中考数学一轮复习考点复习专题18 函数与线段、面积等最值问题【考点精讲】(含解析)
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这是一份中考数学一轮复习考点复习专题18 函数与线段、面积等最值问题【考点精讲】(含解析),共44页。试卷主要包含了二次函数与线段的和差,二次函数与周长,二次函数与距离,二次函数与面积,三点等内容,欢迎下载使用。
专题18 函数与线段、面积等最值问题
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方法技巧
1.二次函数与线段的和差
在x轴上是否存在点P,使PB+PA最短?若存在求出点P的坐标,并求出最小值。若不存在,请说明理由。
【方法技巧】(将军饮马模型)在两定点中任选一个点(为了简单起见,常常取轴上的点),求出该点关于题中的动点运动所经过的那条直线的对称点的坐标,再把此对称点与余下定点相连,那么此直线与在x轴上的交点既是点P。
2.二次函数与周长
在y轴上是否存在点P,使△PAD的周长最小?若存在,求出点P的坐标,并求出周长的最小值;若不存在,请说明理由。
注意到AD是定线段,其长度是个定值,因此只需PA+PD最小。
3.二次函数与距离
在直线BD下方的抛物线上,是否存在点P,使点P到直线BD的距离最大?若存在,求出点P的坐标,并求出最大距离;若不存在,请说明理由.
因为BD是定线段,点P到直线BD的距离最大,意味着△BDP的面积最大
4.二次函数与面积
① 三角形面积最值:找公共边、平移、表示面积
② 四边形面积最值:设出P点坐标,采用公式法或割补法表示四边形面积
(1)在直线BD下方的抛物线上是否存在点P,使的面积最大?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由。
过点P作y轴的平行线,将△PBD分割成2个同底的三角形,则:(y上动-y下动)(x右定-x左定)
(2)在直线BD下方的抛物线上是否存在点P,使四边形DOBP的面积最大?若存在,求出点P的坐标,并求出四边形面积的最大值;若不存在,请说明理由。
四边形DOBP是不规则图形,通常用割补法求解,则:或
(3)在抛物线上是否存在点P,使S△PBC=2S△ABD?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由。
设出动点P的坐标为(t,t2-2t-3)后,把到图形△ABD的面积算出,借助于动点坐标把动三角形PBC的面积表示出来,再代入已知中的面积等式求解即可。
题型精讲
题型一:函数与最值问题
【例1】(2021·山东)在平面直角坐标系中,抛物线的顶点为A.
(1)求顶点A的坐标(用含有字母m的代数式表示);
(2)若点,在抛物线上,且,则m的取值范围是 ;(直接写出结果即可)
(3)当时,函数y的最小值等于6,求m的值.
【答案】(1)顶点A的坐标为;(2);(3)或
【分析】
(1)将抛物线解析式化成的形式,即可求得顶点A的坐标;
(2)将,代入抛物线中求得和的值,然后再解不等式即可求解;
(3)分类讨论,分对称轴在1的左侧、对称轴在3的右侧、对称轴在1,3之间共三种情况分别求出函数的最小值,进而求出m的值.
【详解】
解:(1)由题意可知:
抛物线,
∴顶点A的坐标为;
(2)将代入中,
得到,
将代入中,
得到,
由已知条件知:,
∴,
整理得到:,
解得:,
故m的取值范围是:;
(3)二次函数的开口向上,故自变量离对称轴越远,其对应的函数值越大,二次函数的对称轴为,
分类讨论:
①当,即时,
时二次函数取得最小值为,
又已知二次函数最小值为6,
∴,解得或,
又,故符合题意;
②当,即时,
时二次函数取得最小值为,
又已知二次函数最小值为6,
∴,解得或,
又,故或都不符合题意;
③当,即时,
时二次函数取得最小值为,
又已知二次函数最小值为6,
∴,解得或,
又,故符合题意;
综上所述,或.
题型二:函数与线段、周长问题
【例2】(2021·四川)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴分别交于A、B两点,与y轴交于点C(0,6),抛物线的顶点坐标为E(2,8),连结BC、BE、CE.
