA(不包括O、A两点)上平行移动,分别交x轴于点E,交CD于点F,交AC于点M,交抛物线于点P,若点M的横坐标为m,请用含m的代数式表示PM的长;
(3)在(2)的条件下,连结PC,则在CD上方的抛物线部分是否存在这样的点P,使得以P、C、F为顶点的三角形和△AEM相似?若存在,求出此时m的值,并直接判断△PCM的形状;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)∵抛物线(a≠0)经过点A(3,0),点C(0,4),
∴,解得.∴抛物线的解析式为.
(2)设直线AC的解析式为y=kx+b,
∵A(3,0),点C(0,4),∴,解得.∴直线AC的解析式为.
∵点M的横坐标为m,点M在AC上,∴M点的坐标为(m,).
∵点P的横坐标为m,点P在抛物线上,
∴点P的坐标为(m,).
∴PM=PE-ME=()-()=.
∴PM=(0<m<3).
(3)在(2)的条件下,连接PC,在CD上方的抛物线部分存在这样的点P,使得以P、C、F为顶点的三角形和△AEM相似.理由如下:
由题意,可得AE=3﹣m,EM=,CF=m,PF==,
若以P、C、F为顶点的三角形和△AEM相似,分两种情况:
①若△PFC∽△AEM,则PF:AE=FC:EM,即():(3-m)=m:(),
∵m≠0且m≠3,∴m=.
∵△PFC∽△AEM,∴∠PCF=∠AME.
∵∠AME=∠CMF,∴∠PCF=∠CMF.
在直角△CMF中,∵∠CMF+∠MCF=90°,∴∠PCF+∠MCF=90°,即∠PCM=90°.
∴△PCM为直角三角形.
②若△CFP∽△AEM,则CF:AE=PF:EM,即m:(3-m)=():(),
∵m≠0且m≠3,∴m=1.
∵△CFP∽△AEM,∴∠CPF=∠AME.
∵∠AME=∠CMF,∴∠CPF=∠CMF.∴CP=CM.∴△PCM为等腰三角形.
综上所述,存在这样的点P使△PFC与△AEM相似.此时m的值为或1,△PCM为直角三角形或等腰三角形.
5、如图,已知抛物线经过原点O,顶点为A(1,1),且与直线y=x﹣2交于B,C两点.
⑴求抛物线的解析式及点C的坐标;
⑵求证:△ABC是直角三角形;
⑶若点N为x轴上的一个动点,过点N作MN⊥x轴与抛物线交于点M,则是否存在以O,M,N为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,请求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】【解析】(1)∵顶点坐标为(1,1),∴设抛物线解析式为y=a(x-1)2+1,
又抛物线过原点,∴0=a(0-1)2+1,解得a=-1,
∴抛物线解析式为y=-(x-1)2+1,即y=-x2+2x,
联立抛物线和直线解析式可得y=-x2+2xy=x-2 ,解得x=2y=0或x=-1y=-3 ,∴B(2,0),C(-1,-3);
(2)如图,分别过A、C两点作x轴的垂线,交x轴于点D、E两点,
则AD=OD=BD=1,BE=OB+OE=2+1=3,EC=3,
∴∠ABO=∠CBO=45°,即∠ABC=90°,
∴△ABC是直角三角形;
(3)假设存在满足条件的点N,设N(x,0),则M(x,-x2+2x),
∴ON=|x|,MN=|-x2+2x|,
由(2)在Rt△ABD和Rt△CEB中,可分别求得AB=2 ,BC=32,
∵MN⊥x轴于点N∴∠ABC=∠MNO=90°,
∴当△ABC和△MNO相似时有MNAB=ONBC或MNBC=ONAB,
当MNAB=ONBC时,则有-x2+2x2=x32 ,即|x||-x+2|=13|x|,
∵当x=0时M、O、N不能构成三角形,∴x≠0,
∴|-x+2|=13,即-x+2=±13 ,解得x=53 或x=73 ,
此时N点坐标为(53,0)或(73,0);
②当MNBC=ONAB时,则有-x2+2x32=x2,即|x||-x+2|=3|x|,
∴|-x+2|=3,即-x+2=±3,解得x=5或x=-1,
此时N点坐标为(-1,0)或(5,0),
综上可知存在满足条件的N点,其坐标为(53 ,0)或(73 ,0)或(-1,0)或(5,0).
