


2023年湖南省怀化市中考数学试卷(含答案解析)
展开2023年湖南省怀化市中考数学试卷
1. 下列四个实数中,最小的数是( )
A. −5 B. 0 C. 12 D. 2
2. 2023年4月12日21时,正在运行的中国大科学装置“人造太阳”——世界首个全超导托卡马克东方超环(EAST)装置取得重大成果,在第122254次实验中成功实现了403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行,创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录.数据122254用科学记数法表示为( )
A. 12.2254×104 B. 1.22254×104 C. 1.22254×105 D. 0.122254×106
3. 下列计算正确的是( )
A. a2⋅a3=a5 B. a6÷a2=a3 C. (ab3)2=a2b9 D. 5a−2a=3
4. 剪纸又称刻纸,是中国最古老的民间艺术之一,它是以纸为加工对象,以剪刀(或刻刀)为工具进行创作的艺术.民间剪纸往往通过谐音、象征、寓意等手法提炼、概括自然形态,构成美丽的图案.下列剪纸中,既是轴对称图形,又是中心对称图形的是( )
A. B. C. D.
5. 在平面直角坐标系中,点P(2,−3)关于x轴对称的点P′的坐标是( )
A. (−2,−3) B. (−2,3) C. (2,−3) D. (2,3)
6. 如图,平移直线AB至CD,直线AB,CD被直线EF所截,∠1=60∘,则∠2的度数为( )
A. 30∘
B. 60∘
C. 100∘
D. 120∘
7. 某县“三独”比赛独唱项目中,5名同学的得分分别是:9.6,9.2,9.6,9.7,9.4.关于这组数据,下列说法正确的是( )
A. 众数是9.6 B. 中位数是9.5 C. 平均数是9.4 D. 方差是0.3
8. 下列说法错误的是( )
A. 成语“水中捞月”表示的事件是不可能事件
B. 一元二次方程x2+x+3=0有两个相等的实数根
C. 任意多边形的外角和等于360∘
D. 三角形三条中线的交点叫作三角形的重心
9. 已知压力F(N)、压强p(Pa)与受力面积S(m2)之间有如下关系式:F=pS.当F为定值时,如图中大致表示压强p与受力面积S之间函数关系的是( )
A. B.
C. D.
10. 如图,反比例函数y=kx(k>0)的图象与过点(−1,0)的直线AB相交于A、B两点.已知点A的坐标为(1,3),点C为x轴上任意一点.如果S△ABC=9,那么点C的坐标为( )
A. (−3,0)
B. (5,0)
C. (−3,0)或(5,0)
D. (3,0)或(−5,0)
11. 要使代数式 x−9有意义,则x的取值范围是______ .
12. 分解因式:2x2−4x+2=__________.
13. 已知关于x的一元二次方程x2+mx−2=0的一个根为−1,则m的值为______ ,另一个根为______ .
14. 定义新运算:(a,b)⋅(c,d)=ac+bd,其中a,b,c,d为实数.例如:(1,2)⋅(3,4)=1×3+2×4=11.如果(2x,3)⋅(3,−1)=3,那么x=______ .
15. 如图,点P是正方形ABCD的对角线AC上的一点,PE⊥AD于点E,PE=3.则点P到直线AB的距离为______ .
16. 在平面直角坐标系中,△AOB为等边三角形,点A的坐标为(1,0).把△A0B按如图所示的方式放置,并将△AOB进行变换:第一次变换将△AOB绕着原点O顺时针旋转60∘,同时边长扩大为△AOB边长的2倍,得到△A1OB1;第二次旋转将△A1OB1绕着原点O顺时针旋转60∘,同时边长扩大为△A1OB1边长的2倍,得到△A2OB2,….依次类推,得到△A2033OB2033,则△A2023OB2033的边长为______ ,点A2023的坐标为______ .
17. 计算:|−2|+(13)−1− 9+(sin45∘−1)0−(−1).
18. 先化简(1+3a−1)÷a2−4a−1,再从−1,0,1,2中选择一个适当的数作为a的值代入求值.
