资源描述
备战中考数学复习二次函数专题综合练
一、二次函数
1.在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线顶点坐标为(2,0),且通过点(4,1),如图,直线y=x与抛物线交于A、B两点,直线l为y=﹣1.
(1)求抛物线解析式;
(2)在l上与否存在一点P,使PA+PB获得最小值?若存在,求出点P坐标;若不存在,请阐明理由.
(3)知F(x0,y0)为平面内一定点,M(m,n)为抛物线上一动点,且点M到直线l距离与点M到点F距离总是相等,求定点F坐标.
【答案】(1)抛物线解析式为y=x2﹣x+1.(2)点P坐标为(,﹣1).(3)定点F坐标为(2,1).
【解析】
分析:(1)由抛物线顶点坐标为(2,0),可设抛物线解析式为y=a(x-2)2,由抛物线过点(4,1),运用待定系数法即可求出抛物线解析式;
(2)联立直线AB与抛物线解析式成方程组,通过解方程组可求出点A、B坐标,作点B有关直线l对称点B′,连接AB′交直线l于点P,此时PA+PB获得最小值,根据点B坐标可得出点B′坐标,根据点A、B′坐标运用待定系数法可求出直线AB′解析式,再运用一次函数图象上点坐标特征即可求出点P坐标;
(3)由点M到直线l距离与点M到点F距离总是相等结合二次函数图象上点坐标特征,即可得出(1--y0)m2+(2-2x0+2y0)m+x02+y02-2y0-3=0,由m任意性可得出有关x0、y0方程组,解之即可求出顶点F坐标.
详解:(1)∵抛物线顶点坐标为(2,0),
设抛物线解析式为y=a(x-2)2.
∵该抛物线通过点(4,1),
∴1=4a,解得:a=,
∴抛物线解析式为y=(x-2)2=x2-x+1.
(2)联立直线AB与抛物线解析式成方程组,得:
,解得:,,
∴点A坐标为(1,),点B坐标为(4,1).
作点B有关直线l对称点B′,连接AB′交直线l于点P,此时PA+PB获得最小值(如图1所示).
∵点B(4,1),直线l为y=-1,
∴点B′坐标为(4,-3).
设直线AB′解析式为y=kx+b(k≠0),
将A(1,)、B′(4,-3)代入y=kx+b,得:
,解得:,
∴直线AB′解析式为y=-x+,
当y=-1时,有-x+=-1,
解得:x=,
∴点P坐标为(,-1).
(3)∵点M到直线l距离与点M到点F距离总是相等,
∴(m-x0)2+(n-y0)2=(n+1)2,
∴m2-2x0m+x02-2y0n+y02=2n+1.
∵M(m,n)为抛物线上一动点,
∴n=m2-m+1,
∴m2-2x0m+x02-2y0(m2-m+1)+y02=2(m2-m+1)+1,
整理得:(1--y0)m2+(2-2x0+2y0)m+x02+y02-2y0-3=0.
∵m为任意值,
∴,
∴,
∴定点F坐标为(2,1).
点睛:本题考察了待定系数法求二次(一次)函数解析式、二次(一次)函数图象上点坐标特征、轴对称中最短途径问题以及解方程组,解题关键是:(1)根据点坐标,运用待定系数法求出二次函数解析式;(2)运用两点之间线段最短找出点P位置;(3)根据点M到直线l距离与点M到点F距离总是相等结合二次函数图象上点坐标特征,找出有关x0、y0方程组.
2.已知抛物线.
(1)若该抛物线与x轴有公共点,求c取值范围;
(Ⅱ)设该抛物线与直线交于M,N两点,若,求C值;
(Ⅲ)点P,点Q是抛物线上位于第一象限不一样两点,都垂直于x轴,垂足分别为A,B,若,求c取值范围.
