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中考数学二轮巩固训练专题07 二次函数的综合(2份,原卷版+解析版)
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1.(2021•绵阳)如图,二次函数y=﹣x2﹣2x+4﹣a2的图象与一次函数y=﹣2x的图象交于点A、B(点B在右侧),与y轴交于点C,点A的横坐标恰好为a.动点P、Q同时从原点O出发,沿射线OB分别以每秒和2个单位长度运动,经过t秒后,以PQ为对角线作矩形PMQN,且矩形四边与坐标轴平行.
(1)求a的值及t=1秒时点P的坐标;
(2)当矩形PMQN与抛物线有公共点时,求时间t的取值范围;
(3)在位于x轴上方的抛物线图象上任取一点R,作关于原点(0,0)的对称点为R′,当点M恰在抛物线上时,求R′M长度的最小值,并求此时点R的坐标.
【思路点拨】
(1)将A(a,﹣2a)代入y=﹣x2﹣2x+4﹣a2,解方程求出a,即可求得抛物线解析式,当t=1秒时,OP,设P的坐标为(x,y),建立方程求解即可;
(2)经过t秒后,OPt,OQ=2t,得出P的坐标为(1,﹣2t),Q的坐标为(2t,﹣4t),进而得出M的坐标为(2t,﹣2t),N的坐标为(t,﹣4t),将M(2t,﹣2t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得2t2+t﹣1=0,解方程即可,将N(1,﹣4t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得(t﹣1)2=3,解方程即可得出答案;
(3)设R(m,n),则R关于原点的对称点为R'(﹣m,﹣n),当点M恰好在抛物线上时,M坐标为(1,﹣1),过R'和M作坐标轴平行线相交于点S,如图3,利用勾股定理可得R'M,当n时,R'M长度的最小值为,进而可得出答案.
【解答过程】
解:(1)由题意知,交点A坐标为(a,﹣2a),代入y=﹣x2﹣2x+4﹣a2,
解得:a,
抛物线解析式为:y=﹣x2﹣2x+2,
当t=1秒时,OP,设P的坐标为(x,y),
则,
解得或(舍去),
∴P的坐标为(1,﹣2);
(2)经过t秒后,OPt,OQ=2t,
由(1)方法知,P的坐标为(t,﹣2t),Q的坐标为(2t,﹣4t),
由矩形PMQN的邻边与坐标轴平行可知,M的坐标为(2t,﹣2t),N的坐标为(t,﹣4t),
矩形PMQN在沿着射线OB移动的过程中,点M与抛物线最先相交,如图1,
然后公共点变为2个,点N与抛物线最后相离,然后渐行渐远,如图2,
将M(2t,﹣2t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得2t2+t﹣1=0,
解得:t,或t=﹣1(舍),
将N(t,﹣4t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得(t﹣1)2=3,
解得:t=1或t=1(舍).
所以,当矩形PMQN与抛物线有公共点时,
时间t的取值范围是:t≤1;
(3)设R(m,n),则R关于原点的对称点为R'(﹣m,﹣n),
当点M恰好在抛物线上时,M坐标为(1,﹣1),
过R'和M作坐标轴平行线相交于点S,如图3,
则R'M,
又∵n=﹣m2﹣2m+2得(m+1)2=3﹣n,
消去m得:R'M
,
当n时,R'M长度的最小值为,
此时,n=﹣m2﹣2m+2,
解得:m=﹣1±,
∴点R的坐标是(﹣1±,).
2.(2021•内江)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣2,0)、B(6,0)两点,与y轴交于点C.直线l与抛物线交于A、D两点,与y轴交于点E,点D的坐标为(4,3).
(1)求抛物线的解析式与直线l的解析式;
(2)若点P是抛物线上的点且在直线l上方,连接PA、PD,求当△PAD面积最大时点P的坐标及该面积的最大值;
(3)若点Q是y轴上的点,且∠ADQ=45°,求点Q的坐标.
【思路点拨】
(1)利用待定系数法解决问题即可.
(2)如图1中,过点P作PK∥y轴交AD于点K.设P(m,m2+m+3),则K(m,m+1).因为S△PAD•(xD﹣xA)•PK=3PK,所以PK的值最大值时,△PAD的面积最大,求出PK的最大值即可.
(3)如图2中,将线段AD绕点A逆时针旋转90°得到AT,则T(﹣5,6),设DT交y轴于点Q,则∠ADQ=45°,作点T关于AD的对称点T′(1,﹣6),设DQ′交y轴于点Q′,则∠ADQ′=45°,分别求出直线DT,直线DT′的解析式即可解决问题.
【解答过程】
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣2,0)、B(6,0)两点,
∴设抛物线的解析式为y=a(x+2)(x﹣6),
∵D(4,3)在抛物线上,
∴3=a(4+2)×(4﹣6),
解得a,
∴抛物线的解析式为y(x+2)(x﹣6)x2+x+3,
∵直线l经过A(﹣2,0)、D(4,3),
设直线l的解析式为y=kx+m(k≠0),
则,
解得,,
∴直线l的解析式为yx+1;
(2)如图1中,过点P作PK∥y轴交AD于点K.设P(m,m2+m+3),则K(m,m+1).
∵S△PAD•(xD﹣xA)•PK=3PK,
∴PK的值最大值时,△PAD的面积最大,
∵PKm2+m+3m﹣1m2m+2(m﹣1)2,
∵0,
∴m=1时,PK的值最大,最大值为,此时△PAD的面积的最大值为,P(1,).
(3)如图2中,将线段AD绕点A逆时针旋转90°得到AT,则T(﹣5,6),
设DT交y轴于点Q,则∠ADQ=45°,
∵D(4,3),
∴直线DT的解析式为yx,
∴Q(0,),
作点T关于AD的对称点T′(1,﹣6),
则直线DT′的解析式为y=3x﹣9,
设DQ′交y轴于点Q′,则∠ADQ′=45°,
∴Q′(0,﹣9),
综上所述,满足条件的点Q的坐标为(0,)或(0,﹣9).
3.(2021•西宁)如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数yx+3的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,点C的坐标为(﹣2,0),抛物线经过A,B,C三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)直线AD与y轴负半轴交于点D,且∠BAO=∠DAO,求证:OB=OD;
(3)在(2)的条件下,若直线AD与抛物线的对称轴l交于点E,连接BE,在第一象限内的抛物线上是否存在一点P,使四边形BEAP的面积最大?若存在,请求出点P的坐标及四边形BEAP面积的最大值;若不存在,请说明理由.
【思路点拨】
(1)由直线求得A,B,再由待定系数法求出抛物线解析式即可;
(2)证明出△BOA≌△DOA即可;
(3)根据△BPA面积最大时,四边形BEAP的面积最大,先设点P的坐标为(t,t2+t+3),表示出S△ABP(t﹣3)2,即可得出点P的坐标及四边形BEAP面积的最大值.
【解答过程】
解:(1)令y=0,则x+3=0,解得x=6,
令x=0,则y=3,
∴A(6,0),B(0,3),
设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,
把A,B,C三点坐标代入解析式,得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为yx2+x+3;
(2)证明:∵在平面直角坐标系xOy中,
∴∠BOA=∠DOA=90°,
在△BOA和△DOA中,
,
∴△BOA≌△DOA (ASA),
∴OB=OD,
(3)存在,理由如下:
如图,过点E作EM⊥y轴于点M,
∵yx2+x+3(x﹣2)2+4,
∴抛物线的对称轴是直线x=2,
∴E点的横坐标是2,即EM=2,
∵B(0,3),
∴OB=OD=3,
∴BD=6,
∵A(6,0),
∴OA=6,
∴S△ABE=S△ABD﹣S△DBE6×66×2=12,
设点P的坐标为(t,t2+t+3),
连接PA,PB,过点P作PN⊥x轴于点H1,交直线AB于点N,过点B作BH2⊥PN于点H2,
∴N(t,t+3),
∴PNt2+t+3﹣(t+3)t2t,
∵AH1+BH2=OA=6,S△ABP=S△NBP+S△ANPPN•BH2PN•AH1PN•OA,
∴S△ABP6(t2t)(t﹣3)2,
∵0,抛物线开口向下,函数有最大值,
∴当t=3时,△BPA面积的最大值是,此时四边形BEAP的面积最大,
∴四边形BEAP的面积最大值为12,
∴当P点坐标是(3,)时,四边形BEAP面积的最大值是.
