2018年中考复习数学《二次函数与几何图形结合》专项检测(含答案)
展开 专题四 二次函数与几何图形结合
类型一 探究线段数量与最值问题
1.已知:抛物线l1:y=-x2+bx+3交x轴于点A,B(点A在点B的左侧),交y轴于点C,其对称轴为x=1,抛物线l2经过点A,与x轴的另一个交点为E(5,0),与y轴交于点D(0,-).
(1)求抛物线l2的函数表达式;
(2)P为直线x=1上一点,连接PA,PC,当PA=PC时,求点P的坐标;
(3)M为抛物线l2上一动点,过点M作直线MN∥y轴,交抛物线l1于点N,求点M自点A运动至点E的过程中,线段MN长度的最大值.
第1题图
2.如图,在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点A,C分别在x轴和y轴的正半轴上,顶点B的坐标为(2m,m).翻折矩形OABC,使点A与点C重合,得到折痕DE.设点B的对应点为F,折痕DE所在直线与y轴相交于点G,经过点C、F、D的抛物线为y=ax2+bx+c.
(1)求点D的坐标(用含m的式子表示);
(2)若点G的坐标为(0,-3),求该抛物线的解析式;
(3)在(2)的条件下,设线段CD的中点为M,在线段CD上方的抛物线上是否存在点P,使PM=EA?若存在,直接写出点P的坐标,若不存在,说明理由.
第2题图
3.如图,边长为8的正方形OABC的两边在坐标轴上,以点C为顶点的抛物线经过点A,点P是抛物线上点A,C间的一个动点(含端点),过点P作PF⊥BC于点F.点D,E的坐标分别为(0,6),(-4,0),连接PD,PE,DE.
(1)请直接写出抛物线的解析式;
(2)小明探究点P的位置发现:当点P与点A或点C重合时,PD与PF的差为定值.进而猜想:对于任意一点P,PD与PF的差为定值.请你判断该猜想是否正确,并说明理由;
(3)小明进一步探究得出结论:若将“使△PDE的面积为整数”的点P记作“好点”,则存在多个“好点”,且使△PDE的周长最小的点P也是一个“好点”.请直接写出所有“好点”的个数,并求出△PDE周长最小时“好点”的坐标.
第3题图
4.已知:抛物线y = x2+(2m-1)x + m2-1经过坐标原点,且当x<0时,y随x的增大而减小.
(1)求抛物线的解析式,并写出y<0时,对应x的取值范围;
(2)设点A是该抛物线上位于x轴下方的一个动点,过点A作x轴的平行线交抛物线于另一点D,再作AB⊥x轴于点B, DC⊥x轴于点C.
①当BC=1时,直接写出矩形ABCD的周长;
②设动点A的坐标为 (a,b),将矩形ABCD的周长L表示为a的函数并写出自变量的取值范围,判断周长是否存在最大值,如果存在,求出这个最大值,并求出此时点A的坐标;如果不存在,请说明理由.
类型二 探究面积数量与最值问题
1.如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A和点B(1,0),与y轴交于点C (0,3),其对称轴l为x=-1.
(1)求抛物线的解析式并写出其顶点坐标;
(2)若动点P在第二象限内的抛物线上,动点N在对称轴l上.
①当PA⊥NA,且PA=NA时,求此时点P的坐标;
②当四边形PABC的面积最大时,求四边形PABC面积的最大值及此时点P的坐标.
第1题图
2.如图,已知抛物线y=-x2+bx+c与直线AB相交于A(-3,0),B(0,3)两点.
(1)求这条抛物线的解析式;
(2)设C是抛物线对称轴上的一动点,求使∠CBA=90°的点C的坐标;
(3)探究在抛物线上是否存在点P,使得△APB的面积等于3,若存在,求出点P的坐标,若不存在请说明理由.
第2题图
3.如图①,关于x的二次函数y=-x2+bx+c经过点A(-3,0),点C(0,3),点D为二次函数的顶点,DE为二次函数的对称轴,E在x轴上.
(1)求抛物线的解析式;
(2)DE上是否存在点P到AD的距离与到x轴的距离相等,若存在,求点P坐标,若不存在,请说明理由;
(3)如图②,DE的左侧抛物线上是否存在点F,使2S△FBC=3S△EBC,若存在,求点F坐标,若不存在,说明理由.
第3题图
4.如图①,抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于A,B,与y轴交于C,抛物线的顶点为D,直线l过C交x轴于E(4,0).
(1)写出D的坐标和直线l的解析式;
(2)P(x,y)是线段BD上的动点(不与B,D重合).PF⊥x轴于F.设四边形OFPC的面积为S,求S与x之间的函数关系式,并求S的最大值;
(3)点Q在x轴的正半轴上运动,过Q作y轴的平行线,交直线l于M,交抛物线于N,连接CN,将△CMN沿CN翻折,M的对应点为M′.在图②中探究:是否存在点Q,使得M′恰好落在y轴上?若存在,请求出Q的坐标;若不存在,请说明理由.
第4题图
5.如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴交于两点,其中点A(-1,0),点C(0,5)、D(1,8)在抛物线上,M为抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求△MCB的面积;
(3)在抛物线上是否存在点P,使△PAB的面积等于△MCB的面积?若存在,求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说理由.
第5题图
6.如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过点A(0,4),B(1,0),C(5,0),其对称轴与x轴相交于点M.
(1)求此抛物线的解析式和对称轴;
(2)在此抛物线的对称轴上是否存在一点P,使△PAB的周长最小?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)连接AC,在直线AC下方的抛物线上,是否存在一点N,使△NAC的面积最大?若存在,请求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
第6题图
类型三 探究特殊三角形存在性问题
1.已知抛物线y=x2-2mx+m2+m-1(m是常数)的顶点为P,直线l:y=x-1.
(1)求证点P在直线l上;
(2)当m=-3时,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,与直线l的另一个交点为Q,M是x轴下方抛物线上的一点,∠ACM=∠PAQ(如图),求点M的坐标;
(3)若以抛物线和直线l的两个交点及坐标原点为顶点的三角形是等腰三角形,请直接写出所有符合条件的m的值.
第1题图
2.如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点A(-3,2),B(0,-2),其对称轴为直线x=,C(0,)为y轴上一点,直线AC与抛物线交于另一点D.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)试在线段AD下方的抛物线上求一点E,使得△ADE的面积最大,并求出最大面积;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点F,使得△ADF是直角三角形?如果存在,求出点F的坐标;如果不存在,请说明理由.
第2题图 备用图
3.如图,已知二次函数y=ax2+x+c的图象与y轴交于点A(0,4),与x轴交于点B、C,点C坐标为(8,0),连接AB、AC.
(1)请直接写出二次函数y=ax2+x+c的表达式;
(2)判断△ABC的形状,并说明理由;
(3)若点N在x轴上运动,当以点A、N、C为顶点的三角形是等腰三角形时,请直接写出此时点N的坐标;
(4)若点N在线段BC上运动(不与点B、C重合),过点N作NM∥AC,交AB于点M,当△AMN面积最大时,求此时点N的坐标.
第3题图 备用图
4.如图,抛物线y=ax2+bx+c经过A(1,0)、B(4,0)、C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图①,在抛物线的对称轴上是否存在点P,使得四边形PAOC的周长最小?若存在,求出四边形PAOC周长的最小值;若不存在,请说明理由.
(3)如图②,点Q是线段OB上一动点,连接BC,在线段BC上是否存在这样的点M,使△CQM为等腰三角形且△BQM为直角三角形?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
第4题图
5.已知抛物线C1:y=ax2+bx+(a≠0)经过点A(-1,0)和点B(3,0).
(1)求抛物线C1的解析式,并写出其顶点C的坐标;
(2)如图①,抛物线C1沿直线AC方向平移到某处时得到抛物线C2,此时点A,C分别平移到点D,E处,设点F到抛物线C1上且在x轴下方,若△DEF是以EF为底的等腰直角三角形,求点F的坐标;
(3)如图②,在(2)的条件下,设点M是线段BC上一动点,EN⊥EM交直线BF于点N,点P为线段MN的中点,当点M从点B向点C运动时:①tan∠ENM的值如何变化?请说明理由;②点M到达点C时,直接写出点P经过的路线长.
