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中考数学二轮复习重难点复习题型09 二次函数综合题 类型三 二次函数与面积有关的问题(专题训练)(2份打包,原卷版+解析版)
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题型九 二次函数综合题
类型三 二次函数与面积有关的问题(专题训练)
1.已知二次函数,其中.
(1)当该函数的图像经过原点,求此时函数图像的顶点的坐标;
(2)求证:二次函数的顶点在第三象限;
(3)如图,在(1)的条件下,若平移该二次函数的图像,使其顶点在直线上运动,平移后所得函数的图像与轴的负半轴的交点为,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)见解析
(3)最大值为
【分析】(1)先利用待定系数法求出二次函数解析式,再将二次函数解析式化为顶点式即可得到答案;
(2)先根据顶点坐标公式求出顶点坐标为,然后分别证明顶点坐标的横纵坐标都小于0即可;
(3)设平移后图像对应的二次函数表达式为,则其顶点坐标为,然后求出点B的坐标,根据平移后的二次函数顶点在直线上推出,过点作,垂足为,可以推出,由此即可求解.
(1)
解:将代入,
解得.
由,则符合题意,
∴,
∴.
(2)
解:由抛物线顶点坐标公式得顶点坐标为.
∵,
∴,
∴,
∴.
∵,
∴二次函数的顶点在第三象限.
(3)
解:设平移后图像对应的二次函数表达式为,则其顶点坐标为
当时,,
∴.
将代入,
解得.
∵在轴的负半轴上,
∴.
∴.
过点作,垂足为,
∵,
∴.
在中,
,
∴当时,此时,面积有最大值,最大值为.
【点睛】本题主要考查了待定系数法求二次函数解析式,二次函数的性质,二次函数的平移,二次函数的最值问题,正确理解题意,熟练掌握二次函数的相关知识是解题的关键
2.如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图像与x轴交于点.、,与y轴交于点C.
(1)________,________;
(2)若点D在该二次函数的图像上,且,求点D的坐标;
(3)若点P是该二次函数图像上位于x轴上方的一点,且,直接写出点P的坐标.
【答案】(1)-2,-3;(2)(,6)或(,6);(3)(4,5)
【分析】
(1)利用待定系数法求解即可;
(2)先求出△ABC的面积,设点D(m,),再根据,得到方程求出m值,即可求出点D的坐标;
(3)分点P在点A左侧和点P在点A右侧,结合平行线之间的距离,分别求解.
【详解】
解:(1)∵点A和点B在二次函数图像上,
则,解得:,
故答案为:-2,-3;
(2)连接BC,由题意可得:
A(-1,0),B(3,0),C(0,-3),,
∴S△ABC==6,
∵S△ABD=2S△ABC,设点D(m,),
∴,即,
解得:x=或,代入,
可得:y值都为6,
∴D(,6)或(,6);
(3)设P(n,),
∵点P在抛物线位于x轴上方的部分,
∴n<-1或n>3,
当点P在点A左侧时,即n<-1,
可知点C到AP的距离小于点B到AP的距离,
∴,不成立;
当点P在点B右侧时,即n>3,
∵△APC和△APB都以AP为底,若要面积相等,
则点B和点C到AP的距离相等,即BC∥AP,
设直线BC的解析式为y=kx+p,
则,解得:,
则设直线AP的解析式为y=x+q,将点A(-1,0)代入,
则-1+q=0,解得:q=1,
则直线AP的解析式为y=x+1,将P(n,)代入,
即,
解得:n=4或n=-1(舍),
,
∴点P的坐标为(4,5).
【点睛】
本题考查了二次函数综合,涉及到待定系数法求函数解析式,三角形面积,平行线之间的距离,一次函数,解题的难点在于将同底的三角形面积转化为点到直线的距离.
3.已知:直线与轴、轴分别交于、两点,点为直线上一动点,连接,为锐角,在上方以为边作正方形,连接,设.
(1)如图1,当点在线段上时,判断与的位置关系,并说明理由;
(2)真接写出点的坐标(用含的式子表示);
(3)若,经过点的抛物线顶点为,且有,的面积为.当时,求抛物线的解析式.