19. 如图,矩形ABCD中,过对角线BD的中点O作BD的垂线EF,分别交AD,BC于点E,F.
(1)证明:△BOF≌△DOE;
(2)连接BE、DF,证明:四边形EBFD是菱形.
20. 为弘扬革命传统精神,清明期间,某校组织学生前往怀化市烈士陵园缅怀革命先烈.大家被革命烈士纪念碑的雄伟壮观震撼,想知道纪念碑的通高CD(碑顶到水平地面的距离),于是师生组成综合实践小组进行测量.他们在地面的A点用测角仪测得碑顶D的仰角为30∘,在B点处测得碑顶D的仰角为60∘,已知AB=35m,测角仪的高度是1.5m(A、B、C在同一直线上),根据以上数据求烈士纪念碑的通高CD.( 3≈1.732,结果保留一位小数)
21. 近年,“青少年视力健康”受到社会的广泛关注.某校综合实践小组为了解该校学生的视力健康状况,从全校学生中随机抽取部分学生进行视力调查.根据调查结果和视力有关标准,绘制了两幅不完整的统计图.请根据图中信息解答下列问题:
(1)所抽取的学生人数为______ ;
(2)补全条形统计图,并求出扇形统计图中“轻度近视”对应的扇形的圆心角的度数;
(3)该校共有学生3000人,请估计该校学生中近视程度为“轻度近视”的人数.
22. 如图,AB是⊙O的直径,点P是⊙O外一点,PA与⊙O相切于点A,点C为⊙O上的一点.连接PC、AC、OC,且PC=PA.
(1)求证:PC为⊙O的切线;
(2)延长PC与AB的延长线交于点D,求证:PD⋅OC=PA⋅OD;
(3)若∠CAB=30∘,OD=8,求阴影部分的面积.
23. 某中学组织学生研学,原计划租用可坐乘客45人的A种客车若干辆,则有30人没有座位;若租用可坐乘客60人的B种客车,则可少租6辆,且恰好坐满.
(1)求原计划租用A种客车多少辆?这次研学去了多少人?
(2)若该校计划租用A、B两种客车共25辆,要求B种客车不超过7辆,且每人都有座位,则有哪几种租车方案?
(3)在(2)的条件下,若A种客车租金为每辆220元,B种客车租金每辆300元,应该怎样租车才最合算?
24. 如图一所示,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx−8与x轴交于A(−4,0)、B(2,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的函数表达式及顶点坐标;
(2)点P为第三象限内抛物线上一点,作直线AC,连接PA、PC,求△PAC面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)设直线l1:y=kx+k−354交抛物线于点M、N,求证:无论k为何值,平行于x轴的直线l2:y=−374上总存在一点E,使得∠MEN为直角.
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:∵1<2,
∴ 1< 2,
即1< 2,
则12< 2,
那么−5<0<12< 2,
则最小的数为:−5,
故选:A.
正数>0>负数;一个正数越大,其算术平方根越大;据此进行判断即可.
本题考查实数的大小比较,此为基础且重要知识点,必须熟练掌握.
2.【答案】C
【解析】解:122254=1.22254×105,
故选:C.
将一个数表示为a×10n的形式,其中1≤|a|<10,n为整数,这种记数方法叫做科学记数法,据此即可得出答案.
本题考查科学记数法表示较大的数,科学记数法是基础且重要知识点,必须熟练掌握.
3.【答案】A
【解析】解:A.a2⋅a3=a5,故此选项符合题意;
B.a6÷a2=a4,故此选项不合题意;
C.(ab3)2=a2b6,故此选项不合题意;
D.5a−2a=3a,故此选项不合题意.
故选:A.
直接利用同底数幂的乘除运算法则以及积的乘方运算法则、合并同类项法则,分别判断得出答案.
此题主要考查了同底数幂的乘除运算以及积的乘方运算、合并同类项,正确掌握相关运算法则是解题关键.