6、如图,已知:在矩形ABCD中,AB=2,BC=4,P是对角线BD上的一个动点,作PF⊥BD于P,交边BC于点F(点F与点B、C都不重合),E是射线FC上一动点,连接PE、ED,并一直保持∠EPF=∠FBP,设B、P两点的距离为x,△DEP的面积为y
(1)求出tan∠PBF;
(2)求y关于x的函数解析式,并写出自变量的取值范围
(3)当△DEP与△BCD相似时,求△DEP的面积
【解析】
(1)∵四边形ABCD是矩形,,
又
即
又,
,即
如图,作垂足为H,则
又
设则,,
又
由勾股定理得:
=
又
当△DEP与△BCD相似时,
只有两种情况:∠DEP=∠C=90°或∠EDP=∠C=90°
①当∠DEP=90°,∵∠DPE+∠PDE=90°,即∠PDE=∠CBD,∴BE=DE
设CE=a,则BE=DE=4-a
在Rt△DEC中,勾股定理得,解之则,
又∵△BCD的面积=4
,
②当∠EDP=90°,如图2,
,,
,
7、如图,已知抛物线=与轴交于、两点,与轴交于点,且=.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点是线段上的一个动点(不与、重合),分别以、为一边,在直线的同侧作等边三角形和,求的最大面积,并写出此时点的坐标;
(3)如图,若抛物线的对称轴与轴交于点,是抛物线上位于对称轴右侧的一个动点,直线与轴交于点.是否存在点,使与相似?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)令=得,=,
∴,
∴==,
∴,
代入抛物线表达式得:
=,解得,
∴抛物线的函数表达式为,
(2)如图,过点作轴于,过点作轴于,
由抛物线得:,
设,的面积为,则,,,,
∴=,
S
∵,∴当=时,有最大值是,
∴的最大面积是,此时点的坐标是,
(3)存在点,使得与相似.有两种可能情况:①;②,
由抛物线得:,对称轴为直线=,
∴=,=,=,
①若,则,∴,解得=,∴点的坐标是或,
若点的坐标是,则直线为:=,
解方程组,得:,(不合题意,舍去),
此时满足条件的点的坐标为,
若点的坐标是,同理可求得满足条件的点的坐标为,
②若,同理也可求得满足条件的点的坐标为,
满足条件的点的坐标为,
综上所述,存在满足条件的点,点的坐标为:
、、或
8、已知抛物线y=ax2+bx+c,其中2a=b>0>c,且a+b+c=0.
(1)直接写出关于x的一元二次方程ax2+bx+c =0的一个根;
(2)证明:抛物线y=ax2+bx+c的顶点A在第三象限;
(3)直线y= x+m与x,y轴分别相交于B,C两点,与抛物线y=ax2+bx+c相交于A,D两点.设抛物线y=ax2+bx+c的对称轴与x轴相交于E,如果在对称轴左侧的抛物线上存在点F,使得△ADF与△BOC相似,并且S△ADF=S△ADE,求此时抛物线的表达式.
【分析】
(1)利用抛物线的对称轴、对称性及二次函数与方程的关系数形结合得出二次方程的根;
(2)确定抛物线的顶点位置一可借助数形结合,二可借助顶点坐标的正负性;
(3)借助一次函数与二次函数的关系确定与求解相关点的坐标,将坐标转化为相应的线段长,进而借助题意中的相似及面积关系等构建方程求解未知系数的值.
【解析】
(1)ax2+bx+c =0的一个根为1(或者-3);
(2)证明:∵b =2a,∴对称轴x为=-=-1,将b=2a代入a+b+c=0,得c=-3a.
∵a=b>0>c,∴b2-4ac>0,∴<0,
∴顶点A在第三象限;
(3)∵b =2a,c=-3a,
∴x==,
∴x1=-3,x2=1,
∴函数表达式为y=ax2+2ax-3a,
∵直线y= x+m与x轴、y轴分别相交于B,C,两点,则OB=OC=|m|,
∴△BOC是以∠BOC为直角的等腰直角三角形,这时直线y=x+m与对称轴x=-1的夹角∠BAE=45°.
又∵点F在对称轴左侧的抛物线上,则∠BAE>45°,这时△BOC与△ADF相似,顶点A只可能对应△BOC中的直角顶点O,即△ADF是以A为直角顶点的等腰直角三角形,且对称轴是x=-1,设对称轴x=-1与OF交于点G,
∵直线y=x+m过顶点A,∴m=1-4a,
∴直线表达式为y=x+1-4a,解方程组解得
这里的(-1,4a)即为顶点A,点即为点D的坐标,
D点到对称轴x=-1的距离为-1-(-1)=,AE=|-4a|=4a,
S△ADE=××4a=2,即它的面积为定值.