【答案】(1)BE⊥AB,理由见解析;(2)();(3)
【分析】
(1)先求出点A、B的坐标,则可判断△AOB是等腰直角三角形,然后结合正方形的旋转可证明△AOC≌△BOE(SAS),可得∠OBE=∠OAC=45°,进而可得结论;
(2)作辅助线如图1(见解析),根据正方形的性质可证△MOC≌△NEO,可得CM=ON,OM=EN,由(1)的结论可得AC=BE=t,然后解等腰直角△ACM,可求出,进而可得答案;
(3)由抛物线过点A结合已知条件可求出抛物线的对称轴是直线x=2,然后由(2)可求出当时k=1,进一步即可求出点P的纵坐标,从而可得顶点P的坐标,于是问题可求解.
【详解】
解:(1)BE⊥AB,理由如下:
对于直线y=-x+1,当x=0时,y=1,当y=0时,x=1,
∴B(0,1),A(1,0),
∴OA=OB=1,
∴∠OBA=∠OAB=45°,
∵四边形OCDE是正方形,
∴OC=OE,∠COE=90°,
∵∠AOB=90°,
∴∠AOC=∠BOE,
∴△AOC≌△BOE(SAS),
∴∠OBE=∠OAC=45°,
∴∠EBC=∠EBO+∠OBA=45°+45°=90°,
即BE⊥AB;
(2)作CM⊥OA于点M,作EN⊥x轴于点N,如图1,则∠CMO=∠ENO=90°,
∵∠EON+∠NEO=∠EON+∠COM=90°,
∴∠NEO=∠COM,
又∵OC=OE,
∴△MOC≌△NEO,
∴CM=ON,OM=EN,
在△ACM中,∠CMA=90°,∠MAC=45°,AC=BE=t,
∴,
∴,
∵点E在第二象限,
∴点E的坐标是();
(3)∵抛物线过点A(1,0),
∴a+b+c=0,
∵,
∴消去c可得b=-4a,
∴抛物线的对称轴是直线x=2,
如图1,当时,由(2)可得,
∴,
∴,
∴,即k=1,
∴△POA的面积为,
即,解得,
∵a>0,
∴顶点P的纵坐标是-1,
∴点P(2,-1),
设,
把点A(1,0)代入,可求得a=1,
∴抛物线的解析式是.
【点睛】
本题主要考查了待定系数法求二次函数的解析式、正方形的性质、全等三角形的判定和性质、一次函数的性质以及等腰直角三角形的判定和性质等知识,具有一定的难度,熟练掌握相关知识、灵活应用数形结合的思想是解题的关键.
3.如图,在平面直角坐标系中,抛物线的图象与坐标轴相交于、、三点,其中点坐标为,点坐标为,连接、.动点从点出发,在线段上以每秒个单位长度向点做匀速运动;同时,动点从点出发,在线段上以每秒1个单位长度向点做匀速运动,当其中一点到达终点时,另一点随之停止运动,连接,设运动时间为秒.
(1)求、的值;
(2)在、运动的过程中,当为何值时,四边形的面积最小,最小值为多少?
(3)在线段上方的抛物线上是否存在点,使是以点为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)b=2,c=3;(2)t=2,最小值为4;(3)(,)
【分析】
(1)利用待定系数法求解即可;
(2)过点P作PE⊥x轴,垂足为E,利用S四边形BCPQ=S△ABC-S△APQ表示出四边形BCPQ的面积,求出t的范围,利用二次函数的性质求出最值即可;
(3)画出图形,过点P作x轴的垂线,交x轴于E,过M作y轴的垂线,与EP交于F,证明△PFM≌△QEP,得到MF=PE=t,PF=QE=4-2t,得到点M的坐标,再代入二次函数表达式,求出t值,即可算出M的坐标.
