2022届中考数学专题复习训练——二次函数 专题11二次函数综合之相似三角形学案
展开相似三角形的判定
类型一:直角三角形相似根据相似、三角函数求解
【经典例题1】如图,已知二次函数y=﹣x2+bx+c(b,c为常数)的图象经过点A(3,1),点C(0,4),顶点为点M,过点A作AB∥x轴,交y轴于点D,交该二次函数图象于点B,连结BC.
(1)求该二次函数的解析式及点M的坐标;
(2)若将该二次函数图象向下平移m(m>0)个单位,使平移后得到的二次函数图象的顶点落在△ABC的内部(不包括△ABC的边界),求m的取值范围;
(3)点P是直线AC上的动点,若点P,点C,点M所构成的三角形与△BCD相似,请直接写出所有点P的坐标(直接写出结果,不必写解答过程).
【解析】(1)把点A(3,1),点C(0,4)代入二次函数y=−x2+bx+c得,
解得
∴二次函数解析式为y=−x2+2x+4,
配方得y=−(x−1)2+5,
∴点M的坐标为(1,5);
(2)设直线AC解析式为y=kx+b,把点A(3,1),C(0,4)代入得,
解得
∴直线AC的解析式为y=−x+4,如图所示,对称轴直线x=1与△ABC两边分别交于点E. 点F
把x=1代入直线AC解析式y=−x+4解得y=3,则点E坐标为(1,3),点F坐标为(1,1)
∴1<5−m<3,解得2
∵MG=1,GC=5−4=1
∴MC=,
把y=5代入y=−x+4解得x=−1,则点N坐标为(−1,5),
∵NG=GC,GM=GC,
∴∠NCG=∠GCM=45°,
∴∠NCM=90°,
由此可知,若点P在AC上,则∠MCP=90°,则点D与点C必为相似三角形对应点
①若有△PCM∽△BDC,则有MC/CP=CD/BD
∵BD=1,CD=3,
∴CP=MC⋅BD/CD==,
∵CD=DA=3,
∴∠DCA=45°,
若点P在y轴右侧,作PH⊥y轴,
∵∠PCH=45°,CP=∴PH==
把x=代入y=−x+4,解得y=,
∴P1(,);
同理可得,若点P在y轴左侧,则把x=−代入y=−x+4,解得y=
∴P2(−,);
②若有△PCM∽△CDB,则有MC/CP=BD/CD
∴CP==∴PH=÷=3,
若点P在y轴右侧,把x=3代入y=−x+4,解得y=1;
若点P在y轴左侧,把x=−3代入y=−x+4,解得y=7
∴P3(3,1);P4(−3,7).
∴所有符合题意得点P坐标有4个,分别为P1(,),P2(−,),P3(3,1),P4(−3,7).
【经典例题】抛物线y=ax2+bx+c过A(2,3),B(4,3),C(6,−5)三点。
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图①,抛物线上一点D在线段AC的上方,DE⊥AB交AC于点E,若满足,求点D的坐标;
(3)如图②,F为抛物线顶点,过A作直线l⊥AB,若点P在直线l上运动,点Q在x轴上运动,是否存在这样的点P、Q,使得以B、P、Q为顶点的三角形与△ABF相似,若存在,求P、Q的坐标,并求此时△BPQ的面积;若不存在,请说明理由。
【解析】(1)根据题意,设抛物线表达式为y=a(x−3)2+h.
把B(4,3),C(6,−5)代入得:,解得:,
故抛物线的表达式为:y=−(x−3)2+4=−x2+6x−5;
(2)设直线AC的表达式为y=kx+n,
则:,解得:k=−2,n=7,
∴直线AC的表达式为y=−2x+7,
设点D(m,−m+6m−5),2
设直线DE与直线AB交于点G,
∵AG⊥EG,∴AG=m−2,EG=3−(−2m+7)=2(m−2),
m−2>0,
在Rt△AEG中,∴AE=(m−2),
由DE/AE=,得,
化简得,2m2−11m+14=0,
解得:m1=,m2=2(舍去),
则D(,).
(3)根据题意得:△ABF为等腰直角三角形,假设存在满足条件的点P、Q,则△BPQ为等腰直角三角形,
分三种情况:
①若∠BPQ=90°,BP=PQ,
如图2,过P作MN∥x轴,过Q作QM⊥MN于M,过B作BN⊥MN于N,
易证得:△BAP≌△QMP,
∴AB=QM=2,PM=AP=3+2=5,
∴P(2,−2),Q(−3,0),
在Rt△QMP中,PM=5,QM=2,
由勾股定理得:PQ=,
∴S△BPQ=PQ⋅PB=;
如图3,易证得:△BAP≌△PMQ,
∴AB=PM=2,AP=MQ=3−2=1,
∴P(2,2),Q(3,0),
在Rt△QMP中,PM=2,QM=1,
由勾股定理得:PQ=,
∴S△BPQ=PQ⋅PB=;
②若∠BQP=90°,BQ=PQ,
如图4,易得:△BNQ≌△QMP,
∴NQ=PM=3,NG=PM−AG=3−2=1,
∴BN=MQ=4+1=5,
∴P(2,−5),Q(−1,0)
∴PQ=,
∴S△BPQ=PQ⋅PB=17;
如图5,易得△QNB≌△PMQ,
∴NQ=PM=3,
∴P(2,−1),Q(5,0),
∴PQ=,
∴S△BPQ=PQ⋅PB=5,
③若∠PBQ=90°,BQ=BP,如图6,
过Q作QN⊥AB,交AB的延长线于N,
易得:△PAB≌△BNQ,
∵AB=2,NQ=3,AB≠NQ
∴此时不存在符合条件的P、Q.
