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【精品】中考数学备考 专题3.5 以二次函数与三角形为背景的解答题(原卷版+解析版)
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1.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A、B、C三点,已知点A(﹣3,0),B(0,m),C(1,0).
(1)求m值;
(2)设点P是直线AB上方的抛物线上一动点(不与点A、B重合).
①过点P作x轴的垂线,垂足为F,交直线AB于点E,作PD⊥AB于点D.动点P在什么位置时,△PDE的周长最大,求出此时P点的坐标;
②连接AP,并以AP为边作等腰直角△APQ,当顶点Q恰好落在抛物线的对称轴上时,求出对应的点P坐标.
【答案】(1)m的值为3;(2)①点P坐标为(﹣,);②点P的坐标为()、(﹣1﹣,2)、(﹣2,3)
②等腰直角△APQ的三边都可能是底边,故分三种情况进行讨论,然后构造全等三角形,得到相等线段,然后用一个字母表示一条线段,从而将点P的坐标用该字母表示,然后代入抛物线的解析式,就可求出点P的坐标.
(2)①如图1.
∵OA=OB=3,∠AOB=90°,∴∠AB0=45°.
∵PF⊥OA,PD⊥AB,∴∠PDA=∠EFA=90°=∠AOB,∴EF∥OB,∴∠PED=∠ABO=45°,∴PD=PE•sin45°PE,DE=PE•cos45°PE,∴△PDE的周长为(1)PE.
设直线AB的解析式为y=mx+n,则有.
解得:,∴直线AB的解析式为y=x+3.
设点P的横坐标为a,则点E的横坐标也为a,∴yP=﹣a2﹣2a+3,yE=a+3,∴PE=yP﹣yE=(﹣a2﹣2a+3)﹣(a+3)=﹣a2﹣3a=﹣(a)2.
∵﹣1<0,∴当a时,PE取到最大值,△PDE的周长也就取到最大值.
此时yP=﹣()2﹣2×()+3,∴当点P坐标为()时,△PDE的周长取到最大值.
②Ⅰ.若AQ为等腰直角△APQ的底边,如图2,则有AP=PQ,∠APQ=90°.
过点P作PG⊥OA,垂足为G,过点P作PT⊥QH,垂足为T.
∵∠PGH=∠GHT=PTH=90°,∴四边形PGHT是矩形,∴∠GPT=90°,PT=GH,PG=HT,∴∠APG=90°﹣∠GPQ=∠TPQ.
在△AGP和△QTP中,,∴△AGP≌△QTP,∴AG=TQ,PG=PT,∴PG=GH.
∵抛物线y=﹣x2﹣2x+3的对称轴为x1,∴OH=1.
设PG=t(t>0),则OG=GH+OH=PG+OH=t+1.
∵点P在第二象限,∴点P的坐标为(﹣t﹣1,t).
∵点P在抛物线y=﹣x2﹣2x+3上,∴t=﹣(﹣t﹣1)2﹣2(﹣t﹣1)+3.
整理得:t2+t﹣4=0.
解得:t1(舍去),t2,∴点P的坐标为().
Ⅱ.若PQ为等腰直角△APQ的底边,如图3,则有AP=AQ,∠PAQ=90°.
过点P作PG⊥OA,垂足为G,则有∠APG=90°﹣∠PAG=∠HAQ.
在△AGP和△QHA中,,∴△AGP≌△QHA,∴PG=AH.
∵AH=AO﹣OH=3﹣1=2,∴PG=2,∴yP=2.
解﹣x2﹣2x+3=2得:x1=﹣1,x2=﹣1.
∵点P在第二象限,∴点P的坐标为(﹣1,2).
∵点P在第二象限,∴点P的坐标为(﹣p﹣1,p+2).
∵点P在抛物线y=﹣x2﹣2x+3上,∴p+2=﹣(﹣p﹣1)2﹣2×(﹣p﹣1)+3.
整理得:p2+p﹣2=0.
解得:p1=﹣2(舍去),p2=1,∴点P的坐标为(﹣2,3).
综上所述:点P的坐标为()、(﹣1,2)、(﹣2,3).
2.如图,二次函数y=ax2+bx+4的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的右侧),与y轴交于点C,点A的坐标为(2,0),它的对称轴是直线x=﹣1.