【详解】
解:(1)∵抛物线y=-x2+bx+c经过点A(3,0),B(-1,0),
则,
解得:;
(2)由(1)得:抛物线表达式为y=-x2+2x+3,C(0,3),A(3,0),
∴△OAC是等腰直角三角形,由点P的运动可知:
AP=,过点P作PE⊥x轴,垂足为E,
∴AE=PE==t,即E(3-t,0),
又Q(-1+t,0),
∴S四边形BCPQ=S△ABC-S△APQ
=
=
∵当其中一点到达终点时,另一点随之停止运动,
AC=,AB=4,
∴0≤t≤3,
∴当t==2时,四边形BCPQ的面积最小,即为=4;
(3)∵点M是线段AC上方的抛物线上的点,
如图,过点P作x轴的垂线,交x轴于E,过M作y轴的垂线,与EP交于F,
∵△PMQ是等腰直角三角形,PM=PQ,∠MPQ=90°,
∴∠MPF+∠QPE=90°,又∠MPF+∠PMF=90°,
∴∠PMF=∠QPE,
在△PFM和△QEP中,
,
∴△PFM≌△QEP(AAS),
∴MF=PE=t,PF=QE=4-2t,
∴EF=4-2t+t=4-t,又OE=3-t,
∴点M的坐标为(3-2t,4-t),
∵点M在抛物线y=-x2+2x+3上,
∴4-t=-(3-2t)2+2(3-2t)+3,
解得:t=或(舍),
∴M点的坐标为(,).
【点睛】
本题考查了二次函数综合,涉及到全等三角形的判定和性质,等腰直角三角形的性质,三角形面积,用方程的思想解决问题是解本题的关键.
4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点,,与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)直线l为该抛物线的对称轴,点D与点C关于直线l对称,点P为直线AD下方抛物线上一动点,连接PA,PD,求面积的最大值;
(3)在(2)的条件下,将抛物线沿射线AD平移个单位,得到新的抛物线,点E为点P的对应点,点F为的对称轴上任意一点,在上确定一点G,使得以点D,E,F,G为顶点的四边形是平行四边形,写出所有符合条件的点G的坐标,并任选其中一个点的坐标,写出求解过程.
【答案】(1)y=x2-3x-4;(2)8;(3)或或,过程见解析
【分析】
(1)将,的坐标代入函数式利用待定系数法求解即可;
(2)先得出抛物线的对称轴,作PE∥y轴交直线AD于E,设P(m,m2-3m-4),用m表示出△APD的面积即可求出最大面积;
(3)通过平移距离为,转化为向右平移4个单位,再向下平移4个单位,根据平移变化得出平移后的抛物线关系式和E的坐标,分DE为对角线、EG为对角线、EF为对角线三种情况进行讨论即可.
【详解】
解:(1)将A(-1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx-4得
,解得:,
∴该抛物线的解析式为y=x2-3x-4,
(2)把x=0代入y=x2-3x-4中得:y=-4,
∴C(0,-4),
抛物线y=x2-3x-4的对称轴l为
∵点D与点C关于直线l对称,
∴D(3,-4),
∵A(-1,0),
设直线AD的解析式为y=kx+b;
∴,解得:,
∴直线AD的函数关系式为:y=-x-1,
设P(m,m2-3m-4),
作PE∥y轴交直线AD于E,
∴E(m,-m-1),
∴PE=-m-1-(m2-3m-4)=-m2+2m+3,
∴,
∴,
∴当m=1时,的面积最大,最大值为:8
(3)∵直线AD的函数关系式为:y=-x-1,
∴直线AD与x轴正方向夹角为45°,
∴抛物线沿射线AD方向平移平移个单位,相当于将抛物线向右平移4个单位,再向下平移4个单位,
∵,,平移后的坐标分别为(3,-4),(8,-4),
设平移后的抛物线的解析式为
则,解得:,
∴平移后y1=x2-11x+20,
∴抛物线y1的对称轴为:,
∵P(1,-6),
∴E(5,-10),
∵以点D,E,F,G为顶点的四边形是平行四边形,分三种情况:
设G(n,n2-11n+20),F(,y),
①当DE为对角线时,平行四边形的对角线互相平分
∴,∴
∴
②当EF为对角线时,平行四边形的对角线互相平分
∴,∴
∴
③当EG为对角线时,平行四边形的对角线互相平分
∴,∴
∴
∴或或
【点睛】
本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数关系式和最值问题,求三角形的面积,以及平移的性质和平行四边形的性质,注意分类讨论的数学思想.