【答案】(I);(Ⅱ);(Ⅲ)c取值范围是
【解析】
【分析】
(1) 抛物线与x轴有公共点,则鉴别式为非负数,列不等式求解即可;
(2)求出二次函数与直线交点,并根据勾股定理求出MN长度,列方程即可求解;
(3)由可知,P,Q两点坐标特点,设坐标得到设点P坐标为,则点Q坐标为,代入二次函数,得到n,m关系,则只需保证该方程有正根即可求解.
【详解】
解:(I)∵抛物线与x轴有交点,
∴一元二次方程有实根。
,即.解得
(Ⅱ)根据题意,设
由,消去y,得 ①.
由,得.
∴方程①解为
,解得
(Ⅲ)设点P坐标为,则点Q坐标为,且,
,两式相减,得,即
,即
,其中
由,即,得.
当时,,不合题意。
又,得.
∴c取值范围是
【点睛】
本题重要考察是二次函数综合应用,解答本题重要应用了待定系数法求二次解析式,数形结合思想应用及待定系数法应用是解题关键,属于中考压轴题.
3.如图①,在平面直角坐标系xOy 中,抛物线y=ax2+bx+3通过点A(-1,0) 、B(3,0) 两点,且与y轴交于点C
.
(1)求抛物线体现式;
(2)如图②,用宽为4个单位长度直尺垂直于x轴,并沿x轴左右平移,直尺左右两边所在直线与抛物线相交于P、 Q两点(点P在点Q左侧),连接PQ,在线段PQ上方抛物线上有一动点D,连接DP、DQ.
①若点P横坐标为,求△DPQ面积最大值,并求此时点D 坐标;
②直尺在平移过程中,△DPQ面积与否有最大值?若有,求出面积最大值;若没有,请阐明理由.
【答案】(1)抛物线y=-x2+2x+3;(2)①点D( );②△PQD面积最大值为8
【解析】
分析:(1)根据点A、B坐标,运用待定系数法即可求出抛物线体现式;
(2)(I)由点P横坐标可得出点P、Q坐标,运用待定系数法可求出直线PQ体现式,过点D作DE∥y轴交直线PQ于点E,设点D坐标为(x,-x2+2x+3),则点E坐标为(x,-x+),进而即可得出DE长度,运用三角形面积公式可得出S△DPQ=-2x2+6x+,再运用二次函数性质即可处理最值问题;
(II)假设存在,设点P横坐标为t,则点Q横坐标为4+t,进而可得出点P、Q坐标,运用待定系数法可求出直线PQ体现式,设点D坐标为(x,-x2+2x+3),则点E坐标为(x,-2(t+1)x+t2+4t+3),进而即可得出DE长度,运用三角形面积公式可得出S△DPQ=-2x2+4(t+2)x-2t2-8t,再运用二次函数性质即可处理最值问题.
详解:(1)将A(-1,0)、B(3,0)代入y=ax2+bx+3,得:
,解得:,
∴抛物线体现式为y=-x2+2x+3.
(2)(I)当点P横坐标为-时,点Q横坐标为,
∴此时点P坐标为(-,),点Q坐标为(,-).
设直线PQ体现式为y=mx+n,
将P(-,)、Q(,-)代入y=mx+n,得:
,解得:,
∴直线PQ体现式为y=-x+.
如图②,过点D作DE∥y轴交直线PQ于点E,
设点D坐标为(x,-x2+2x+3),则点E坐标为(x,-x+),
∴DE=-x2+2x+3-(-x+)=-x2+3x+,
∴S△DPQ=DE•(xQ-xP)=-2x2+6x+=-2(x-)2+8.
∵-2<0,
∴当x=时,△DPQ面积取最大值,最大值为8,此时点D坐标为(,).
(II)假设存在,设点P横坐标为t,则点Q横坐标为4+t,
∴点P坐标为(t,-t2+2t+3),点Q坐标为(4+t,-(4+t)2+2(4+t)+3),
运用待定系数法易知,直线PQ体现式为y=-2(t+1)x+t2+4t+3.