4.(2021•兴安盟)如图,直线y=x+2与抛物线y=ax2+bx+6(a≠0)相交于点A(,)和点B(4,m).抛物线与x轴的交点分别为H、K(点H在点K的左侧).点F在线段AB上运动(不与点A、B重合),过点F作直线FC⊥x轴于点P,交抛物线于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接AC,是否存在点F,使△FAC是直角三角形?若存在,求出点F的坐标;若不存在,说明理由;
(3)如图2,过点C作CE⊥AB于点E,当△CEF的周长最大时,过点F作任意直线l,把△CEF沿直线l翻折180°,翻折后点C的对应点记为点Q,求出当△CEF的周长最大时,点F的坐标,并直接写出翻折过程中线段KQ的最大值和最小值.
【思路点拨】
(1)先把点B代入直线的解析式,求出m的值,再把点A和点B代入抛物线的解析式,即可求出抛物线的解析式;
(2)先设出F的坐标,然后分A为直角顶点和C为直角顶点两种情况,利用等腰直角三角形得性质即可求出点F的坐标;
(3)先设出点C的坐标,再设出点F的坐标,然后表示出三角形CEF的周长,求出周长取最大值时点C和F的坐标即可,折叠过程中,当K,F,Q共线,且K和Q在F两侧时,KQ的最大,K和Q在F同侧时,KQ的最小.
【解答过程】
解:(1)∵直线y=x+2过点B(4,m),
∴m=4+2,
解得m=6,
∴B(4,6),
把点A和B代入抛物线的解析式,得:
,
解得,
∴抛物线的解析式为;
(2)存在点F,使△FAC为直角三角形,
设F(n,n+2),直线AB与x轴交于M,则M(﹣2,0),直线AB与y轴交于点N,则N(0,2),
∵FC∥y轴,
∴C(n,2n2﹣8n+6),
∵直线y=x+2与x轴的交点为M(﹣2,0),与y轴交点为N(0,2),
∴OM=ON=2,
∴∠ONM=45°,
∵FC∥y轴,
∴∠AFC=∠ONM=45°,
若△FAC为直角三角形,则分两种情况讨论:
(i)若点A为直角顶点,即∠FAC=90°,
过点A作AD⊥FC于点D,
在Rt△FAC中,
∵∠AFC=45°,
∴AF=AC,
∴DF=DC,
∴ADFC,
∵n,
化简得:2n2﹣7n+3=0,
解得:n1=3,(与A重合舍去),
∴F(3,5),
(ii)若点C为直角顶点,即∠FCA=90°,则AC∥x轴,
在Rt△FAC中,
∵∠AFC=45°,
∴AC=CF,
∴n(n+2)﹣(2n2﹣8n+6,
化简得:4n2﹣16n+7=0,
解得:,(舍去),
∴F(,),
综上所述:存在点 F(3,5)或(,),使△FAC为直角三角形;
(3)设F(c,c+2),
∵FC∥y轴,
∴C(c,2c2﹣8c+6),
在Rt△FEC中,
∵∠AFC=45
∴EF=EC=CF•sin∠AFC,
∴当CF最大时,△FEC的周长最大,
∵CF=(c+2)﹣(2c2﹣8c+6)=﹣2c2+9c﹣4,
又∵﹣2<0,
∴当时,CF最大即△FEC的周长最大,此时F点坐标为,
折叠过程中,当K,F,Q共线,且K和Q在F两侧时,KQ的最大,K和Q在F同侧时,KQ的最小,
∵CF,
由(1)知点K的坐标为(3,0),
∴KF,
∴KQ的最大值为CF+KF,KQ的最小值为CF﹣KF.
5.(2021•赤峰)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣3,0)、B(1,0)两点,与y轴交于点C,对称轴l与x轴交于点F,直线m∥AC,点E是直线AC上方抛物线上一动点,过点E作EH⊥m,垂足为H,交AC于点G,连接AE、EC、CH、AH.
(1)抛物线的解析式为 y=﹣x2﹣2x+3 ;
(2)当四边形AHCE面积最大时,求点E的坐标;
(3)在(2)的条件下,连接EF,点P是x轴上一动点,在抛物线上是否存在点Q,使得以F、E、P、Q为顶点,以EF为一边的四边形是平行四边形.若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
【思路点拨】
(1)利用待定系数法构建方程组求出b,c即可;
(2)如图1中,连接OE.设E(m,﹣m2﹣2m+3).由题意AC∥直线m,推出△ACH的面积是定值,因为S四边形AECH=S△AEC+S△ACH,推出当△AEC的面积最大时,四边形AECH的面积最大,构建二次函数,利用二次函数的性质解决问题即可;
(3)如图2中,因为点Q在抛物线上 EF是平行四边形的边,观察图象可知,满足条件的点Q的纵坐标为±,构建方程求解即可.
【解答过程】
解:(1)∵y=﹣x2+bx+c与x轴交于(﹣3,0)、B(1,0),
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3.
故答案为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如图1中,连接OE.设E(m,﹣m2﹣2m+3).
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴OA=OC=3,AC=3,
∵AC∥直线m,
∴当直线m的位置确定时,△ACH的面积是定值,
∵S四边形AECH=S△AEC+S△ACH,
∴当△AEC的面积最大时,四边形AECH的面积最大,
∵S△AEC=S△AEO+S△ECO﹣S△AOC3×(﹣m2﹣2m+3)3×(﹣m)3×3(m)2,
∵0,
∴m时,△AEC的面积最大,
∴E(,);
(3)存在.如图2中,因为点Q在抛物线上 EF是平行四边形的边,观察图象可知,满足条件的点Q的纵坐标为±,
对于抛物线y=﹣x2﹣2x+3,当y时,﹣x2﹣2x+3,解得x(舍弃)或,
∴Q1(,).
当y时,﹣x2﹣2x+3,解得x,
∴Q2(,),Q3(,).
综上所述,满足条件的点Q坐标为(,)或(,)或(,).
6.(2021•阜新)在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),过点B的直线yx﹣2交抛物线于点C.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若点P是直线BC下方抛物线上的一个动点(P不与点B,C重合),求△PBC面积的最大值;
(3)若点M在抛物线上,将线段OM绕点O旋转90°,得到线段ON,是否存在点M,使点N恰好落在直线BC上?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【思路点拨】
(1)利用待定系数法即可求得答案;
(2)如图1,过点P作PD∥y轴,交x轴于点D,交BC于点E,作CF⊥PD于点F,连接PB,PC,设点P(m,m2﹣2m﹣3),则点E (m,),可得出PE=﹣m2m+1,再通过解方程组求出点C的坐标为(,),利用三角形面积公式和二次函数性质即可得出答案;
(3)设M(t,t2﹣2t﹣3),N(n,n﹣2),作MG⊥y轴于点G,NH⊥x轴于H,证明△OGM≌△OHN(AAS),得出GM=NH,OG=OH,建立方程组求解即可.
【解答过程】
解:(1)将点A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3 中,得:
,
解得:,
∴该抛物线表达式为y=x2﹣2x﹣3.
(2)如图1,过点P作PD∥y轴,交x轴于点D,交BC于点E,作CF⊥PD于点F,连接PB,PC,
设点P(m,m2﹣2m﹣3),则点E (m,),
∴PE=PD﹣DE=﹣m2+2m+3﹣(m+2)=﹣m2m+1,
联立方程组:,
解得:,,
∵点B坐标为(3,0),
∴点C的坐标为(,),
∴BD+CF=3,
∴S△PBC=S△PEB+S△PEC
PE•BDPE•CF
PE(BD+CF)
(﹣m2m+1)•
()2,(其中m<3),
∵,
∴这个二次函数有最大值.
当m时,S△PBC的最大值为.