练习1-1.如图,已知抛物线经过A(2,0)、B(3,3)及原点O,顶点为C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线上第二象限内的动点,过点P作PM⊥x轴,垂足为M,是否存在点P使得以点P,M,A为顶点的三角形与△BOC相似若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
练习1-2如图,二次函数 y =(x + 2)(ax + b) 的图像过点 A(-4,3),B(4,4).
(1)求二次函数的解析式:
(2)求证:△ACB 是直角三角形;
(3)若点P在第二象限,且是抛物线上的一动点,过点P作PH垂直x轴于点H,是否存在以P、H、D为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由。
练习1-3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.
(1)求抛物线的解析式及点C的坐标;
(2)求证:△ABC是直角三角形;
(3)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.
练习1-4如图,抛物线y=ax2+bx+2与x轴交于点A(-1,0),B(4,0)两点,与y轴相交于点C.
(1)求抛物线解析式;
(2)将△ABC绕AB中点M旋转180°,得到△BAD.求出点D坐标;
(3)在抛物线对称轴上是否存在一点P,使△BMP与△BAD相似,若存在,请求出所有满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
练习1-5如图,已知抛物线y=ax2+4x+c与x轴交于点M,与y轴交于点N,抛物线的对称轴与x轴交于点P,OM=1,ON=5.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点A是y轴正半轴上一动点,点B是抛物线对称轴上的任意一点,连接AB、AM、BM,且AB⊥AM.
①AO为何值时,△ABM∽△OMN,请说明理由;
②若Rt△ABM中有一边的长等于MP时,请直接写出点A的坐标.
练习1-6如图,已知:抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A(−1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,点D为顶点,连接BD,CD,抛物线的对称轴与x轴交与点 E.
(1)求抛物线解析式及点D的坐标;
(2)G是抛物线上B,D之间的一点,且S四边形CDGB=4S△DGB,求出G点坐标;
(3)在抛物线上B,D之间是否存在一点M,过点M作MN⊥CD,交直线CD于点N,使以C,M,N为顶点的三角形与△BDE相似?若存在,求出满足条件的点M的坐标,若不存在,请说明理由。
练习1-7如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于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(4,0),抛物线的对称轴是直线.
(1)求抛物线的解析式;
(2)M为第一象限内抛物线上的一个点,过点M作MG⊥x轴于点G,交AC于点H,当线段CM=CH时,求点M的坐标;
(3)在(2)的条件下,将线段MG绕点G顺时针旋转一个角(0°<<90°),在旋转过程中,设线段MG与抛物线交于点N,在线段GA上是否存在点P,使得以P、N、G为顶点的三角形与△ABC相似?如果存在,请求出点P的坐标;如果不存在,请说明理由。
(备用图)
练习1-8如图,直线AB交x轴于点B(4,0),交y轴于点A(0,4),直线DM⊥x轴正半轴于点M,交线段AB于点C,DM=6,连接DA,∠DAC=90°.
(1)直接写出直线AB的解析式;
(2)求点D的坐标;
(3)若点P是线段MB上的动点,过点P作x轴的垂线,交AB于点F,交过O、D、B三点的抛物线于点E,连接CE.是否存在点P,使△BPF与△FCE相似?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由。
类型二:A字型或两组对应边成比例其夹角相
【经典例题2】如图,已知抛物线经过△ABC的三个顶点,其中点A(0,1),点B(﹣9,10),AC∥x轴,点P时直线AC下方抛物线上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点P且与y轴平行的直线l与直线AB、AC分别交于点E、F,当四边形AECP的面积最大时,求点P的坐标;
(3)当点P为抛物线的顶点时,在直线AC上是否存在点Q,使得以C、P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,若存在,求出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
【解析】(1)∵点A(0,1).B(−9,10)在抛物线上,
∴c=1;×81−9b+c=10,∴b=2;c=1,
∴抛物线的解析式为y=x2+2x+1,
(2)∵AC∥x轴,A(0,1)∴x2+2x+1=1,
∴x1=6,x2=0,
∴点C的坐标(−6,1),
∵点A(0,1).B(−9,10),
∴直线AB的解析式为y=−x+1,
设点P(m,m2+2m+1)∴E(m,−m+1)
∴PE=−m+1−(m2+2m+1)=−m2−3m,
∵AC⊥EP,AC=6,
∴S四边形AECP=S△AEC+S△APC
=AC×EF+AC×PF=AC×(EF+PF)=AC×PE
=×6×(−m2−3m)=−m2−9m=−(m+)2+,
∵−6
此时点P(−,−).
(3)∵y=x2+2x+1=(x+3)2−2,
∴P(−3,−2),
∴PF=yF−yP=3,CF=xF−xC=3,
∴PF=CF,∴∠PCF=45∘
同理可得:∠EAF=45∘,
∴∠PCF=∠EAF,
∴在直线AC上存在满足条件的Q,
设Q(t,1)且AB=9,AC=6,CP=3
∵以C. P、Q为顶点的三角形与△ABC相似,
①当△CPQ∽△ABC时,
∴CQ/AC=CP/AB,
∴,∴t=−4,
∴Q(−4,1)
②当△CQP∽△ABC时,
∴CQ/AB=CP/AC,
∴,∴t=3,
∴Q(3,1).