4.【答案】C
【解析】解:A.原图是中心对称图形,不是轴对称图形,不符合题意;
B.原图是轴对称图形,不是中心对称图形,不符合题意;
C.原图既是中心对称图形,又是轴对称图形,符合题意;
D.原图是轴对称图形,不是中心对称图形,不符合题意;
故选:C.
根据轴对称图形和中心对称图形的定义进行逐一判断即可.
本题主要考查了中心对称图形和轴对称图形的定义,如果一个平面图形沿一条直线折叠,直线两旁的部分能够互相重合,这个图形就叫做轴对称图形;中心对称图形的定义:把一个图形绕着某一个点旋转180∘,如果旋转后的图形能够与原来的图形重合,那么这个图形叫做中心对称图形,这个点就是它的对称中心.
5.【答案】D
【解析】解:点P(2,−3)关于x轴对称的点P′的坐标是(2,3).
故选:D.
根据关于x轴的对称点的坐标特点:横坐标不变,纵坐标互为相反数.即点P(x,y)关于x轴的对称点P′的坐标是(x,−y),进而得出答案.
此题主要考查了关于x轴对称点的性质,正确掌握关于x轴对称点的坐标特点是解题关键.
6.【答案】B
【解析】解:如图,
∵平移直线AB至CD,
∴AB//CD,
∴∠BMF=∠2,
∵∠BMF=∠1=60∘,
∴∠2=60∘.
故选:B.
根据平移直线AB至CD,可得AB//CD,所以∠BMF=∠2,根据对顶角相等得∠BMF=∠1=60∘,所以∠2=60∘.
本题考查了平移的性质和平行线的性质,解决本题的关键是掌握平移的性质和平行线的性质.
7.【答案】A
【解析】解:在这组数据中,9.6出现的次数最多,故众数是9.6,故选项A符合题意;
把这组数据从小到大排列,排在中间的数是9.5,故中位数是9.5,故选项B不符合题意;
平均数是9.6+9.2+9.6+9.7+9.45=9.5,故选项C不符合题意;
方差是:15×[2×(9.6−9.5)2+(9.2−9.5)2+(9.7−9.5)2+(9.4−9.5)2]=0.032,故选项D不符合题意.
故选:A.
根据方差、中位数、众数及平均数的定义,结合数据进行分析即可.
本题考查的是算术平均数,方差,中位数、众数的概念,中位数是将一组数据从小到大(或从大到小)重新排列后,最中间的那个数(最中间两个数的平均数),叫做这组数据的中位数,一组数据中出现次数最多的数据叫做众数.
8.【答案】B
【解析】解:成语“水中捞月”表示的事件是不可能事件,故选项A正确,不符合题意;
∵一元二次方程x2+x+3=0,
∴Δ=12−4×1×3=−11<0,
∴一元二次方程x2+x+3=0无实数根,故选项B错误,符合题意;
任意多边形的外角和等于360∘,故选项C正确,不符合题意;
三角形三条中线的交点叫作三角形的重心,故选项D正确,不符合题意;
故选:B.
根据随机事件的定义可以判断A;根据根的判别式可以判断B;根据任意多边形的外角和都是360∘可以判断C;根据三角形重心的定义可以判断D.
本题考查三角形的重心、根的判别式、三角形的重心、随机事件,解答本题的关键是明确题意,可以判断各个选项中的说法是否正确.
9.【答案】D
【解析】解:∵压力F(N)、压强p(Pa)与受力面积S(m2)之间有如下关系式:F=pS.
∴当F为定值时,压强p与受力面积S之间函数关系是反比例函数,
故选:D.
根据函数的解析式判断函数的图形即可.
此题主要考查了反比例的应用,关键是会判断函数图象.
10.【答案】D
【解析】解:把点A(1,3)代入y=kx(k>0)得,3=k1,
∴k=3,
∴反比例函数为y=3x,
设直线AB为y=ax+b,
代入点D(−1,0),A(1,3)得−a+b=0a+b=3,
解得a=32b=32,
∴直线AB为y=32x+32,
解y=3xy=32x+32,得x=1y=3或x=−2y=−32,
∴B(−2,−32),
∵S△ABC=9,
∴S△ACD+S△BCD=12CD⋅(3+32)=9,
∴CD=4,
∴点C的坐标为(−5,0)或(3,0).