(3)如图2,设M(t,t2﹣2t﹣3),N(n,n﹣2),
作MG⊥y轴于点G,NH⊥x轴于H,
∴∠OGM=∠OHN=90°,
∵线段OM绕点O旋转90°,得到线段ON,
∴OM=ON,∠MON=90°,
∵∠GOH=90°,
∴∠MOG=∠NOH,
在△OGM与△OHN中,
,
∴△OGM≌△OHN(AAS),
∴GM=NH,OG=OH,
∴,
解得:,,
M1(0,﹣3),M2 ,
如图3,设M(t,t2﹣2t﹣3),N(n,n﹣2),
作MG⊥x轴于点G,NH⊥x轴于H,
∴∠OGM=∠OHN=90°,
∵线段OM绕点O旋转90°,得到线段ON,
∴OM=ON,∠MON=90°,
∵∠GOH=90°,
∴∠MOG=∠NOH,
在△OGM与△OHN中,
,
∴△OGM≌△OHN(AAS),
∴GM=NH,OG=OH,
∴,
解得:t1,t2,
∴M3,M4(,);
综上所述,点M的坐标为M1(0,﹣3),M2 ,M3,M4(,).
7.(2021•德阳)如图,已知:抛物线y=x2+bx+c与直线l交于点A(﹣1,0),C(2,﹣3),与x轴另一交点为B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上找一点P,使△ACP的内心在x轴上,求点P的坐标;
(3)M是抛物线上一动点,过点M作x轴的垂线,垂足为N,连接BM.在(2)的条件下,是否存在点M,使∠MBN=∠APC?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【思路点拨】
(1)把点A,C代入抛物线的解析式,利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)先作出点C关于x轴的对称点C',然后连接AC'并延长交抛物线于点P,根据对称性可知P为所求的点;
(3)根据勾股定理先求出∠APC的正切值,再设出点M的坐标为(m,m2﹣2m﹣3),利用∠MBN=∠APC列出关于m的方程,求出m,即可确定M的坐标.
【解答过程】
解:(1)把点A(﹣1,0),C(2,﹣3)代入y=x2+bx+c,
得到方程组:,
解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)作点C关于x轴的对称点C',则C'(2,3),连接AC'并延长与抛物线交于点P,由图形的对称性可知P为所求的点,
设直线AC'的解析式为y=mx+n,
由题意得:,
解得:,
∴直线AC'的解析式为y=x+1,
将直线和抛物线的解析式联立得:
,
解得(舍去)或,
∴P(4,5);
(3)存在点M,
过点P作x轴的垂线,由勾股定理得AP,
同理可求得AC,PC,
∴AP2+AC2=PC2,∠PAC=90°,
∴tan∠APC,
∵∠MBN=∠APC,
∴tan∠MBN=tan∠APC,
∴,
设点M(m,m2﹣2m﹣3),则(m≠3),
解得m或m,
当m时,m2﹣2m﹣3,
∴M(,),
当m,m2﹣2m﹣3,
∴M(,),
∴存在符合条件的点M,M的坐标为(,),(,).
8.(2021•攀枝花)如图,开口向上的抛物线与x轴交于A(x1,0)、B(x2,0)两点,与y轴交于点C,且AC⊥BC,其中x1,x2是方程x2+3x﹣4=0的两个根.
(1)求点C的坐标,并求出抛物线的表达式;
(2)垂直于线段BC的直线l交x轴于点D,交线段BC于点E,连接CD,求△CDE的面积的最大值及此时点D的坐标;
(3)在(2)的结论下,抛物线的对称轴上是否存在点P,使得△PDE是等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【思路点拨】
(1)由x2+3x﹣4=0得A(﹣4,0),B(1,0),根据△AOC∽△COB,可求C(0,﹣2),从而由待定系数法可得抛物线解析式为yx2x﹣2;
(2)由A(﹣4,0),B(1,0),C(0,﹣2)可得AB=5,BC,AC=2,根据△ABC∽△DBE,设D(t,0),即得DE(1﹣t),BE(1﹣t),故S△BDEDE•BE(1﹣t)2,S△CDE=S△BDC﹣S△BDE(t)2,即得S△CDE最大为,D(,0);
(3)由yx2x﹣2得抛物线对称轴为直线x,D在对称轴上,DE[1﹣()],当DE=DP时,即得P(,)或(,),当DE=PE时,过E作EH⊥x轴于H,由△DHE∽△DEB,可得E(,﹣1),而E在DP的垂直平分线上,故P(,﹣2),当PD=PE时,设P(,m),可得m2=()2+(m+1)2,解得P(,).
【解答过程】
解:(1)由x2+3x﹣4=0得x1=﹣4,x2=1,
∴A(﹣4,0),B(1,0),
∴OA=4,OB=1,
∵AC⊥BC,
∴∠ACO=90°﹣∠BCO=∠OBC,
∵∠AOC=∠BOC=90°,
∴△AOC∽△COB,
∴,即,
∴OC=2,
∴C(0,﹣2),
设抛物线解析式为y=a(x+4)(x﹣1),
将C(0,﹣2)代入得﹣2=﹣4a,
∴a,
∴抛物线解析式为y(x+4)(x﹣1)x2x﹣2;
(2)如图:
由A(﹣4,0),B(1,0),C(0,﹣2)得:AB=5,BC,AC=2,
∵DE⊥BC,AC⊥BC,
∴DE∥AC,
∴△ABC∽△DBE,
∴,
设D(t,0),则BD=1﹣t,
∴,
∴DE(1﹣t),BE(1﹣t),
∴S△BDEDE•BE(1﹣t)2,
而S△BDCBD•OC(1﹣t)×2=1﹣t,
∴S△CDE=S△BDC﹣S△BDE=1﹣t(1﹣t)2t2t(t)2,
∵0,
∴t时,S△CDE最大为,
此时D(,0);
(3)存在,
由yx2x﹣2知抛物线对称轴为直线x,
而D(,0),
∴D在对称轴上,
由(2)得DE[1﹣()],
当DE=DP时,如图:
∴DP,
∴P(,)或(,),
当DE=PE时,过E作EH⊥x轴于H,如图:
∵∠HDE=∠EDB,∠DHE=∠BED=90°,
∴△DHE∽△DEB,
∴,即,
∴HE=1,DH=2,
∴E(,﹣1),
∵E在DP的垂直平分线上,
∴P(,﹣2),
当PD=PE时,如图:
设P(,m),
则m2=()2+(m+1)2,
解得m,
∴P(,),
综上所述,P的坐标为(,)或(,)或(,﹣2)或(,).
9.(2021•百色)已知O为坐标原点,直线l:yx+2与x轴、y轴分别交于A、C两点,点B(4,2)关于直线l的对称点是点E,连接EC交x轴于点D.
(1)求证:AD=CD;
(2)求经过B、C、D三点的抛物线的函数表达式;
(3)当x>0时,抛物线上是否存在点P,使S△PBCS△OAE?若存在,求点P的坐标;若不存在,说明理由.
【思路点拨】
(1)求出A、C两点的坐标,可得四边形OABC是矩形,则OA∥BC,∠BCA=∠OAC,由对称可得∠ACD=∠ACB,等量代换得∠ACD=∠OAC,等角对等边即可得出AD=CD;
(2)设OD=m,由对称可得CE=BC=4,AE=AB=OC=2,由(1)得CD=AD=4﹣m,在Rt△OCD中,根据勾股定理可得m,可得D的坐标,再由B、C、D三点的坐标通过待定系数法即可求得抛物线的函数表达式;
(3)过点E作EM⊥x轴于M,由S△AEDAE•DEAD•EM,可得EM,设△PBC中BC边上的高为h,由S△PBCS△OAE可得h=2,则点P的纵坐标为0或4,分别将y=0和y=4代入抛物线的函数表达式即可求解.