设点D坐标为(x,-x2+2x+3),则点E坐标为(x,-2(t+1)x+t2+4t+3),
∴DE=-x2+2x+3-[-2(t+1)x+t2+4t+3]=-x2+2(t+2)x-t2-4t,
∴S△DPQ=DE•(xQ-xP)=-2x2+4(t+2)x-2t2-8t=-2[x-(t+2)]2+8.
∵-2<0,
∴当x=t+2时,△DPQ面积取最大值,最大值为8.
∴假设成立,即直尺在平移过程中,△DPQ面积有最大值,面积最大值为8.
点睛:本题考察了待定系数法求二次(一次)函数解析式、二次(一次)函数图象上点坐标特征、三角形面积以及二次函数最值,解题关键是:(1)根据点坐标,运用待定系数法求出二次函数体现式;(2)(I)运用三角形面积公式找出S△DPQ=-2x2+6x+;(II)运用三角形面积公式找出S△DPQ=-2x2+4(t+2)x-2t2-8t.
4.红星企业生产某种时令商品每件成本为20元,通过市场调研发现,这种商品在未来40天内 日销售量(件)与时间(天)关系如下表:
时间(天)
1
3
6
10
36
…
日销售量(件)
94
90
84
76
24
…
未来40天内,前20天每天价格y1(元/件)与t时间(天)函数关系式为:y1=t+25(1≤t≤20且t为整数);后20天每天价格y2(原/件)与t时间(天)函数关系式为:y2=—t+40(21≤t≤40且t为整数).下面我们来研究 这种商品有关问题.
(1)认真分析上表中数量关系,运用学过一次函数、二次函数 、反比例函数知识确定一种满足这些数据之间函数关系式;
(2)请预测未来40天中那一天销售利润最大,最大日销售利润是多少?
(3)在实际销售前20天中该企业决定每销售一件商品就捐赠a元利润(a<4)给但愿工程,企业通过销售记录发现,前20天中,每天扣除捐赠后日销售利润随时间t增大而增大,求a取值范围.
【答案】(1)y=﹣2t+96;(2)当t=14时,利润最大,最大利润是578元;(3)3≤a<4.
【解析】
分析:(1)通过观测表格中数据日销售量与时间t是均匀减少,因此确定m与t是一次函数关系,运用待定系数法即可求出函数关系式;
(2)根据日销售量、每天价格及时间t可以列出销售利润W有关t二次函数,然后运用二次函数性质即可求出哪一天日销售利润最大,最大日销售利润是多少;
(3)列式表达前20天中每天扣除捐赠后日销售利润,根据函数性质求出a取值范围 .
详解:(1)设数m=kt+b,有,解得
∴m=-2t+96,经检查,其他点坐标均适合以上
析式故所求函数解析式为m=-2t+96.
(2)设日销售利润为P,
由P=(-2t+96)=t2-88t+1920=(t-44)2-16,
∵21≤t≤40且对称轴为t=44,
∴函数P在21≤t≤40上随t增大而减小,
∴当t=21时,P有最大值为(21-44)2-16=529-16=513(元),
答:来40天中后20天,第2天日销售利润最大,最大日销售利润是513元.
(3)P1=(-2t+96)
=-+(14+2a)t+480-96n,
∴对称轴为t=14+2a,
∵1≤t≤20,
∴14+2a≥20得a≥3时,P1随t增大而增大,
又∵a<4,
∴3≤a<4.
点睛:解答本题关键是要分析题意根据实际意义精确求出解析式,并会根据图示得出所需要信息.同步注意要根据实际意义精确找到不等关系,运用不等式组求解.
5.已知有关x一元二次方程x2﹣(2k+1)x+k2=0有两个实数根.
(1)求k取值范围;
(2)设x1,x2是方程两根,且,求k值.
【答案】(1)k≥﹣;(2)k=.
【解析】
【分析】
(1)根据方程有两个实数根可以得到△≥0,从而求得k取值范围;(2)运用根与系数关系将两根之和和两根之积代入代数式求k值即可.