第5题图
6.如图,已知抛物线y=ax2+bx+c经过A(-2,0),B(4,0),C(0,3)三点.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在y轴上是否存在点M,使△ACM为等腰三角形,若存在,请直接写出所有满足要求的点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)若点P(t,0)为线段AB上一动点(不与A、B重合),过P作y轴的平行线,记该直线右侧与△ABC围成的图形面积为S,试确定S与t的函数关系式.
第6题图
7. 已知两直线l1、l2分别经过点A(3,0),点B(-1,0),并且当两条直线同时相交于y轴负半轴的点C时,恰好有l1⊥l2,经过点A、B、C的抛物线的对称轴与直线l2交于点K,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上是否存在点P,使得以A、B、C、P为顶点的四边形的面积等于△ABC的面积的倍?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)将直线l1按顺时针方向绕点C旋转α°(0<α<90),与抛物线的另一个交点为M,求在旋转过程中以△MCK为等腰三角形的α的值.
第7题图
8.如图,已知抛物线y=(x+2)(x-4)与x轴交于点A、B(点A位于点B的左侧),与y轴交于点C,CD∥x轴交抛物线于点D,M为抛物线的顶点.
(1)求点A、B、C的坐标;
(2)设动点N(-2,n),求使MN+BN的值最小时n的值;
(3)P是抛物线上一点,请你探究:是否存在点P,使以P、A、B为顶点的三角形与△ABD相似(△PAB与△ABD不重合)?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
第8题图 备用图
类型四 探究特殊四边形存在性问题
1.如图,在矩形OABC中,OA=5,AB=4,点D为边AB上一点,将△BCD沿直线CD折叠,使点B恰好落在OA边上的点E处,分别以OC,OA所在的直线为x轴,y轴建立平面直角坐标系.
(1)求OE的长及经过O,D,C三点的抛物线的解析式;
(2)一动点P从点C出发,沿CB以每秒2个单位长的速度向点B运动,同时动点Q从E点出发,沿EC以每秒1个单位长的速度向点C运动,当点P到达点B时,两点同时停止运动.设运动时间为t秒,当t为何值时,DP=DQ;
(3)若点N在(1)中的抛物线的对称轴上,点M在抛物线上,是否存在这样的点M与点N,使得以M,N,C,E为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出M点的坐标;若不存在,请说明理由.
第1题图
2.如图,已知二次函数的图象M经过A(-1,0),B(4,0),C(2,-6)三点.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)点G是线段AC上的动点(点G与线段AC的端点不重合),若△ABG与△ABC相似,求点G的坐标;
(3)设图象M的对称轴为l,点D(m,n)(-1<m<2)是图象M上一动点,当△ACD的面积为时,点D关于l的对称点为E,能否在图象M和l上分别找到点P、Q,使得以点D、E、P、Q为顶点的四边形为平行四边形.若能,求出点P的坐标;若不能,请说明理由.
第2题图
3.如图,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A(3,0)、B(-1,0),与y轴交于点C.若点P、Q同时从A点出发,都以每秒1个单位长度的速度分别沿AB、AC边运动,其中一点到达端点时,另一点也随即停止运动.
(1)求该二次函数的解析式及点C的坐标;
(2)当点P运动到B点时,点Q停止运动,这时,在x轴上是否存在点E,使得以A、E、Q为顶点的三角形是等腰三角形.若存在,请求出E点坐标;若不存在,请说明理由;
(3)当P、Q运动到t秒时,△APQ沿PQ翻折,点A恰好落在抛物线上D点处,请判定此时四边形APDQ的形状,并求出D点坐标.
第3题图
4.在平面直角坐标系中,O为原点,直线y=-2x-1与y轴交于点A,与直线y=-x交于点B,点B关于原点的对称点为点C.
(1)求过A,B,C三点的抛物线的解析式;
(2)P为抛物线上一点,它关于原点的对称点为Q.
①当四边形PBQC为菱形时,求点P的坐标;
②若点P的横坐标为t(-1
第4题图
5.已知抛物线y=-mx2+4x+2m与x轴交于点A(α,0),B(β,0),且+=-2.
(1)求抛物线的解析式.
(2)抛物线的对称轴为l,与y轴的交点为C,顶点为D,点C关于l的对称点为E,是否存在x轴上的点M、y轴上的点N,使四边形DNME的周长最小?若存在,请画出图形(保留作图痕迹),并求出周长的最小值;若不存在,请说明理由.
(3)若点P在抛物线上,点Q在x轴上,当以点D、E、P、Q为顶点的四边形是平行四边形时,求点P的坐标.
第5题图 备用图
6.如图,抛物线y=-x2+bx+c与x轴分别相交于点A(-2,0)、B(4,0),与y轴交于点C,顶点为点P.
(1)求抛物线的解析式;
(2)动点M、N从点O同时出发,都以每秒1个单位长度的速度分别在线段OB、OC上向点B、C方向运动,过点M作x轴的垂线交BC于点F,交抛物线于点H.
①当四边形OMHN为矩形时,求点H的坐标;
②是否存在这样的点F,使△PFB为直角三角形?若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
第6题图
参考答案
类型一 探究线段数量与最值问题
1. (1)【思路分析】由对称轴可求得b,可求得l1的解析式,令y=0可求得A点坐标,再利用待定系数法可求得l2的表达式.
解:由题意得-=1,a=-1,
∴b=2.
∴抛物线l1的函数表达式为y=-x2+2x+3. ........... ...........(1分)
设-x2+2x+3=0,解得x1=-1,x2=3.
∴点A的坐标为(-1,0)............ ........... (2分)
设抛物线l2:y=a1(x+1)(x-5),将点D(0,-)代入得a1=,
∴抛物线l2的函数表达式为y=x2-2x-............ ........... (3分)
(2)【思路分析】设点P的纵坐标为m,由勾股定理可表示出PC2和PA2,由条件可得到关于m的方程可求得m,即可确定点P坐标.
解:设直线x=1与x轴交于点G,过点C作CH⊥PG,垂足为点H,如解图,
第1题解图
由(1)知,C的坐标为(0,3)............ ........... (4分)
则HG=OC=3.
设点P的纵坐标为m .
在Rt△APG中,AG=2,PG=m,
∴AP2=22+m2=4+m2. ........... ........... (5分)
在Rt△CHP中,CH=OG=1,HP=3-m,
∴CP2=(3-m)2+1=m2-6m+10. ........... ........... (6分)
∵AP=CP,
∴4+m2=m2-6m+10.
解得m=1.
∴点P的坐标为(1,1)............ ........... (7分)
(3)【思路分析】可分别设出M、N的坐标,然后表示出MN,再根据函数的性质可求得MN的最大值.
解:设点M(x,x2-2x-),则N(x,-x2+2x+3).
当-x2+2x+3=x2-2x-时,
解得x1=-1,x2=............ ........... (8分)
①当-1≤x≤时,
MN=yN-yM=-x2+4x+=-(x-)2+.
显然,-1<<,
∴当x=时,MN有最大值............ ........... (10分)
②当<x≤5时,
MN=yM-yN=x2-4x-=(x-)2-.
显然,当x>时,MN随x的增大而增大.
∴当点M与点E重合,即x=5时,
MN有最大值×52-4×5-=12. ........... ........... (11分)
综上所述,在点M自点A运动至点E的过程中,线段MN长度的最大值为12. ........... ........... (12分)
2. (1)【思路分析】根据折叠的性质,设BD=x,表示出CD的长.在Rt△DCF中,利用勾股定理列方程求解.
解:设BD=x,则有CD=2m-x,
由折叠的性质可知CF=AB=m,DF=BD=x,∠CFD=∠ABD=90°,
在Rt△DCF中,由勾股定理得CD2-DF2=CF2,
即(2m-x)2-x2=m2,解得x=,
则CD=2m-=,
∴点D的坐标为(,m)............ ........... (3分)
(2)【思路分析】过点D作DN⊥x轴于点N,过点F作FH⊥BC于点H.先用m表示出OE,EN,再由△DNE∽△GOE的比例线段求出m的值,得出点C、D的坐标,根据三角形面积关系求出点F坐标,进而根据待定系数法求得抛物线的解析式.
解:如解图过点D作DN⊥x轴于点N,过点F作FH⊥BC于点H.