【经典例题2】(2019娄底)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(-1,0),点B(3,0),与y轴交于点C,且过点D(2,-3).点P、Q是抛物线y=ax2+bx+c上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P在直线OD下方时,求△POD面积的最大值;
(3)直线OQ与线段BC相交于点E,当△OBE与△ABC相似时,求点Q的坐标.
【解析】(1)函数的表达式为:y=a(x+1)(x-3),将点D坐标代入并解得:a=1,
故抛物线的表达式为:y=x2-2x-3…①;
(2)设直线PD与y轴交于点G,设点P(m,m2-2m-3),
将点P、D的坐标代入一次函数表达式:y=sx+t并解得:
直线PD的表达式为:y=mx-3-2m,则OG=3+2m,
S△POD=×OG(xD-xP)=(3+2m)(2-m)=-m2+m+3,
∵-1<0,故S△POD有最大值,当m=时,其最大值为;
(3)∵OB=OC=3,∴∠OCB=∠OBC=45°,
∵∠ABC=∠OBE,故△OBE与△ABC相似时,分为两种情况:
①当∠ACB=∠BOQ时,
AB=4,BC=3,AC=,
过点A作AH⊥BC于点H,
S△ABC=×AH×BC=AB×OC,解得:AH=2,
则sin∠ACB=AH/AC=,则tan∠ACB=2,
则直线OQ的表达式为:y=-2x…②,
联立①②并解得:x=±,
故点Q1(,-2),Q2(-,2),
②∠BAC=∠BOQ时,tan∠BAC=OC/OA=3=tan∠BOQ,则点Q(n,3n),
则直线OQ的表达式为:y=-3x…③,
联立①③并解得:x=,
故点Q3(,),Q4(,);
综上,当△OBE与△ABC相似时,Q的坐标为:(,-2)或(,)或(-,2)或(,).
练习2-1如图,在平面直角坐标系xoy中,抛物线向左平移1个单位,再向下平移4个单位,得到抛物线.所得抛物线与x轴交于A、B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C,顶点为D .
(1)求h、k的值;
(2)判断△ACD的形状,并说明理由;
(3)在线段AC上是否存在点M,使△AOM与△ABC相似.若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
练习2-2(2019郴州)已知抛物线y=ax2+bx+3与x轴分别交于A(-3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式及顶点D的坐标;
(2)点F是线段AD上一个动点.
①如图①,设k=,当k为何值时,CF=AD?
②如图②,以A,F,O为顶点的三角形是否与△ABC相似?若相似,求出点F的坐标;若不相似,请说明理由.
练习2-3如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,B点坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P在抛物线位于第四象限的部分上运动,当四边形ABPC的面积最大时,求点P的坐标和四边形ABPC的最大面积.
(3)直线l经过A、C两点,点Q在抛物线位于y轴左侧的部分上运动,直线m经过点B和点Q,是否存在直线m,使得直线l、m与x轴围成的三角形和直线l、m与y轴围成的三角形相似?若存在,求出直线m的解析式,若不存在,请说明理由.
练习2-4如图,一次函数y=-x-2的图象与二次函数y=ax2+bx-4的图象交于x轴上一点A,与y轴交于点B,在x轴上有一动点C.已知二次函数y=ax2+bx-4的图象与y轴交于点D,对称轴为直线x=n(n<0),n是方程2x2-3x-2=0的一个根,连接AD.
(1)求二次函数的解析式;
(2)当S△ACB=3S△ADB时,求点C的坐标;
(3)试判断坐标轴上是否存在这样的点C,使得以点A、B、C组成的三角形与△ADB相似?若存在,试求出点C的坐标;若不存在,请说明理由.
类型三:点在抛物线上:求(设)直线,求点,算长度,验证对应边成比例
【经典例题4】(2019襄阳)如图,在直角坐标系中,直线y=-x+3与x轴,y轴分别交于点B,点C,对称轴为x=1的抛物线过B, C两点,且交x轴于另一点A,连接AC.
(1)直接写出点A,点B,点C的坐标和抛物线的解析式;
(2)已知点P为第一象限内抛物线上一点,当点P到直线BC的距离最大时,求点P的坐标;
(3)抛物线上是否存在一点Q(点C除外),使以点Q,A,B为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)抛物线解析式y=x2+x+3,点A坐标(-4,0)
(2)点P(3,)
(3)存在.
①如图,当CQ1∥AB交抛物线于点Q1时,
x2+x+3=3,此时Q1(2,3)符合要求
②如图,作∠ABQ2=∠ABC交抛物线于点Q2
此时Q2(-8,-7)不符合要求
③如图,过点B作BQ3∥AC,则∠ABC=∠ABQ3,此时Q3(-10,-12)符合要求
④如图,过点A作AQ4∥BC交抛物线于点Q4,,此时Q4(10,-7)不符合要求
⑤如图,作∠BAQ5=∠BAC交抛物线于点Q5.此时Q5(12,-12)符合要求
综上所述,点Q坐标为(2,3),(-10,-12),(12,-12)。
4-1已知抛物线y=a(x+3)(x-1)(a≠0),与x轴从左至右依次相交于A、B两点,与y轴相交于点C,经过点A的直线与抛物线的另一个交点为D.