(1)求抛物线的表达式;
(2)判断△BCE的形状,并说明理由;
(3)如图2,以C为圆心,为半径作⊙C,在⊙C上是否存在点P,使得BP+EP的值最小,若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x2+2x+6;(2)直角三角形,见解析;(3)存在,
【分析】
(1)用待定系数法求函数解析式;
(2)分别求出三角形三边的平方,然后运用勾股定理逆定理即可证明;
(3)在CE上截取CF=(即CF等于半径的一半),连接BF交⊙C于点P,连接EP,则BF的长即为所求.
【详解】
解:(1)∵抛物线的顶点坐标为E(2,8),
∴设该抛物线的表达式为y=a(x-2)2+8,
∵与y轴交于点C(0,6),
∴把点C(0,6)代入得:a=,
∴该抛物线的表达式为y=x2+2x+6;
(2)△BCE是直角三角形.理由如下:
∵抛物线与x轴分别交于A、B两点,
∴当y=0时,(x-2)2+8=0,解得:x1=-2,x2=6,
∴A(-2,0),B(6,0),
∴BC2=62+62=72,CE2=(8-6)2+22=8,BE2=(6-2)2+82=80,
∴BE2=BC2+CE2,
∴∠BCE=90°,
∴△BCE是直角三角形;
(3)如图,在CE上截取CF=(即CF等于半径的一半),连接BF交⊙C于点P,连接EP,
则BF的长即为所求.
连接CP,∵CP为半径,
∴ ,
又∵∠FCP=∠PCE,
∴△FCP∽△PCE,
∴ ,FP=EP,
∴BF=BP+EP,
由“两点之间,线段最短”可得:BF的长即BP+EP为最小值.
∵CF=CE,E(2,8),
∴F(,),
∴BF=
【例3】(2021·黑龙江)如图,抛物线与轴交于除原点和点,且其顶点关于轴的对称点坐标为.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)抛物线的对称轴上存在定点,使得抛物线上的任意一点到定点的距离与点到直线的距离总相等.
①证明上述结论并求出点的坐标;
②过点的直线与抛物线交于两点.证明:当直线绕点旋转时,是定值,并求出该定值;
(3)点是该抛物线上的一点,在轴,轴上分别找点,使四边形周长最小,直接写出的坐标.
【答案】(1);(2);,证明见解析(3),
【分析】
(1)先求出顶点的坐标为,在设抛物线的解析式为,根据抛物线过原点,即可求出其解析式;
(2)设点坐标为,点坐标为,利用两点间距离公式,结合题目已知列出等量关系;设直线的解析式为,直线与抛物线交于点,直线方程与抛物线联立得出,在结合的结论,分别表示出的值,即可求解;
(3)先求出点的坐标,分别作点关于轴的对称点,点关于轴的对称点,连接,交轴于点,交轴于点,则点即为所求
【详解】
解:(1)点B关于轴对称点的坐标为
点的坐标为
设抛物线的解析式为
抛物点过原点
解得
抛物线解析式为:即
(2)设点坐标为,点坐标为
由题意可得:
整理得:
点的坐标为
设直线的解析式为,直线与抛物线交于点
整理得:
由得
整理得:
(3)点在抛物线上,
如图:作点关于轴的对称点,点关于轴的对称点
则点,点,连接,交轴于点,交轴于点,则此时四边形PQBC周长最小
设直线的解析式为
解得
直线的解析式为
点坐标为,点坐标为
题型三:函数与三角形面积
【例4】(2021·湖南)如图,在平面直角坐标系中,平行四边形的边与y轴交于E点,F是的中点,B、C、D的坐标分别为.
(1)求过B、E、C三点的抛物线的解析式;
(2)试判断抛物线的顶点是否在直线上;
(3)设过F与平行的直线交y轴于Q,M是线段之间的动点,射线与抛物线交于另一点P,当的面积最大时,求P的坐标.
【答案】(1);(2)顶点是在直线上,理由见解析;(3)P点坐标为(9,).