第2题解图
则OC=DN=m,
由折叠性质知∠AED=∠CED,CE=EA,
∵BC∥OA,
∴∠CDE=∠AED,
∴∠CED=∠CDE,
∴CE=CD=,
∴OE==,
则EN=ON-OE=CD-OE=-=,
∵DN∥OG,
∴△DNE∽△GOE,
∴=,即=,
∴m=2,
∴DF=BD==,CD==,CF=AB=2,
在Rt△CDF中,
∵CD·FH=CF·DF,
∴FH=,
∴CH==,
∴F(,),C(0,2),D(,2),
∵点F、C、D在抛物线y=ax2+bx+c上,
∴,解得,
∴抛物线的解析式为:y=-x2+x+2. ........... ........... (8分)
(3)【思路分析】求出AE与CD相等,都为,当P与F点重合时,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,则可得PM=CD,满足条件,再根据抛物线的对称性,点P为点F关于抛物线的对称轴对称的点时也满足条件.
解:存在,点P的坐标为(,)或(,)............ ........... (12分)
【解法提示】由折叠可知,AE=CE,∠CED=∠AED,
∵CD∥AE,
∴∠CDE=∠AED=∠CED,
∴CD=CE=AE=,
∵∠CFD=90°,M是CD的中点,
∴PM=CD,
∴当点P与点F重合时,PM=CD=EA,
此时点P的坐标为(,);
再根据抛物线的对称性,点P为点F关于抛物线的对称轴的对称点时也满足条件,即为点P,此时点P的坐标为(,).
综上,存在点P使得PM=EA,且点P坐标为(,)或(,).
3. 解:(1)抛物线的解析式为:y=-x2+8. ........... ........... (2分)
【解法提示】由题意设抛物线解析式为y=ax2+c,∵正方形OABC的边长为8,∴点A(-8,0)、C(0,8),∴,
解得,∴抛物线解析式为y=-x2+8.
(2)对于任意一点P,PD与PF的差为定值,这个猜想是正确的.
第3题解图
理由如下:
设P(x,-x2+8),
则PF=8-(-x2+8)=x2. ........... ........... (4分)
如解图,过点P作PM⊥y轴于点M,则
PD2=PM2+DM2=(-x)2+[6-(-x2+8)]2
=x4+x2+4
=(x2+2)2,
∴PD=x2+2,
∴PD-PF=x2+2-x2=2,故猜想正确............ ........... (7分)
(3)“好点”共有11个............ ........... (9分)
∵当点P运动时,DE的大小不变,
∴PE与PD的和最小时,△PDE的周长最小,
∵PD-PF=2,
∴PD=PF+2,
∴PE+PD=PE+PF+2,
∴当P,E,F三点共线时,PE+PF最小,
此时,点P,E的横坐标为-4,
将x=-4代入y=-x2+8,得y=6,
∴P点坐标为(-4,6),此时△PDE周长最小,且△PDE的面积为12,点P恰为“好点”,
∴△PDE周长最小时“好点”P的坐标为(-4,6)............ ..........(11分)
【解法提示】如解图,过P作PN⊥AO于点N,由题知,
S△PDE=S四边形PNOD-S△PNE-S△DOE
=(PN+OD)·ON-PN·NE-DO·OE
=×(-x2+8+6)·(-x)-×(-x2+8)(-4-x)-·6·4
=-x2-3x+4=-(x+6)2+13,
由于-8≤x≤0,可得4≤S≤13,所以S的整数值为10个.由图象可知,当S=12时,对应的“好点”有2个,所以“好点”共有11个.
【难点突破】第(2)问的难点在于利用勾股定理表示出线段PD的长度;第(3)问的难点在于求出△PDE周长最小时△PDE的面积,根据DE不变,判断出当P,E,F三点共线时△PDE的周长最小,再求出点P的坐标即可求得△PDE的面积.
4. 解:(1)∵抛物线经过坐标原点(0,0),
∴m2-1=0,
∴m = ±1. ........... ........... (2分)
∵x<0时,y随x的增大而减小,
∴抛物线的对称轴在y轴的右侧,
∴-=-=>0,2m-1<0,解得m<,
∴m=-1,
∴抛物线的解析式为y= x2-3x........... ............(3分)
所以当y<0时,0
【解法提示】当A在对称轴右侧,BC=1时,由抛物线的对称性知点B的横坐标为2,点A的纵坐标为-2.
②存在.理由如下:
∵点A的坐标为(a,b),代入抛物线的解析式中
得b=a2-3a .
∴当点A在对称轴左侧时,矩形ABCD的一边BC=2(-a)=3-2a,另一边AB=3a-a2,
周长L=2(3-2a+3a-a2)=-2a2+2a+6,其中 0<a<;........... (7分)
当点A在对称轴右侧时,矩形ABCD的一边BC=3-2(3-a)=2a-3, 另一边AB=3a-a2,
周长L=2(2a-3+3a-a2)=-2a2+10a-6,其中<a<3;
综上,周长L=............ ........... (9分)
当0<a<时,L=-2(a-)2+,
∴当a=时,L最大=,A点的坐标为(,-);
当<a<3时,L=-2(a-)2+,
∴当a=时,L最大=,A点的坐标为(,-) ,
即当A的坐标为(,-)或(,-)时,矩形的周长最大,最大为.
........... ........... (12分)
类型二 探究面积数量与最值问题
针对演练
1. (1)【思路分析】将点B和点C的坐标代入抛物线的解析式,并结合对称轴l为x=-1,即可求得抛物线的解析式及其顶点坐标.
解:∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A和点B(1,0),与y轴交于点C(0,3),其对称轴l为x=-1,
∴,
解得........... ........... (2分)
∴抛物线的解析式为y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4,
∴顶点坐标为(-1,4)............ ........... (3分)
(2)【思路分析】①首先求得抛物线与x轴的交点坐标,然后根据已知条件得到PD=AQ,从而得到方程求得x的值即可求得点P的坐标;②用分割法将四边形的面积表示成三个三角形的面积和:S四边形PABC=S△OBC+S△AOC+S△APC,因为S△OBC,S△AOC为定值,故可利用二次函数性质求得△APC面积的最大值,即可求得四边形PABC面积的最大值.
解:令y=-x2-2x+3=0,解得x=-3或x=1,
∴点A(-3,0),B(1,0),
如解图,作PD⊥x轴于点D,对称轴l与x轴交于点Q,连接AC、OP,
第1题解图
∵点P在抛物线y=-x2-2x+3第二象限的图象上,
∴设点P(x,-x2-2x+3),其中-3<x<0,
①∵PA⊥NA,且PA=NA,∠PAD+∠APD=∠PAD+∠NAQ=90°,
∴∠APD=∠NAQ,
又∵∠PDA=∠AQN=90°,
∴△PAD≌△ANQ(AAS),
∴PD=AQ,
即y=-x2-2x+3=2,
解得x=-1(舍去)或x=--1,........... ........... (5分)
∴点P(--1,2);........... ........... (6分)
②∵S△AOC=,S△OCP=|x|=-x,
S△OAP=×3×|yP|=-x2-3x+,
∴S△APC=S△OAP+S△OCP-S△AOC=-x2-3x+-x-=-x2-x=-(x+)2+,
∴当x=-时,S△APC最大值=,........... ........... (8分)
此时P(-,),
∵S四边形PABC=S△OBC+S△AOC+S△APC,
S四边形PABC最大值=S△ABC+S△APC最大值=×4×3+=,
∴S四边形PABC最大值=,此时点P的坐标为(-,)............ .........(10分)
2. (1)【思路分析】将A、B两点的坐标代入抛物线解析式中,列方程组求出b、c的值,即可求出抛物线的解析式.
解:把点A(-3,0),B(0,3)代入y=-x2+bx+c,
得,........... ........... (1分)
解得,........... ........... (2分)
∴所求抛物线的解析式是y=-x2-2x+3. ........... ........... (3分)
(2)【思路分析】要使对称轴上点C满足∠CBA=90°,则BC⊥AB,要求C点的坐标,过点C作y轴的垂线段,利用图形中已知的条件,就可求出点C的坐标.