(1)直接写出点B,点C的坐标.
(2)求这个二次函数的解析式.
(3)若点P在x轴上,且△PBC为等腰三角形,请求出线段BC的长并直接写出符合条件的所有点P的坐标.
【答案】(1) B(-4,0),C(0,4);(2) y=﹣x2﹣x+4;(3)BC=4 ,P(0,0)或(﹣4+4,0)或(﹣4﹣4,0)或(4,0).
【详解】
(1)解:由对称轴是直线x=-1,点A坐标为(2,0),以及二次函数,易得B(-4,0)C(0,4)
(2)根据题意得,
,
解得,,
∴二次函数的解析式y=﹣x2﹣x+4;
②当BP=BC时,
∴(m+4)2=32,
∴m=﹣4±4,
∴P(﹣4+4,0)或(﹣4﹣4,0)
③当CP=BC时,m2+16=32,
∴m=4或m=﹣4(舍去),
∴P(4,0),
即:符合条件的所有点P的坐标为P(0,0)或(﹣4+4,0)或(﹣4﹣4,0)或(4,0).
3.如图,在平面直角坐标系中,—抛物线y=﹣a(x+1)(x﹣3)(a>0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.抛物线的对称轴与x轴交于点E,过点C作x轴的平行线,与抛物线交于点D,连接DE,延长DE交y轴于点F,连接AD、AF.
(1)点A的坐标为____________,点B的坐标为_________ ;
(2)判断四边形ACDE的形状,并给出证明;
(3)当a为何值时,△ADF是直角三角形?
【答案】(1)点A(﹣1,0),点B(3,0);(2)四边形ACDE是平行四边形.证明见解析;(3)当或时,△ADF为直角三角形.
(3)过点D作DG⊥AB于点G,通过“角边角”易证△OEF ≌△DEG,OF=GD=3a,即F点坐标为(0,-3a),①若∠DAF=90°,则∠DAG+∠FAO=90°,然后证明△AOF∽△DGA,得到,然后求得符合题意的a即可;②若∠DFA=90°,则∠DFC+∠AFO=90°,易得OF垂直平分AE,AF=EF,则∠DFC=∠AFO=45°,所以OF=OA,即,a=.
(2)四边形ACDE是平行四边形.
证明如下:令,得,即,
∵点A(﹣1,0),B(3,0),
∴抛物线的对称轴为直线x=1,
∴点D(2,3a),E(1,0),
∴AE=CD=2,
又,
∴四边形ACDE是平行四边形;
(3)过点D作DG⊥AB于点G,由,可知OE=GE,
又∵∠FOE=∠DGE=90°,∠OEF=∠GED,
∴△OEF ≌△DEG(ASA),
∴OF=GD=3a,
∴F点坐标为(0,-3a),
讨论:①若∠DAF=90°,则∠DAG+∠FAO=90°,
又∠FAO+∠AFO=90°,
∴∠DAG=∠AFO,
又∠AOF=∠DGA=90°,
∴△AOF∽△DGA,
∴,
即,
∴,
∵a > 0,
∴,
∵以上各步均可逆,故合题意;
4.如图,直线与轴交于点,与轴交于点,抛物线
经过点.
(1)求抛物线的解析式,
(2)已知点是抛物线上的一个动点,并且点在第二象限内,过动点作轴于点,交线段于点.
①如图1,过作轴于点,交抛物线于两点(点位于点的左侧),连接,当线段的长度最短时,求点的坐标,
②如图2,连接,若以为顶点的三角形与相似,求的面积.[来源:学科网]
【答案】(1) ;(2) ①点的坐标为,点的坐标为,点的坐标为;②
【详解】
(1)把代入得,
由,得,
(2) ①由题意可知,四边形是矩形,所以.
由(1)可知,
当时,最短,即最短,
此时点是的中点,
所以,,
点的坐标为,
将代入得,,
点的坐标为,
将代入得,,
解得,,
点的坐标为,点的坐标为
②当时(如图2),则、关于抛物线的对称轴对称,
的坐标为,点的坐标为,,
当时(如图3),则是等腰直角三角形,,
过点作于点,设点的坐标为,
,,,解得,
.