故选:D.
利用待定系数法求得两函数的解析式,然后解析式联立成方程组,解方程组求得点B的坐标,根据S△ACD+S△BCD=S△ABC=9,求得CD的长度,进而即可求得点C的坐标.
本题是反比例函数与一次函数的交点问题,考查了待定系数法求函数的解析式,反比例函数与一次函数的交点的求法,三角形面积,熟练掌握待定系数法是解题的关键.
11.【答案】x≥9
【解析】解:∵代数式 x−9有意义,
∴x−9≥0,
∴x≥9,
故答案为:x≥9.
根据代数式 x−9有意义,可得x−9≥0,进一步求解即可.
本题考查了二次根式有意义的条件,熟练掌握二次根式有意义的条件是解题的关键.
12.【答案】2(x−1)2
【解析】解:2x2−4x+2,
=2(x2−2x+1),
=2(x−1)2.
先提取公因数2,再利用完全平方公式进行二次分解.完全平方公式:(a±b)2=a2±2ab+b2.
本题主要考查提公因式法分解因式和利用完全平方公式分解因式,难点在于需要进行二次分解因式.
13.【答案】−12
【解析】解:将x=−1代入原方程可得1−m−2=0,
解得:m=−1,
∵方程的两根之积为ca=−2,
∴方程的另一个根为−2÷(−1)=2.
故答案为:−1,2.
将x=−1代入原方程,可得出关于m的一元一次方程,解之即可得出m的值,再结合两根之积等于−2,即可求出方程的另一个根.
本题考查了根与系数的关系以及一元二次方程的解,牢记“两根之和等于−ba,两根之积等于ca”是解题的关键.
14.【答案】1
【解析】解:(2x,3)⋅(3,−1)=3,
6x−3=3,
解得:x=1.
故答案为:1.
直接利用运算公式将原式变形,进而计算得出答案.
此题主要考查了实数的运算,正确将原式变形是解题关键.
15.【答案】3
【解析】解:过点P作PF⊥AB于点F,
∵四边形ABCD为正方形,
∴AB=BC=CD=AD,∠DAB=∠B=∠BCD=∠D=90∘,
∴∠PAE=45∘,
∴△AEP为等腰直角三角形,AE=PE=3,
∵PE⊥AD,PF⊥AB,
∴∠FAE=∠AEP=∠AFP=90∘,
又∵AE=PE,
∴四边形AFPE为正方形,
∴AE=PF=3,
∴点P到直线AB的距离为3.
故答案为:3.
过点P作PF⊥AB于点F,根据正方形的性质易得△AEP为等腰直角三角形,AE=PE=3,再根据有三个角为直角,且邻边相等的四边形为正方形证明四边形AFPE为正方形,以此即可求解.
本题主要考查正方形的判定与性质、等腰直角三角形的判定与性质,熟练掌握正方形的判定与性质是解题关键.
16.【答案】22023 (22022,22022⋅ 3)
【解析】解:由题意OA=1=2∘,OA1=2=21,OA2=4=22,OA3=8=23,…OAn=2n,
∴△A2023OB2033的边长为22023,
∵2023÷6=372…1,
∴A2023与A1都在第四象限,坐标为(22022,22022⋅ 3).
故答案为:22023,(22022,22022⋅ 3).
利用等边三角形的性质,探究规律后,利用规律解决问题.
本题考查相似三角形的性质,规律型-点的坐标等知识,解题的关键是学会探究规律的方法,属于中考常考题型.
17.【答案】解:原式=2+3−3+1+1
=4.
【解析】直接利用负整数指数幂的性质以及零指数幂的性质、二次根式的性质、绝对值的性质分别化简,进而得出答案.
此题主要考查了实数的运算,正确化简各数是解题关键.