解:如解图,过点B作CB⊥AB,交抛物线的对称轴于点C,过点C作CE⊥y轴,垂足为E,........... ........... (4分)
第2题解图
抛物线y=-x2-2x+3的对称轴为
x=-=-1,
∴CE=1,........... ........... (5分)
由A、B点坐标,可知OA=OB=3,
∴∠ABO=45°,
∴∠CBE=45°,
∴BE=CE=1,........... ........... (6分)
∴OE=OB+BE=3+1=4,
∴点C的坐标是(-1,4)............ ........... (7分)
(3)【思路分析】先求出AB的长,然后再求出点P到AB的距离,但必须考虑点P与AB的位置关系,点P可以在直线AB的上方,也可以在直线AB的下方,过点P作PF∥y轴交AB于点F,易求得AB的解析式,因此可用同一个自变量表示P、F点坐标,根据P点纵坐标得到关系式,求出自变量的值,P、F即可求得.
解:假设在抛物线上存在符合要求的点P,如解图,分别连接PA、PB,过P作PD⊥AB于点D,作PF∥y轴交AB于点F,在Rt△ABO中,求得AB=3,
∵S△APB=3,
∴PD=,
∵∠PFD=∠ABO=45°,
∴PF=2,........... ........... (8分)
设点P的坐标为(m,-m2-2m+3).
根据A、B两点坐标,求得直线AB的解析式为y=x+3,
则点F的坐标为(m,m+3)............ ........... (9分)
①当点P在直线AB上方,
可得:-m2-2m+3=m+3+2,
解得:m1=-1,m2=-2,
∴符合要求的点P的坐标为P1(-1,4),P2(-2,3);........... ........(10分)
②当点P在直线AB下方,
可得:m2+2m-3=-m-3+2,
解得:m1=,m2=,........... ........... (11分)
∴符合要求的点P的坐标为P3(,),
P4(,).
综上所述,符合要求的点P有四个,点P的坐标分别是:
P1(-1,4),P2(-2,3),P3(,),
P4(,)............ ........... (12分)
【难点突破】本题的难点在于第(3)问中需要考虑点P与直线AB的位置关系,需要分:①当点P在直线AB上方;②当点P在直线AB下方;两种情况讨论,列关系式分别求出符合条件的点P的坐标.
3. 解:(1)将A(-3,0),C(0,3)代入y=-x2+bx+c,
得,
∴,
∴抛物线的解析式为y=-x2-2x+3. ........... ........... (3分)
(2)存在.理由如下:........... ........... (4分)
当点P在∠DAB的平分线上时,如解图①,作PM⊥AD,交直线AD于点M,抛物线顶点D(-1,4),设P(-1,y0),则在Rt△DMP中,
PM=PDsin∠ADE=PD·=(4-y0)×=(4-y0),PE=y0,
∵PM=PE,
∴(4-y0)=y0,解得y0=-1;........... ........... (6分)
当P在∠DAB的外角平分线上时,如解图②,作PN⊥AD交直线AD于点N,设P(-1,y1),则在Rt△DNP中,PN=PDsin∠ADE=(4-y0),PE=-y1,
∵PN=PE,
∴(4-y1)=-y1,解得y1=--1.
综上,点P的坐标为(-1,-1)或(-1,--1)............ ........(8分)
第3题解图
(3)存在.
理由如下:S△EBC=3,又∵2S△FBC=3S△EBC,
∴S△FBC=.
如解图②,过点F作FQ⊥x轴交BC延长线于点Q,交x轴于点M,则S△FBC=S△QFB-S△QFC=QF·MB-QF·MO=QF·(MB-MO)=FQ·OB=FQ=.
∴FQ=9.
由点B、点C的坐标易得直线BC的解析式为y=-3x+3. ........... ....(10分)
设F(x0,-x-2x0+3).
∴-3x0+3+x+2x0-3=9.
∴x-x0-9=0.
∴x0=(正值舍去).
∴F(,)............ ........... (12分)
4. (1)【思路分析】根据二次函数的顶点公式求出顶点D的坐标,令x=0求出C点的坐标,直线l的解析式即可求解.
解:∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴D(1,4), ........... ........... (1分)
令x=0,则y=3,
∴C(0,3),
设直线l的解析式为y=kx+b,
将C(0,3),E(4,0)代入y=kx+b,得,
解得,
∴直线l的解析式为:y=-x+3. ........... ........... (3分)
(2)【思路分析】先求出直线BD的解析式,得出PF,再根据四边形的面积公式进行解答便可.
解:设BD的解析式为y=mx+n,
由y=-x2+2x+3=0,解得x=-1或3,则B(3,0),
将B(3,0),D(1,4)代入y=mx+n,得 ,
解得,
∴BD的解析式为:y=-2x+6.(5分) 设P点坐标为(x,-2x+6),
∴S=(PF+OC)·OF=·(-2x+6+3)·x=-x2+x=-(x-)2+(1<x<3),
∴当x=时,S有最大值,最大值为............ ........... (7分)
(3)【思路分析】如解图,设Q(t,0)(t>0),则可表示出M(t,-t+3),N(t,-t2+2t+3),求得MN=|t2-t|,CM=t,然后证明NM=CM得到|t2-|=t,再解绝对值方程求满足条件的t的值,从而得到点Q的坐标.
解:存在.设Q(t,0)(t>0),则M(t,-t+3),N(t,-t2+2t+3),如解图,
第4题解图
∴MN=|-t2+2t+3-(-t+3)|=|t2-t|,
CM==t,
∵△CMN沿CN翻转,M的应对点为M′,M′落在y轴上,而QN∥y轴,
∴MN∥CM′,NM=NM′,CM′=CM,∠CNM=∠CNM′,
∴∠M′CN=∠CNM,
∴∠M′CN=∠CNM′,
∴CM′=NM′,
∴NM=CM,
∴|t2-t|=t,
当t2-t=t,解得t1=0(舍去),t2=4,
此时Q点坐标为(4,0);........... ........... (10分)
当t2-t=-t,解得t1=0(舍去),t2=,
此时Q点坐标为(,0)............ ........... (11分)
综上所述,点Q的坐标为(,0)或(4,0)............ ........... (12分)
【难点突破】本题的难点在于第(3)问,要先设出M、N的坐标,进而表示出MN、CM 的关系式,再利用三角形翻转的性质,找出MN与CM 的等量关系式,问题即可得解.
5. (1)【思路分析】由A、C、D三点在抛物线上,根据待定系数法即可求出抛物线的解析式.
解:∵A(-1,0),C(0,5),D(1,8)三点在抛物线y=ax2+bx+c上,
∴,
解方程组,得,
∴抛物线的解析式为y=-x2+4x+5;
(2)【思路分析】过点M作MN∥y轴交BC轴于点N,则S△MCB=S△MCN+S△MNB=MN·OB;
解:如解图,过点M作MN∥y轴交BC轴于点N,
∴S△MCM=S△MCN+S△MNB=MN·OB.
第5题解图
∵y=-x2+4x+5=-(x-5)(x+1)
=-(x-2)2+9,
∴M(2,9),B(5,0),
由B、C两点的坐标易求得直线BC的解析式为:
y=-x+5,
当x=2时,y=-2+5=3,则N(2,3),
则MN=9-3=6,
则S△MCB= ×6×5=15;
(3)【思路分析】先由△PAB的面积等于△MCB的面积,求出AB边上的高即点P的纵坐标的绝对值,再将点P的纵坐标代入抛物线的解析式,得到一元二次方程,如果方程有实数根,则在抛物线上存在点P,否则不存在.
解:在抛物线上存在点P,使△PAB的面积等于△MCB的面积.
理由如下:
∵A(-1,0),B(5,0),
∴AB=6,
∵S△PAB=S△MCB,
∴ ×6×|yP|=15,
∴|yP|=5,即yP=±5.
当yP=5时,-x2+4x+5=5,
解得x1=0,x2=4;
当yP=-5时,-x2+4x+5=-5,
解得x3=2+,x4=2-.
故在抛物线上存在点P1(0,5),P2(4,5),P3(2+,-5),P4(2-,-5),使△PAB的面积等于△MCB的面积.
6. 解:(1)根据已知条件可设抛物线的解析式为y=a(x-1)(x-5).
将点A(0,4)代入上式,解得:a=,
∴抛物线的解析式y=(x-1)(x-5)=x2-x+4=(x-3)2-,
∴抛物线的对称轴是:x=3. ........... ........... (3分)
(2)存在.P点坐标为(3,).