(1)若点D的横坐标为2,求抛物线的函数解析式;
(2)若在第三象限内的抛物线上有点P,使得以A、B、P为顶点的三角形与△ABC相似,求点P的坐标;
(3)在(1)的条件下,设点E是线段AD上的一点(不含端点),连接BE.一动点Q从点B出发,沿线段BE以每秒1个单位的速度运动到点E,再沿线段ED以每秒个单位的速度运动到点D后停止,问当点E的坐标是多少时,点Q在整个运动过程中所用时间最少?
练习4-2.如图,二次函数 y=ax2+2x+c的图象与x轴交于点 A(﹣1,0)和点B,与y轴交于点 C(0,3).
(1)求该二次函数的表达式;
(2)过点A的直线AD∥BC且交抛物线于另一点D,求直线AD的函数表达式;
(3)在(2)的条件下,请解答下列问题:
①在x轴上是否存在一点P,使得以B、C、P为顶点的三角形与△ABD相似?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
②动点 M 以每秒1个单位的速度沿线段AD从点A向点D运动,同时,动点N以每秒个单位的速度沿线段DB从点 D向点B运动,问:在运动过程中,当运动时间 t 为何值时,△DMN的面积最大,并求出这个最大值.
练习4-3(难题)抛物线 L:y=﹣x2+bx+c经过点 A(0,1),与它的对称轴直线x=1交于点B.
(1)直接写出抛物线 L的解析式;
(2)如图 1,过定点的直线 y=kx﹣k+4(k<0)与抛物线 L交于点 M、N.若
△BMN的面积等于 1,求 k的值;
(3)如图 2,将抛物线L向上平移 m(m>0)个单位长度得到抛物线 L1,抛物线L 1与y轴交于点 C,过点 C作 y轴的垂线交抛物线 L1于另一点D.F为抛物线L1的对称轴与x轴的交点,P为线段OC上一点.若△PCD与△POF相似,并且符合条件的点P恰有2个,求m的值及相应点P的坐标.
参考答案
练习1-1.【解析】(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),
将点A(−2,0),B(−3,3),O(0,0),代入可得:
,解得:,
所以函数解析式为:y=x2+2x;
(3)假设存在点P,使以P,M,A为顶点的三角形与△BOC相似,设P(x,y),由题意知x>0,y>0,且y=x2+2x,
由题意,△BOC为直角三角形,∠COB=90°,且OC:OB=1:3,
①若△PMA∽△COB,则AM/BO=PM/CO,
即x+2=3(x2+2x),得
x1=,x2=−2(舍去)
②若△PMA∽△BOC,AM/CO=PM/BO,
即:x2+2x=3(x+2),
得:x1=3,x2=−2(舍去)当x=3时,y=15,即P(3,15).
故符合条件的点P有两个,分别(,)或(3,15).
练习1-2【解析】(1)由题意得,函数图象经过点A(−4,3),B(4,4),
故可得:,解得:,
故二次函数关系式为:y=(x+2)(13x−20).
(2)由(1)所求函数关系式可得点C坐标为(−2,0),点D坐标为(,0),
又∵点A(−4,3),B(4,4),
∴AB=,AC=,
BC=,
∵满足AB2=AC2+BC2,
∴△ACB是直角三角形。
(3)存在点P的坐标,点P的坐标为(−,)或(−,).
设点P坐标为(x,(x+2)(13x−20)),则PH=(x+2)(13x−20),HD=−x+,
①若△DHP∽△BCA,则PH/AC=DH/BC,即,
解得:x=−或x=(因为点P在第二象限,故舍去);
代入可得PH=,即P1坐标为(−,);
②若△PHD∽△BCA,则PH/BC=HD/AC,即,
解得:x=−或x=(因为点P在第二象限,故舍去).
代入可得PH=,即P2坐标为:(−,).
综上所述,满足条件的点P有两个,即P1(−,)、P2(−,).
练习1-3【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,解得或,
∴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=,BC=3,
∵MN⊥x轴于点N
∴∠ABC=∠MNO=90°,
∴当△ABC和△MNO相似时有MNAB=ONBC或MNBC=ONAB,
①当MN/AB=ON/BC时,则有|−x2+2x|/=|x|/3,即|x||−x+2|=|x|,
∵当x=0时M、O、N不能构成三角形,
∴x≠0,
∴|−x+2|=,即−x+2=±,解得x=或x=,
此时N点坐标为(,0)或(,0);
②当MNBC=ONAB时,则有|−x2+2x|/3=|x|/,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(,0)或(,0)或(−1,0)或(5,0).
练习1-4【解析】(1)将A(−1,0)、B(4,0)代入y=ax2+bx+2,得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为y=−x2+x+2.
(2)当x=0时,y=−x2+x+2=2,
∴点C的坐标为(0,2).
①过点D作DE⊥x轴于点E,如图1所示.
∵将△ABC绕AB中点M旋转180°,得到△BAD,
∴OA=EB,OC=ED.
∵A(−1,0),O(0,0),C(0,2),B(4,0),
∴BE=1,DE=2,OE=3,
∴点D的坐标为(3,−2).
②四边形ADBC为矩形,理由如下:
∵A(−1,0),B(4,0),C(0,2),
∴OA=1,OC=2,OB=4,AB=5,
∴AC=,BC=.