【分析】
(1)先求出A点坐标,再求出直线AB的解析式,进而求得E的坐标,然后用待定系数法解答即可;
(2)先求出点F的坐标,再求出直线EF的解析式,然后根据抛物线的解析式确定顶点坐标,然后进行判定即可;
(3)设P点坐标为(p,),求出直线BP的解析式,进而求得M的坐标;再求FQ的解析式,确定Q的坐标,可得|MQ|=+6,最后根据S△PBQ= S△MBQ+ S△PMQ列出关于p的二次函数并根据二次函数的性质求最值即可.
【详解】
解:(1)∵平行四边形,B、C、D的坐标分别为
∴A(3,10),
设直线AB的解析式为y=kx+b,
则 ,解得,
∴直线AB的解析式为y=2x+4,
当x=0时,y=4,则E的坐标为(0,4),
设抛物线的解析式为:y=ax2+bx+c,
,解得,
∴过B、E、C三点的抛物线的解析式为;
(2)顶点是在直线上,理由如下:
∵F是的中点,
∴F(8,10),
设直线EF的解析式为y=mx+n,
则,解得,
∴直线EF的解析式为y=x+4,
∵,
∴抛物线的顶点坐标为(3,),
∵=×3+4,
∴抛物线的顶点是否在直线上;
(3)∵,则设P点坐标为(p,),直线BP的解析式为y=dx+e,
则 ,解得,
∴直线EF的解析式为y=x+,
当x=0时,y=,则M点坐标为(0,),
∵AB//FQ ,
∴设FQ的解析式为y=2x+f,则10=2×8+f,解得f=-6,
∴FQ的解析式为y=2x-6 ,
∴Q的坐标为(0,-6),
∴|MQ|=+6,
∴S△PBQ= S△MBQ+ S△PMQ
=
=
=
=
∴当p=9时,的面积最大时,
∴P点坐标为(9,).
题型四:函数与四边形面积
【例5】(2021·四川)如图,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,,.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在第二象限内的抛物线上确定一点P,使四边形PBAC的面积最大.求出点P的坐标
(3)在(2)的结论下,点M为x轴上一动点,抛物线上是否存在一点Q.使点P、B、M、Q为顶点的四边形是平行四边形,若存在.请直接写出Q点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)(,);(3)(,)或(,)或(,)
【分析】
(1)根据OB=OC=3OA,AC=,利用勾股定理求出OA,可得OB和OC,得到A,B,C的坐标,利用待定系数法求出抛物线的解析式;
(2)判断出四边形BACP的面积最大时,△BPC的最大面积,过点P作y轴的平行线交BC于点H,求出直线BC的表达式,设点P(x,-x2-2x+3),利用三角形面积公式S△BPC=,即可求出S△BPC面积最小时点P的坐标;
(3)分类讨论,一是当BP为平行四边形对角线时,二是当BP为平行四边形一边时,利用平移规律即可求出点Q的坐标.
【详解】
解:(1)∵OB=OC=3OA,AC=,
∴,即,
解得:OA=1,OC=OB=3,
∴A(1,0),B(-3,0),C(0,3),代入中,
则,解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)如图,四边形PBAC的面积=△BCA的面积+△PBC的面积,
而△ABC的面积是定值,故四边形PBAC的面积最大,只需要△BPC的最大面积即可,
过点P作y轴的平行线交BC于点H,
∵B(-3,0),C(0,3),设直线BC的表达式为y=mx+n,
则,解得:,
∴直线BC的表达式为y=x+3,
设点P(x,-x2-2x+3),则点H(x,x+3),
S△BPC===,
∵,故S有最大值,即四边形PBAC的面积有最大值,
此时x=,代入得,
∴P(,);
(3)若BP为平行四边形的对角线,
则PQ∥BM,PQ=BM,
则P、Q关于直线x=-1对称,
∴Q(,);
若BP为平行四边形的边,
如图,QP∥BM,QP=BM,
同上可得:Q(,);
如图,BQ∥PM,BQ=PM,
∵点Q的纵坐标为,代入中,
解得:或(舍),
∴点Q的坐标为(,);
如图,BP∥QM,BP=QM,
∵点Q的纵坐标为,代入中,
解得:(舍)或,
∴点Q的坐标为(,);
综上:点Q的坐标为(,)或(,)或(,).