理由如下:
∵点A(0,4),抛物线的对称轴是x=3,
∴点A关于对称轴的对称点A′的坐标为(6,4).
如解图①,连接BA′交对称轴于点P,连接AP,此时△PAB的周长最小.
........... ........... (5分)
第6题解图①
设直线BA′的解析式为y=kx+b,
把A′(6,4),B(1,0)代入得,
解得,
∴y=x-,
∵点P的横坐标为3,
∴y=×3-=,
∴P(3,)............ ........... (6分)
(3)在直线AC的下方的抛物线上存在点N,使△NAC面积最大.
理由如下:设N点的横坐标为t,此时点N(t,t2-t+4)(0<t<5),
如解图②,过点N作NG∥y轴交AG于G;作AD⊥NG于D,
第6题解图②
由点A(0,4)和点C(5,0)可求出直线AC的解析式为:y=-x+4,
把x=t代入得:y=-t+4,
则G(t,-t+4),
此时:NG=-t+4-(t2-t+4)=-t2+4t,
∵AD+CF=CO=5,
∴S△ACN=S△ANG+S△CGN=AD×NG+NG×CF=NG×OC=×(-t2+4t)×5=-2t2+10t=-2(t-)2+,........... ........... (8分)
∴当t=时,△CAN面积的最大值为,
由t=,得:y=t2-t+4=-3,
∴N(,-3)............ ........... (10分)
类型三 探究特殊三角形存在性问题
针对演练
1. (1)证明:∵y=x2-2mx+m2+m-1=(x-m)2+m-1,
∴顶点P(m,m-1).
将x=m代入y=x-1得y=m-1,
∴点P在直线y=x-1上;........... ........... (3分)
(2)解:当m=-3时,抛物线解析式为y=x2+6x+5,
第1题解图
点C的坐标为(0,5),
作PF⊥x轴于点F,ME⊥y轴于点E,
QG⊥x轴于点G.如解图,
,解得,,
∴P(-3,-4),Q(-2,-3).
∵y=x2+6x+5=(x+5)(x+1),
∴A(-5,0),B(-1,0),........... ........... (5分)
∴QG=3,AG=5-2=3,∠CAO=∠ACO=45°,
∴∠OAQ=45°,
∵∠APF=90°-(∠PAQ+45°)=45°-∠PAQ,
∠MCE=45°-∠ACM,∠ACM=∠PAQ,
∴∠APF=∠MCE,
∴Rt△CME∽Rt△PAF,........... ........... (7分)
∴=.
设点M的坐标为(x,x2+6x+5),
则ME=-x,CE=-x2-6x,PF=4,AF=2.
∴=,解得x1=-4,x2=0(舍去).
则x2+6x+5=-3,
∴M(-4,-3);........... ........... (12分)
(3)m的值为0,,,,............ ........(13分)
【解法提示】联立抛物线解析式和直线l的解析式得
,解得,,
∴P(m,m-1),Q(m+1,m),
由题意,△OPQ为等腰三角形,
OP2=m2+(m-1)2=2m2-2m+1,
OQ2=(m+1)2+m2=2m2+2m+1,
PQ2=(m+1-m)2+[m-(m-1)]2=2,
①当OP2=OQ2时,2m2-2m+1=2m2+2m+1,解得m=0.
②当OQ2=PQ2时,2m2+2m+1=2,
解得m1=,m2=,
③当OP2=PQ2时,2m2-2m+1=2,
解得m1=,m2=,
综上,当△OPQ为等腰三角形时,m的值为0,,,,.
2. 解:(1)根据题意得,解得,........... ........... (2分)
所以抛物线的函数表达式为y=x2-x-2;........... ........... (3分)
(2)作EP∥y轴交AD于点P,连接AE、ED,如解图①,
设直线AD的解析式为y=mx+n,
把A(-3,2),C(0,)分别代入得,
第2题解图①
解得,
∴直线AD的解析式为y=-x+,........... ........... (4分)
联立方程,
解得,或,
∵点D在第四象限,则D(5,-2),
设E(x,x2-x-2)(-3
∴S△AED=S△AEP+S△DEP
=×(5+3)×(-x2+x+)
=-(x-1)2+,........... ........... (6分)
当x=1时,△ADE的面积最大,最大面积为,此时E点坐标为(1,-);
........... ........... (7分)
(3)存在............ ........... (8分)
第2题解图②
设F(,t),如解图②,
∵A(-3,2),D(5,-2),
∴AD2=(5+3)2+(-2-2)2=80,
AF2=(+3)2+(t-2)2,
DF2=(5-)2+(-t-2)2,
当AD2+AF2=DF2,△ADF是直角三角形,∠DAF=90°,
则80+(+3)2+(t-2)2=(5-)2+(-t-2)2,
解得t=13,此时F点坐标为(,13)............ ........... (9分)
当AD2+DF2=AF2,△ADF是直角三角形,∠ADF=90°,
则80+(5-)2+(-t-2)2=(+3)2+(t-2)2,
解得t=-7,此时F点坐标为(,-7)............ ........... (10分)
当DF2+AF2=AD2,△ADF是直角三角形,∠AFD=90°,
则(+3)2+(t-2)2+(5-)2+(-t-2)2=80,
解得t=±,此时F点坐标为(,)或(,-),........... ......(11分)
综上所述,F点的坐标为(,13)或(,-7)或(,)或(,-).
........... ........... (12分)
3. 解:(1)∵二次函数y=ax2+x+c的图象过点A(0,4)和点C(8,0),
∴,解得.
∴二次函数的表达式:y=-x2+x+4;........... ........... (3分)
(2)△ABC是直角三角形.
令y=0,则-x2+x+4=0,
解得x1=8,x2=-2,
∴点B的坐标为(-2,0),
由已知可得,
在Rt△AOB中,AB2=BO2+AO2=22+42=20,
在Rt△AOC中,AC2=AO2+CO2=42+82=80,
又∵BC=OB+OC=2+8=10,
∴在△ABC中AB2+AC2=20+80=102=BC2,
∴△ABC是直角三角形;........... ........... (6分)
(3)满足要求的点N的坐标为(3,0),(-8,0),(8-4,0),(8+4,0);
........... ........... (9分)
【解法提示】∵A(0,4),C(8,0),
∴AC==4,
①以A为圆心,以AC长为半径作圆,交x轴于N,此时N的坐标为(-8,0),
②以C为圆心,以AC长为半径作圆,交x轴于N,此时N的坐标为(8-4,0)或(8+4,0),
③作AC的垂直平分线,交x轴于N,此时N的坐标为(3,0),
综上,若点N在x轴上运动,当以点A、N、C为顶点的三角形是等腰三角形时,点N的坐标分别为(-8,0)、(8-4,0)、(3,0)、(8+4,0).
(4)设点N的坐标为(n,0),则BN=n+2,过M点作MD⊥x轴于点D,如解图,
∴MD∥OA,
第3题解图
∴△BMD∽△BAO,
∴=,
∵MN∥AC,
∴=,
∴=,
∵OA=4,BC=10,BN=n+2,
∴MD=(n+2),
∵S△AMN=S△ABN-S△BMN
=BN·OA-BN·MD
=(n+2)×4-×(n+2)2
=-(n-3)2+5,
∴当△AMN面积最大时,N点坐标为(3,0)............ ........... (12分)
4. 解:(1)∵点A(1,0),B(4,0)在抛物线上,
∴设抛物线解析式为y=a(x-1)(x-4),
将点C(0,3)代入得a(0-1)(0-4)=3,
第4题解图①
解得a=,........... ........... (3分)
∴抛物线解析式为y=(x-1)(x-4),
即y=x2-x+3;........... ........... (4分)
(2)存在.连接BC交对称轴于点P,连接PA.如解图①,
∵点A与点B关于对称轴x=对称,
∴BC≤PB+PC=PA+PC,
即当点P在直线BC上时,四边形OAPC的周长最小,........... .......(6分)
在Rt△BOC中,OA=1,OB=4,OC=3,∠BOC=90°,
∴BC===5,
∴四边形PAOC的周长的最小值即OA+OC+BC=1+3+5=9;
........... ........... (8分)
(3)设直线BC的解析式为y=kx+t,将点B(4,0),点C(0,3)代入得,解得,
∴直线BC的解析式为y=-x+3.