18.【答案】解:原式=a−1+3a−1⋅a−1(a−2)(a+2)
=a+2a−1⋅a−1(a−2)(a+2)
=1a−2,
当a=1或2时,分式无意义,
故当a=−1时,原式=−13,
当a=0时,原式=−12.
【解析】直接利用分式的混合运算法则化简,进而把已知数据代入得出答案.
此题主要考查了分式的化简求值,正确掌握分式的混合运算法则是解题关键.
19.【答案】(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴AD//BC,
∴∠EDO=∠FBO,
∵点O是BD的中点,
∴DO=BO,
又∵∠EOD=∠FOB,
∴△BOF≌△DOE(ASA);
(2)证明:由(1)已证△BOF≌△DOE,
∴BF=DE,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AD//BC,即DE//BF,
∴四边形EBFD是平行四边形,
∵EF⊥BD,
∴四边形EBFD是菱形.
【解析】(1)根据矩形的对边平行得到AD//BC,于是有∠EDO=∠FBO,根据点O是BD的中点得出DO=BO,结合对顶角相等利用ASA可证得△BOF和△DOE全等;
(2)由(1)△BOF≌△DOE可得BF=DE,结合DE//BF,可得四边形EBFD是平行四边形,再根据对角线互相垂直的平行四边形是菱形即可得证.
本题考查了矩形的性质,菱形的判定,三角形全等的判定与性质,熟练掌握这些图形的性质是解题的关键.
20.【答案】解:由题意得:AM=BN=CE=1.5m,AB=MN=35m,∠DEM=90∘,∠DNE=60∘,∠DME=30∘,
∵∠DNE是△DMN的外角,
∴∠MND=∠DNE−∠DMN=30∘,
∴∠DMN=∠MDN=30∘,
∴DN=MN=35m,
在Rt△DNE中,DE=DN⋅sin60∘=35× 32=35 32(m),
∴DC=DE+CE=35 32+1.5≈35×1.7322+1.5≈31.8(m).
答:烈士纪念碑的通高CD约为31.8m.
【解析】根据题意可得AM=BN=CE=1.5m,AB=MN=35m,∠DEM=90∘,∠DNE=60∘,∠DME=30∘,先利用三角形的外角性质可得∠DMN=∠MDN=30∘,从而可得DN=MN=35m,然后在Rt△DNE中,利用锐角三角函数的定义求出DE的长,即可得的答案.
本题考查了解直角三角形的应用-仰角俯角问题,熟练掌握锐角三角函数的定义是解题的关键.
21.【答案】200
【解析】解:(1)所抽取的学生人数为:90÷45%=200.
故答案为:200;
(2)样本中“中度近视”的人数为:200×15%=30(人),
“高度近视”的人数为:200−90−70−30=10(人),
补全条形统计图如下:
扇形统计图中“轻度近视”对应的扇形的圆心角的度数为:360∘×70200=126∘;
(3)3000×70200=1050(人),
答:估计该校学生中近视程度为“轻度近视”的人数约1050人.
(1)由“视力正常人数及其所占百分比可得总人数;
(2)用(1)的结论乘15%可得“中度近视”的人数,进而得出“高度近视”的人数,再补全条形统计图;用360∘乘“轻度近视”所占比例可得扇形统计图中“轻度近视”对应的扇形的圆心角的度数;
(3)用3000乘样本中“轻度近视”所占比例可得答案.
本题考查的是条形统计图和扇形统计图的综合运用,读懂统计图,从不同的统计图中得到必要的信息是解决问题的关键.条形统计图能清楚地表示出每个项目的数据;扇形统计图直接反映部分占总体的百分比大小.
22.【答案】(1)证明:∵AB为⊙O的直径,PA为⊙O的切线,
∴PA⊥OA,
即:∠PAO=90∘,
∵点C在⊙O上,
∴OC=OA,
在△POC和△POA中,
OC=OAPC=PAPO=PO,
∴△POC≌△POA(SSS),
∴∠PCO=∠PAO=90∘,
即:PC⊥OC,
又OC为⊙O的半径,
∴PC为⊙O的切线.