【详解】
解:(1)△=(2k+1)2﹣4k2=4k2+4k+1﹣4k2=4k+1
∵△≥0
∴4k+1≥0
∴k≥﹣;
(2)∵x1,x2是方程两根,
∴x1+x2=2k+1
x1x2=k2,
又∵,
∴,
即 ,
解得:,
又∵k≥﹣ ,
即:k=.
【点睛】
本题考察了根与系数关系以及一元二次方程解,根鉴别式等知识,牢记“两根之和等于 ,两根之积等于”是解题关键.
6.某商场经营某种品牌玩具,购进时单价是3元,经市场预测,销售单价为40元时,可售出600个;销售单价每涨1元,销售量将减少10个设每个销售单价为x元.
(1)写出销售量y(件)和获得利润w(元)与销售单价x(元)之间函数关系;
(2)若玩具厂规定该品牌玩具销售单价不低于44元,且商场要完毕不少于540件销售任务,求商场销售该品牌玩具获得最大利润是多少?
【答案】(1)y=﹣10x+1000;w=﹣10x2+1300x﹣30000
(2)商场销售该品牌玩具获得最大利润是8640元.
【解析】
【分析】
(1)运用销售单价每涨1元,销售量将减少10个即可表达出y=600﹣10(x﹣40),再运用w= y•(x﹣30)即可表达出w与x之间关系式;(2)先将w=﹣10x2+1300x﹣30000变成顶点式,找到对称轴,运用函数图像增减性确定在44≤x≤46范围内当x=46时有最大值,代入求值即可解题.
【详解】
解:
(1)依题意,易得销售量y(件)与销售单价x(元)之间函数关系:y=600﹣10(x﹣40)=﹣10x+1000
获得利润w(元)与销售单价x(元)之间函数关系为:w=y•(x﹣30)=(1000﹣10x)(x﹣30)=﹣10x2+1300x﹣30000
(2)根据题意得,x≥14时且1000﹣10x≥540,解得:44≤x≤46
w=﹣10x2+1300x﹣30000=﹣10(x﹣65)2+12250
∵a=﹣10<0,对称轴x=65
∴当44≤x≤46时,y随x增大而增大
∴当x=46时,w最大值=8640元
即商场销售该品牌玩具获得最大利润是8640元.
【点睛】
本题考察了二次函数实际应用,难度较大,求解二次函数与利润之间关系时,需要用代数式表达销售数量和销售单价,熟悉二次函数顶点式性质是解题关键.
7.温州茶山杨梅名扬中国,某企业经营茶山杨梅业务,以3万元/吨价格买入杨梅,包装后直接销售,包装成本为1万元/吨,它平均销售价格y(单位:万元/吨)与销售数量x(2≤x≤10,单位:吨)之间函数关系如图所示.
(1)若杨梅销售量为6吨时,它平均销售价格是每吨多少万元?
(2)当销售数量为多少时,该经营这批杨梅所获得毛利润(w)最大?最大毛利润为多少万元?(毛利润=销售总收入﹣进价总成本﹣包装总费用)
(3)通过市场调查发现,杨梅深加工后不包装直接销售,平均销售价格为12万元/吨.深加工费用y(单位:万元)与加工数量x(单位:吨)之间函数关系是y=x+3(2≤x≤10).
①当该企业买入杨梅多少吨时,采用深加工方式与直接包装销售获得毛利润同样?
②该企业买入杨梅吨数在 范围时,采用深加工方式比直接包装销售获得毛利润大些?
【答案】(1)杨梅销售量为6吨时,它平均销售价格是每吨10万元;(2)当x=8时,此时W最大值=40万元;(3)①该企业买入杨梅3吨;②3<x≤8.
【解析】
【分析】
(1)设其解析式为y=kx+b,由图象通过点(2,12),(8,9)两点,得方程组,即可得到结论;
(2)根据题意得,w=(y﹣4)x=(﹣x+13﹣4)x=﹣x2+9x,根据二次函数性质即可得到结论;
(3)①根据题意列方程,即可得到结论;②根据题意即可得到结论.
【详解】
(1)由图象可知,y是有关x一次函数.