这时等腰直角三角形ADF的面积为1,∴底边DF =2,而x=-1是它的对称轴,这时D,C重合且在y轴上,由-1=0,∴a=1,此时抛物线的表达式y=x2+2x-3
8、如图所示,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2+bx+c与y轴交于点C,与x轴交于A,B两点,点B的坐标为(3,0),直线y=-x+3恰好经过B,C两点.
(1)写出点C的坐标;
(2)求出抛物线y=x2+bx+c的表达式,并写出抛物线的对称轴和点A的坐标;
(3)点P在抛物线的对称轴上,抛物线顶点为D且∠APD=∠ACB,求点P的坐标.
【分析】 (1)由直线y=-x+3可求出点C坐标;
(2)由B,C两点坐标便可求出抛物线方程,从而求出抛物线的对称轴和A点坐标;
(3)作辅助线AE,由三角形的两个角相等,证明△AEC∽△AFP,根据两边成比例,便可求出PF的长度,从而求出P点坐标.
【解析】(1)y=-x+3与y轴交于点C,故C(0,3);
(2)∵抛物线y=x2+bx+c过点B,C,
∴解得
∴抛物线的表达式为y=x2-4x+3=(x-1)(x-3),
∴对称轴为直线x=2,点A(1,0);
(3)由y=x2-4x+3,
可得D(2,-1),A(1,0);
∴OB=3,OC=3,OA=1,AB=2,
可得△OBC是等腰直角三角形,
∴∠OBC=45°,CB=3.
如答图,设抛物线对称轴与x轴交于点F,
∴AF=AB=1.
过点A作AE⊥BC于点E.
∴∠AEB=90°.
可得BE=AE=,CE=2.
在△AEC与△AFP中,∠AEC=∠AFP=90°,
∵∠ACE=∠APF,
∴△AEC∽△AFP.
∴=,=,解得PF=2.
∵点P在抛物线的对称轴上,
∴点P的坐标为(2,2)或(2,-2).
9、如图所示,若关于x的二次函数y=ax2+bx+c(a>0,c>0,a,b,c是常数)与x轴交于两个不同的点A(x1,0),B(x2,0)(0<x1<x2),与y轴交于点P,其图象顶点为M,点O为坐标原点.
(1)当x1=c=2,a=时,求x2与b的值;
(2)当x1=2c时,试问△ABM能否等边三角形?判断并证明你的结论;
(3)当x1=mc(m>0)时,记△MAB,△PAB的面积分别为S1,S2,若△BPO∽△PAO,且S1=S2,求m的值.
【解析】(1)设ax2+bx+c=0的两根为x1,x2,
把a=,c=2代入,得x2+bx+2=0,
∵x1=2是它的一个根,∴×22+2b+2=0,解得b=-,
∴方程为x2-x+2=0,∴另一个根为x2=3;
(2)当x1=2c时,x2==,此时b=-a(x1+x2)=-,4ac=-2b-1,
∵M,
当△ABM为等边三角形时=AB,即=,
∴b2+2b+1=(1+2b+1),
解得b1=-1,b2=2-1(舍去),此时4ac=-2b-1,即2c=,A,B重合,
∴△ABM不可能为等边三角形;
(3)∵△BPO∽△PAO,∴=,即x1x2=c2=,∴ac=1,a=,
由S1=S2得c==-c,∴b2=4a·2c=8ac=8,∴b1=-2,b2=2(舍去),
方程可变形为x2-2x+c=0,∴x1===(-1)c,x2==(+1)c,
∵x1<x2,x1=mc,∴mc=(-1)c,∴m=-1.
10、如图所示,抛物线y=ax2+bx+c经过▱ABCD的顶点A(0,3),B(-1,0),D(2,3),抛物线与x轴的另一交点为E.经过点E的直线l将▱ABCD分割为面积相等的两部分,与抛物线交于另一点F.点P为直线l上方抛物线上一动点,设点P的横坐标为t.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当t为何值时,△PFE的面积最大?并求最大值的立方根;
(3)是否存在点P使△PAE为直角三角形?若存在,求出t的值;若不存在,说明理由.
