湖南省衡阳市2023年中考数学模拟试卷(一)
展开1.在1x、12、x2+22、3xyπ、33+y、1m+1中分式的个数有( )
A.2个B.3个C.4个D.5个
2.二次根式13、12、30、5x2、x2+y2中,最简二次根式有( )
A.1个B.2个C.3个D.4个
3.第27届龙庆峡冰灯节接待游客大约230000人次,将230000用科学记数法表示应为( )
A.2.3×104B.23×104C.2.3×105D.0.23×106
4.下列各式中,无意义的是( )
A.−32B.102C.(−3)2D.10−2
5.下列各组单项式中,同类项的是( )
A.3a2b与−ab5B.x2y与﹣2y2x
C.﹣2m3n与3m3nD.x2yz与3xy2
6.实数A,B,C,D在数轴上的对应点的位置如图所示,其中互为相反数的两个数是( )
A.A和DB.A和CC.B和DD.B和C
7.下列计算正确的是( )
A.9=±3B.39=−2C.(−3)3=−3D.9=3
8.计算xx−1−yy−1的结果为( )
A.−x+y(x−1)(y−1)B.x−y(x−1)(y−1)
C.−x−y(x−1)(y−1)D.x+y(x−1)(y−1)
9.已知a2+14b2=2a﹣b﹣2,则3a−12b的值为( )
A.4B.2C.﹣2D.﹣4
10.满足−5<x<7的整数x有( )个.
A.6个B.5个C.4个D.3个
11.下列计算正确的是( )
A.a2•a4=a8B.(a2)4=a6C.(﹣a2)4=﹣a8D.(﹣a2)3=﹣a6
12.如图,AC,BD是菱形ABCD的两条对角线,反比例函数y=kx(x>0)的图象经过A,C且关于直线BD对称,若AC=22,tan∠OAC=3,则k的值是( )
A.6B.7C.8D.62
二.填空题(共6小题)
13.当分式2x2−x的值为0时,x的值为 .
14.分解因式:4x3﹣16x= .
15.形如7+26的根式叫做复合二次根式,对7+26可进行如下化简:7+26=(6)2+26+1=(6+1)2=6+1,利用上述方法化简:10−221+4−23+1= .
16.若关于x的二次三项式x2+kx+81是完全平方式,则k的值是 .
17.已知a+b+(b−1)2=0,则2a﹣b= .
18.2022年北京冬奥会开幕式主火炬台由96块小雪花形态和6块橄榄枝构成的巨型“雪花”形态,在数学上,我们可以通过“分形”近似地得到雪花的形状.操作:将一个边长为1的等边三角形(如图①)的每一边三等分,以居中那条线段为底边向外作等边三角形,并去掉所作的等边三角形的一条边,得到一个六角星(如图②),称为第一次分形.接着对每个等边三角形凸出的部分继续上述过程,即在每条边三等分后的中段向外画等边三角形,得到一个新的图形(如图③),称为第二次分形.不断重复这样的过程,就得到了“科赫雪花曲线”.第n次分形后所得图形的边数是 .(用含n的代数式表示)
三.解答题(共8小题)
19.计算:(π﹣2022)0+(−12)﹣1−13×3−12.
20.先化简,再求值:(x+2)(x﹣2)﹣x(x﹣1),其中x=﹣1.
21.先化简,再求值:(1−2x−1x2)÷x−1x3,其中x2−x−7=0.
22.如图,某直升机在距离地面192米的D处,测得一小山顶A的俯角为α,同时测得坡底B的俯角为β,已知tanα=2,tanβ=4,其斜坡AB的坡度为i=1:1,求山顶A的高度AE(C、B、E在同一水平面上).
23.某超市基于对市场行情的调查,了解到端午节甲乙两种品牌的粽子销路比较好,通过两次订货购进情况分析发现,买40箱甲品牌粽子和15箱乙品牌粽子花去2000元,买20箱甲品牌粽子和30箱乙品牌粽子花去1900元.
(1)请求出购进这两种品牌粽子每箱的价格分别是多少元?