要使△CQM是等腰三角形,且△BQM是直角三角形,
则只有以下两种情况:
第4题解图②
ⅰ)MQ⊥OB,CM=MQ,如解图②所示,
∵点M在BC上,
设点M的坐标为(m,-m+3),
则CM=MQ=-m+3,
MB=BC-CM=5-(-m+3)=2+m,
由sin∠CBO===,
即=,解得m=,
则点M的坐标为(,);........... ........... (10分)
第4题解图③
ⅱ)CM=MQ,MQ⊥BC,如解图③,
过M作MN⊥OB于N,同(i)可设M的坐标为(m,-m+3),
则ON=m,MN=-m+3,
在Rt△BMN中,易得BM==×(-m+3)=-m+5,
∴CM=BC-BM=m,
在Rt△BMQ中,QM=BMtan∠MBQ=(-m+5),
由CM=MQ得(-m+5)=m,
解得m=,此时点M的坐标为(,).
综上,在线段BC上存在这样的点M,使△CQM为等腰三角形且△BQM为直角三角形,点M的坐标为(,)或(,)............ ........... (12分)
【难点分析】在第(3)问中,要保证△CQM是等腰三角形,同时保证△BQM是直角三角形,两种情况综合考虑是本题的难点.可先通过△BQM是直角三角形,∠MBQ<90°,分类讨论∠MQB=90°或∠QMB=90°,然后判断△CQM是等腰三角形,得出CM=MQ列方程得解.
5. 解:(1)∵抛物线C1:y=ax2+bx+(a≠0)经过点A(-1,0)和点B(3,0),
∴,解得,
∴抛物线C1的解析式为y=-x2+x+,
∵y=-x2+x+=-(x-1)2+2,
∴顶点C的坐标为(1,2);........... ........... (3分)
(2)如解图①,作CH⊥x轴于H,
第5题解图①
∵A(-1,0),C(1,2),∴AH=CH=2,
∴∠CAB=∠ACH=45°,
∴直线AC的解析式为y=x+1,
∵△DEF是以EF为底的等腰直角三角形,
∴∠DEF=45°,
∴∠DEF=∠ACH,
∴EF∥y轴,
∵DE=AC=2,
∴EF==4,
设F(m,-m2+m+),则E(m,m+1),
∴(m+1)-(-m2+m+)=4,
解得m=±3,
∵F在第三象限
∴F(-3,-6);........... ........... (6分)
(3)①tan∠ENM的值为定值,不发生变化;
如解图②,∵DF⊥AC,BC⊥AC,
第5题解图②
∴DF∥BC,
∵DF=BC=AC,
∴四边形DFBC是矩形,
作EG⊥DC,交BF于G,
∴EG=BC=AC=2,
∵EN⊥EM,
∴∠MEN=90°,
∵∠CEG=90°,∴∠CEM+∠MEG=∠NEG+∠MEG=90°,
∴∠CEM=∠NEG,
∴△EGN∽△ECM,
∴=,
∵F(-3,-6),EF=4,
∴E(-3,-2),
∵C(1,2),
∴EC==4,
∴===2,
∴tan∠ENM==2;
∴tan∠ENM的值为定值,不发生变化;........... ........... (9分)
②点P经过的路径是线段P1P2,如解图③,
第5题解图③
∵四边形BCEG是矩形,GP2=CP2,
∴EP2=BP2,
∵△EGN∽△ECB,
∴=,
∵EC=4,EG=BC=2,
∴EB==2,
∴=,
∴EN=,
∵P1P2是△BEN的中位线,
∴P1P2=EN=;
∴点M到达点C时,点P经过的路线长为............ ........... (12分)
6. 解:(1)因为点C(0,3),所以设抛物线解析式为y=ax2+bx+3,........... ..(1分)
将A(-2,0)、B(4,0)代入得,
解得,........... ........... (2分)
∴y=-x2+x+3;........... ........... (3分)
(2)存在;M1(0,-3),M2(0,3-),M3(0,3+),M4(0,);
........... ........... (7分)
【解法提示】如解图①,
第6题解图①
ⅰ)当A为顶点时,AC=AM,
∵AO⊥CM,∴OC=OM,
∴M1(0,-3),
ⅱ)当C为顶点时,AC=CM,
∵AO=2,OC=3,AO⊥OC,
∴AC==.
∴CM=AC=.
∴M2(0,3-),M3(0,3+).
ⅲ)当M为顶点时,AM=CM,
∵A(-2,0),C(0,3),设M(0,y),
则(-2-0)2+(0-y)2=(3-y)2,即y=.
∴M4(0,).
(3)
第6题解图②
如解图②,当0≤t<4时,设直线BC的解析式为y=kx+b,将B(4,0),C(0,3)代入得,解得,
∴y=-x+3. ........... ........... (8分)
设过点P的直线与直线BC交于点E,则E(t,-t+3)............ .......(9分)
S=S△BP1E=×(4-t)×(-t+3)=t2-3t+6. ........... ........... (10分)
当-2<t<0时,设直线AC 的解析式为y=kx+b,
将A(-2,0),C(0,3)代入得,解得,
∴y=x+3,........... ........... (11分)
设过点P2的直线与直线AC交于点F,则F(t,t+3),
S=S△ACB-S△AP2F=×6×3-×(t+2)×(t+3)=-t2-3t+6.
........... ........... (12分)
综上所述,S与t的函数关系式为S=.
7. 解:(1)在Rt△ACB中,OB=1,OA=3,且CO⊥AB,
∴OC==,则C(0,-).
设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x-3),代入点C的坐标后,得:
a(0+1)(0-3)=-,解得a=,
∴抛物线的解析式:y=(x+1)(x-3)=x2-x-;
(2)易知OA=3,OB=1,OC=,
则S△ABC=AB·OC=×4×=2.
①当点 P在x轴上方时,由题意知:S△ABP=S△ABC,则点P到x轴的距离等于点C到x轴距离的一半,即点P的纵坐标为,
令y=x2-x-=,化简得:2x2-4x-9=0,
解得x=,
∴P1(,),P2(,);
②当点P在抛物线的B、C段时,显然△BCP的面积要小于S△ABC,此种情况不合题意;
③当点P在抛物线的A、C段时,S△ACP=AC·h=S△ABC=,得h=1;
第7题解图①
在射线CK上取点D,使得CD=h=1,过点D作直线DE∥l1,交y轴于点E,如解图①,
在Rt△CDE中,∠ECD=∠BCO=30°,CD=1,
则CE=,OE=OC+CE=,
∴点E(0,-),
∴直线DE:y=x-,
联立抛物线的解析式,有:
,解得:,或,
∴P3(1,-)、P4(2,-);
综上,存在符合条件的点P,且坐标为(,)、(,)、(1,-)、(2,-);
(3)由(1)知:y=x2-x-=(x-1)2-,
∴抛物线的对称轴为x=1;
在Rt△BOC中,OB=1,OC=,
则∠BCO=∠1=30°,∠2=∠3=90°-∠BCO=60°,BC=2;
过点C作直线CN∥x轴,交抛物线于点N,连接NK,如解图②,由抛物线的对称性可得:N(2,-),所以CN=2;
第7题解图②
易知直线BC:y=--,
则K(1,-2),
CK==2;
在△CKN中,∠2=60°,CN=CK=2,
∴△CKN是等边三角形.
①当K为顶点时KC=KM时,点C、M关于抛物线的对称轴对称,符合上述情况,即点M、N重合;
②当C为顶点时KC=CM时,由于KC=BC,所以此时点M与点B、N重合;
③当M为顶点时MK=MC时,点M在线段CK的中垂线上,CK的中垂线与抛物线相交于点N或者相交于抛物线的顶点.
综上,符合条件的点M有两个即点N和抛物线顶点,此时直线l1的旋转角度α=60°或α=∠ACN=90°-∠2=30°.