5.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)求抛物线的函数表达式,并分别求出点B和点E的坐标;
(2)若点P是y轴负半轴上的一个动点,设其坐标为(0,m),直线PB与直线l交于点Q,试探究:当m为何值时,△OPQ是等腰三角形.
【答案】(1)y=x2-3x-8;B(8,0),E(3,-4);(2)m的值为-或-.
【解析】
【详解】
(1)∵抛物线y=ax2+bx-8经过点A(-2,0),D(6,-8),
∴将A、D两点的坐标代入得,
解得,
∴抛物线的函数表达式为y=x2-3x-8;
(2)需分两种情况进行讨论:
①当OP=OQ时,△OPQ是等腰三角形,如解图①,
图1
∵点E的坐标为(3,-4),
∴OE==5,
过点E作直线ME∥PB,交y轴于点M,交x轴于点H,
则=,
∴OM=OE=5,
∴点M的坐标为(0,-5),
设直线ME的函数表达式为y=k1x-5,E(3,-4)在直线ME上,
∴3k1-5=-4,解得k1=,
∴直线ME的函数表达式为y=x-5,
令y=0,解得x=15,
∴点H的坐标为(15,0).
又∵MH∥PB,
∴=,即,
∴m=-;
②当QO=QP时,△OPQ是等腰三角形,如图,
设直线CE交x轴于点N,其函数表达式为y=k2x-8,
E(3,-4)在直线CE上,
∴3k2-8=-4,解得k2=,
∴直线CE的函数表达式为y=x-8,
令y=0,得x-8=0,
∴x=6,
∴点N的坐标为(6,0).
∵CN∥PB.
∴=,
∴=,解得m=-.
综上所述,当m的值为-或-时,△OPQ是等腰三角形.
6.如图,已知直线y=﹣x+4分别交x轴、y轴于点A、B,抛物线过y=ax2+bx+c经过A,B两点,点P是线段AB上一动点,过点P作PC⊥x轴于点C,交抛物线于点D.
(1)若抛物线的解析式为y=﹣x2+x+4,设其顶点为M,其对称轴交AB于点N.
①求点M、N的坐标;
②是否存在点P,使四边形MNPD为菱形?并说明理由;
(2)当点P的横坐标为2时,是否存在这样的抛物线,使得以B、P、D为顶点的三角形是直角三角形?若存在,求出满足条件的抛物线的解析式;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)① M(1,),N(1,3); ②见解析;(2)见解析.
【详解】
解:(1)①y=﹣x2+x+4=﹣(x﹣1)2+,
∴顶点M的坐标为(1,),
当x=1时,y=﹣1+4=3,
∴点N的坐标为(1,3);
②不存在.理由如下:
MN=﹣3=,
设点P 的坐标为(m,﹣m+4),则D(m,﹣m2+m+4),
[来源:学§科§网]
PD=﹣m2+m+4﹣(﹣m+4)=﹣m2+2m,
∵PD∥MN.
∴当PD=MN时,四边形MNPD为平行四边形,
即﹣m2+2m=,解得:m=1或3(m=1舍去),
∴点P(3,1),由N(1,3),
∴PN=≠MN,
∴平行四边形MNPD不是菱形,
即:不存在点P,使四边形MNPD为菱形;
把A、B、D坐标代入二次函数表达式得:,解得:,
故:二次函数表达式为:y=﹣x2+3x+4.
7.在平面直角坐标系中,抛物线与轴的两个交点分别为A(-3,0)、B(1,0),与y轴交于点D(0,3),过顶点C作CH⊥x轴于点H.
(1)求抛物线的解析式和顶点C的坐标;
(2)连结AD、CD,若点E为抛物线上一动点(点E与顶点C不重合),当△ADE与△ACD面积相等时,求点E的坐标;
(3)若点P为抛物线上一动点(点P与顶点C不重合),过点P向CD所在的直线作垂线,垂足为点Q,以P、C、Q为顶点的三角形与△ACH相似时,求点P的坐标.