∴设其解析式为y=kx+b,
∵图象通过点(2,12),(8,9)两点,
∴,
解得k=﹣,b=13,
∴一次函数解析式为y=﹣x+13,
当x=6时,y=10,
答:若杨梅销售量为6吨时,它平均销售价格是每吨10万元;
(2)根据题意得,w=(y﹣4)x=(﹣x+13﹣4)x=﹣x2+9x,
当x=﹣=9时,x=9不在取值范围内,
∴当x=8时,此时W最大值=﹣x2+9x=40万元;
(3)①由题意得:﹣x2+9x=9x﹣(x+3)
解得x=﹣2(舍去),x=3,
答该企业买入杨梅3吨;
②当该企业买入杨梅吨数在 3<x≤8范围时,采用深加工方式比直接包装销售获得毛利润大些.
故答案为:3<x≤8.
【点睛】
本题是二次函数、一次函数综合应用题,难度较大.解题关键是理清售价、成本、利润三者之间关系.
8.如图1,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线解析式;
(2)设抛物线对称轴与x轴交于点M,问在对称轴上与否存在点P,使△CMP为等腰三角形?若存在,请直接写出所有符合条件点P坐标;若不存在,请阐明理由.
(3)在(1)中抛物线对称轴上与否存在点Q,使得△QAC周长最小?若存在,求出Q点坐标;若不存在,请阐明理由.
(4)如图2,若点E为第二象限抛物线上一动点,连接BE、CE,求四边形BOCE面积最大值,并求此时E点坐标.
【答案】(1)y=﹣x2﹣2x+3;(2)存在符合条件点P,其坐标为P(﹣1,)或P(﹣1,﹣)或P(﹣1,6)或P(﹣1,);(3)存在,Q(﹣1,2);(4), .
【解析】
【分析】
(1)已知抛物线过A、B两点,可将两点坐标代入抛物线解析式中,用待定系数法即可求出二次函数解析式;
(2)可根据(1)函数解析式得出抛物线对称轴,也就得出了M点坐标,由于C是抛物线与y轴交点,因此C坐标为(0,3),根据M、C坐标可求出CM距离.然后分三种状况进行讨论:
①当CP=PM时,P位于CM垂直平分线上.求P点坐标关键是求P纵坐标,过P作PQ⊥y轴于Q,假如设PM=CP=x,那么直角三角形CPQ中CP=x,OM长,可根据M坐标得出,CQ=3﹣x,因此可根据勾股定理求出x值,P点横坐标与M横坐标相似,纵坐标为x,由此可得出P坐标.
②当CM=MP时,根据CM长即可求出P纵坐标,也就得出了P坐标(要注意分上下两点).
③当CM=CP时,由于C坐标为(0,3),那么直线y=3必垂直平分PM,因此P纵坐标是6,由此可得出P坐标;
(3)根据轴对称﹣最短途径问题解答;
(4)由于四边形BOCE不是规则四边形,因此可将四边形BOCE分割成规则图形进行计算,过E作EF⊥x轴于F,S四边形BOCE=S△BFE+S梯形FOCE.直角梯形FOCE中,FO为E横坐标绝对值,EF为E纵坐标,已知C纵坐标,就懂得了OC长.在△BFE中,BF=BO﹣OF,因此可用E横坐标表达出BF长.假如根据抛物线设出E坐标,然后裔入上面线段中,即可得出有关四边形BOCE面积与E横坐标函数关系式,根据函数性质即可求得四边形BOCE最大值及对应E横坐标值.即可求出此时E坐标.
【详解】
(1)∵抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),
∴,
解得:.
∴所求抛物线解析式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如答图1,
∵抛物线解析式为:y=﹣x2﹣2x+3,
∴其对称轴为x==﹣1,
∴设P点坐标为(﹣1,a),当x=0时,y=3,
∴C(0,3),M(﹣1,0)
∴当CP=PM时,(﹣1)2+(3﹣a)2=a2,解得a=,
∴P点坐标为:P1(﹣1,);
∴当CM=PM时,(﹣1)2+32=a2,解得a=±,
∴P点坐标为:P2(﹣1,)或P3(﹣1,﹣);
∴当CM=CP时,由勾股定理得:(﹣1)2+32=(﹣1)2+(3﹣a)2,解得a=6,
∴P点坐标为:P4(﹣1,6).