提分训练
1.(2021·甘肃)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与坐标轴交于两点,直线交轴于点.点为直线下方抛物线上一动点,过点作轴的垂线,垂足为分别交直线于点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当,连接,求的面积;
(3)①是轴上一点,当四边形是矩形时,求点的坐标;
②在①的条件下,第一象限有一动点,满足,求周长的最小值.
【答案】(1);(2);(3)①;②
【分析】
(1)直接利用待定系数法即可求出答案.
(2)由题意可求出,.利用三角函数可知在和中,,由此即可求出,从而可求出.即可求出D点坐标,继而求出.再根据,即可求出FD的长,最后利用三角形面积公式即可求出最后答案.
(3)①连接,交于点.根据矩形的性质可知,.由可推出.由,可推出.再根据直线BC的解析式可求出C点坐标,即可得出OC的长,由此可求出AC的长,即可求出CH的长,最后即得出OH的长,即可得出H点坐标.
②在中,利用勾股定理可求出的长,再根据结合可推出,即要使最小,就要最小,由题意可知当点在上时,为最小.即求出BC长即可.在中,利用勾股定理求出的长,即得出周长的最小值为.
【详解】
解:(1)∵抛物线过两点,
,
解得,,
.
(2)
.
同理,.
又轴,轴,
∴在和中,,即,
.
当时,,
,即.
,
.
(3)①如图,连接,交于点.
∵四边形是矩形,
.
又,
∴,
.
∵四边形是矩形,
.
,
∵当x=0时,,
∴,
,
,
,
.
②在中,,
.
∴要使最小,就要最小.
,
∴当点在上时,为最小.
在中,.
周长的最小值是.
2.(2021·福建)已知抛物线与x轴只有一个公共点.
(1)若抛物线过点,求的最小值;
(2)已知点中恰有两点在抛物线上.
①求抛物线的解析式;
②设直线l:与抛物线交于M,N两点,点A在直线上,且,过点A且与x轴垂直的直线分别交抛物线和于点B,C.求证:与的面积相等.
【答案】(1)-1;(2)①;②见解析
【分析】
(1)先求得c=1,根据抛物线与x轴只有一个公共点,转化为判别式△=0,从而构造二次函数求解即可;
(2)①根据抛物线与x轴只有一个公共点,得抛物线上的点只能落在x轴的同侧,据此判断即可;②证明AB=BC即可
【详解】
解:因为抛物线与x轴只有一个公共点,
以方程有两个相等的实数根,
所以,即.
(1)因为抛物线过点,所以,
所以,即.
所以,
当时,取到最小值.
(2)①因为抛物线与x轴只有一个公共点,
所以抛物线上的点只能落在x轴的同侧.
又点中恰有两点在抛物线的图象上,
所以只能是在抛物线的图象上,
由对称性可得抛物线的对称轴为,所以,
即,因为,所以.
又点在抛物线的图象上,所以,
故抛物线的解析式为.
②由题意设,则.
记直线为m,分别过M,N作,垂足分别为E,F,
即,
因为,所以.
又,所以,所以.
所以,所以,即.
所以,
即.①
把代入,得,
解得,
所以.②
将②代入①,得,
即,解得,即.
所以过点A且与x轴垂直的直线为,
将代入,得,即,
将代入,得,
即,
所以,因此,
所以与的面积相等.
3.(2020•衡阳)在平面直角坐标系xOy中,关于x的二次函数y=x2+px+q的图象过点(﹣1,0),(2,0).
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)求当﹣2≤x≤1时,y的最大值与最小值的差;
(3)一次函数y=(2﹣m)x+2﹣m的图象与二次函数y=x2+px+q的图象交点的横坐标分别是a和b,且a<3<b,求m的取值范围.