【答案】(1),(-1,4) (2)(-2,3),,
(3)(-4,-5),(,)
【详解】
(1)设抛物线的解析式为,
∵抛物线过点A(-3,0),B(1,0),D(0,3),
∴,解得,a=-1,b=-2,c=3,
∴抛物线解析式为,顶点C(-1,4);
∴直线EC的解析式为y=x+5,
直线EH的解析式为y=x+1,
分别与抛物线解析式联立,得,,
解得点E坐标为(-2,3),,;
(3)①若点P在对称轴左侧(如图2),只能是△CPQ∽△ACH,得∠PCQ=∠CAH,
∴,
分别过点C、P作x轴的平行线,过点Q作y轴的平行线,交点为M和N,[来源:学科网]
由△CQM∽△QPN,
得=2,
∵∠MCQ=45°,
设CM=m,则MQ=m,PN=QN=2m,MN=3m,
∴P点坐标为(-m-1,4-3m),
将点P坐标代入抛物线解析式,得,
解得m=3,或m=0(与点C重合,舍去)
∴P点坐标为(-4,-5);
②若点P在对称轴右侧(如图①),只能是△PCQ∽△ACH,得∠PCQ=∠ACH,
∴,
延长CD交x轴于M,∴M(3,0)
∴直线CF的解析式为y=,
联立抛物线解析式,得,解得点P坐标为(,),
综上所得,符合条件的P点坐标为(-4,-5),(,).
8.如图,在平面直角坐标系中,直线y=-x+2分别交x轴、y轴于点A、B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A、B.点P是x轴上一个动点,过点P作垂直于x轴的直线分别交抛物线和直线AB于点E和点F.设点P的横坐标为m.
(1)点A的坐标为 .
(2)求这条抛物线所对应的函数表达式.
(3)点P在线段OA上时,若以B、E、F为顶点的三角形与△FPA相似,求m的值.
(4)若E、F、P三个点中恰有一点是其它两点所连线段的中点(三点重合除外),称E、F、P三点为“共谐点”.直接写出E、F、P三点成为“共谐点”时m的值.
【答案】(1)(4,0)(2)y=﹣x2+x+2(3),(4)﹣1或﹣或
【详解】
(1)在y=-x+2中,令y=0,则x=4,
∴A(4,0);
故答案为:(4,0);
(2)∵在y=-x+2中,令x=0,则y=2,
∴B(0,2),
把A(4,0),B(0,2)代入y=﹣x2+bx+c,得b=,
∴这条抛物线所对应的函数表达式为y=﹣x2+x+2;
∵∠EBF=90°,
∴∠EBC+∠ABO=90°,
∴∠ABO=∠BEC,
∴Rt△ECB∽Rt△BOA,
∴,
∴,解得m=0(舍去)或m=,
解得,m=,
综上所述,以B、E、F为顶点的三角形与△FPA相似,m的值=,
(4)由(1)知,P(m,0),E(m,﹣m2+m+2),F(m,﹣m+2),
∵E、F、P三点为“共谐点”,
∴有F为线段PE的中点、P为线段FE的中点或E为线段PF的中点,
当F为线段PE的中点时,则有2(﹣m+2)=﹣m2+m+2,解得m=4(三点重合,舍去)或m=;
当P为线段FE的中点时,则有﹣m+2+(﹣m2+m+2)=0,解得m=4(舍去)或m=﹣1;
当E为线段FP的中点时,则有﹣m+2=2(﹣m2+m+2),解得m=4(舍去)或m=﹣;
综上可知当E、F、P三点成为“共谐点”时m的值为﹣1或﹣或.
9.如图1,已知抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过A(6,0)、B(8,8)两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)将直线OB向下平移m个单位长度后,得到的直线与抛物线只有一个公共点D,求m的值及点D的坐标;
(3)如图2,若点N在抛物线上,且∠NBO=∠ABO,则在(2)的条件下,在坐标平面内有点P,求出所有满足△POD∽△NOB的点P坐标(点P、O、D分别与点N、O、B对应).
【答案】(1)抛物线的解析式是y=x2﹣3x;(2)D点的坐标为(4,﹣4);(3)点P的坐标是()或().
试题解析:
(1)∵抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过A(6,0)、B(8,8)
∴将A与B两点坐标代入得:,解得:,
∴抛物线的解析式是y=x2﹣3x.