∵AC2+BC2=25=AB2,
∴∠ACB=90°.
∵将△ABC绕AB中点M旋转180°,得到△BAD,
∴∠ABC=∠BAD,BC=AD,
∴BC//AD且BC=AD,
∴四边形ADBC为平行四边形.
又∵∠ACB=90°,
∴四边形ADBC为矩形.
(3)假设存在,设点P的坐标为(,m).
∵点M为AB的中点,
∴∠BPD=∠ADB=90°,
∴有两种情况(如图2所示).
①当△PMB∽△BDA时,有PM/MB=BD/DA=,即,
解得:m=±,
∴点P的坐标为(,)或(,−);
②当△BMP∽△BDA时,有PM/MB=AD/DB=2,即,
解得:m=±5,
∴点P的坐标为(,5)或(,−5).
综上所述:在该抛物线对称轴上存在点P,使△BMP与△BAD相似,点P的坐标为(,)或(,−)或(,5)或(,−5)
练习1-5【解析】(1)∵OM=1,ON=5,
∴M(−1,0),N(0,5),
将M(−1,0),N(0,5)代入y=ax2+4x+c,
,解得a=−1,c=5,
抛物线的表达式为y=−x2+4x+5;
(2)①AO为10时,△ABM∽△OMN.理由如下:
设A(0,m),则OA=m,AM=,
∵kAM=m,AB⊥AM,
∴kAB=−,
∴直线AB表达式:y=−x+m,
∵抛物线y=−x2+4x+5对称轴:直线x=2,
∴B(2,−+m),
∴AB=
∵△ABM∽△OMN,
∴AB/AM=OM/ON=,=,
化简,得m4−99m2−100=0,
(m2−100)(m2+1)=0,
∵m2+1≠0,
∴m2−100=0,
∴m=10或−10(舍去)
AO=10,即AO为10时,△ABM∽△OMN.
②A的坐标为(0,)或(0,2)或(0,).
∵M(−1,0),P(2,0),
∴MP=2−(−1)=3
Ⅰ。当AB=MP=3时,AB==3,
解得m=或−(舍去)
Ⅱ。当AM=MP=3时,AM==3,
解得m=2或−2(舍去)
Ⅲ。当BM=MP=3时,BM=
m=或−(舍去),
故求得符合条件的A的坐标为(0,)或(0,2)或(0,).
练习1-6【解析】(1)点A(−1,0)、B(3,0),根据两点式得:
抛物线的表达式为:y=(x+1)(x−3)=x2−2x−3…①;
函数的对称轴为x=1,当x=1时,y=x2−2x−3=−4,则D(1,−4);
(2)过点G作y轴的平行线交BD于点H,设直线BC交对称轴于点F,
由点B(3,0)、C(0,−3)的坐标可得,直线BC的表达式为:y=x−3,
则点F(1,−2),则FD=2,
同理可得,BD的表达式为:y=2x−6,
设点G(x,x2−2x−3),则点H(x,2x−6),
S四边形CDGB=4S△DGB,
则S△BDG=S△BCD=××FD×OB=×2×3=1,
S△BDG×HG×BE=×(2x−6−x2+2x+3)×(3−1)=1,
解得:x=2,
故点G(2,−3);
(3)存在,理由:
过点B作BP⊥BC交CM的延长线于点P,
∵点B(3,0)、C(0,−3)、
则BC=3,BC、CD与y轴的夹角都是45°,
故∠BDC=90°,
∵MN⊥CD,
∴BC∥MN,
∵C,M,N为顶点的三角形与△BDE相似,
∴B,C,P为顶点的三角形与△BDE相似,
则BP/CB=BE/ED或ED/BE,即或,
解得:BP=或;
过点P作PQ⊥x轴于点Q,
∵∠OBC=45°,
∴∠PBQ=45°;
①当PB=时,PQ=BQ=PB=,
OQ=OB+BQ=3+=,
故点P(,−),
由点C. P的坐标得,直线CP的表达式为:y=x−3…②,
联立①②并解得:x=0(舍去)或,
故点M(,−);
②当BP=6时,
同理可得:点P(9,−6),
则直线CP的表达式为:y=−x−3…③,
联立①③并解得:x=0(舍去)或,
故点M(,−);
综上,点M的坐标为:(,−)或(,−).
练习1-7(备用图)
【解析】(1)∵x=−=,b=,∴a=−,
把A(4,0),a=−代入y=ax2+x+c,解得c=2,
则抛物线解析式为y=−x2+x+2.
(2)如图1,连接CM,过C点作CE⊥MH于点E,
∵y=−x2+x+2,∴当x=0时,y=2,
∴C点的坐标是(0,2),
设直线AC解析式为y=kx+b(k≠0),
把A(4,0)、C(0,2)代入y=kx+b,
可得,解得:,
∴直线AC解析式为y=−x+2,
∵点M在抛物线上,点H在AC上,MG⊥x轴,
∴设点M的坐标为(m,−m2+m+2),H(m,−m+2),
∴MH=−m2+m+2−(−m+2)=−m2+2m,
∵CM=CH,OC=GE=2,
∴MH=2EH=2×[2−(−m+2)]=m,
又∵MH=−m2+2m,∴−m2+2m=m,
即m(m−2)=0,
解得m=2或m=0(不符合题意,舍去),
∴m=2,
当m=2时,
y=−×22+×2+2=3,
∴点M的坐标为(2,3).