(2)该超市在端午节期间共购进了这两种品牌粽子200箱,甲品牌粽子每箱以40元价格出售,乙品牌粽子每箱以50元的价格出售,获得的利润为w元.设购进的甲品牌粽子箱数为a箱,求w关于a的函数关系式;
(3)在条件(2)的销售情况下,要求每种品牌粽子进货箱数不少于30箱,且乙品牌粽子的箱数不少于甲品牌粽子箱数的5倍,当a为何值时,该超市获得最大利润?最大利润是多少?
24.如图,在△ABC中,AB=AC,以AB为直径的半圆O交BC于点D,DE⊥AC,垂足为E.
(1)求证:点D是BC的中点;
(2)判断DE与⊙O的位置关系,并证明你的结论;
(3)如果⊙O的直径为9,csB=13,求DE的长.
25.如图1,Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,D为CA上一动点,E为BC延长线上的动点,始终保持CE=CD.连接BD和AE,将AE绕A点逆时针旋转90°到AF,连接DF.
(1)请判断线段BD和AF的位置关系并证明;
(2)当S△ABD=14BD2时,求∠AEC的度数;
(3)如图2,连接EF,G为EF中点,AB=22,当D从点C运动到点A的过程中,EF的中点G也随之运动,请求出点G所经过的路径长.
26.如图1,二次函数y=ax2﹣3ax+b(a、b为参数,其中a<0)的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,顶点为D.
(1)若b=﹣10a,求tan∠CBA的值(结果用含a的式子表示);
(2)若△ABC是等腰三角形,直线AD与y轴交于点P,且AP:DP=2:3.求抛物线的解析式;
(3)如图2,已知b=﹣4a,E、F分别是CA和CB上的动点,且EF=35AB,若以EF为直径的圆经过点C,并交x轴于M、N两点,求MN的最大值.
湖南省衡阳市2023年中考数学模拟试卷(一)
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.在1x、12、x2+22、3xyπ、33+y、1m+1中分式的个数有( )
A.2个B.3个C.4个D.5个
【考点】分式的定义.
【分析】根据方式的定义即可求解.
【解答】解:按照分式的定义:1x、33+y、1m+1是分式;
故选:B.
2.二次根式13、12、30、5x2、x2+y2中,最简二次根式有( )
A.1个B.2个C.3个D.4个
【考点】最简二次根式.
【分析】根据最简二次根式的定义逐个判断即可.
【解答】解:最简二次根式有30,x2+y2,共2个,
故选:B.
3.第27届龙庆峡冰灯节接待游客大约230000人次,将230000用科学记数法表示应为( )
A.2.3×104B.23×104C.2.3×105D.0.23×106
【考点】科学记数法—表示较大的数.
【分析】科学记数法的表示形式为a×10n的形式,其中1≤|a|<10,n为整数.确定n的值时,要看把原数变成a时,小数点移动了多少位,n的绝对值与小数点移动的位数相同.当原数绝对值≥10时,n是正数;当原数的绝对值<1时,n是负数.
【解答】解:230000=2.3×105,
故选:C.
4.下列各式中,无意义的是( )
A.−32B.102C.(−3)2D.10−2
【考点】二次根式有意义的条件;负整数指数幂.
【分析】根据平方根、算术平方根的定义进行判断即可.
【解答】解:A.−32=−9,由于负数没有平方根,因此−32无意义,所以选项A符合题意;
B.102=100=10,有意义,因此选项B不符合题意;
C.(−3)2=9=3,有意义,因此选项C不符合题意;
D.10−2=1102=110,有意义,因此选项D不符合题意;
故选:A.
5.下列各组单项式中,同类项的是( )
A.3a2b与−ab5B.x2y与﹣2y2x
C.﹣2m3n与3m3nD.x2yz与3xy2
【考点】同类项;单项式.
【分析】根据同类项的定义:所含字母相同,并且相同字母的指数也相同,进行每一项的判断.
【解答】解:A:a的指数不同,∴不合题意;
B:两个单项式的x、y的指数都不同,∴不合题意;
C:两个单项式的m、n的指数都相同,∴合题意;
D:第一个单项式有z,第二个单项式没有,∴不合题意;
故选:C.
6.实数A,B,C,D在数轴上的对应点的位置如图所示,其中互为相反数的两个数是( )
A.A和DB.A和CC.B和DD.B和C
【考点】实数与数轴;相反数;实数的性质.