(2)设直线OB的解析式为y=k1x,由点B(8,8),
得:8=8k1,解得:k1=1
∴直线OB的解析式为y=x,
∴直线OB向下平移m个单位长度后的解析式为:y=x﹣m,
∴x﹣m=x2﹣3x,
∵抛物线与直线只有一个公共点,
∴△=16﹣2m=0,
解得:m=8,
此时x1=x2=4,y=x2﹣3x=﹣4,
∴D点的坐标为(4,﹣4)
∴直线A′B的解析式是y=,
∵∠NBO=∠ABO,∠A′BO=∠ABO,
∴BA′和BN重合,即点N在直线A′B上,
∴设点N(n,),又点N在抛物线y=x2﹣3x上,
∴=n2﹣3n, 解得:n1=﹣,n2=8(不合题意,舍去)
∴N点的坐标为(﹣,).
如图1,将△NOB沿x轴翻折,得到△N1OB1,
则N1(﹣,-),B1(8,﹣8),
∴O、D、B1都在直线y=﹣x上.
∵△P1OD∽△NOB,△NOB≌△N1OB1,
∴△P1OD∽△N1OB1,
∴,
∴点P1的坐标为().
将△OP1D沿直线y=﹣x翻折,可得另一个满足条件的点P2(),
综上所述,点P的坐标是()或().
10.如图,抛物线与轴交于A,B两点(点B在点A的左侧),与y轴交于点C,顶点为D,其对称轴与轴交于点E,联接AD,OD.
(1)求顶点D的坐标(用含的式子表示);
(2)若OD⊥AD,求该抛物线的函数表达式;
(3)在(2)的条件下,设动点P在对称轴左侧该抛物线上,PA与对称轴交于点M,若△AME与△OAD相似,求点P的坐标.
【答案】(1)(4,-4m)(2)(3)(0,)或(1,)
(2)∵
∴点A(6,0),点B(2,0),则OA=6, ∵抛物线的对称轴为x=4,∴点E(4,0),
则OE=4,AE=2, 又DE=4m,
∴由勾股定理得:, ,
又OD⊥AD,∴, 则,解得:,
∵m>0,∴抛物线的函数表达式.
(3)如图,过点P作PH⊥x轴于点H,则△APH∽△AME,
在Rt△OAD中,, 设点P的坐标为,
当△APH∽△AME∽△AOD时,∵,
∴,即,
解得:x=0,x=6(舍去),∴点P的坐标为;
②△APH∽△AME∽△OAD时,∵, ∴,即,
解得:x=1,x=6(舍去),∴点P的坐标为;
综上所述,点P的坐标为或.
11.如图,抛物线y=-x2-x+与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴于点C,已知点D(0,-).
(1)求直线AC的解析式;
(2)如图1,P为直线AC上方抛物线上的一动点,当△PBD的面积最大时,过P作PQ⊥x轴于点Q,M为抛物线对称轴上的一动点,过M作y轴的垂线,垂足为点N,连接PM、NQ,求PM+MN+NQ的最小值;
(3)在(2)问的条件下,将得到的△PBQ沿PB翻折得到△PBQ′,将△PBQ′沿直线BD平移,记平移中的△PBQ′为△P′B′Q″,在平移过程中,设直线P′B′与x轴交于点E,则是否存在这样的点E,使得△B′EQ″为等腰三角形?若存在,求此时OE的长.
【答案】(1)直线AC的表达式为;(2)的最小值为;(3)或或或.
详解:(1)
、、
设直线AC的表达式为,将、代入解析式:
可得 则直线AC的表达式为 ;
(2)可得直线BD的解析式为,过点P作y轴的平行线交直线BD于点F,
设点 ,则.
,
.
当,即时,最大;
则,过点P作对称轴的垂线,垂足为点,可得
作关于轴的对称点,连接,交轴与点,
再过点作对称轴的垂线,垂足为点,即、为所求点.
此时
,则最小值为 ;
(3)当时,或
当时,.
当时,.
12.二次函数y=ax2+bx+4的图象与x轴交于两点A、B,与y轴交于点C,且A(﹣1,0)、B(4,0).