综上所述存在符合条件点P,其坐标为P(﹣1,)或P(﹣1,﹣)或P(﹣1,6)或P(﹣1,);
(3)存在,Q(﹣1,2),理由如下:
如答图2,点C(0,3)有关对称轴x=﹣1对称点C′坐标是(﹣2,3),连接AC′,直线AC′与对称轴交点即为点Q.
设直线AC′函数关系式为:y=kx+t(k≠0).
将点A(1,0),C′(﹣2,3)代入,得,
解得,
因此,直线AC′函数关系式为:y=﹣x+1.
将x=﹣1代入,得y=2,
即:Q(﹣1,2);
(4)过点E作EF⊥x轴于点F,设E(a,﹣a2﹣2a+3)(﹣3<a<0)
∴EF=﹣a2﹣2a+3,BF=a+3,OF=﹣a
∴S四边形BOCE=BF•EF+(OC+EF)•OF
=(a+3)•(﹣a2﹣2a+3)+(﹣a2﹣2a+6)•(﹣a)
=﹣a2﹣a+=﹣(a+)2+,
∴当a=﹣时,S四边形BOCE最大,且最大值为.
此时,点E坐标为(﹣ ,).
【点睛】
本题重要考察了二次函数综合知识,要注意是(2)中,不确定等腰三角形哪条边是底边状况下,要分类进行求解,不要漏解.
9.如图,抛物线y=ax2+bx过点B(1,﹣3),对称轴是直线x=2,且抛物线与x轴正半轴交于点A.
(1)求抛物线解析式,并根据图象直接写出当y≤0时,自变量x取值范围;
(2)在第二象限内抛物线上有一点P,当PA⊥BA时,求△PAB面积.
【答案】(1)抛物线解析式为y=x2﹣4x,自变量x取值范图是0≤x≤4;(2)△PAB面积=15.
【解析】
【分析】
(1)将函数图象通过点B坐标代入函数解析式中,再和对称轴方程联立求出待定系数a和b;
(2)如图,过点B作BE⊥x轴,垂足为点E,过点P作PE⊥x轴,垂足为F,设P(x,x2-4x),证明△PFA∽△AEB,求出点P坐标,将△PAB面积构导致长方形去掉三个三角形面积.
【详解】
(1)由题意得,,
解得,
∴抛物线解析式为y=x2-4x,
令y=0,得x2-2x=0,解得x=0或4,
结合图象知,A坐标为(4,0),
根据图象开口向上,则y≤0时,自变量x取值范围是0≤x≤4;
(2)如图,过点B作BE⊥x轴,垂足为点E,过点P作PE⊥x轴,垂足为F,
设P(x,x2-4x),
∵PA⊥BA
∴∠PAF+∠BAE=90°,
∵∠PAF+∠FPA=90°,
∴∠FPA=∠BAE
又∠PFA=∠AEB=90°
∴△PFA∽△AEB,
∴,即,
解得,x= −1,x=4(舍去)
∴x2-4x=-5
∴点P坐标为(-1,-5),
又∵B点坐标为(1,-3),易得到BP直线为y=-4x+1
因此BP与x轴交点为(,0)
∴S△PAB=
【点睛】
本题是二次函数综合题,求出函数解析式是解题关键,尤其是运用待定系数法将两条直线体现式解出,运用点坐标求三角形面积是关键.
10.(12分)如图所示是隧道截面由抛物线和长方形构成,长方形长是12 m,宽是4 m.按照图中所示直角坐标系,抛物线可以用y=x2+bx+c表达,且抛物线上点C到OB水平距离为3 m,到地面OA距离为m.