【分析】根据相反数位于原点的两侧且到原点的距离相等,可得答案.
【解答】解:由相反数位于原点的两侧且到原点的距离相等,
得a与d互为相反数,
故选:A.
7.下列计算正确的是( )
A.9=±3B.39=−2C.(−3)3=−3D.9=3
【考点】立方根;算术平方根.
【分析】根据立方根、平方根以及算术平方根的意义求解即可.
【解答】解:A.9=3,因此选项A不符合题意;
B.3−8=−2,因此选项B不符合题意;
C.(−3)2=9=3,因此选项C不符合题意;
D.9=3,因此选项D符合题意;
故选:D.
8.计算xx−1−yy−1的结果为( )
A.−x+y(x−1)(y−1)B.x−y(x−1)(y−1)
C.−x−y(x−1)(y−1)D.x+y(x−1)(y−1)
【考点】分式的加减法.
【分析】直接通分运算,进而利用分式的性质计算得出答案.
【解答】解:原式=x(y−1)(x−1)(y−1)−y(x−1)(x−1)(y−1)
=xy−x−xy+y(x−1)(y−1)
=−x+y(x−1)(y−1).
故选:A.
9.已知a2+14b2=2a﹣b﹣2,则3a−12b的值为( )
A.4B.2C.﹣2D.﹣4
【考点】因式分解的应用.
【分析】先将原方程化成非负数和为0的形式,再根据非负数的性质求得a、b,进而代入代数式求得结果.
【解答】解:∵a2+14b2=2a﹣b﹣2,
∴a2﹣2a+1+14b2+b+1=0,
∴(a−1)2+(12b+1)2=0,
∴a﹣1=0,12b+1=0,
∴a=1,b=﹣2,
∴3a−12b=3+1=4.
故选:A.
10.满足−5<x<7的整数x有( )个.
A.6个B.5个C.4个D.3个
【考点】估算无理数的大小.
【分析】−5<x<7可推出:−4≤x≤4,从而可得出答案.
【解答】解:由题意得,−4≤x≤4,
∴满足条件的整数有﹣2,﹣1,0,1,2,共5个.
故选:B.
11.下列计算正确的是( )
A.a2•a4=a8B.(a2)4=a6C.(﹣a2)4=﹣a8D.(﹣a2)3=﹣a6
【考点】幂的乘方与积的乘方;同底数幂的乘法.
【分析】分别根据同底数幂的乘法法则,幂的乘方运算法则,积的乘方运算法则对各个选项逐一判断即可.
【解答】解:A.a2•a4=a6,故本选项不合题意;
B.(a2)4=a8,故本选项不合题意;
C.(﹣a2)4=a8,故本选项不合题意;
D.(﹣a2)3=﹣a6,故本选项符合题意.
故选:D.
12.如图,AC,BD是菱形ABCD的两条对角线,反比例函数y=kx(x>0)的图象经过A,C且关于直线BD对称,若AC=22,tan∠OAC=3,则k的值是( )
A.6B.7C.8D.62
【考点】反比例函数图象上点的坐标特征;菱形的性质;轴对称的性质;解直角三角形.
【分析】延长AC交x轴于点F,延长CA交y轴于点G,连接OC,过C作CH⊥OF于H,由AC,BD是菱形ABCD的两条对角线,可得BD⊥AC,AE=EC=2,延长DB,由反比例函数y=kx(x>0)的图象关于直线BD对称,可得直线BD经过原点O,且BD垂直平分线段GF,所以OG=OF,∠OGF=∠OFG=45°;利用tan∠OAC=3,求得OE,用勾股定理求出OA,再分别求得线段CH,OH,点C坐标可得,k的值可求.
【解答】解:延长AC交x轴于点F,延长CA交y轴于点G,连接OC,过C作CH⊥OF于H,
设AC,BD交于点E,如图,
∵AC,BD是菱形ABCD的两条对角线,
∴BD⊥AC,AE=EC=2.
∵反比例函数y=kx(x>0)的图象关于直线BD对称,
∴直线BD经过原点O,且BD垂直平分线段GF.
∴OA=OC,OG=OF,∠OGF=∠OFG=45°.