(2)证明:由(1)可知:OC⊥PD,
∴∠DCO=∠DAP=90∘,
又∠ODC=∠PDA,
∴△ODC∽△PDA,
∴OCPA=ODPD,
即:PD⋅OC=PA⋅OD.
(3)解:连接BC,过点C作CE⊥OB于点E,
∵∠CAB=30∘,
∴∠COB=60∘,
又OC=OB,
∴△OCB为等边三角形,
∵CE⊥OB,
∴OE=BE,
设OE=a,显然a≠0,
则OA=OB=OC=2a,
在Rt△OCE中,OE=a,OC=2a,
由勾股定理得:CE= OC2−OE2= 3a,
∵OD=8,
∴DE=OD−OE=8−a,
在Rt△CDE中,CE= 3a,DE=8−a,
由勾股定理得:CD2=CE2+DE2=( 3a)2+(8−a)2,
在Rt△DOC中,OC=2a,OD=8,
由勾股定理得:CD2=OD2−OC2=82−(2a)2,
( 3a)2+(8−a)2=82−(2a)2,
整理得:a2−2a=0,
∵a≠0,
∴a=2,
∴OC=2a=4,CE= 3a=2 3,
∴S△DOC=12OD⋅CE=12×8×2 3=8 3,
又∵S扇形BOC=60π×42360=8π3,
∴S阴影=S△DOC−S扇形BOC=83−8π3.
【解析】(1)先由切线的性质得∠PAO=90∘,然后依据“SSS”判定△POC和△POA全等,从而得∠PCO=∠PAO=90∘,据此即可得出结论;
(2)由∠DCO=∠DAP=90∘,∠ODC=∠PDA可判定△ODC和△PDA相似,进而根据相似三角形的性质可得出结论;
(3)连接BC,过点C作CE⊥OB于点E,先证△OCB为等边三角形,再设OE=a,则OA=OB=OC=2a,CE= 3a,在Rt△CDE和在Rt△DOC中,由勾股定理得CD2=CE2+DE2=OD2−OC2,由此可求出a的值,进而得⊙O的半径为4,然后根据S阴影=S△DOC−S扇形BOC即可得出答案.
此题主要考查了切线的判定和性质,全等三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质,扇形面积的计算,勾股定理的应用等知识点,解答此题的关键是熟练掌握全等三角形、相似三角形的判定方法,理解切线垂直于过且点的半径;过半径的外端垂直于半径的直线是圆的切线;难点是在解答(3)时,设置适当的未知数,利用勾股定理构造方程求出圆的半径.
23.【答案】解:(1)设原计划租用A种客车x辆,则这次研学去了(45x+30)人,
根据题意得:45x+30=60(x−6),
解得:x=26,
∴45x+30=45×26+30=1200.
答:原计划租用A种客车26辆,这次研学去了1200人;
(2)设租用B种客车y辆,则租用A种客车(25−y)辆,
根据题意得:45(25−y)+60y≥1200y≤7,
解得:5≤y≤7,
又∵y为正整数,
∴y可以为5,6,7,
∴该学校共有3种租车方案,
方案1:租用5辆B种客车,20辆A种客车;
方案2:租用6辆B种客车,19辆A种客车;
方案3:租用7辆B种客车,18辆A种客车;
(3)选择方案1的总租金为300×5+220×20=5900(元);
选择方案2的总租金为300×6+220×19=5980(元);
选择方案3的总租金为300×7+220×18=6060(元).
∵5900<5980<6060,
∴租用5辆B种客车,20辆A种客车最合算.
【解析】(1)设原计划租用A种客车x辆,则这次研学去了(45x+30)人,根据这次去研学的人数不变,可得出关于x的一元一次方程,解之即可得出结论;
(2)设租用B种客车y辆,则租用A种客车(25−y)辆,根据“租用的25辆客车可乘坐人数不少于1200人,且租用的B种客车不超过7辆”,可得出关于y的一元一次不等式组,解之可得出y的取值范围,再结合y为正整数,即可得出各租车方案;
(3)利用总租金=每辆A种客车的租金×租用A种客车的辆数+每辆B种客车的租金×租用B种客车的辆数,可分别求出各选择各方案所需总租金,比较后,即可得出结论.