(3)存在点P,使以P,N,G为顶点的三角形与△ABC相似,理由为:
∵抛物线与x轴交于A. B两点,A(4,0),A、B两点关于直线x=成轴对称,
∴B(−1,0),
∵AC==2,BC==,AB=5,
∴AC2+BC2=(2)2+()2=25,AB2=52=25,
∵AC2+BC2=AB2=25,
∴△ABC为直角三角形,
∴∠ACB=90°,
线段MG绕G点旋转过程中,与抛物线交于点N,当NP⊥x轴时,∠NPG=90°,
设P点坐标为(n,0),
则N点坐标为(n,−n2+n+2),
①如图2,
当N1P1/AC=P1G/CB时,
∵∠N1P1G=∠ACB=90°,
∴△N1P1G∽△ACB,
∴,
解得:n1=3,n2=−4(不符合题意,舍去),
∴P的坐标为(3,0).
②当N2P2/BC=P2G/CA时,
∵∠N2P2G=∠BCA=90°,
∴△N2P2G∽△BCA,
∴,
解得:n1=1+,n2=1−(不符合题意,舍去),
∴P的坐标为(1+,0).
∴存在点P(3,0)或(1+,0),使以P,N,G为顶点的三角形与△ABC相似。
练习1-8【解析】(1)设直线AB的解析式为y=kx+b,将A(0,4),B(4,0)两点坐标代入,
得,解得,所以,直线AB的解析式为y=−x+4;
(2)过D点作DG⊥y轴,垂足为G,
∵OA=OB=4,
∴△OAB为等腰直角三角形,
又∵AD⊥AB,
∴∠DAG=90°−∠OAB=45°,即△ADG为等腰直角三角形,
∴DG=AG=OG−OA=DM−OA=6−4=2,
∴D(2,6);
(3)存在。
由抛物线过O(0,0),B(4,0)两点,设抛物线解析式为y=ax(x−4),
将D(2,6)代入,得a=−,所以,抛物线解析式为y=−x(x−4),
由(2)可知,∠PBF=45°,则∠CFE=∠BFP=45°,C(2,2),
设P(x,0),则MP=x−2,PB=4−x,
①当∠ECF=∠BPF=90°时(如图1),△BPF与△FCE相似,
过C点作CH⊥EF,此时,△CHE、△CHF、△PBF为等腰直角三角形,
则PE=PF+FH+EH=PB+2MP=4−x+2(x−2)=x,
将E(x,x)代入抛物线y=−x(x−4)中,得x=−x(x−4),解得x=0或,即P(,0),
②当∠CEF=∠BPF=90°时(如图2),此时,△CEF、△BPF为等腰直角三角形,
则PE=MC=2,将E(x,2)代入抛物线y=−x(x−4)中,得2=−x(x−4),
解得x=或,即P(,0),
所以,P(0)或(,0).
类型二:A字型或两组对应边成比例其夹角相
练习2-1【解析】(1)∵y=x2的顶点坐标为(0,0),
∴y=(x−h)2+k的顶点坐标D(−1,−4),
∴h=−1,k=−4(3分)
(2)由(1)得y=(x+1)2−4
当y=0时,
(x+1)2−4=0
x1=−3,x2=1
∴A(−3,0),B(1,0)(1分)
当x=0时,y=(x+1)2−4=(0+1)2−4=−3
∴C点坐标为(0,−3)
又∵顶点坐标D(−1,−4)(1分)
作出抛物线的对称轴x=−1交x轴于点E
作DF⊥y轴于点F
在Rt△AED中,AD2=22+42=20
在Rt△AOC中,AC2=32+32=18
在Rt△CFD中,CD2=12+12=2
∵AC2+CD2=AD2
∴△ACD是直角三角形;
(3)存在。由(2)知,OA=3,OC=3,则△AOC为等腰直角三角形,∠BAC=45°;
连接OM,过M点作MG⊥AB于点G,
AC==3
①若△AOM∽△ABC,则AO/AB=AM/AC,
即,AM=
∵MG⊥AB∴AG2+MG2=AM2
∴AG=MG==;OG=AO−AG=3−=
∵M点在第三象限
∴M(−,−);
②若△AOM∽△ACB,则AO/AC=AM/AB,
即,AM=2∴AG=MG==2
OG=AO−AG=3−2=1
∵M点在第三象限
∴M(−1,−2).
综上①、②所述,存在点M使△AOM与△ABC相似,且这样的点有两个,其坐标分别为(−,−),(−1,−2).
练习2-2【解析】抛物线解析式为y=−x2−2x+3;
∵y=−x2−2x+3=−(x+1)2+4
∴顶点D的坐标为(−1,4);
(2)①∵在Rt△AOC中,OA=3,OC=3,
∴AC2=OA2+OC2=18,
∵D(−1,4),C(0,3),A(−3,0),
∴CD2=12+12=2
∴AD2=22+42=20
∴AC2+CD2=AD2
∴△ACD为直角三角形,且∠ACD=90°.
∵CF=AD,∴F为AD的中点,
∴AF/AD=,∴k=.