∵tan∠OAC=3,
∴OEAE=3.
∴OE=3AE=32.
∴EF=EG=OE=32.
∴CF=EF﹣EC=22.
∵CH⊥HF,∠CFH=45°,
∴CH=22CF=2.
∵OC=OA=OE2+AE2=25.
∴OH=OC2−CH2=4.
∴C(4,2).
∵C在反比例函数y=kx(x>0)的图象上,
∴k=2×4=8.
故选:C.
二.填空题(共6小题)
13.当分式2x2−x的值为0时,x的值为 0 .
【考点】分式的值为零的条件.
【分析】根据分式值为0的条件列方程和不等式求解.
【解答】解:由题意可得2x=0且2﹣x≠0,
解得:x=0,
故答案为:0.
14.分解因式:4x3﹣16x= 4x(x+2)(x﹣2) .
【考点】提公因式法与公式法的综合运用.
【分析】首先提公因式4x,再利用平方差进行分解即可.
【解答】解:原式=4x(x2﹣4)=4x(x+2)(x﹣2).
故答案为:4x(x+2)(x﹣2).
15.形如7+26的根式叫做复合二次根式,对7+26可进行如下化简:7+26=(6)2+26+1=(6+1)2=6+1,利用上述方法化简:10−221+4−23+1= 7 .
【考点】二次根式的性质与化简;二次根式的定义.
【分析】直接利用完全平方公式结合二次根式的性质化简得出答案.
【解答】解:原式=(7−3)2+(3−1)2+1
=7−3+(3−1)+1
=7−3+3−1+1
=7.
故答案为:7.
16.若关于x的二次三项式x2+kx+81是完全平方式,则k的值是 ±18 .
【考点】完全平方式.
【分析】利用完全平方公式的结构特征判断即可确定出k的值.
【解答】解:∵x2+kx+81是关于x的完全平方式,
∴k=±18,
解得:k=±18,
故答案为:±18.
17.已知a+b+(b−1)2=0,则2a﹣b= ﹣3 .
【考点】非负数的性质:算术平方根;非负数的性质:偶次方.
【分析】根据非负数的性质列式求出a、b的值,然后代入代数式进行计算即可得解.
【解答】解:根据题意得,a+b=0,b﹣1=0,
解得a=﹣1,b=1,
所以,2a﹣b=﹣2﹣1=﹣3.
故答案为:﹣3.
18.2022年北京冬奥会开幕式主火炬台由96块小雪花形态和6块橄榄枝构成的巨型“雪花”形态,在数学上,我们可以通过“分形”近似地得到雪花的形状.操作:将一个边长为1的等边三角形(如图①)的每一边三等分,以居中那条线段为底边向外作等边三角形,并去掉所作的等边三角形的一条边,得到一个六角星(如图②),称为第一次分形.接着对每个等边三角形凸出的部分继续上述过程,即在每条边三等分后的中段向外画等边三角形,得到一个新的图形(如图③),称为第二次分形.不断重复这样的过程,就得到了“科赫雪花曲线”.第n次分形后所得图形的边数是 3×4n .(用含n的代数式表示)
【考点】规律型:图形的变化类;列代数式.
【分析】根据第一次分形后,得到的“雪花曲线”的边数是12,第二次分形后,得到的“雪花曲线”的边数是48,••••••,可得第n次分形后所得图形的边数是3×4n,
【解答】解:第一次分形后,得到的“雪花曲线”的边数是12,
第二次分形后,得到的“雪花曲线”的边数是48,
…,
所以第n次分形后所得图形的边数是3×4n,
故答案为:3×4n.
三.解答题(共8小题)
19.计算:(π﹣2022)0+(−12)﹣1−13×3−12.
【考点】二次根式的混合运算;零指数幂;负整数指数幂.
【分析】化简零指数幂,负整数指数幂,二次根式,然后先算乘法,再算加减.
【解答】解:原式=1+(﹣2)−13×3−23
=1﹣2﹣1−23
=﹣2−23.
20.先化简,再求值:(x+2)(x﹣2)﹣x(x﹣1),其中x=﹣1.
【考点】整式的混合运算—化简求值.