原图 备用图
【解析】 (1)利用待定系数法列方程组求解抛物线的表达式;
(2)由平行四边形的对称性可知直线l必过其对称中心,同时利用抛物线的对称性确定E点坐标,进而可求直线l的表达式,结合二次函数表达式确定点F的坐标.作PH⊥x轴,交l于点M,作FN⊥PH,列出PM关于t的表达式,最后利用三角形的面积得S△PFE关于t的表达式,利用二次函数的最值求得t值,从而使问题得以解决;
(3)分两种情形讨论:①若∠P1AE=90°,作P1G⊥y轴,易得P1G=AG,由此构建一元二次方程求t的值;②若∠AP2E=90°,作P2K⊥x轴,AQ⊥P2K,则△P2KE∽△AQP2,由此利用对应边成比例构建一元二次方程求t的值.
【解析】(1)将点A(0,3),B(-1,0),D(2,3)代入y=ax2+bx+c,结得 得
则抛物线表达式为y=-x2+2x+3;
(2)∵直线l将▱ABCD分割为面积相等的两部分,∴必过其对称中心.
由点A,D知,抛物线对称轴为x=1,∴E(3,0),
设直线l的表达式为y=kx+m,代入点和(3,0),得解得
∴直线l的表达式为y=-x+.
由解得xF=-.
如答图①,作PH⊥x轴,交l于点M,作FN⊥PH.
点P的纵坐标为yP=-t2+2t+3,点M的纵坐标为yM=-t+.
∴PM=yP-yM=-t2+2t+3+t-=-t2+t+.
则S△PFE=S△PFM+ S△PEM=PM·FN+PM·EH=PM ·(FN+ EH)
==-+×
∴当t=时,△PFE的面积最大,最大值的立方根为 =.
(3)由图可知∠PEA≠90°.
①若∠P1AE=90°,如答图②,作P1G⊥y轴,
∵OA=OE,∴∠OAE=∠OEA=45°,
∴∠P1AG =∠AP1G=45°,∴P1G=AG.∴t=-t2+2t+3-3,即-t2+t=0,解得t=1或0(舍去).
②若∠AP2E=90°,作P2K⊥x轴,AQ⊥P2K,
则△P2KE∽△AQP2,∴=,∴=,即t2-t-1=0,得t=或<-(舍)
综上可知t=1或符合题意.
11、如图所示,在平面直角坐标系中,直线y=x+2与x轴交于点A,与y轴交于点C.抛物线y=-x2+bx+c经过A,C两点,与x轴的另一交点为点B.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点D为直线AC上方抛物线上一动点.
①连结BC,CD.设直线BD交线段AC于点E,△CDE的面积为S1,△BCE的面积为S2,求的最大值;
②过点D作DF⊥AC,垂足为点F,连结CD.是否存在点D,使得△CDF中的某个角恰好等于∠BAC的2倍?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
原图 备用图
【分析】
(1)先求出直线y=x+2与x轴交点A的坐标,与y轴交点B的坐标,再将点A,B的坐标代入抛物线的函数表达式即可求解;
(2)①过点C作CH⊥BD交BD于点H,则CH是△CDE与△BCE的高线,所以=,分别过点D,B作DM∥y轴、BN⊥x轴,DM交AC于点M,BN交AC于点N,则=.由抛物线的函数表达式求出点B的坐标,进而可求出点N的坐标,得到BN的长;设D,表示出点M的坐标为,可得DM=-t2-2t,于是转化为关于t的二次函数,从而求得最大值;
②分三种情形求【解析】(Ⅰ)∠DFC=2∠BAC;(Ⅱ)∠CDF=2∠BAC;(Ⅲ)∠FCD=2∠BAC.情形(Ⅰ)通过判断∠BAC的度数确定是否存在;情形(Ⅱ)可通过作∠BAC关于 轴的对称图形构成出2∠BAC,再过点C作平行线求解;情形(Ⅲ)在x轴负半轴取点P,使CP=AP,构成出2∠BAC再求解.
【解析】(1)在y=x+2中,当x=0时,y=2;当y=0时,x=-4.
∴C(0,2),A(-4,0).
代入y=-x2+bx+c,得解得b=-,c=2.
∴抛物线的函数表达式为y=-x2-x+2.
(2)如答图①,过点C作CH⊥BD于点H,
则S1=DE·CH,S2=BE·CH,∴=.
过点D作DM∥y轴,交AC于点M,过点B作BN⊥x轴交AC于点N,则DM∥BN.