②在Rt△ACD中,tan∠ACD=DC/AC=,
在Rt△OBC中,tan∠OCB=OB/OC=,
∴∠ACD=∠OCB,
∵OA=OC,
∴∠OAC=∠OCA=45°,
∴∠FAO=∠ACB,
若以A,F,O为顶点的三角形与△ABC相似,则可分两种情况考虑:
当∠AOF=∠ABC时,△AOF∽△CBA,
∴OF∥BC,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,解得:,
∴直线BC的解析式为y=−3x+3,
∴直线OF的解析式为y=−3x,
设直线AD的解析式为y=mx+n,
∴,解得:,
∴直线AD的解析式为y=2x+6,
∴,解得:,
∴F(−,).
当∠AOF=∠CAB=45°时,△AOF∽△CAB,
∵∠CAB=45°,
∴OF⊥AC,
∴直线OF的解析式为y=−x,
∴,解得:,
∴F(−2,2).
综合以上可得F点的坐标为(−,)或(−2,2).
练习2-3【解析】(1)把B. C两点坐标代入抛物线解析式可得,解得,
∴抛物线解析式为y=x2−2x−3;
(2)如图1,连接BC,过Py轴的平行线,交BC于点M,交x轴于点H,
在y=x2−2x−3中,令y=0可得0=x2−2x−3,解得x=−1或x=3,
∴A点坐标为(−1,0),
∴AB=3−(−1)=4,且OC=3,
∴S△ABC=AB⋅OC=×4×3=6,
∵B(3,0),C(0,−3),
∴直线BC解析式为y=x−3,
设P点坐标为(x,x2−2x−3),则M点坐标为(x,x−3),
∵P点在第四限,
∴PM=x−3−(x2−2x−3)=−x2+3x,
∴S△PBC=PM⋅OH+PM⋅HB=PM⋅(OH+HB)=PM⋅OB=PM,
∴当PM有最大值时,△PBC的面积最大,则四边形ABPC的面积最大,
∵PM=−x2+3x=−(x−)2+,
∴当x=时,PMmax=,则S△PBC=×=,
此时P点坐标为(,−),S四边形ABPC=S△ABC+S△PBC=6+=
即当P点坐标为(,−)时,四边形ABPC的面积最大,最大面积为;
(3)①当点Q在x轴下方时,如图2,设直线m交y轴于点N,交直线l于点G,
则∠AGP=∠GNC+∠GCN,
当△AGB和△NGC相似时,必有∠AGB=∠CGB,
又∠AGB+∠CGB=180°,
∴∠AGB=∠CGB=90°,
∴∠ACO=∠OBN,
在Rt△AOC和Rt△NOB中
∠AOC=∠NOB,OC=OB,∠ACO=∠NBO
∴Rt△AOC≌Rt△NOB(ASA),
∴ON=OA=1,
∴N点坐标为(0,−1),
设直线m解析式为y=kx+d,把B. N两点坐标代入可得,解得,
∴直线m解析式为y=x−1;
②当点Q在x轴上方时,此时直线m与①中的直线m关于x轴对称,
∴解析式为y=−x+1;
综上可知存在满足条件的直线m,其解析式为y=x−1或y=−x+1.
练习2-4【解析】在y=−x−2中,令y=0,则x=−2
∴A(−2,0).
由2x2−3x−2=0,得x1=−,x2=2,
∴二次函数y=ax2+bx−4的对称轴为直线x=−,
∴,解得,
∴二次函数的解析式为:y=2x2+2x−4;
∵S△ADB=BD⋅OA=2,
∴S△ACB=3S△ADB=6.
∵点C在x轴上,
∴S△ACB=AC⋅OB=×2AC=6,
∴AC=6.
∵点A的坐标为(−2,0),
∴当S△ACB=3S△ADB时,点C的坐标为(4,0)或(−8,0);
存在.
理由:令x=0,一次函数与y轴的交点为点B(0,−2),
∴AB=,∠OAB=∠OBA=45°.
∵在△ABD中,∠BAD、∠ADB都不等于45°,∠ABD=180°−45°=135°,
∴点C在点A的左边.
①AC与BD是对应边时,∵△ADB∽△BCA,
∴AC/AB=AB/BD=1,
∴AC=BD=2,
∴OC=OA+AC=2+2=4,
∴点C的坐标为(−4,0).
②当AC与AB是对应边时,∵△ADB∽△CBA
∴AC/AB=AB/BD=,
∴AC=AB=×2=4,
∴OC=OA+AC=2+4=6,
∴点C的坐标为(−6,0).
综上所述,在x轴上有一点C(−4,0)或(−6,0),使得以点A、B、C组成的三角形与△ADB相似.