【解答过程】
(1)证明:∵yx+2与x轴、y轴分别交于A、C两点,
∴A(4,0),C(0,2),
由对称得∠ACD=∠ACB,
∵B(4,2),
∴四边形OABC是矩形,
∴OA∥BC,
∴∠BCA=∠OAC,
∴∠ACD=∠OAC,
∴AD=CD;
(2)解:设OD=m,由对称可得CE=BC=4,AE=AB=OC=2,∠AED=∠B=90°,
∴CD=AD=4﹣m,
在Rt△OCD中,OD2+OC2=CD2,
∴m2+22=(4﹣m)2,
∴m,
∴D(,0),
设经过B、C、D三点的抛物线的函数表达式为:y=ax2+bx+c,
把B(4,2),C(0,2),D(,0)代入得:
,
解得:.
∴经过B,C,D三点的抛物线的函数表达式为:yx2x+2;
(3)解:存在,
过点E作EM⊥x轴于M,
∵ED=EC﹣CD=EC﹣AD=OD,
∴S△AEDAE•DEAD•EM,
∴2(4)EM,
∴EM,
设△PBC中BC边上的高为h,
∵S△PBCS△OAE,
∴OA•EMBC•h,
∴44h,
∴h=2,
∵C(0,2),B(4,2),
∴点P的纵坐标为0或4,
①y=0时,x2x+2=0,
解得:x1,x2;
②y=4时,x2x+2=4,
解得:x3,x4(舍去),
∴存在,点P的坐标为(,0)或(,0)或(,4).
10.(2021•湘潭)如图,一次函数yx图象与坐标轴交于点A、B,二次函数yx2+bx+c图象过A、B两点.
(1)求二次函数解析式;
(2)点B关于抛物线对称轴的对称点为点C,点P是对称轴上一动点,在抛物线上是否存在点Q,使得以B、C、P、Q为顶点的四边形是菱形?若存在,求出Q点坐标;若不存在,请说明理由.
【思路点拨】
(1)由yx可求出A(3,0),B(0,),代入二次函数yx2+bx+c即得二次函数解析式为yx2x;
(2)由二次函数yx2x可得其对称轴为直线x1,设P(1,m),Q(n,n2n),而C与B关于直线x=1对称,可得C(2,),
①当BC、PQ为对角线时,,可得,此时四边形BQCP是平行四边形,根据P(1,),B(0,),C(2,)可得PB=PC,即得此时Q(1,);②BP、CQ为对角线时,同理可得Q(﹣1,0);③以BQ、CP为对角线,同理可得Q(3,0).
【解答过程】
解:(1)在yx中,令x=0得y,令y=0得x=3,
∴A(3,0),B(0,),
∵二次函数yx2+bx+c图象过A、B两点,
∴,解得,
∴二次函数解析式为yx2x;
(2)存在,理由如下:
由二次函数yx2x可得其对称轴为直线x1,
设P(1,m),Q(n,n2n),而B(0,),
∵C与B关于直线x=1对称,
∴C(2,),
①当BC、PQ为对角线时,如图:
此时BC的中点即是PQ的中点,即,
解得,
∴当P(1,),Q(1,)时,四边形BQCP是平行四边形,
由P(1,),B(0,),C(2,)可得PB2PC2,
∴PB=PC,
∴四边形BQCP是菱形,
∴此时Q(1,);
②BP、CQ为对角线时,如图:
同理BP、CQ中点重合,可得,
解得,
∴当P(1,0),Q(﹣1,0)时,四边形BCPQ是平行四边形,
由P(1,0),B(0,),C(2,)可得BC2=4=PC2,
∴四边形BCPQ是菱形,
∴此时Q(﹣1,0);
③以BQ、CP为对角线,如图:
BQ、CP中点重合,可得,
解得,
∴P(1,0),Q(3,0)时,四边形BCQP是平行四边形,
由P(1,0),B(0,),C(2,)可得BC2=4=PC2,
∴四边形BCQP是菱形,
∴此时Q(3,0);
综上所述,Q的坐标为:(1,)或(﹣1,0)或(3,0).
11.(2021•西藏)在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A,B两点.与y轴交于点C.且点A的坐标为(﹣1,0),点C的坐标为(0,5).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)如图(甲).若点P是第一象限内抛物线上的一动点.当点P到直线BC的距离最大时,求点P的坐标;
(3)图(乙)中,若点M是抛物线上一点,点N是抛物线对称轴上一点,是否存在点M使得以B,C,M,N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【思路点拨】
(1)将A的坐标(﹣1,0),点C的坐(0,5)代入y=﹣x2+bx+c,即可得抛物线的解析式为y=﹣x2+4x+5;
(2)过P作PD⊥x轴于D,交BC于Q,过P作PH⊥BC于H,由y=﹣x2+4x+5可得B(5,0),故OB=OC,△BOC是等腰直角三角形,可证明△PHQ是等腰直角三角形,即知PH,当PQ最大时,PH最大,设直线BC解析式为y=kx+5,将B(5,0)代入得直线BC解析式为y=﹣x+5,设P(m,﹣m2+4m+5),(0<m<5),则Q(m,﹣m+5),PQ=﹣(m)2,故当m时,PH最大,即点P到直线BC的距离最大,此时P(,);
(3)抛物线y=﹣x2+4x+5对称轴为直线x=2,设M(s,﹣s2+4s+5),N(2,t),而B(5,0),C(0,5),①以MN、BC为对角线,则MN、BC的中点重合,可列方程组,即可解得M(3,8),②以MB、NC为对角线,则MB、NC的中点重合,同理可得,解得M(﹣3,﹣16),③以MC、NB为对角线,则MC、NB中点重合,则,解得M(7,﹣16).
【解答过程】
解:(1)将A的坐标(﹣1,0),点C的坐(0,5)代入y=﹣x2+bx+c得:
,解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+4x+5;
(2)过P作PD⊥x轴于D,交BC于Q,过P作PH⊥BC于H,如图:
在y=﹣x2+4x+5中,令y=0得﹣x2+4x+5=0,
解得x=5或x=﹣1,
∴B(5,0),
∴OB=OC,△BOC是等腰直角三角形,
∴∠CBO=45°,
∵PD⊥x轴,
∴∠BQD=45°=∠PQH,
∴△PHQ是等腰直角三角形,
∴PH,
∴当PQ最大时,PH最大,
设直线BC解析式为y=kx+5,将B(5,0)代入得0=5k+5,
∴k=﹣1,
∴直线BC解析式为y=﹣x+5,
设P(m,﹣m2+4m+5),(0<m<5),则Q(m,﹣m+5),
∴PQ=(﹣m2+4m+5)﹣(﹣m+5)=﹣m2+5m=﹣(m)2,
∵a=﹣1<0,
∴当m时,PQ最大为,
∴m时,PH最大,即点P到直线BC的距离最大,此时P(,);
(3)存在,理由如下:
抛物线y=﹣x2+4x+5对称轴为直线x=2,
设M(s,﹣s2+4s+5),N(2,t),而B(5,0),C(0,5),
①以MN、BC为对角线,则MN、BC的中点重合,如图:
∴,解得,
∴M(3,8),
②以MB、NC为对角线,则MB、NC的中点重合,如图:
∴,解得,
∴M(﹣3,﹣16),
③以MC、NB为对角线,则MC、NB中点重合,如图:
,解得,
∴M(7,﹣16);
综上所述,M的坐标为:(3,8)或(﹣3,﹣16)或(7,﹣16).
12.(2021•郴州)将抛物线y=ax2(a≠0)向左平移1个单位,再向上平移4个单位后,得到抛物线H:y=a(x﹣h)2+k.抛物线H与x轴交于点A,B,与y轴交于点C.已知A(﹣3,0),点P是抛物线H上的一个动点.
(1)求抛物线H的表达式;
(2)如图1,点P在线段AC上方的抛物线H上运动(不与A,C重合),过点P作PD⊥AB,垂足为D,PD交AC于点E.作PF⊥AC,垂足为F,求△PEF的面积的最大值;
(3)如图2,点Q是抛物线H的对称轴l上的一个动点,在抛物线H上,是否存在点P,使得以点A,P,C,Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,说明理由.