【分析】根据平方差公式和单项式乘多项式的法则化简,然后代入数据计算求值.
【解答】解:(x+2)(x﹣2)﹣x(x﹣1)
=x2﹣4﹣x2+x
=x﹣4,
当x=﹣1时,原式=﹣1﹣4=﹣5.
21.先化简,再求值:(1−2x−1x2)÷x−1x3,其中x2−x−7=0.
【考点】分式的化简求值.
【分析】先根据分式的混合运算顺序和运算法则化简原式,再将a2﹣a的值代入计算即可.
【解答】解:原式=x2−2x+1x2•x3x−1
=(x−1)2x2•x3x−1
=x2﹣x,
∵x2−x−7=0,
∴x2﹣x=7,
∴原式=7.
22.如图,某直升机在距离地面192米的D处,测得一小山顶A的俯角为α,同时测得坡底B的俯角为β,已知tanα=2,tanβ=4,其斜坡AB的坡度为i=1:1,求山顶A的高度AE(C、B、E在同一水平面上).
【考点】解直角三角形的应用﹣仰角俯角问题;解直角三角形的应用﹣坡度坡角问题.
【分析】作AF⊥CD于F.设AE=x米.由斜坡AB的坡度为i=1:1,得出BE=AE=x米.解Rt△BDC,求得BC=CDtanβ=48米,则AF=EC=(x+48)米.解Rt△ADF,得出DF=AF•tanα=2(x+48)米,又DF=DC﹣CF=DC﹣AE=(192﹣x)米,列出方程2(x+48)=192﹣x,求出x即可.
【解答】解:如图,作AF⊥CD于F.设AE=x米.
∵斜坡AB的坡度为i=1:1,
∴BE=AE=x米.
在Rt△BDC中,∵∠C=90°,CD=192米,∠DBC=∠β,
∴BC=CDtanβ=1924=48(米),
∴EC=EB+BC=(x+48)米,
∴AF=EC=(x+48)米.
在Rt△ADF中,∵∠AFD=90°,∠DAF=∠α,
∴DF=AF•tanα=2(x+48)米,
∵DF=DC﹣CF=DC﹣AE=(192﹣x)米,
∴2(x+48)=192﹣x,解得x=32.
故山顶A的高度AE为32米.
23.某超市基于对市场行情的调查,了解到端午节甲乙两种品牌的粽子销路比较好,通过两次订货购进情况分析发现,买40箱甲品牌粽子和15箱乙品牌粽子花去2000元,买20箱甲品牌粽子和30箱乙品牌粽子花去1900元.
(1)请求出购进这两种品牌粽子每箱的价格分别是多少元?
(2)该超市在端午节期间共购进了这两种品牌粽子200箱,甲品牌粽子每箱以40元价格出售,乙品牌粽子每箱以50元的价格出售,获得的利润为w元.设购进的甲品牌粽子箱数为a箱,求w关于a的函数关系式;
(3)在条件(2)的销售情况下,要求每种品牌粽子进货箱数不少于30箱,且乙品牌粽子的箱数不少于甲品牌粽子箱数的5倍,当a为何值时,该超市获得最大利润?最大利润是多少?
【考点】一次函数的应用;二元一次方程组的应用;一元一次不等式的应用.
【分析】(1)设每箱甲牌粽子进价为x元,每箱乙牌粽子进价为y元,根据买40箱甲品牌粽子和15箱乙品牌粽子花去2000元,买20箱甲品牌粽子和30箱乙品牌粽子花去1900元列出方程组并求解;
(2)根据(1)的结论以及“利润=售价﹣成本”解答即可;
(3)设购甲牌粽子a箱,则购买乙牌粽子为(200﹣a)箱,根据每种品牌粽子进货箱数不少于30箱,且乙品牌粽子的箱数不少于甲品牌粽子箱数的5倍列出不等式并求得a的取值范围,再根据一次函数的性质解答即可.
【解答】解:(1)设每箱甲牌粽子进价为x元,每箱乙牌粽子进价为y元,
40x+15y=200020x+30y=1900,
解得:x=35y=40,
答:每箱甲牌粽子进价为35元,每箱乙牌粽子进价为40元;
(2)根据题意得,
w=(40﹣35)a+(50﹣40)(200﹣a)=﹣5a+2000,
∴w关于a的函数关系式w=﹣5a+2000;
(3)设购甲牌粽子a箱,则购买乙牌粽子为(200﹣a)箱,
则200﹣a≥5a且a≥30,
解得30≤a≤3313.