(1)求此二次函数的表达式;
(2)如图1,抛物线的对称轴m与x轴交于点E,CD⊥m,垂足为D,点F(﹣,0),动点N在线段DE上运动,连接CF、CN、FN,若以点C、D、N为顶点的三角形与△FEN相似,求点N的坐标;
(3)如图2,点M在抛物线上,且点M的横坐标是1,将射线MA绕点M逆时针旋转45°,交抛物线于点P,求点P的坐标.
【答案】(1)抛物线的解析式为y=﹣x2+3x+4;(2)点N的坐标为(, )或(,2);(3)P的坐标为(4,0)
(3)过点A作AD∥y轴,过点M作DM∥x轴,交点为D,过点A作AE⊥AM,取AE=AM,作EF⊥x轴,垂足为F,连结EM交抛物线与点P.则△AME为等腰直角三角形,然后再求得点M的坐标,从而可得到MD=2,AD=6,然后证明∴△ADM≌△AFE,于是可得到点E的坐标,然后求得EM的解析式为y=−2x+8,最后求得直线EM与抛物线的交点坐标即可.
详解:
(1)当x=0时,y=4,∴C(0,4).
设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣4),将点C的坐标代入得:﹣4a=4,解得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+3x+4.
当△CDN∽△NEF时, ,即,解得:a=2.
∴点N的坐标为(,2).
综上所述,点N的坐标为(, )或(,2).
(3)如图所示:过点A作AD∥y轴,过点M作DM∥x轴,交点为D,过点A作AE⊥AM,取AE=AM,作EF⊥x轴,垂足为F,连结EM交抛物线与点P.
∵AM=AE,∠MAE=90°, ∴∠AMP=45°.
将x=1代入抛物线的解析式得:y=6, ∴点M的坐标为(1,6). ∴MD=2,AD=6.
∵∠DAM+∠MAF=90°,∠MAF+∠FAE=90°, ∴∠DAM=∠FAE.
在△ADM和△AFE中, ,
∴△ADM≌△AFE.
∴EF=DM=2,AF=AD=6.
∴E(5,﹣2).
设EM的解析式为y=kx+b.
将点M和点E的坐标代入得: ,
解得k=﹣2,b=8,
∴直线EM的解析式为y=﹣2x+8.
将y=﹣2x+8与y=﹣x2+3x+4联立,解得:x=1或x=4.
将x=4代入y=﹣2x+8得:y=0.∴点P的坐标为(4,0).
13.如图,在平面直角坐标系xOy中,把抛物线C1:y=﹣x2沿x轴翻折,再平移得到抛物线C2,恰好经过点A(﹣3,0)、B(1,0),抛物线C2与y轴交于点C,抛物线C1:y=﹣x2与抛物线C2的对称轴交于D点.
(1)求抛物线C2的表达式.
(2)在抛物线C2的对称轴上是否存在一点M,使得以M、O、D为顶点的三角形与△BOD相似?若存在,求点M坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)y=x2+2x﹣3; (2)点M的坐标为(﹣1,﹣2)或(﹣1,﹣3).[来源:Z#xx#k.Com]
(2)如图所示:
∵抛物线C2的对称轴x=﹣=﹣1,
∴点E的坐标为(﹣1,0),
∵将x=﹣1代入y=﹣x2得:y=﹣1,
∴D(﹣1,﹣1),
∴OE=DE=1,
∴△OED为等腰直角三角形,
∴OD=,∠EOD=∠EDO=45°,
∴∠DOB=135°,
在Rt△EDB中,DB=,
∵∠DOB=135°,
∴M点只能在D点下方,
∵∠BDM=∠BOD=135°,
∴当或时,以M、O、D为顶点的三角形与△BOD相似,
∵当时,,解得:MD=2,
∴点M的坐标为(﹣1,﹣3),
∵当时,,解得:MD=1,
∴点M的坐标为(﹣1,﹣2),
综上所述点M的坐标为(﹣1,﹣2)或(﹣1,﹣3).
14.如图,在平面直角坐标系中,已知矩形ABCD的三个顶点、、抛物线过A、C两点.
直接写出点A的坐标,并求出抛物线的解析式;
动点P从点A出发沿线段AB向终点B运动,同时点Q从点C出发,沿线段CD向终点D运动速度均为每秒1个单位长度,运动时间为t秒过点P作交AC于点E.