【思路点拨】
(1)根据将抛物线y=ax2(a≠0)向左平移1个单位,再向上平移4个单位后,得到抛物线H:y=a(x﹣h)2+k,可得顶点坐标为(﹣1,4),即可得到抛物线H:y=a(x+1)2+4,运用待定系数法将点A的坐标代入,即可得出答案;
(2)利用待定系数法可得直线AC的解析式为y=x+3,设P(m,﹣m2﹣2m+3),则E(m,m+3),进而得出PE=﹣(m)2,运用二次函数性质可得:当m时,PE有最大值,再证得△PEF是等腰直角三角形,即可求出答案;
(3)分两种情形:①当AC为平行四边形的边时,则有PQ∥AC,且PQ=AC,如图2,过点P作对称轴的垂线,垂足为G,设AC交对称轴于点H,证得△PQG≌△ACO(AAS),根据点P到对称轴的距离为3,建立方程求解即可;
②当AC为平行四边形的对角线时,如图3,设AC的中点为M,则M(,),设点P的横坐标为x,根据中点公式建立方程求解即可.
【解答过程】
解:(1)由题意得抛物线的顶点坐标为(﹣1,4),
∴抛物线H:y=a(x+1)2+4,
将A(﹣3,0)代入,得:a(﹣3+1)2+4=0,
解得:a=﹣1,
∴抛物线H的表达式为y=﹣(x+1)2+4;
(2)如图1,
由(1)知:y=﹣x2﹣2x+3,
令x=0,得y=3,
∴C(0,3),
设直线AC的解析式为y=mx+n,
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴直线AC的解析式为y=x+3,
设P(m,﹣m2﹣2m+3),则E(m,m+3),
∴PE=﹣m2﹣2m+3﹣(m+3)=﹣m2﹣3m=﹣(m)2,
∵﹣1<0,
∴当m时,PE有最大值,
∵OA=OC=3,∠AOC=90°,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠ACO=45°,
∵PD⊥AB,
∴∠ADP=90°,
∴∠ADP=∠AOC,
∴PD∥OC,
∴∠PEF=∠ACO=45°,
∵PF⊥AC,
∴△PEF是等腰直角三角形,
∴PF=EFPE,
∴S△PEFPF•EFPE2,
∴当m时,S△PEF最大值()2;
(3)①当AC为平行四边形的边时,则有PQ∥AC,且PQ=AC,
如图2,过点P作对称轴的垂线,垂足为G,设AC交对称轴于点H,
则∠AHG=∠ACO=∠PQG,
在△PQG和△ACO中,
,
∴△PQG≌△ACO(AAS),
∴PG=AO=3,
∴点P到对称轴的距离为3,
又∵y=﹣(x+1)2+4,
∴抛物线对称轴为直线x=﹣1,
设点P(x,y),则|x+1|=3,
解得:x=2或x=﹣4,
当x=2时,y=﹣5,
当x=﹣4时,y=﹣5,
∴点P坐标为(2,﹣5)或(﹣4,﹣5);
②当AC为平行四边形的对角线时,
如图3,设AC的中点为M,
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴M(,),
∵点Q在对称轴上,
∴点Q的横坐标为﹣1,设点P的横坐标为x,
根据中点公式得:x+(﹣1)=2×()=﹣3,
∴x=﹣2,此时y=3,
∴P(﹣2,3);
综上所述,点P的坐标为(2,﹣5)或(﹣4,﹣5)或(﹣2,3).
13.(2021•兰州)如图1,二次函数y=a(x+3)(x﹣4)的图象交坐标轴于点A,B(0,﹣2),点P为x轴上一动点.
(1)求二次函数y=a(x+3)(x﹣4)的表达式;
(2)过点P作PQ⊥x轴分别交线段AB,抛物线于点Q,C,连接AC.当OP=1时,求△ACQ的面积;
(3)如图2,将线段PB绕点P逆时针旋转90°得到线段PD.
①当点D在抛物线上时,求点D的坐标;
②点E(2,)在抛物线上,连接PE,当PE平分∠BPD时,直接写出点P的坐标.
【思路点拨】
(1)将B(0,﹣2)代入y=a(x+3)(x﹣4),即可求解;
(2)先求直线AB的解析式为yx﹣2,则Q(1,),C(1,﹣2),可求S△ACQ=S△ACP﹣S△APQ;
(3)①设P(t,0),过点D作x轴垂线交于点N,可证明△PND≌△BOP(AAS),则D(t+2,﹣t),将D点代入抛物线解析式得﹣t(t+2+3)(t+2﹣4),求德D(3,﹣1)或D(﹣8,10);
②分两种情况讨论:当PE∥y轴时,∠OBP=45°,则P(2,0);
当PE不平行y轴时,过B点作BG⊥PB交PE于点G,过G点作FG⊥y轴,交于点F,可证明△BPO≌△GBF(AAS),则E点与G点重合,求得P(,0).
【解答过程】
解:(1)将B(0,﹣2)代入y=a(x+3)(x﹣4),
∴a,
∴y(x+3)(x﹣4)x2x﹣2;
(2)令y=0,则(x+3)(x﹣4)=0,
∴x=﹣3或x=4,
∴A(4,0),
设直线AB的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴yx﹣2,
∵OP=1,
∴P(1,0),
∵PQ⊥x轴,
∴Q(1,),C(1,﹣2),
∴AP=3,
∴S△ACQ=S△ACP﹣S△APQ3×23;
(3)①设P(t,0),
如图2,过点D作x轴垂线交于点N,
∵∠BPD=90°,
∴∠OPB+∠NPD=90°,∠OPB+∠OBP=90°,
∴∠NPD=∠OBP,
∵BP=PD,
∴△PND≌△BOP(AAS),
∴OP=ND,BO=PN,
∴D(t+2,﹣t),
∴﹣t(t+2+3)(t+2﹣4),
解得t=1或t=﹣10,
∴D(3,﹣1)或D(﹣8,10);
②如图3,
∵PE平分∠BPD,
∴∠BPE=∠EPD,
∵∠BPD=90°,
∴∠BPE=45°,
当PE∥y轴时,∠OBP=45°,
∴P(2,0);
如图4,过B点作BG⊥PB交PE于点G,过G点作FG⊥y轴,交于点F,
∵∠PBF+∠FBG=90°,∠FBG+∠FGB=90°,
∴∠PBF=∠FGB,
∵∠BPG=45°,
∴BP=BG,
∴△BPO≌△GBF(AAS),
∴BF=OP,FG=OB,
∵OB=2,
∴FG=2,
∵E(2,)
∴E点与G点重合,
∴PO=BF=2,
∴P(,0);
综上所述:P点的坐标为(2,0)或(,0).
14.(2021•济南)抛物线y=ax2+bx+3过点A(﹣1,0),点B(3,0),顶点为C.
(1)求抛物线的表达式及点C的坐标;
(2)如图1,点P在抛物线上,连接CP并延长交x轴于点D,连接AC,若△DAC是以AC为底的等腰三角形,求点P的坐标;
(3)如图2,在(2)的条件下,点E是线段AC上(与点A,C不重合)的动点,连接PE,作∠PEF=∠CAB,边EF交x轴于点F,设点F的横坐标为m,求m的取值范围.
【思路点拨】
(1)利用待定系数法可以确定抛物线的解析式,利用配方法可得抛物线的顶点坐标;
(2)利用△DAC是以AC为底的等腰三角形,求出点D的坐标,利用待定系数法确定直线CD的解析式,再与抛物线解析式联立,解方程组即可得到点P的坐标;
(3)由(2)中的条件求得线段CP,AB的长;由已知判定出△EPC∽△FEA,得出比例式,设AF=x,AE=y,
利用比例式求得AF的最大值,即可求得m的取值范围.
【解答过程】
解:(1)将点A(﹣1,0),点B(3,0)代入y=ax2+bx+3得:
,
解得:.
∴抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3.
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴顶点C(1,4).
(2)设AC交y轴于点F,连接DF,过点C作CE⊥x轴于点E,如图,
∵A(﹣1,0),C(1,4),
∴OA=1,OE=1,CE=4.
∴OA=OE,AC2.
∵FO⊥AB,CE⊥AB,
∴FO∥CE,
∴OFCE=2,F为AC的中点.
∵△DAC是以AC为底的等腰三角形,
∴DF⊥AC.
∵FO⊥AD,
∴△AFO∽△FDO.
∴.
∴.