8. 解:(1)令y=0得x1=-2,x2=4,
∴点A(-2,0)、B(4,0),
令x=0得y=-,
∴点C(0,-);........... ........... (2分)
(2)∵A(-2,0),B(4,0),
∴点A,B关于抛物线对称轴对称,∴对称轴x=1,
将x=1代入抛物线的解析式得y=-,
∴点M的坐标为(1,-),
∴点M关于直线x=-2的对称点M′的坐标为(-5,-),
即M′B所在直线与直线x=-2的交点即为所求点,
设直线M′B的解析式为y=kx+b,
将点M′、B的坐标代入得:,
解得:,
所以直线M′B的解析式为y=x-,
将x=-2代入得:y=-,
所以使MN+BN取最小值时的n=-;........... ........... (5分)
(3)过点D作DE⊥BA,垂足为点E,如解图,
∵点P与点C关于直线x=1对称,∴D(2,-),
第8题解图
由勾股定理得:
AD===3,
BD===,
如解图,
①当△P1AB∽△ADB时,
=,即:=,
∴P1B=6,
过点P1作P1M1⊥AB,垂足为点M1.
∵△P1AB∽△ADB,
∴∠P1BA=∠ABD,
又∠P1M1B=∠BED,
∴△P1M1B∽△DEB,
∴=,即=,
解得:P1M1=6,
∵=,即=,
解得:BM1=12,
∴点P1的坐标为(-8,6),
∵点P1不在抛物线上,所以此种情况不存在;........... ........... (8分)
②当△P2AB∽△BDA时,=,即=,
∴P2B=6,
过点P2作P2M2⊥AB,垂足为点M2.
同理可得△P2M2B∽△DEA,
∴=,即=,
∴P2M2=2,
∵=,即=,
∴M2B=8,
∴点P2的坐标为(-4,2),
将x=-4代入抛物线的解析式得:y=2,
∴点P2在抛物线上.
由抛物线的对称性可知:点P2与点P4关于直线x=1对称,
∴P4的坐标为(6,2),
当点P3位于点C处时,两三角形全等,所以点P3的坐标为(0,-),
综上所述:当点P的坐标为(-4,2)或(6,2)或(0,-)时,以P、A、B为顶点的三角形与△ABD相似............ ........... (12分)
类型四 探究特殊四边形存在性问题
针对演练
1. 解:(1)∵△BCD≌△ECD,且四边形OABC为矩形,
∴CE=CB=5,CO=AB=4,
∴在Rt△COE中,OE===3,
设AD=m,则DE=BD=4-m,
∵OE=3,
∴AE=5-3=2,
在Rt△ADE中,由勾股定理可得AD2+AE2=DE2,
即m2+22=(4-m)2,解得m=,
∴D(-,-5),
∵C(-4,0),O(0,0),
∴设过O、D、C三点的抛物线为y=ax(x+4),代入D点坐标
得-5=-a(-+4),解得a=,
∴抛物线解析式为y=x(x+4)=x2+x;........... ........... (4分)
(2)由折叠可知,BD=ED,
∵CP=2t,
∴BP=BC-CP=5-2t,
在Rt△DBP和Rt△DEQ中,
,
∴Rt△DBP≌Rt△DEQ(HL),
∴BP=EQ,
∴5-2t=t,
∴t=;........... ........... (8分)
(3)∵抛物线的对称轴为直线x=-=-=-2,
∴设N(-2,n),
由题意可知C(-4,0),E(0,-3),
设M(m,y),
①当EN为对角线,即四边形ECNM是平行四边形时,
则线段EN的中点横坐标为=-1,线段CM中点横坐标为,
∵EN,CM互相平分,
∴=-1,解得m=2,
又M点在抛物线上,
∴y=×22+×2=16,
∴M(2,16);........... ........... (10分)
②当EM为对角线,即四边形ECMN是平行四边形时,
则线段EM的中点横坐标为,线段CN中点横坐标为=-3,
∵EN,CM互相平分,
∴=-3,解得m=-6,
又∵M点在抛物线上,
∴y=×(-6)2+×(-6)=16,
∴M(-6,16);........... ........... (11分)
③当CE为对角线,即四边形EMCN是平行四边形时,
则M为抛物线的顶点,即M(-2,-).
综上可知,存在满足条件的点M,其坐标为(2,16)或(-6,16)或(-2,-).(12分)
2. 解:(1)∵二次函数的图象M经过A(-1,0),B(4,0),C(2,-6)三点,
∴设二次函数的解析式为y=a(x+1)(x-4)(a≠0),........... ........... (2分)
把C(2,-6)代入二次函数解析式,
得a(2+1)(2-4)=-6,解得a=1,
∴二次函数的解析式为y=(x+1)(x-4),即y=x2-3x-4;........... ....(3分)
(2)设AC的解析式为y=kx+b(k≠0),
则,解得,
∴AC的解析式为y=-2x-2,........... ........... (4分)
设G点的坐标为(t,-2t-2),
若△ABG与△ABC相似,由图形可知,一定是△ABG∽△ACB,
∴=,........... ........... (5分)
∵A(-1,0),B(4,0),C(2,-6),G(t,-2t-2),
∴AB=4+1=5,AC==3,
AG==(t+1),
∴=,
解得t=,........... ........... (6分)
∴G点的坐标为(,-);........... ........... (7分)
(3)过点D作DH⊥x轴,与AC相交于点H,如解图①,
则H的坐标为(m,-2m-2),D的坐标为(m,m2-3m-4).
∴DH=-2m-2-n=-2m-2-(m2-3m-4)=-m2+m+2,
∵S△ACD=DH·(2+1)=,
∴(-m2+m+2)·(2+1)=,
解得m=,........... ........... (8分)
∴D(,-),
∵点D关于l的对称点为E,l为x=,
∴E(,-),........... ........... (9分)
∴DE=2,
第2题解图①
第2题解图②
①如解图①,当DE是以点D、E、P、Q为顶点的平行四边形的对角线时,则PQ与DE互相平分,不难发现此时P与抛物线M的顶点(,-)重合,∴P点的坐标为P1(,-);........... ........... (10分)
②如解图②,DE是以点D、E、P、Q为顶点的平行四边形的边时,PQ∥DE,且PQ=DE=2,
此时P点的横坐标为+2=或-2=-,
把x=或-代入抛物线M的解析式中,可得y=-,
∴P点的坐标为P2(,-)和P3(-,-);........... ........... (11分)
综上可知,能在图象M和l上分别找到点P、Q,使得以点D、E、P、Q为顶点的四边形为平行四边形,其中P点坐标为P1(,-)或P2(,-)或P3(-,-).
........... ........... (12分)
【难点突破】本题第(3)问的难点有两个:①根据△ACD的面积,求出D点的坐标;②分两种情况讨论以点D、E、P、Q为顶点的四边形为平行四边形:①DE是以点D、E、P、Q为顶点的平行四边形的对角线;②DE是以点D、E、P、Q为顶点的平行四边形的边.
3. 解:(1)∵二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A(3,0),B(-1,0),
∴代入得,解得 ,
∴二次函数解析式为y=x2-x-4. ........... ........... (2分)
∴C(0,-4);........... ........... (3分)
(2)存在.
如解图①,过点Q作QD⊥OA于D,此时QD∥OC,
第3题解图①
∵A(3,0),B(-1,0),C(0,-4),O(0,0),
∴AB=4,OA=3,OC=4,
∴AC==5,AQ=4.