类型三:点在抛物线上:求(设)直线,求点,算长度,验证对应边成比例
练习4-1【解析】(1)∵y=a(x+3)(x−1),
∴点A的坐标为(−3,0)、点B两的坐标为(1,0)∵直线y=−x+b经过点A,
∴b=−3,∴y=−x−3,
当x=2时,y=−5,
则点D的坐标为(2,−5),
∵点D在抛物线上,∴a(2+3)(2−1)=−5,
解得,a=−,
则抛物线的解析式为y=−(x+3)(x−1)=−x2−2x+3;
(2)作PH⊥x轴于H,
设点P的坐标为(m,n),
当△BPA∽△ABC时,∠BAC=∠PBA,
∴tan∠BAC=tan∠PBA,即OC/OA=PH/HB,
∴,即n=−a(m−1),∴,
解得,m1=−4,m2=1(不合题意,舍去),
当m=−4时,n=5a,
∵△BPA∽△ABC,
∴AC/AB=AB/B,即AB2=AC⋅PB,
∴42=,
解得,a1=(不合题意,舍去),a2=−,
则n=5a=−,
∴点P的坐标为(−4,−);
当△PBA∽△ABC时,∠CBA=∠PBA,
∴tan∠CBA=tan∠PBA,即OC/OB=PH/HB,
∴,即n=−3a(m−1),
∴,
解得,m1=−6,m2=1(不合题意,舍去),
当m=−6时,n=21a,
∵△PBA∽△ABC,
∴BC/BA=AB/PB,即AB2=BC⋅PB,
∴42=,
解得,a1=(不合题意,舍去),a2=−,
则点P的坐标为(−6,−),
综上所述,符合条件的点P的坐标为(−4,−)和(−6,−);
(3)作DM∥x轴交抛物线于M,作DN⊥x轴于N,作EF⊥DM于F,
则tan∠DAN=DN/AN==,
∴∠DAN=60°,
∴∠EDF=60°,
∴DE=EF/sin∠EDF=EF,
∴Q的运动时间t=BE/1+=BE+EF,
∴当BE和EF共线时,t最小,
则BE⊥DM,y=−4.
练习4-2.【解析】(1)由题意知:,解得,
∴二次函数的表达式为y=−x2+2x+3;
(2)在y=−x2+2x+3中,令y=0,则−x2+2x+3=0,
解得:x1=−1,x2=3,
∴B(3,0),
由已知条件得直线BC的解析式为y=−x+3,
∵AD∥BC,
∴设直线AD的解析式为y=−x+b,
∴0=1+b,∴b=−1,
∴直线AD的解析式为y=−x−1;
(3)①∵BC∥AD,
∴∠DAB=∠CBA,
∴只要当:BC/AD=PB/AB或BC/AB=PB/AD时,△PBC∽△ABD,
解y=−x2+2x+3和y=−x−1得D(4,−5),
∴AD=5,AB=4,BC=3,
设P的坐标为(x,0),
即或,
解得x=或x=−4.5,
∴P(,0)或P(−4.5,0),
②过点B作BF⊥AD于F,过点N作NE⊥AD于E,
在Rt△AFB中,∠BAF=45°,
∴sin∠BAF=BF/AB,
∴BF=4×2=2,BD=,
∴sin∠ADB=BF/BD==,
∵DM=5−t,DN=t,
又∵sin∠ADB=NE/DN,NE=5t⋅=t,
∴S△MDN=DM⋅NE=(−t)⋅t=−t2+t=−(t2−t)=−(t−)2+,
∴当t=时,S△MDN的最大值为.
练习4-3(难题)抛物线 L:y=﹣x2+bx+c经过点 A(0,1),与它的对称轴直线x=1交于点B.
(1)直接写出抛物线 L的解析式;
(2)如图 1,过定点的直线 y=kx﹣k+4(k<0)与抛物线 L交于点 M、N.若
△BMN的面积等于 1,求 k的值;
(3)如图 2,将抛物线L向上平移 m(m>0)个单位长度得到抛物线 L1,抛物线L 1与y轴交于点 C,过点 C作 y轴的垂线交抛物线 L1于另一点D.F为抛物线L1的对称轴与x轴的交点,P为线段OC上一点.若△PCD与△POF相似,并且符合条件的点P恰有2个,求m的值及相应点P的坐标.
【解析】(1)由题意知,解得:b=2、c=1,
∴抛物线L的解析式为y=-x2+2x+1.
待定系数法求二次函数的表达式
(2)∵y=kx-k+4=k(x-1)+4,
∴当x=1时,y=4,即该直线所过定点G坐标为(1,4).
∵y=-x2+2x+1=-(x-1)2+2,
二次函数表达式的三种形式
∴点B(1,2),则BG=2.
∵S△BMN=1,即S△BNG-S△BMG=BG•xN-BG•xM=1,
∴xN-xM=1,
由y=kx−k+4y=−x2−2x+1
得x2+(k-2)x-k+3=0,
解得:x==,
则xN=、xM=,
用公式法解一元二次方程
由xN-xM=1得=1,
∴k=±3.
∵k<0,∴k=-3;
(3)设抛物线L1的解析式为y=-x2+2x+1+m,
∴C(0,1+m)、D(2,1+m)、F(1,0),
设P(0,t),
①当△PCD∽△FOP时,PC/PD=FO/OP,
∴,∴t2-(1+m)t+2=0;
②当△PCD∽△POF时,
PCCD=POOF,
∴,∴t=(m+1);
a.当方程①有两个相等实数根时,
△=(1+m)2-8=0,
一元二次方程根的判别式
解得:m=2-1(负值舍去),
此时方程①有两个相等实数根t1=t2=,
方程②有一个实数根t=,∴m=2-1,
此时点P的坐标为(0,2)和(0,);
b.当方程①有两个不相等的实数根时,
一元二次方程根的判别式
把②代入①,得:(m+1)2-(m+1)+2=0,
解得:m=2(负值舍去),
此时,方程①有两个不相等的实数根t1=1、t2=2,
方程①有一个实数根t=1,
∴m=2,此时点P的坐标为(0,1)和(0,2);
综上,当m=2-1时,点P的坐标为(0,)和(0,);
当m=2时,点P的坐标为(0,1)和(0,2).
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