∴OD=4.
∴D(4,0).
设直线CD的解析式为y=kx+m,
∴,
解得:.
∴直线CD的解析式为y.
∴,
解得:,.
∴P().
(3)过点P作PH⊥AB于点H,如下图,
则OH,PH,
∵OD=4,
∴HD=OD﹣OH,
∴PD.
∴PC=CD﹣PD=5.
由(2)知:AC=2.
设AF=x,AE=y,则CE=2y.
∵DA=DC,
∴∠DAC=∠C.
∵∠CAB+∠AEF+∠AFE=180°,
∠AEF+∠PEF+∠CEP=180°,
又∵∠PEF=∠CAB,
∴∠CEP=∠AFE.
∴△CEP∽△AFE.
∴.
∴.
∴xy.
∴当y时,x即AF有最大值.
∵OA=1,
∴OF的最大值为1.
∵点F在线段AD上,
∴点F的横坐标m的取值范围为﹣1<m.
15.(2021•镇江)将一张三角形纸片ABC放置在如图所示的平面直角坐标系中,点A(﹣6,0),点B(0,2),点C(﹣4,8),二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过点A,B,该抛物线的对称轴经过点C,顶点为D.
(1)求该二次函数的表达式及点D的坐标;
(2)点M在边AC上(异于点A,C),将三角形纸片ABC折叠,使得点A落在直线AB上,且点M落在边BC上,点M的对应点记为点N,折痕所在直线l交抛物线的对称轴于点P,然后将纸片展开.
①请作出图中点M的对应点N和折痕所在直线l;(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
②连接MP,NP,在下列选项中:A.折痕与AB垂直,B.折痕与MN的交点可以落在抛物线的对称轴上,C.,D.,所有正确选项的序号是 A,D .
③点Q在二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象上,当△PDQ∼△PMN时,求点Q的坐标.
【思路点拨】
(1)利用待定系数法求解即可.
(2)①根据要求作出图形即可.
②如图2中,设线段MN的垂直平分线交抛物线对称轴于P,交MN于点Q,过点M作MH⊥CD,过点Q作QJ⊥CD于J,QT⊥MH于T.想办法证明△PMN是等腰直角三角形,可得结论.
③设P(﹣4,m).由△PDQ∽△PMN,△PMN是等腰直角三角形,推出△PDQ是等腰直角三角形,推出∠DPQ=90°,DP=PQ=m,推出Q(m,m),构建方程求出m即可.
【解答过程】
解(1)由题意得:,
解之得:a,b,c=2,
∴y,
∴当x=﹣4时,y,
∴D(﹣4,).
(2)①如图1中,点N,直线l即为所求.
②如图2中,设线段MN的垂直平分线交抛物线对称轴于P,交MN于点Q,过点M作MH⊥CD,过点Q作QJ⊥CD于J,QT⊥MH于T.
由题意A(﹣6,0),B(0,2),C(﹣4,8),
∴直线AC的解析式为y=4x+24,直线AB的解析式为yx+2,直线BC的解析式为yx+2,
∵MN∥AB,
∴可以假设直线MN的解析式为yx+t,
由,解得,
∴M(,),
由.解得,
∴N(,),
∴Q(,),
∵QJ⊥CD,QT⊥MH,
∴QJ4,QT,
∴QJ=QT,
∵∠PJQ=∠MTQ=90°,∠QPJ=∠QMT,QJ=QT,
∴△PJQ≌△MTQ(AAS),
∴PQ=MQ,
∵∠PQM=90°,
∴∠PMN=∠MPQ=45°,
∵PM=PN,
∴∠PMN=∠PNM=45°,
∴∠MPN=90°,
∴△PMN是等腰直角三角形,
∴,故选项D正确,B,C错误,
∵将三角形纸片ABC折叠,使得点A落在直线AB上,且点M落在边BC上,
∴折痕与AB垂直,故选项A正确,
故答案为:A,D.
③设P(﹣4,m).
∵△PDQ∽△PMN,△PMN是等腰直角三角形,
∴△PDQ是等腰直角三角形,
∴∠DPQ=90°,DP=PQ=m,
∴Q(﹣4+m,m),即Q(m,m),
把Q的坐标代入y,得到,m(m)2(m)+2,
整理得,9m2﹣42m﹣32=0,
解得m或(舍弃),
∴Q(2,),
根据对称性可知Q′(﹣10,)也满足条件,
综上所述,满足条件的点Q的坐标为(2,)或(﹣10,).
16.(2021•锦州)如图1,在平面直角坐标系中,直线yx+1分别与x轴、y轴交于点A,C,经过点C的抛物线yx2+bx+c与直线yx+1的另一个交点为点D,点D的横坐标为6.
(1)求抛物线的表达式.
(2)M为抛物线上的动点.
①N为x轴上一点,当四边形CDMN为平行四边形时,求点M的坐标;
②如图2,点M在直线CD下方,直线OM(OM∥CD的情况除外)交直线CD于点B,作直线BD关于直线OM对称的直线BD′,当直线BD′与坐标轴平行时,直接写出点M的横坐标.
【思路点拨】
(1)先由直线解析式求出A,C,D的坐标,再由C,D坐标求出抛物线解析式;
(2)①设N(n,0),由四边形CDMN为平行四边形,推出由平移与坐标关系可得M(n+6,),再利用待定系数法求出n即可.
②因为直线BD′与坐标轴平行,所以BD′∥x轴和BD′∥y轴分类讨论,以BD′∥x轴为例,画出草图,由于BM平分∠DBD′,又∠AOB=∠D′BM,等量代换,可以证得△AOB是等腰三角形,求出AB的长度,并且有A和D点坐标,求出∠DAO的三角函数值,过B作BH⊥x轴于H,在直角△ABH中,利用AB的长度,和∠BAH的三角函数值,求出AH和BH的长度,得到B点坐标,进一步得到直线OB的解析式,联立直线OB和抛物线解析式,求得交点M点坐标,当BD′∥y轴,用同样的方法解决.
【解答过程】
解:(1)令x=0,则yx+1=1,
∴C点坐标为(0,1),
令y=0,则,
∴,
∴A点坐标为(,0),
令x=6,则y,
∴D点坐标为(),
将C,D两点坐标代入到抛物线解析式中得,
,
解得,
∴抛物线的表达式为:y;
(2)①设N(n,0),
∵四边形CDMN为平行四边形,
∴由平移与坐标关系可得M(n+6,),
∵点M在抛物线上,
∴1,
∴n2+9n+4=0,
∴n,
∴点M的坐标为(,)或(,);
②第一种情况:如图1,当BD′∥x轴时,分别过A,D作x轴的垂线,垂足分别为H,Q,
在直角△ADQ中,AQ=6,DQ,
∴tan∠DAQ,
∴cs∠DAQ,
∵∠BAH=∠DAQ,
∴cs∠BAH,
∵直线BD与直线BD′关于直线OM对称,
∴∠DBM=∠D′BM,
∵BD′∥x轴,
∴∠HOB=∠D′BM=∠DBM,
∴AB=AO,
∴,
∴AH,
∴OH=AH+AO
令x,则y,
∴B点坐标为(,),
设直线OB的解析式为y=kx,代入点B得,k,
∴直线OB的解析式为yx,
联立,
解得,,
∴点M的横坐标为3或,
第二种情况,如图2,当BD′∥y轴时,设BD′交x轴于H,
∴∠COB=∠OBH,
∵直线BD与直线BD′关于直线OM对称,
∴∠CBO=∠OBH=∠COB,
∴CB=CO=1,
过C作CE⊥BH于E,
∴CE∥x轴,
∴∠BCE=∠CAO,
∵tan∠CAO,
∴cs∠CAO,
∴cs∠BCE,
∴CE,
∴,
∵CE⊥BH,BH⊥x轴,
∴∠CEH=∠BHO=∠COH=90°,
∴四边形CEHO为矩形,
∴EH=CO=1,CE=OH,
∴BH=BE+EH,
∴点B的坐标为(),
∴直线OB的解析式为y=2x,
联立,
化简得,x211x+4=0,
∴,
∵点M在直线CD下方,
∴x<6,
∴x,
∴点M的横坐标为,
即点M的横坐标为3或或.