5.如图,已知二次函数y=﹣x2+(a+1)x﹣a与x轴交于A、B两点(点A位于点B的左侧),与y轴交于点C,已知△BAC的面积是6.
(1)求a的值;
(2)在抛物线上是否存在一点P,使S△ABP=S△ABC.若存在请求出P坐标,若不存在请说明理由.
【分析】
(1)由y=﹣x2+(a+1)x﹣a,令y=0,即﹣x2+(a+1)x﹣a=0,可求出A、B坐标结合三角形的面积,解出a=﹣3;
(2)根据题意P的纵坐标为±3,分别代入解析式即可求得横坐标,从而求得P的坐标.
【解析】
(1)∵y=﹣x2+(a+1)x﹣a,
令x=0,则y=﹣a,
∴C(0,﹣a),
令y=0,即﹣x2+(a+1)x﹣a=0
解得x1=a,x2=1
由图象知:a<0
∴A(a,0),B(1,0)
∵S△ABC=6
∴(1﹣a)(﹣a)=6
解得:a=﹣3,(a=4舍去);
(2)∵a=﹣3,
∴C(0,3),
∵S△ABP=S△ABC.
∴P点的纵坐标为±3,
把y=3代入y=﹣x2﹣2x+3得﹣x2﹣2x+3=3,解得x=0或x=﹣2,
把y=﹣3代入y=﹣x2﹣2x+3得﹣x2﹣2x+3=﹣3,解得x=﹣1或x=﹣1,
∴P点的坐标为(﹣2,3)或(﹣1,﹣3)或(﹣1,﹣3).
6.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣2交x轴于A,B两点,交y轴于点C,且OA=2OC=8OB.点P是第三象限内抛物线上的一动点.
(1)求此抛物线的表达式;
(2)若PC∥AB,求点P的坐标;
(3)连接AC,求△PAC面积的最大值及此时点P的坐标.
【分析】
(1)抛物线y=ax2+bx﹣2,则c=﹣2,故OC=2,而OA=2OC=8OB,则OA=﹣4,OB,确定点A、B、C的坐标;即可求解;
(2)抛物线的对称轴为x,当PC∥AB时,点P、C的纵坐标相同,即可求解;
(3)△PAC的面积S=S△PHA+S△PHCPH×OA,即可求解.
【解析】
(1)抛物线y=ax2+bx﹣2,则c=﹣2,故OC=2,
而OA=2OC=8OB,则OA=﹣4,OB,
故点A、B、C的坐标分别为(﹣4,0)、(,0)、(0,﹣2);
则y=a(x+4)(x)=a(x2x﹣2)=ax2+bx﹣2,故a=1,
故抛物线的表达式为:y=x2x﹣2;
(2)抛物线的对称轴为x,
当PC∥AB时,点P、C的纵坐标相同,根据函数的对称性得点P(,﹣2);
(3)过点P作PH∥y轴交AC于点H,
由点A、C的坐标得,直线AC的表达式为:yx﹣2,
则△PAC的面积S=S△PHA+S△PHCPH×OA4×(x﹣2﹣x2x+2)=﹣2(x+2)2+8,
∵﹣2<0,
∴S有最大值,当x=﹣2时,S的最大值为8,此时点P(﹣2,﹣5).
8.若一次函数y=﹣3x﹣3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,点B的坐标为(3,0),二次函数y=ax2+bx+c的图象过A,B,C三点,如图(1).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图(1),过点C作CD∥x轴交抛物线于点D,点E在抛物线上(y轴左侧),若BC恰好平分∠DBE.求直线BE的表达式;
(3)如图(2),若点P在抛物线上(点P在y轴右侧),连接AP交BC于点F,连接BP,S△BFP=mS△BAF.