【分析】(1)由二次函数的图象经过(﹣1,0)和(2,0)两点,组成方程组再解即可求得二次函数的表达式;
(2)求得抛物线的对称轴,根据图象即可得出当x=﹣2,函数有最大值4;当x是函数有最小值,进而求得它们的差;
(3)由题意得x2﹣x﹣2=(2﹣m)x+2﹣m,整理得x2+(m﹣3)x+m﹣4=0,因为a<2<b,a≠b,△=(m﹣3)2﹣4×(m﹣4)=(m﹣5)2>0,把x=3代入(2﹣m)x+2﹣m>x2﹣x﹣2,解得m.
【解析】(1)由二次函数y=x2+px+q的图象经过(﹣1,0)和(2,0)两点,
∴,解得,
∴此二次函数的表达式y=x2﹣x﹣2;
(2)∵抛物线开口向上,对称轴为直线x,
∴在﹣2≤x≤1范围内,当x=﹣2,函数有最大值为:y=4+2﹣2=4;当x是函数有最小值:y2,
∴的最大值与最小值的差为:4﹣();
(3)∵y=(2﹣m)x+2﹣m与二次函数y=x2﹣x﹣2图象交点的横坐标为a和b,
∴x2﹣x﹣2=(2﹣m)x+2﹣m,整理得
x2+(m﹣3)x+m﹣4=0
∵a<3<b
∴a≠b
∴△=(m﹣3)2﹣4×(m﹣4)=(m﹣5)2>0
∴m≠5
∵a<3<b
当x=3时,(2﹣m)x+2﹣m>x2﹣x﹣2,
把x=3代入(2﹣m)x+2﹣m>x2﹣x﹣2,解得m
∴m的取值范围为m.
4.(2021·天津)已知抛物线(a,c为常数,)经过点,顶点为D.
(Ⅰ)当时,求该抛物线的顶点坐标;
(Ⅱ)当时,点,若,求该抛物线的解析式;
(Ⅲ)当时,点,过点C作直线l平行于x轴,是x轴上的动点,是直线l上的动点.当a为何值时,的最小值为,并求此时点M,N的坐标.
【答案】(Ⅰ)抛物线的顶点坐标为;(Ⅱ)或;(Ⅲ)点M的坐标为,点N的坐标为
【分析】
(Ⅰ)结合题意,通过列一元一次方程并求解,即可得到抛物线的解析式,将解析式化为顶点式,即可得到答案
(Ⅱ)根据题意,得抛物线的解析式为;根据抛物线对称轴的性质,计算得点D的坐标为;过点D作轴于点G,根据勾股定理和一元二次方程的性质,得,,从而得到答案;
(Ⅲ)当时,将点向左平移3个单位长度,向上平移1个单位长度得;作点F关于x轴的对称点,当满足条件的点M落在线段上时,根据两点之间线段最短的性质,得最小,结合题意,根据勾股定理和一元二次方程性质,得,从而得直线的解析式,通过计算即可得到答案.
【详解】
(Ⅰ)当时,抛物线的解析式为.
∵抛物线经过点
∴
解得:
∴抛物线的解析式为
∵
∴抛物线的顶点坐标为;
(Ⅱ)当时,由抛物线经过点,可知
∴抛物线的解析式为
∴抛物线的对称轴为:
当时,
∴抛物线的顶点D的坐标为;
过点D作轴于点G
在中,,,
∴
在中,,,
∴.
∵,即,
∴
解得:,
∴抛物线的解析式为或.
(Ⅲ)当时,将点向左平移3个单位长度,向上平移1个单位长度得.
作点F关于x轴的对称点,得点的坐标为
当满足条件的点M落在线段上时,最小,
此时,.
过点作轴于点H
在中,,,
∴.
又,即.
解得:,(舍)
∴点的坐标为,点的坐标为.
∴直线的解析式为.
当时,.
∴,
∴点M的坐标为,点N的坐标为.
5.(2021·江苏)如图,二次函数(是实数,且)的图像与轴交于、两点(点在点的左侧),其对称轴与轴交于点,已知点位于第一象限,且在对称轴上,,点在轴的正半轴上,.连接并延长交轴于点,连接.