过点E作于点F,交抛物线于点当t为何值时,线段EG最长?
连接在点P、Q运动的过程中,判断有几个时刻使得是等腰三角形?请直接写出相应的t值.
【答案】 A的坐标为,抛物线的解析式为:;当时,线段EG最长为2;.
详解:(1)因为点B的横坐标为4,点D的纵坐标为8,AD∥x轴,AB∥y轴,所以点A的坐标为(4,8).
将A(4,8)、C(8,0)两点坐标分别代入y=ax2+bx得,解得:a=﹣,b=4. 故抛物线的解析式为:y=﹣x2+4x;
(2)①在Rt△APE和Rt△ABC中,tan∠PAE==,即=,∴PE=AP=t.PB=8﹣t,∴点E的坐标为(4+t,8﹣t),∴点G的纵坐标为:﹣(4+t)2+4(4+t)=﹣t2+8,∴EG=﹣t2+8﹣(8﹣t)=﹣t2+t.
∵﹣<0,∴当t=4时,线段EG最长为2.
②共有三个时刻.
(i)当EQ=QC时,因为Q(8,t),E(4+t,8﹣t),QC=t,所以根据两点间距离公式,得:(t﹣4)2+(8﹣2t)2=t2.
整理得:13t2﹣144t+320=0,解得:t=或t==8(此时E、C重合,不能构成三角形,舍去).
(ii)当EC=CQ时,因为E(4+t,8﹣t),C(8,0),QC=t,所以根据两点间距离公式,得:
(4+t﹣8)2+(8﹣t)2=t2.
整理得:t2﹣80t+320=0,t=40﹣16,t=40+16>8(此时Q不在矩形的边上,舍去).
(iii)当EQ=EC时,因为Q(8,t),E(4+t,8﹣t),C(8,0),所以根据两点间距离公式,得:(t﹣4)2+(8﹣2t)2=(4+t﹣8)2+(8﹣t)2,解得:t=0(此时Q、C重合,不能构成三角形,舍去)或t=.
于是t1=,t2=,t3=40﹣16.
[来源:学科网ZXXK]
15.如图,抛物线y=a( x+1 )2-4a(a<0)与x轴交于点A、B(A在B的左侧),与y轴交于点C,CD∥x轴交抛物线于点D,连接BD交抛物线的对称轴于点E,连接BC、CE.
(1)抛物线顶点坐标为 (用含a的代数式表示),A点坐标为 ,
(2)当△DCE的面积为时,求a的值;
(3)当△BCE为直角三角形时,求抛物线的解析式.
【答案】(1)(-1,-4a),(-3,0)(2)-(3)y=-( x+1 )2+4或y=-( x+1 )2 +
(3)作DH⊥x轴于H.显然,∠CBE为锐角,所以∠CBE90°.分两种情况讨论:
①若∠BEC=90°,②若∠BCE=90°。
详解:(1)抛物线y=a( x+1 )2-4a(a<0)的顶点坐标是(-1,-4a).令y=0,得:a( x+1 )2-4a=0,解得:x=-3,或x=1,∴A点坐标为(-3,0).
(2)设对称轴交CD于M,交x轴于F.令x=0,得:y=a-4a=-3a,∴C(0,-3a).∵对称轴为直线x=1,∴D(-2,-3a),∴DC=2.∵△DCE的面积=,∴DC•ME=,∴ME=,∴E(-1,),易求直线BD的解析式为:.∵E为直线BD与对称轴的交点,∴当x=-1时,y=-2a,∴-2a=,解得:a=.
(3)作DH⊥x轴于H.
显然,∠CBE为锐角,所以∠CBE90°.
①若∠BEC=90°,则∠DEC=90°.
∵CD∥x轴,∴由对称性可知∠CEM=∠DEM=45°,∴∠BEF=45°,∴∠BDH=45°,∴BH=DH.
∵y=a( x+1 )2-4a,∴A(-3,0),B(1,0),C(0,-3a),抛物线的对称轴为直线x=-1,∴D(-2,-3a),∴BH=3,DH=-3a,∴a=-1∴y=-( x+1 )2+4;
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