①当m时,求点P的坐标;
②求m的最大值.
【分析】
(1)函数y=﹣3x﹣3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,则点A、C的坐标分别为(﹣1,0)、(0,﹣3),将点A、B、C的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)证明△BCD≌△BCM(AAS),则CM=CD=2,故OM=3﹣2=1,故点M(0,﹣1),即可求解;
(3)过点P作PN∥x轴交BC于点N,则△PFN∽△AFB,则,而S△BFP=mS△BAF,则,解得:mPN,即可求解.
【解析】
(1)一次函数y=﹣3x﹣3的图象与x轴,y轴分别交于A,C两点,则点A、C的坐标分别为(﹣1,0)、(0,﹣3),将点A、B、C的坐标代入抛物线表达式得,解得,故抛物线的表达式为:y=x2﹣2x﹣3;
(2)设直线BE交y轴于点M,
从抛物线表达式知,抛物线的对称轴为x=2,
∵CD∥x轴交抛物线于点D,故点D(2,﹣3),
由点B、C的坐标知,直线BC与AB的夹角为45°,即∠MCB=∠DCD=45°,
∵BC恰好平分∠DBE,故∠MBC=∠DBC,
而BC=BC,
故△BCD≌△BCM(AAS),
∴CM=CD=2,故OM=3﹣2=1,故点M(0,﹣1),
设直线BE的表达式为:y=kx+b,则,解得,
故直线BE的表达式为:yx﹣1;
(3)过点P作PN∥x轴交BC于点N,
则△PFN∽△AFB,则,
而S△BFP=mS△BAF,则,解得:mPN,
①当m时,则PN=2,
设点P(t,t2﹣2t﹣3),
由点B、C的坐标知,直线BC的表达式为:y=x﹣3,当x=t﹣2时,y=t﹣5,故点N(t﹣2,t﹣5),
故t﹣5=t2﹣2t﹣3,
解得:t=1或2,故点P(2,﹣3)或(1,﹣4);
②mPN[t﹣(t2﹣2t)](t)2,
∵0,故m的最大值为.
9.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)与y轴交于点C,与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),且A点坐标为(,0),直线BC的解析式为yx+2.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A作AD∥BC,交抛物线于点D,点E为直线BC上方抛物线上一动点,连接CE,EB,BD,DC.求四边形BECD面积的最大值及相应点E的坐标;
(3)将抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)向左平移个单位,已知点M为抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)的对称轴上一动点,点N为平移后的抛物线上一动点.在(2)中,当四边形BECD的面积最大时,是否存在以A,E,M,N为顶点的四边形为平行四边形?若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】
(1)利用直线BC的解析式求出点B、C的坐标,则y=ax2+bx+2=a(x)(x﹣3)=ax2﹣2a﹣6a,即﹣6a=2,解得:a,即可求解;
(2)四边形BECD的面积S=S△BCE+S△BCDEF×OB(xD﹣xC)×BH,即可求解;
(3)分AE是平行四边形的边、AE是平行四边形的对角线两种情况,分别求解即可.
【解析】
(1)直线BC的解析式为yx+2,令y=0,则x=3,令x=0,则y=2,
故点B、C的坐标分别为(3,0)、(0,2);
则y=ax2+bx+2=a(x)(x﹣3)=a(x2﹣2x﹣6)=ax2﹣2a﹣6a,
即﹣6a=2,解得:a,
故抛物线的表达式为:yx2x+2①;
(2)如图,过点B、E分别作y轴的平行线分别交CD于点H,交BC于点F,
∵AD∥BC,则设直线AD的表达式为:y(x)②,
联立①②并解得:x=4,故点D(4,),
由点C、D的坐标得,直线CD的表达式为:yx+2,
当x=3时,yBCx+2=﹣2,即点H(3,﹣2),故BH=2,
设点E(x,x2x+2),则点F(x,x+2),
则四边形BECD的面积S=S△BCE+S△BCDEF×OB(xD﹣xC)×BH(x2x+2x﹣2)×342x2+3x+4,
∵0,故S有最大值,当x时,S的最大值为,此时点E(,);
(3)存在,理由:
yx2x+2(x)2,抛物线y=ax2+bx+2(a≠0)向左平移个单位,
则新抛物线的表达式为:yx2,
点A、E的坐标分别为(,0)、(,);设点M(,m),点N(n,s),sn2;
①当AE是平行四边形的边时,
点A向右平移个单位向上平移个单位得到E,同样点M(N)向右平移个单位向上平移个单位得到N(M),
即±n,
则sn2或,
故点N的坐标为(,)或(,);
②当AE是平行四边形的对角线时,
由中点公式得:n,解得:n,
sn2,
故点N的坐标(,);
综上点N的坐标为:(,)或(,)或(,).