∵QD∥OC,
∴==,
∴==,
∴QD=,AD=............ ........... (4分)
①作AQ的垂直平分线,交x轴于E,此时AE=EQ,即△AEQ为等腰三角形,
设AE=x,则EQ=x,DE=AE-AD=x-,
∴在Rt△EQD中,(x-)2+()2=x2,解得x=,
∴OA-AE=3-=-,
∴E(-,0)............ ........... (6分)
②以Q为圆心,AQ长为半径画圆,交x轴于E,此时QE=QA=4,
又QD⊥AE,则ED=AD=,
∴AE=,
∴OA-AE=3-=-,
∴E(-,0)............ ........... (8分)
③当AE=AQ时,
以A点为圆心,AQ长为半径作圆,交x于两点,其中一点为B(-1,0),另一点为(7,0),
∴点E的坐标为(-1,0)或(7,0),
综上所述,存在满足条件的点E的坐标为(-,0)或(-,0)或(-1,0)或(7,0);
........... ........... (10分)
(3)四边形APDQ为菱形,D点坐标为(-,-).理由如下:
如解图②,D点关于PQ与A点对称,过点Q作FQ⊥AP于F,
第3题解图②
∵AP=AQ=t,AP=DP,AQ=DQ,
∴AP=AQ=QD=DP=t,
∴四边形AQDP为菱形,
∵FQ∥OC,
∴==,
∴==,
∴AF=t,FQ=t,........... ........... (12分)
∴Q(3-t,-t),
∵DQ=AP=t,
∴D(3-t,-t),
∵D在抛物线y=x2-x-4上,
∴代入得-t=(3-t)2-(3-t)-4,
解得t=或t=0(与A重合,舍去),
∴D(-,-)............ ........... (14分)
4. 解:(1)对于直线y=-2x-1,令x=0得y=-1,
∴点A的坐标为(0,-1),........... ........... (1分)
由直线y=-2x-1与直线y=-x相交于点B,
则 ,解得,
∴点B的坐标为(-1,1)............ ........... (2分)
∵点C与点B关于原点对称,
∴点C的坐标为(1,-1)............ ........... (3分)
设过点A、B、C的抛物线解析式为y=ax2+bx+c,
代入点A(0,-1)、B(-1,1)、C(1,-1)的坐标得
,解得,
所以所求抛物线解析式为y=x2-x-1;........... ........... (4分)
第4题解图①
(2)①如解图①,
∵点B与点C关于原点对称,四边形PBQC是菱形,
∴PQ⊥BC,PQ过原点O且P、Q两点关于原点对称............ ........(5分)
∵BC所在直线解析式为y=-x,
∴PQ所在直线解析式为y=x,........... ........... (6分)
则设点P的坐标为(m,m),代入抛物线解析式y=x2-x-1,
得m2-m-1=m,........... ........... (7分)
解得m1=1-,m2=1+,........... ........... (8分)
∴点P的坐标有两个,分别为(1-,1-)或(1+,1+).
........... ........... (9分)
第4题解图②
②∵点B与点C、点P与点Q分别关于原点对称,
∴BC与PQ互相平分,
∴四边形PBQC是平行四边形,
∴S四边形PBQC=2S△PBC.
设点P的坐标为(t,t2-t-1).
如解图②,过点P作PD∥y轴,交直线y=-x于点D,则D(t,-t).
分别过点B、C作BE⊥PD、CF⊥PD,垂足分别为点E、F.
∴PD = -t-(t2-t-1) =-t2+1,BE+CF=2,........... .........(10分)
∴S△PBC=PD·BE + PD·CF =PD·(BE + CF)=(-t2+1)×2=-t2 + 1.
........... ........... (12分)
∴S四边形PBQC=2S△PBC=-2t2+2.
∴当t=0时,S四边形PBQC有最大值2. ........... ........... (13分)
【难点突破】用含t的代数式表示出△BPC的面积是本问的难点,从四边形BPCQ的形状,得到S四边形BPCQ=2S△PBC.在△BPC中,没有与坐标轴平行的边,故过点P作与y轴平行的线,交BC于D,将PD作为底边,则点B到PD的距离是△BPD的高,点C到PD的距离是△CPD的高,从而用△BPD与△CPD的和表示出△BPC的面积.
5. 解:(1)由题意可知:
α,β是方程-mx2+4x+2m=0的两根,由根与系数的关系可得,
α+β=-=,αβ==-2. ........... ........... (1分)
∵+==-2,
∴=-2.
解得m=1. ........... ........... (2分)
∴抛物线的解析式为y=-x2+4x+2;........... ........... (3分)
(2)存在x轴上的点M、y轴上的点N,使得四边形DNME的周长最小.
∵y=-x2+4x+2=-(x-2)2+6,
∴抛物线的对称轴l为x=2,顶点D的坐标为(2,6)............ ........(4分)
又∵抛物线与y轴交点C的坐标为(0,2),点E与点C关于l对称,
∴E点坐标为(4,2).
作点D关于y轴的对称点D′,点E关于x轴的对称点E′,........... ......(5分)
则D′点坐标为(-2,6),E′点坐标为(4,-2).连接D′E′,交x轴于点M,交y轴与N.
第5题解图①
此时,四边形DNME的周长最小为D′E′+DE.如解图①所示.
........... ........... (6分)
延长E′E,D′D交于一点F,
在Rt△D′FE′中,D′F=6,E′F=8.
∴D′E′===10. ........... ........... (7分)
设对称轴l与CE交于点G,
在Rt△DGE中,DG=4,EG=2.
∴DE===2.
∴四边形DNME的周长的最小值为10+2;........... ........... (8分)
(3)
第5题解图②
如解图②,P为抛物线上的点,过P作PH⊥x轴,垂足为H.若以点D、E、P、Q为顶点的四边形为平行四边形,
则△PHQ≌△DGE.
∴PH=DG=4. ........... ........... (9分)
∴|y|=4.
∴当y=4时,-x2+4x+2=4,
解得x=2± . ........... ........... (10分)
当y=-4时,-x2+4x+2=-4,
解得x=2± .
∴点P的坐标为(2-,4),(2+,4),(2-,-4),(2+,-4).
........... ........... (12分)
【难点突破】解答此题关键在于求出一元二次方程根与系数的关系、轴对称——最短路径问题.本题难点在于第(2)、(3)问.第(2)问在求周长最小值时,需要利用轴对称的性质将三条线段转化到一条线段上,求得最小值;第(3)问点P存在多个点,但不是用分类讨论的方法,而是利用平行四边形的性质证明三角形全等,从而求得线段长,然后代入函数关系式列方程求解得到点P坐标.
6. 解: (1)抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于点A(-2,0)、B(4,0),
∴,
解得,........... ........... (2分)
∴抛物线的解析式为y=-x2+x+4;........... ........... (3分)
(2)①如解图①,设经过t秒后,四边形OMHN为正方形,则
第6题解图①
OM=t,ON=t,
∴点H的坐标为(t,-t2+t+4),
∵四边形OMHN为正方形,
∴-t2+t+4=t,
解得t1=2,t2=-2(不符合题意,舍去),........... ........... (5分)
∴点H的坐标为(2,2)............ ........... (6分)
②设存在点F, 使△PFB为直角三角形,
由(1)得点B(4,0),点C(0,4),
设直线BC的函数关系式为y=kx+b(k≠0),
∴,解得,
∴直线BC的解析式为y=-x+4,
设点F的横坐标为m,则点F的纵坐标为-m+4,
∵抛物线的解析式为y=-x2+x+4,
即y=-(x-1)2+,
∴抛物线顶点P的坐标为(1,),
∴PB2=(4-1)2+(0-)2=,
FP2=(1-m)2+(-4+m)2=2m2-m+,
BF2=(4-m)2+(-m+4)2=2m2-16m+32. ........... ........... (8分)
∵点P为抛物线顶点,
当∠PFB=90°时,如解图②,
第6题解图②
BF2+FP2=PB2,
∴2m2-16m+32+2m2-m+=,
∴4m2-17m+4=0,
解得m1=4,m2=,
若能组成直角三角形,则点F在点P左侧,
∴m<1,
∴m= ,∴-m+4= ,
∴点F的坐标为(, ),........... ........... (10分)
当∠FPB=90°时,如解图③,
第6题解图③
PB2+FP2=BF2,
∴ 2m2-m++=2m2-16m+32 ,
解得m= ,
∴-m+4= ,
∴点F的坐标为( ,).
综上所述,点F的坐标为(,)或(,)............ ........... (12分)
2024河南中考数学复习专题 反比例函数与几何图形结合 强化训练 (含答案): 这是一份2024河南中考数学复习专题 反比例函数与几何图形结合 强化训练 (含答案),共8页。
2024河南中考数学复习专题 反比例函数与几何图形结合 强化训练 (含答案): 这是一份2024河南中考数学复习专题 反比例函数与几何图形结合 强化训练 (含答案),共8页。
最新中考数学思想方法讲与练 【数形结合】几何图形中的数形结合思想: 这是一份最新中考数学思想方法讲与练 【数形结合】几何图形中的数形结合思想,文件包含中考数学思想方法讲与练数形结合几何图形中的数形结合思想教师版docx、中考数学思想方法讲与练数形结合几何图形中的数形结合思想学生版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共56页, 欢迎下载使用。