(1)求、、三点的坐标(用数字或含的式子表示);
(2)已知点在抛物线的对称轴上,当的周长的最小值等于,求的值.
【答案】(1),,;(2)
【分析】
(1)把代入函数解析式,可得,再利用因式分解法解方程可得的坐标,再求解函数的对称轴,可得的坐标;
(2)先证明,利用相似三角形的性质求解,利用三角形的中位线定理再求解.再利用勾股定理求解,如图,当点、、三点共线时,的长最小,此时的周长最小.可得.再利用勾股定理列方程,解方程可得答案.
【详解】
解:(1)令 则,
∴,,
∴对称轴为直线,
∴.
(2)在中,,
,
,.
.
∵轴,轴,
∴.
∵,
∴.
∴.
在中,,
∴,即.(负根舍去)
∵点与点关于对称轴对称,
∴.
∴如图,当点、、三点共线时,的长最小,此时的周长最小.
∴的周长的最小值为,
∴的长最小值为,即.
∵,∴.
∴.
∵,
∴.
6.(2020•凉山州)如图,二次函数y=ax2+bx+x的图象过O(0,0)、A(1,0)、B(,)三点.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若线段OB的垂直平分线与y轴交于点C,与二次函数的图象在x轴上方的部分相交于点D,求直线CD的解析式;
(3)在直线CD下方的二次函数的图象上有一动点P,过点P作PQ⊥x轴,交直线CD于Q,当线段PQ的长最大时,求点P的坐标.
【分析】(1)将点O、A、B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,则OB中垂线(CD)与x负半轴的夹角为60°,故设CD的表达式为:yx+b,而OB中点的坐标为(,),将该点坐标代入CD表达式,即可求解;
(3)过点P作y轴额平行线交CD于点H,PHx(x2x)x2x,即可求解.
【解析】(1)将点O、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:yx2x;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,则OB中垂线(CD)与x负半轴的夹角为60°,
故设CD的表达式为:yx+b,而OB中点的坐标为(,),
将该点坐标代入CD表达式并解得:b,
故直线CD的表达式为:yx;
(3)设点P(x,x2x),则点Q(x,x),
则PQx(x2x)x2x,
∵0,故PQ有最大值,此时点P的坐标为(,).
7.(2020•杭州)在平面直角坐标系中,设二次函数y1=x2+bx+a,y2=ax2+bx+1(a,b是实数,a≠0).
(1)若函数y1的对称轴为直线x=3,且函数y1的图象经过点(a,b),求函数y1的表达式.
(2)若函数y1的图象经过点(r,0),其中r≠0,求证:函数y2的图象经过点(,0).
(3)设函数y1和函数y2的最小值分别为m和n,若m+n=0,求m,n的值.
【分析】(1)利用待定系数法解决问题即可.
(2)函数y1的图象经过点(r,0),其中r≠0,可得r2+br+a=0,推出10,即a()2+b•1=0,推出是方程ax2+bx+1的根,可得结论.
(3)由题意a>0,∴m,n,根据m+n=0,构建方程可得结论.
【解析】(1)由题意,得到3,解得b=﹣6,
∵函数y1的图象经过(a,﹣6),
∴a2﹣6a+a=﹣6,
解得a=2或3,
∴函数y1=x2﹣6x+2或y1=x2﹣6x+3.
(2)∵函数y1的图象经过点(r,0),其中r≠0,
∴r2+br+a=0,
∴10,
即a()2+b•1=0,
∴是方程ax2+bx+1的根,
即函数y2的图象经过点(,0).
(3)由题意a>0,∴m,n,
∵m+n=0,
∴0,
∴(4a﹣b2)(a+1)=0,
∵a+1>0,
∴4a﹣b2=0,
∴m=n=0.
8.(2020•安徽)在平面直角坐标系中,已知点A(1,2),B(2,3),C(2,1),直线y=x+m经过点A,抛物线y=ax2+bx+1恰好经过A,B,C三点中的两点.
(1)判断点B是否在直线y=x+m上,并说明理由;
(2)求a,b的值;
(3)平移抛物线y=ax2+bx+1,使其顶点仍在直线y=x+m上,求平移后所得抛物线与y轴交点纵坐标的最大值.