10.如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=x2+bx+c与直线AB相交于A,B两点,其中A(﹣3,﹣4),B(0,﹣1).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P为直线AB下方抛物线上的任意一点,连接PA,PB,求△PAB面积的最大值;
(3)将该抛物线向右平移2个单位长度得到抛物线y=a1x2+b1x+c1(a1≠0),平移后的抛物线与原抛物线相交于点C,点D为原抛物线对称轴上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点E,使以点B,C,D,E为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】
(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)△PAB面积SPH×(xB﹣xA)(x﹣1﹣x2﹣4x+1)×(0+3)x2x,即可求解;
(3)分BC为菱形的边、菱形的的对角线两种情况,分别求解即可.
【解析】
(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式得,解得,
故抛物线的表达式为:y=x2+4x﹣1;
(2)设直线AB的表达式为:y=kx+t,则,解得,
故直线AB的表达式为:y=x﹣1,
过点P作y轴的平行线交AB于点H,
设点P(x,x2+4x﹣1),则H(x,x﹣1),
△PAB面积SPH×(xB﹣xA)(x﹣1﹣x2﹣4x+1)×(0+3)x2x,
∵0,故S有最大值,当x时,S的最大值为;
(3)抛物线的表达式为:y=x2+4x﹣1=(x+2)2﹣5,
则平移后的抛物线表达式为:y=x2﹣5,
联立上述两式并解得:,故点C(﹣1,﹣4);
设点D(﹣2,m)、点E(s,t),而点B、C的坐标分别为(0,﹣1)、(﹣1,﹣4);
①当BC为菱形的边时,
点C向右平移1个单位向上平移3个单位得到B,同样D(E)向右平移1个单位向上平移3个单位得到E(D),
即﹣2+1=s且m+3=t①或﹣2﹣1=s且m﹣3=t②,
当点D在E的下方时,则BE=BC,即s2+(t+1)2=12+32③,
当点D在E的上方时,则BD=BC,即22+(m+1)2=12+32④,
联立①③并解得:s=﹣1,t=2或﹣4(舍去﹣4),故点E(﹣1,3);
联立②④并解得:s=1,t=﹣4±,故点E(1,﹣4)或(1,﹣4);
②当BC为菱形的的对角线时,
则由中点公式得:﹣1=s﹣2且﹣4﹣1=m+t⑤,
此时,BD=BE,即22+(m+1)2=s2+(t+1)2⑥,
联立⑤⑥并解得:s=1,t=﹣3,
故点E(1,﹣3),
综上,点E的坐标为:(﹣1,2)或(﹣3,﹣4)或(﹣3,﹣4)或(1,﹣3).
11.已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(5,0)两点,C为抛物线的顶点,抛物线的对称轴交x轴于点D,连结BC,且tan∠CBD,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设P是抛物线的对称轴上的一个动点.
①过点P作x轴的平行线交线段BC于点E,过点E作EF⊥PE交抛物线于点F,连结FB、FC,求△BCF的面积的最大值;
②连结PB,求PC+PB的最小值.