由(2)得w=﹣5a+2000,
∵﹣5<0,w随a的增大而减小,
∴当a=30时,w最大,w最大=﹣5×30+2000=1850(元).
答:当a=30时,该超市获得的最大利润,最大利润为1850元.
24.如图,在△ABC中,AB=AC,以AB为直径的半圆O交BC于点D,DE⊥AC,垂足为E.
(1)求证:点D是BC的中点;
(2)判断DE与⊙O的位置关系,并证明你的结论;
(3)如果⊙O的直径为9,csB=13,求DE的长.
【考点】切线的判定;解直角三角形;等腰三角形的性质;圆周角定理.
【分析】(1)连接AD,根据等腰三角形的性质易证;
(2)相切.连接OD,证明OD⊥DE即可.根据三角形中位线定理证明;
(3)由已知可求BD,即CD的长;又∠B=∠C,在△CDE中求DE的长.
【解答】(1)证明:连接AD.
∵AB为直径,∴AD⊥BC.
又∵AB=AC,
∴D是BC的中点;
(2)DE是⊙O的切线.
证明:连接OD.
∵BD=DC,OB=OA,
∴OD∥AC.
∵AC⊥DE,
∴OD⊥DE.
∴DE是⊙O的切线.
(3)解:∵AB=9,csB=13,
∴BD=3.
∴CD=3.
∵AB=AC,
∴∠B=∠C,
∴csC=13.
∴在△CDE中,
CE=1,DE=CD2−CE2=32−12=22.
25.如图1,Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,D为CA上一动点,E为BC延长线上的动点,始终保持CE=CD.连接BD和AE,将AE绕A点逆时针旋转90°到AF,连接DF.
(1)请判断线段BD和AF的位置关系并证明;
(2)当S△ABD=14BD2时,求∠AEC的度数;
(3)如图2,连接EF,G为EF中点,AB=22,当D从点C运动到点A的过程中,EF的中点G也随之运动,请求出点G所经过的路径长.
【考点】几何变换综合题.
【分析】(1)延长BD交AE于点H,由“SAS”可证△BCD≌△ACE,由旋转的性质和全等三角形的性质可得BD=AE=AF,∠CAE=∠CBD,∠EAF=90°,由余角的性质可得∠AHB=90°=∠FAE,可得AF∥BD,可得结论;
(2)由三角形的面积公式可得AH=12BD=12AE,可得BH垂直平分AE,由等腰三角形的性质可求解;
(3)先求出点G在∠ACE的角平分线上运动,即可求解.
【解答】解:(1)结论:BD∥AF.
理由:如图1,延长BD交AE于点H,
∵E绕A点逆时针旋转90°到AF,
∴AE=AF,∠EAF=90°,
在△BCD和△ACE中,
BC=AC∠BCD=∠ACECD=CE,
∴△BCD≌△ACE(SAS),
∴BD=AE=AF,∠CAE=∠CBD,
∵∠E+∠CAE=90°,
∴∠E+∠CBD=90°,
∴∠AHB=90°=∠FAE,
∴AF∥BD;
(2)(2)∵S△ABD=14BD2,
∴BD•AH=12BD2,
∴AH=12BD=12AE,
∴BH垂直平分AE,
∴BA=BE,
∵AC=BC,∠ACB=90°,
∴∠ABE=45°,
又∵BA=BE,
∴∠AEC=67.5°;
(3)如图2,连接AG、CG,过点G作GM⊥CE交CE延长线于M,GN⊥AC于N,
∵GM⊥CE,GN⊥AC,∠ACM=90°,
∴四边形CMGN是矩形,
∵AF=AE,∠EAF=90°,G是EF中点,
∴AG=GE,AG⊥EF,
∵∠CAG+∠ACM+∠CEG+∠AGE=360°,
∴∠CAG+∠CEG=180°,
∵∠CEG+∠GEM=180°,
∴∠CAG=∠GEM,
又∵∠ANG=∠GME=90°,
∴△ANG≌△EMG(AAS),
∴NG=GM,
∴四边形CMGN是正方形,
∴CG平分∠ACE,
∴点G在∠ACE的角平分线上运动,
∴当D从C运动到A点,G点所经过的路径是正方形ACMG的对角线的一半,即为12×2AC=12AB=2.