【分析】(1)根据待定系数法求得直线的解析式,然后即可判断点B(2,3)在直线y=x+m上;
(2)因为直线经过A、B和点(0,1),所以经过点(0,1)的抛物线不同时经过A、B点,即可判断抛物线只能经过A、C两点,根据待定系数法即可求得a、b;
(3)设平移后的抛物线为y=﹣x+px+q,其顶点坐标为(,q),根据题意得出q1,由抛物线y=﹣x+px+q与y轴交点的纵坐标为q,即可得出q1(p﹣1)2,从而得出q的最大值.
【解析】(1)点B是在直线y=x+m上,理由如下:
∵直线y=x+m经过点A(1,2),
∴2=1+m,解得m=1,
∴直线为y=x+1,
把x=2代入y=x+1得y=3,
∴点B(2,3)在直线y=x+m上;
(2)∵直线y=x+1与抛物线y=ax2+bx+1都经过点(0,1),且B、C两点的横坐标相同,
∴抛物线只能经过A、C两点,
把A(1,2),C(2,1)代入y=ax2+bx+1得,
解得a=﹣1,b=2;
(3)由(2)知,抛物线为y=﹣x2+2x+1,
设平移后的抛物线为y=﹣x+px+q,其顶点坐标为(,q),
∵顶点仍在直线y=x+1上,
∴q1,
∴q1,
∵抛物线y=﹣x+px+q与y轴的交点的纵坐标为q,
∴q1(p﹣1)2,
∴当p=1时,平移后所得抛物线与y轴交点纵坐标的最大值为.
9.(2021·湖北恩施土家族苗族自治州)如图,在平面直角坐标系中,四边形为正方形,点,在轴上,抛物线经过点,两点,且与直线交于另一点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)为抛物线对称轴上一点,为平面直角坐标系中的一点,是否存在以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形.若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)为轴上一点,过点作抛物线对称轴的垂线,垂足为,连接,.探究是否存在最小值.若存在,请求出这个最小值及点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)存在以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形,点的坐标为或或或;(3)存在最小值,最小值为,此时点M的坐标为.
【分析】
(1)由题意易得,进而可得,则有,然后把点B、D代入求解即可;
(2)设点,当以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形时,则根据菱形的性质可分①当时,②当时,然后根据两点距离公式可进行分类求解即可;
(3)由题意可得如图所示的图象,连接OM、DM,由题意易得DM=EM,四边形BOMP是平行四边形,进而可得OM=BP,则有,若使的值为最小,即为最小,则有当点D、M、O三点共线时,的值为最小,然后问题可求解.
【详解】
解:(1)∵四边形为正方形,,
∴,,
∴,
∴OB=1,
∴,
把点B、D坐标代入得:,
解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)由(1)可得,抛物线解析式为,则有抛物线的对称轴为直线,
∵点D与点E关于抛物线的对称轴对称,
∴,
∴由两点距离公式可得,
设点,当以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形时,则根据菱形的性质可分:
①当时,如图所示:
∴由两点距离公式可得,即,
解得:,
∴点F的坐标为或;
②当时,如图所示:
∴由两点距离公式可得,即,
解得:,
∴点F的坐标为或;
综上所述:当以点,,,为顶点的四边形是以为边的菱形,点的坐标为或或或;
(3)由题意可得如图所示:
连接OM、DM,
由(2)可知点D与点E关于抛物线的对称轴对称,,
∴,DM=EM,
∵过点作抛物线对称轴的垂线,垂足为,
∴,
∴四边形BOMP是平行四边形,
∴OM=BP,
∴,
若使的值为最小,即为最小,
∴当点D、M、O三点共线时,的值为最小,此时OD与抛物线对称轴的交点为M,如图所示:
∵,
∴,
∴的最小值为,即的最小值为,
设线段OD的解析式为,代入点D的坐标得:,
∴线段OD的解析式为,
∴.
10.(2020•武威)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).
11.(2020•重庆)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(,).
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