【分析】
(1)设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣5),可得对称轴为直线x=2,由锐角三角函数可求点C坐标,代入解析式可求解析式;
(2)①先求出直线BC解析式,设P(2,t),可得点E(5t,t),点,可求EF的长,由三角形面积公式和二次函数性质可求解;
②根据图形的对称性可知∠ACD=∠BCD,AC=BC=5,过点P作PG⊥AC于G,可得PGPC,可得,过点B作BH⊥AC于点H,则PG+PH≥BH,即BH是PC+PB的最小值,由三角形面积公式可求解.
【解析】
(1)根据题意,可设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣5),
∵抛物线的对称轴为直线x=2,
∴D(2,0),
又∵,
∴CD=BD•tan∠CBD=4,
即C(2,4),
代入抛物线的解析式,得4=a(2+1)(2﹣5),
解得 ,
∴二次函数的解析式为 x2;
(2)①设P(2,t),其中0<t<4,
设直线BC的解析式为 y=kx+b,
∴,
解得
即直线BC的解析式为 ,
令y=t,得:,
∴点E(5t,t),
把 代入,得 ,
即,
∴,
∴△BCF的面积EF×BD(t),
∴当t=2时,△BCF的面积最大,且最大值为;
②如图,连接AC,根据图形的对称性可知∠ACD=∠BCD,AC=BC=5,
∴,
过点P作PG⊥AC于G,则在Rt△PCG中,,
∴,
过点B作BH⊥AC于点H,则PG+PH≥BH,
∴线段BH的长就是的最小值,
∵,
又∵,
∴,
即,
∴的最小值为.
12.如图,已知抛物线y=ax2+bx+6经过两点A(﹣1,0),B(3,0),C是抛物线与y轴的交点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P(m,n)在平面直角坐标系第一象限内的抛物线上运动,设△PBC的面积为S,求S关于m的函数表达式(指出自变量m的取值范围)和S的最大值;
(3)点M在抛物线上运动,点N在y轴上运动,是否存在点M、点N使得∠CMN=90°,且△CMN与△OBC相似,如果存在,请求出点M和点N的坐标.
【分析】
(1)根据点A、B的坐标利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)过点P作PF∥y轴,交BC于点F,利用二次函数图象上点的坐标特征可得出点C的坐标,根据点B、C的坐标利用待定系数法即可求出直线BC的解析式,设点P的坐标为(m,﹣2m2+4m+6),则点F的坐标为(m,﹣2m+6),进而可得出PF的长度,利用三角形的面积公式可得出S△PBC=﹣3m2+9m,配方后利用二次函数的性质即可求出△PBC面积的最大值;
(3)分两种不同情况,当点M位于点C上方或下方时,画出图形,由相似三角形的性质得出方程,求出点M,点N的坐标即可.
【解析】
(1)将A(﹣1,0)、B(3,0)代入y=ax2+bx+6,
得:,解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣2x2+4x+6.
(2)过点P作PF∥y轴,交BC于点F,如图1所示.
当x=0时,y=﹣2x2+4x+6=6,
∴点C的坐标为(0,6).
设直线BC的解析式为y=kx+c,
将B(3,0)、C(0,6)代入y=kx+c,得:
,解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣2x+6.
∵点P(m,n)在平面直角坐标系第一象限内的抛物线上运动,
∴点P的坐标为(m,﹣2m2+4m+6),则点F的坐标为(m,﹣2m+6),
∴PF=﹣2m2+4m+6﹣(﹣2m+6)=﹣2m2+6m,
∴S△PBCPF•OB=﹣3m2+9m=﹣3(m)2,
∴当m时,△PBC面积取最大值,最大值为.
∵点P(m,n)在平面直角坐标系第一象限内的抛物线上运动,
∴0<m<3.
(3)存在点M、点N使得∠CMN=90°,且△CMN与△OBC相似.
如图2,∠CMN=90°,当点M位于点C上方,过点M作MD⊥y轴于点D,
∵∠CDM=∠CMN=90°,∠DCM=∠NCM,
∴△MCD∽△NCM,
若△CMN与△OBC相似,则△MCD与△OBC相似,
设M(a,﹣2a2+4a+6),C(0,6),
∴DC=﹣2a2+4a,DM=a,
当时,△COB∽△CDM∽△CMN,
∴,
解得,a=1,
∴M(1,8),
此时NDDM,
∴N(0,),
当时,△COB∽△MDC∽△NMC,
∴,
解得a,
∴M(,),
此时N(0,).