26.如图1,二次函数y=ax2﹣3ax+b(a、b为参数,其中a<0)的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,顶点为D.
(1)若b=﹣10a,求tan∠CBA的值(结果用含a的式子表示);
(2)若△ABC是等腰三角形,直线AD与y轴交于点P,且AP:DP=2:3.求抛物线的解析式;
(3)如图2,已知b=﹣4a,E、F分别是CA和CB上的动点,且EF=35AB,若以EF为直径的圆经过点C,并交x轴于M、N两点,求MN的最大值.
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)将b=﹣10a代入y=ax2﹣3ax+b,求得点A和点B的坐标,用a表示出点C的坐标,利用正切函数的定义即可得出tan∠CBA的值;
(2)由二次函数y=ax2﹣3ax+b的顶点为D,可得点D的横坐标,过D作DH⊥x轴,交x轴于点H,判定△AOP∽△AHD,从而得比例式,根据AP:DP=2:3,可得出点A、点B的坐标,代入解析式可得y=ax2﹣3ax﹣4a,从而可用a表示出点C的坐标,再分三种情况计算:①若AB=BC,②若AB=AC,③显然不存在BC=AC.前两种情况分别根据两点距离公式可解得a的值,则可求得抛物线的解析式;
(3)由点A、点B、点C的坐标求得直线AC和直线BC的k值;由圆周角定理可得∠ECF=90°,则可得kAC×kBC=﹣1,从而解得a的值,求得点C的坐标,取EF的中点Q,过点Q作QH⊥x轴于点H,则Q在以C为圆心,32为半径的圆上运动,在Rt△QHN中,QN=32,求HN的最大值等价于求QH的最小值,求得HN的最大值即可求出MN的最大值.
【解答】解:(1)∵b=﹣10a,
∴y=ax2﹣3ax+b
=ax2﹣3ax﹣10a
=a(x+2)(x﹣5),
令y=0,得a(x+2)(x﹣5)=0,
∵a<0,
∴x1=﹣2,x2=5,
∴A(﹣2,0),B(5,0),C(0,﹣10a),
∴tan∠CBA=COBO=−2a;
(2)∵二次函数y=ax2﹣3ax+b的顶点为D,
∴xD=32.
过D作DH⊥x轴,交x轴于点H,如图:
∵OP∥DH,
∴△AOP∽△AHD,
∵AP:DP=2:3,OH=32,
∴OA:OH=AP:DP=2:3,
∴OA=1,
∴A(﹣1,0),
∴B(4,0),
∴y=a(x﹣4)(x+1)=ax2﹣3ax﹣4a,
∴C(0,﹣4a),
①若AB=BC,则AB2=BC2,
∴16+16a2=25,
解得a=−34或a=34(舍),
∴y=−34x2+94x+3;
②若AB=AC,则AB2=AC2,
∴1+16a2=25,
解得a=−62或a=62(舍),
∴y=−62x2+362x+26;
③显然不存在BC=AC.
∴抛物线的解析式为y=−34x2+94x+3或y=−62x2+362x+26;
(3)∵A(﹣1,0),B(4,0),C(0,﹣4a),
∴kAC=﹣4a,kBC=a,
∵以EF为直径的圆经过点C,
∴∠ECF=90°,
∴kAC×kBC=﹣1,即﹣4a×a=﹣1,
解得a=−12或a=12(舍),
∴C(0,2),
∵AB=5,
∴EF=35AB=3,
取EF的中点Q,过点Q作QH⊥x轴于点H,则Q在以C为圆心,32为半径的圆上运动,
由垂径定理得:MN=2HN,
在Rt△QHN中,QN=32,求HN的最大值等价于求QH的最小值,求得HN的最大值即可求出MN的最大值,
∵QH的最小值为:2−32=12,
∴HN的最大值为:(32)2−(12)2=2,
∴MN的最大值为22
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