17.(2021•鞍山)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),D是抛物线的顶点,P是抛物线上的动点,点P的横坐标为m(0≤m≤3),AE∥PD交直线l:yx+2于点E,AP交DE于点F,交y轴于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)设△PDF的面积为S1,△AEF的面积为S2,当S1=S2时,求点P的坐标;
(3)连接BQ,点M在抛物线的对称轴上(位于第一象限内),且∠BMQ=45°,在点P从点B运动到点C的过程中,点M也随之运动,直接写出点M的纵坐标t的取值范围.
【思路点拨】
(1)运用待定系数法将A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,即可求得答案;
(2)利用配方法可求得抛物线顶点坐标D(1,﹣4),由AE∥PD得△AEF∽△PDF,再根据△PDF与△AEF的面积相等,可得△AEF≌△PDF,故点F分别是AP、ED的中点,设E(e,e+2),P(m,m2﹣2m﹣3),结合中点坐标公式建立方程求解即可;
(3)根据题意,分别求出t的最大值和最小值:①当点P与点B重合时,点Q与点O重合,此时t的值最大,如图2,以OB为斜边在第一象限内作等腰直角△O′OB,以O′为圆心,OO′为半径作⊙O′,交抛物线对称轴于点M(1,t),过点O′作O′H⊥y轴于点H,运用勾股定理即可求得答案,②当点P与点C重合时,点Q与点C重合,此时t的值最小,如图3,连接BC,以O为圆心,OB为半径作⊙O交抛物线对称轴于点M,连接OM,设抛物线对称轴交x轴于点E,运用勾股定理即可求得答案.
【解答过程】
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣3交x轴于点A(﹣1,0),B(3,0),
∴将A、B坐标分别代入抛物线解析式得:,
解得:,
∴抛物线的表达式为:y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵D是抛物线的顶点,抛物线的表达式为:y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴D(1,﹣4),
∵AE∥PD交直线l:yx+2于点E,P是抛物线上的动点,点P的横坐标为m(0≤m≤3),
∴△AEF∽△PDF,设E(e,e+2),P(m,m2﹣2m﹣3),
又∵△PDF的面积为S1,△AEF的面积为S2,S1=S2,
∴△AEF≌△PDF,
∴AF=PF,EF=DF,即点F分别是AP、ED的中点,
又∵A(﹣1,0),P(m,m2﹣2m﹣3),E(e,e+2),D(1,﹣4),
∴由中点坐标公式得:,
解得:m1=0,m2,
∴点P的坐标为(,)或(0,﹣3);
(3)①当点P与点B重合时,点Q与点O重合,此时t的值最大,如图2,
以OB为斜边在第一象限内作等腰直角△O′OB,
则O′(,),OO′=O′B,
以O′为圆心,OO′为半径作⊙O′,交抛物线对称轴于点M(1,t),
过点O′作O′H⊥y轴于点H,则∠O′HM=90°,
∵O′H1,O′M=OO′,
∴MH,
∴t,
②当点P与点C重合时,点Q与点C重合,此时t的值最小,如图3,
连接BC,以O为圆心,OB为半径作⊙O交抛物线对称轴于点M,
∵OB=OC=3,
∴⊙O经过点C,
连接OM,设抛物线对称轴交x轴于点E,
则OM=OB=3,OE=1,
∵∠MEO=90°,
∴ME2,
∴t=2,
综上所述,2t.
18.(2021•淮安)如图,在平面直角坐标系中,二次函数yx2+bx+c的图象与x轴交于点A(﹣3,0)和点B(5,0),顶点为点D,动点M、Q在x轴上(点M在点Q的左侧),在x轴下方作矩形MNPQ,其中MQ=3,MN=2.矩形MNPQ沿x轴以每秒1个单位长度的速度向右匀速运动,运动开始时,点M的坐标为(﹣6,0),当点M与点B重合时停止运动,设运动的时间为t秒(t>0).
(1)b= ,c= .
(2)连接BD,求直线BD的函数表达式.
(3)在矩形MNPQ运动的过程中,MN所在直线与该二次函数的图象交于点G,PQ所在直线与直线BD交于点H,是否存在某一时刻,使得以G、M、H、Q为顶点的四边形是面积小于10的平行四边形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
(4)连接PD,过点P作PD的垂线交y轴于点R,直接写出在矩形MNPQ整个运动过程中点R运动的路径长.
【思路点拨】
(1)把A(﹣3,0)、B(5,0)代入yx2+bx+c,列方程组求出b,c的值;
(2)将抛物线的函数表达式由一般式配成顶点式,求出顶点D的坐标,再用待定系数法求直线BD的函数表达式;
(3)先由QM•QH<10,且QH≠0,点M与点B重合时停止运动,确定t的取值范围,再用含t的代数式分别表示点G、点H的坐标,由MG=HQ列方程求出t的值;
(4)过点P作直线x=1的垂线,垂足为点F,交y轴于点G,由△PRG∽△DPF,确定点R的最低点和最高点的坐标,再求出点R运动的路径长.
【解答过程】
解:(1)把A(﹣3,0)、B(5,0)代入yx2+bx+c,
得,解得,
故答案为:,.
(2)∵yx2x(x﹣1)2﹣4,
∴该抛物线的顶点坐标为D(1,﹣4);
设直线BD的函数表达式为y=mx+n,
则,解得,
∴y=x﹣5.
(3)存在,如图1、图2.
由题意得,M(t﹣6,0),Q(t﹣3,0),
∴G(t﹣6,t2t),H(t﹣3,t﹣8);
∵QM•QH<10,且QH≠0,点M、B重合时停止运动,
∴,解得t≤11,且t≠8;
∵MG∥HQ,
∴当MG=HQ时,以G、M、H、Q为顶点的四边形是平行四边形,
∴|t2t|=|t﹣8|;
由t2tt﹣8得,t2﹣18t+65=0,
解得,t1=5,t2=13(不符合题意,舍去);
由t2tt+8得,t2﹣10t+1=0,
解得,t1=5+2,t2=5﹣2(不符合题意,舍去),
综上所述,t=5或t=5+2.
(4)由(2)得,抛物线yx2x的对称轴为直线x=1,
过点P作直线x=1的垂线,垂足为点F,交y轴于点G,
如图3,点Q在y轴左侧,此时点R在点G的上方,
当点M的坐标为(﹣6,0)时,点R的位置最高,
此时点Q与点A重合,
∵∠PGR=∠DFP=90°,∠RPG=90°﹣∠FPD=∠PDF,
∴△PRG∽△DPF,
∴,
∴RG6,
∴R(0,4);
如图4,为原图象的局部入大图,
当点Q在y轴右侧且在直线x=1左侧,此时点R的最低位置在点G下方,
由△PRG∽△DPF,
得,,
∴GR;
设点Q的坐标为(r,0)(0<r<1),则P(r,﹣2),
∴GRr2r(r)2,
∴当r时,GR的最大值为,
∴R(0,);
如图5,为原图象的缩小图,
当点Q在直线x=1右侧,则点R在点G的上方,
当点M与点B重合时,点R的位置最高,
由△PRG∽△DPF,
得,,
∴GR28,
∴R(0,26),
∴426,
∴点R运动路径的长为.
19.(2021•盘锦)如图,抛物线yx2+2x+6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,直线y=x﹣2与y轴交于点D,与x轴交于点E,与直线BC交于点F.
(1)点F的坐标为 (4,2) ;
(2)如图1,点P为第一象限抛物线上的一点,PF的延长线交OB于点Q,PM⊥BC于点M,QN⊥BC于点N,若,求点P的坐标;
(3)如图2,点S为第一象限抛物线上的一点,且点S在射线DE上方,动点G从点E出发,沿射线DE方向以每秒4个单位长度的速度运动,当SE=SG,且tan∠SEG时,求点G的运动时间t.