∴=.
在y=-x2-x+2中,当y=0时,-x2-x+2=0,解得x=-4或1.
∴B(1,0).当x=1时,y=x+2=.
∴N,BN=.
设D,则M.
∴DM=-t2-t+2-=-t2-2t.∴==-(t+2)2+.
∴当t=-2时,取最大值.
②∵A(-4,0),B(1,0),C(0,2),∴OA=4,OB=1,OC=2.
==,=.
又∵∠AOC=∠BOC=90°,∴△AOC∽△COB.
∴∠ACO=∠ABC.
(Ⅰ)∵tan∠BAC==≠1,∴∠BAC≠45°.∴∠DFC≠2∠CAB.
(Ⅱ)当∠DCF=2∠CAB时,如答图②,作点C关于x轴的对称点G,连结AG,则∠CAB=∠GAB,G(0,-2).∴∠CAG=2∠CAB.
设直线AG的函数表达式为y=kx+d(k≠0).
把A(-4,0),G(0,-2)代入,得 解得k=-,d=-2.
∴直线AG的函数表达式为y=-x-2.过点C作CD∥AG交第二象限内的抛物线于点D,则∠DCF=∠CAG=2∠CAB,且直线CD的函数表达式为y=-x+2.
由-x+2=-x2-x+2,解得x1=0(舍去),x2=-2,∴点D的横坐标为-2.
(Ⅲ)当∠CDF=2∠CAB时,如答图③,在x轴负半轴上取点P,使CP=AP.
∴∠CAB=∠ACP,∴∠CPO=∠CAB+∠ACP=2∠CAB.设OP=m,则CP=AP=4-m.
在Rt△OCP中,由勾股定理,得OP2+OC2=CP2.
∴m2+22=(4-m)2.解得m=,即OP=,∴tan∠CDF=tan∠CPO==,∴=.
过点F作QK∥x轴交y轴于点K,过点D作DQ∥y轴交QK于Q,则∠Q=∠FKC=90°,∠CFK+∠FCK=90°,=,∴=,即FK=2KC.∵DF⊥AC,∴∠CFK+∠DFQ=90°.
∴∠FCK=∠DFQ.又∵∠Q=∠FKC,∴△FKC∽△DQF.∴===.
设QF=3n,则KC=4n,FK=8n,DQ=6n,OK=2-4n.∴D(-11n,2+2n),代入y=-x2-x+2,得2+2n=-×(-11n)2-x(-11n)+2.解得n1=0(不合题意,舍去),n2=.
∴-11n=-,即点D的横坐标为-.
综上诉述,点D的横坐标为-2或-.
12、如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx-8与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,直线l经过坐标原点O,与抛物线的一个交点为D,与抛物线的对称轴交于点E,连接CE,已知点A,D的坐标分别为(-2,0),(6,-8).
(1)求抛物线的解析式,并分别求出点B和点E的坐标;
(2)试探究抛物线上是否存在点F,使△FOE≌△FCE.若存在,请直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据待定系数法求出抛物线解析式即可求出点B,求出直线OD解析式即可解决点E坐标.
(2)抛物线上存在点F使得△FOE≌△FCE,此时点F纵坐标为-4,令y=-4即可解决问题.【解析】(1)∵抛物线y=ax2+bx-8经过点A(-2,0),D(6,-8),
∴ 解得∴抛物线的函数表达式为y=x2−3x−8;
∵y=x2−3x−8= (x−3)2− ,∴抛物线的对称轴为直线x=3.
又抛物线与x轴交于A,B两点,点A的坐标为(-2,0).∴点B的坐标为(8,0),
设直线L的函数表达式为y=kx.
∵点D(6,-8)在直线L上,∴6k=-8,解得k=- ,∴直线L的函数表达式为y=-x,
∵点E为直线L和抛物线对称轴的交点,
∴点E的横坐标为3,纵坐标为-×3=-4,∴点E的坐标为(3,-4);
(2)抛物线上存在点F,使△FOE≌△FCE.
∵OE=CE=5,∴FO=FC,∴点F在OC的垂直平分线上,此时点F的纵坐标为-4,
∴x2-3x-8=-4,解得x=3± ,∴点F的坐标为(3-,-4)或(3+,-4).
【小结】本题考查二次函数综合题、一次函数的性质、待定系数法,等腰三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会分类讨论,不能漏解,学会用方程的思想思考问题,属于中考压轴题
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