如图3,当点M位于点C的下方,
过点M作ME⊥y轴于点E,
设M(a,﹣2a2+4a+6),C(0,6),
∴EC=2a2﹣4a,EM=a,
同理可得:或2,△CMN与△OBC相似,
解得a或a=3,
∴M(,)或M(3,0),
此时N点坐标为(0,)或(0,).
综合以上得,M(1,8),N(0,)或M(,),N(0,)或M(,),N(0,)或M(3,0),N(0,),使得∠CMN=90°,且△CMN与△OBC相似.
13.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知直线yx﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,过A、B两点的抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于另一点C(﹣1,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上是否存在一点P,使S△PAB=S△OAB?若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)点M为直线AB下方抛物线上一点,点N为y轴上一点,当△MAB的面积最大时,求MNON的最小值.
【分析】
(1)先求出点A,点B坐标,利用待定系数法可求解析式;
(2)分两种情况讨论,利用平行线之间的距离相等,可求OP解析式,EP''的解析式,联立方程组可求解;
(3)过点M作MF⊥AC,交AB于F,设点M(m,m2m﹣2),则点F(m,m﹣2),可求MF的长,由三角形面积公式可求△MAB的面积=﹣(m﹣2)2+4,利用二次函数的性质可求点M坐标,过点O作∠KOB=30°,过点N作KN⊥OK于K点,过点M作MR⊥OK于R,延长MF交直线KO于Q,由直角三角形的性质可得KNON,可得MNON=MN+KN,则当点M,点N,点K三点共线,且垂直于OK时,MNON有最小值,即最小值为MP,由直角三角形的性质可求解.
【解析】
(1)∵直线yx﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴点A(4,0),点B(0,﹣2),
设抛物线解析式为:y=a(x+1)(x﹣4),
∴﹣2=﹣4a,
∴a,
∴抛物线解析式为:y(x+1)(x﹣4)x2x﹣2;
(2)如图,当点P在直线AB上方时,过点O作OP∥AB,交抛物线与点P,
∵OP∥AB,
∴△ABP和△ABP是等底等高的两个三角形,
∴S△PAB=S△ABO,
∵OP∥AB,
∴直线PO的解析式为yx,
联立方程组可得,
解得:或,
∴点P(2+2,1)或(2﹣2,1);
当点P''在直线AB下方时,在OB的延长线上截取BE=OB=2,过点E作EP''∥AB,交抛物线于点P'',
∴AB∥EP''∥OP,OB=BE,
∴S△ABP''=S△ABO,
∵EP''∥AB,且过点E(0,﹣4),
∴直线EP''解析式为yx﹣4,
联立方程组可得,
解得,
∴点P''(2,﹣3),
综上所述:点P坐标为(2+2,1)或(2﹣2,1)或(2,﹣3);
(3)如图2,过点M作MF⊥AC,交AB于F,
设点M(m,m2m﹣2),则点F(m,m﹣2),
∴MFm﹣2﹣(m2m﹣2)(m﹣2)2+2,
∴△MAB的面积4×[(m﹣2)2+2]=﹣(m﹣2)2+4,
∴当m=2时,△MAB的面积有最大值,
∴点M(2,﹣3),
如图3,过点O作∠KOB=30°,过点N作KN⊥OK于K点,过点M作MR⊥OK于R,延长MF交直线KO于Q,
∵∠KOB=30°,KN⊥OK,
∴KNON,
∴MNON=MN+KN,
∴当点M,点N,点K三点共线,且垂直于OK时,MNON有最小值,即最小值为MP,
∵∠KOB=30°,
∴直线OK解析式为yx,
当x=2时,点Q(2,2),
∴QM=23,
∵OB∥QM,
∴∠PQM=∠PON=30°,
∴PMQM,
∴MNON的最小值为.
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