【思路点拨】
(1)先求出B(6,0),C(0,6),再求出直线BC的解析式为y=﹣x+6,联立即可求F点坐标;
(2)过点P作PG⊥x轴于点G,过点F作FH⊥x轴交于点H,证明△PMF∽△QNF,得,再由FH∥PG,得,可求PG,即为P点纵坐标为,则可求P(1,)或P(3,);
(3)过点S作SK⊥EG于点K,SH⊥x轴于点H,交EG于点L,证明△ODE是等腰直角三角形,△EHL为等腰直角三角形,则有LK=SKt,SLSK=2t,ELt,EH=LH=t,OH=t+2,SH=3t,求出S(t+2,3t),求出t=2,则可得点G的运动时间为2s.
【解答过程】
解:(1)在抛物线yx2+2x+6中,
令y=0,则x2+2x+6=0,
∴x=﹣2或x=6,
∴A(﹣2,0),B(6,0),
令x=0,则y=6,
∴C(0,6),
在直线y=x﹣2,令y=0,则x=2,
∴E(2,0),
令x=0,则y=﹣2,
∴D(0,﹣2),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=﹣x+6,
联立,
解得,
∴F(4,2),
故答案为(4,2);
(2)如图1,过点P作PG⊥x轴于点G,过点F作FH⊥x轴交于点H,
∵PM⊥BC,QN⊥BC,
∴∠PMF=∠QNF,
∴△PMF∽△QNF,
∴,
∵,
∴,
∵FH∥PG,
∴,
∵FH=2,
∴PG,
∴P点纵坐标为,
∴x2+2x+6,
∴x=1或x=3,
∴P(1,)或P(3,);
(3)如图2,过点S作SK⊥EG于点K,SH⊥x轴于点H,交EG于点L,
由题意得,EG=4t,
∵SE=SG,
∴EK=GKEG=2t,
在Rt△SEK中,tan∠SEG,
∴SKt,
∵E(2,0),D(0,﹣2),
∴OE=OD,
∴△ODE是等腰直角三角形,
∴∠OED=45°,
∴∠KEH=∠OED=45°,
∴△EHL为等腰直角三角形,
∴LK=SKt,SLSK=2t,
∴EL=EK﹣LKt,
∴EH=LH=t,
∴OH=OE+EH=t+2,SH=SL+LH=3t,
∴S(t+2,3t),
∴(t+2)2+2(t+2)+6=3t,
∴t=2或t=﹣8(舍),
∴点G的运动时间为2s.
20.(2021•日照)已知:抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点P为直线BC上方抛物线上任意一点,连PC、PB、PO,PO交直线BC于点E,设k,求当k取最大值时点P的坐标,并求此时k的值.
(3)如图2,点Q为抛物线对称轴与x轴的交点,点C关于x轴的对称点为点D.
①求△BDQ的周长及tan∠BDQ的值;
②点M是y轴负半轴上的点,且满足tan∠BMQ(t为大于0的常数),求点M的坐标.
【思路点拨】
(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)如图1,过点P作PH∥y轴交直线BC于点H,则△PEH∽△OEC,进而可得kPH,再运用待定系数法求得直线BC的解析式为y=﹣x+3,设点P(t,﹣t2+2t+3),则H(t,﹣t+3),从而得出k(t)2,再利用二次函数性质即可得出答案;
(3)①如图2,过点Q作QT⊥BD于点T,则∠BTQ=∠DTQ=90°,利用配方法求得抛物线对称轴为直线x=1,得出Q(1,0),运用勾股定理即可求得△BDQ的周长=BQ+DQ+BD=23;再证明△BQT是等腰直角三角形,利用三角函数求得QT,DT,即可求得答案;
②解法1:如图3,设M(0,﹣m),则OM=m,过点M作MF∥x轴,过点B作BN⊥BM交MQ于点N,过点N作DN⊥y轴于点D,过点B作EF∥y轴交DN于E,交MF于F,由△MBF∽△BNE,可得tan∠BMQ,求得:BE,EN,DN=3,再由OQ∥DN,可得△MQO∽△MND,得出,建立方程求解即可;
解法2:如图4,设M(0,﹣m),则OM=m,根据QT2+MT2=MQ2,求得QT、MT,再利用cs∠QBT=cs∠MBO,求得BT,根据BT+MT=BM,可得,化简得m2﹣2tm+3=0,解方程即可求得答案.
解法3:如图5,取线段BQ的中点E,作EO′⊥BQ,使EO′=t,且点O′在x轴下方,则O′(2,﹣t),连接O′B,O′Q,以O′为圆心,O′B为半径作⊙O′,交y轴于点M,设M(0,m),根据O′M=O′B,可得(2﹣0)2+(﹣t﹣m)2=12+t2,解方程即可求得答案.
【解答过程】
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴设y=a(x+1)(x﹣3),将C(0,3)代入,得a(0+1)(0﹣3)=3,
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)如图1,过点P作PH∥y轴交直线BC于点H,
∴△PEH∽△OEC,
∴,
∵k,OC=3,
∴kPH,
设直线BC的解析式为y=kx+n,
∵B(3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
设点P(t,﹣t2+2t+3),则H(t,﹣t+3),
∴PH=﹣t2+2t+3﹣(﹣t+3)=﹣t2+3t,
∴k(﹣t2+3t)(t)2,
∵0,
∴当t时,k取得最大值,此时,P(,);
(3)①如图2,过点Q作QT⊥BD于点T,则∠BTQ=∠DTQ=90°,
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴抛物线对称轴为直线x=1,
∴Q(1,0),
∴OQ=1,BQ=OB﹣OQ=3﹣1=2,
∵点C关于x轴的对称点为点D,
∴D(0,﹣3),
∵B(3,0),
∴OB=OD=3,
∵∠BOD=90°,
∴DQ,
BD3,
∴△BDQ的周长=BQ+DQ+BD=23;
在Rt△OBD中,∵∠BOD=90°,OB=OD,
∴∠DBO=∠BDO=45°,
∵∠BTQ=90°,
∴△BQT是等腰直角三角形,
∴QT=BT=BQ•cs∠DBO=2•cs45°,
∴DT=BD﹣BT=32,
∴tan∠BDQ;
②解法1:如图3,设M(0,﹣m),则OM=m,
过点M作MF∥x轴,过点B作BN⊥BM交MQ于点N,
过点N作DN⊥y轴于点D,过点B作EF∥y轴交DN于E,交MF于F,
则∠MBN=∠BEN=∠MFB=90°,
∵∠BMF+∠MBF=∠MBF+∠NBE=90°,
∴∠BMF=∠NBE,
∴△MBF∽△BNE,
∴tan∠BMQ,
∴BEMF,ENBF,
∴DN=DE﹣EN=3,
∵OQ∥DN,
∴△MQO∽△MND,
∴,即,
解得:m=t±,
∴M(0,t)或(0,t).
解法2:如图4,设M(0,﹣m),则OM=m,
BM,
MQ,
∵tan∠BMQ,
∴,
∴MT=t•QT,
∵QT2+MT2=MQ2,
∴QT2+(t•QT)2=()2,
∴QT,MT,
∵cs∠QBT=cs∠MBO,
∴,即,
∴BT,
∵BT+MT=BM,
∴,
整理得,(m2+3)2=4t2m2,
∵t>0,m>0,
∴m2+3=2tm,即m2﹣2tm+3=0,
当Δ=(﹣2t)2﹣4×1×3=4t2﹣12≥0,即t时,
mt±,
∴M(0,t)或(0,t).
解法3:如图5,取线段BQ的中点E,作EO′⊥BQ,使EO′=t,且点O′在x轴下方,
∴O′(2,﹣t),
连接O′B,O′Q,以O′为圆心,O′B为半径作⊙O′,交y轴于点M,
则tan∠BO′E,
∵EB=EQ,∠O′EB=∠O′EQ=90°,O′E=O′E,
∴△O′EB≌△O′EQ(SAS),
∴∠QO′E=∠BO′E,
∴∠BMQ∠BO′Q=∠BO′E,
∴tan∠BMQ=tan∠BO′E,
设M(0,m),
∵O′M=O′B,
∴(2﹣0)2+(﹣t﹣m)2=12+t2,
∴m2+2tm+3=0,
解得:mt±,
∴M(0,t)或(0,t).
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