本题考查了一元一次不等式组的应用、一元一次方程的应用以及有理数的混合运算,解题的关键是:(1)找准等量关系,正确列出一元一次方程;(2)根据各数量之间的关系,正确列出一元一次方程,(3)根据各数量之间的关系,求出选择各方案所需总租金.
24.【答案】(1)解:∵抛物线y=ax2+bx−8与x轴交于A(−4,0)、B(2,0)两点,
∴16a−4b−8=04a+2b−8=0,
解得:a=1b=2,
∴抛物线的函数表达式为y=x2+2x−8,
∵y=x2+2x−8=(x+1)2−9,
∴抛物线的顶点坐标为(−1,−9);
(2)解:∵抛物线y=x2+2x−8与y轴交于点C,
∴C(0,−8),
设直线AC的解析式为y=mx+n,则−4m+n=0n=−8,
解得:m=−2n=−8,
∴直线AC的解析式为y=−2x−8,
设P(t,t2+2t−8),
过点P作PF//y轴,交AC于点F,如图,
则F(t,−2t−8),
∴PF=−2t−8−(t2+2t−8)=−t2−4t,
∴S△PAC=S△PAF+S△PCF=12PF⋅(t+4)+12PF⋅(−t)=2PF=2(−t2−4t)=−2(t+2)2+8,
∵−2<0,
∴当t=−2时,S△PAC的最大值为8,此时点P(−2,−8);
(3)证明:∵直线l1:y=kx+k−354交抛物线于点M、N,
∴x2+2x−8=kx+k−354,
整理得:x2+(2−k)x+34−k=0,
∴xM+xN=k−2,xMxN=34−k,
∵yM=kxM+k−354,yN=kxN+k−354,
∴yM−yN=k(xM−xN),
∴MN2=(xM−xN)2+(yM−yN)2=(1+k2)(xM−xN)2=(1+k2)[(xM+xN)2−4xMxN]=(1+k2)[(k−2)2−4(34−k)]=(1+k2)2,
∵设MN的中点为O′,
∴O′(k−22,12k2−354),
过点O′作O′E⊥直线l2:y=−374,垂足为E,如图,
∴E(k−22,−374),
∴O′E=12k2−354−(−374)=12(1+k2),
∴O′E=12MN,
∴以MN为直径的⊙O′一定经过点E,
∴∠MEN=90∘,
∴在直线l2:y=−374上总存在一点E,使得∠MEN为直角.
【解析】(1)运用待定系数法,将A(−4,0)、B(2,0)代入y=ax2+bx−8,即可求得抛物线的函数表达式,再利用配方法或顶点坐标公式即可求得抛物线的顶点坐标;
(2)运用待定系数法可得直线AC的解析式为y=−2x−8,设P(t,t2+2t−8),过点P作PF//y轴,交AC于点F,则F(t,−2t−8),进而可得S△PAC=S△PAF+S△PCF=2(−t2−4t)=−2(t+2)2+8,运用二次函数的性质即可求得答案;
(3)由直线l1:y=kx+k−354交抛物线于点M、N,可得x2+(2−k)x+34−k=0,利用根与系数关系可得xM+xN=k−2,xMxN=34−k,利用两点间距离公式可得MN2=(xM−xN)2+(yM−yN)2=(1+k2)2,设MN的中点为O′,过点O′作O′E⊥直线l2,垂足为E,O′E=12MN,以MN为直径的⊙O′一定经过点E,所以∠MEN=90∘,即证得结论.
本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数解析式,二次函数的图象和性质,一元二次方程根与系数关系,圆的性质,圆周角定理等,解题关键是证得O′E=12MN,得出以MN为直径的⊙O′一定经过点E.
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