(1)求抛物线函数关系式,并计算出拱顶D到地面OA距离;
(2)一辆货运汽车载一长方体集装箱后高为6m,宽为4m,假如隧道内设双向车道,那么这辆货车能否安全通过?
(3)在抛物线型拱壁上需要安装两排灯,使它们离地面高度相等,假如灯离地面高度不超过8m,那么两排灯水平距离最小是多少米?
【答案】(1)抛物线函数关系式为y=x2+2x+4,拱顶D到地面OA距离为10 m;(2)两排灯水平距离最小是4 m.
【解析】
【详解】
试题分析:根据点B和点C在函数图象上,运用待定系数法求出b和c值,从而得出函数解析式,根据解析式求出顶点坐标,得出最大值;根据题意得出车最外侧与地面OA交点为(2,0)(或(10,0)),然后求出当x=2或x=10时y值,与6进行比较大小,比6大就可以通过,比6小就不能通过;将y=8代入函数,得出x值,然后进行做差得出最小值.
试题解析:(1)由题知点在抛物线上
因此,解得,因此
因此,当时,
答:,拱顶D到地面OA距离为10米
(2)由题知车最外侧与地面OA交点为(2,0)(或(10,0))
当x=2或x=10时,,因此可以通过
(3)令,即,可得,解得
答:两排灯水平距离最小是
考点:二次函数实际应用.
11.已知矩形ABCD中,AB=5cm,点P为对角线AC上一点,且AP=.如图①,动点M从点A出发,在矩形边上沿着方向匀速运动(不包含点C).设动点M运动时间为t(s),面积为S(cm²),S与t函数关系如图②所示:
(1)直接写出动点M运动速度为 ,BC长度为 ;
(2)如图③,动点M重新从点A出发,在矩形边上,按本来速度和方向匀速运动.同步,另一种动点N从点D出发,在矩形边上沿着方向匀速运动,设动点N运动速度为.已知两动点M、N通过时间在线段BC上相遇(不包含点C),动点M、N相遇后立即停止运动,记此时面积为.
①求动点N运动速度取值范围;
②试探究与否存在最大值.若存在,求出最大值并确定运动速度时间值;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)2,10;(2)①;②当时,取最大值.
【解析】
【分析】
(1)由题意可知图像中0~2.5s时,M在AB上运动,求出速度,2.5~7.5s时,M在BC上运动,求出BC长度;(2)①分别求出在C点相遇和在B点相遇时速度,取中间速度,注意C点相遇时速度不能取等于;②过M点做MH⊥AC,则
得到S1,同步运用=15,得到S2,再得到有关x二次函数,运用二次函数性质求得最大值
【详解】
(1)5÷2.5=2;(7.5-2.5)×2=10
(2)①解:在C点相遇得到方程
在B点相遇得到方程
∴
解得
∵在边BC上相遇,且不包含C点
∴
②如下图
=15
过M点做MH⊥AC,则
∴
∴
=
=
由于,因此当时,取最大值.
【点睛】
本题重点考察动点问题,二次函数应用,求不规则图形面积等知识点,第一问关键可以从图像中得到信息,第二问第一小问关键在理清晰运动过程,第二小问关键在可以用x表达出S1和S2
12.如图,顶点M在y轴上抛物线与直线y=x+1相交于A、B两点,且点A在x轴上,点B横坐标为2,连结AM、BM.
(1)求抛物线函数关系式;
(2)判断△ABM形状,并阐明理由;
(3)把抛物线与直线y=x交点称为抛物线不动点.若将(1)中抛物线平移,使其顶点为(m,2m),当m满足什么条件时,平移后抛物线总有不动点.
【答案】(1)抛物线解析式为y=x2﹣1;(2)△ABM为直角三角形.理由见解析;(3)当m≤时,平移后抛物线总有不动点.
【解析】
试题分析:(1)分别写出A、B坐标,运用待定系数法求出抛物线解析式即可;
根据OA=OM=1,AC=BC=3,分别得到∠MAC=45°,∠BAC=45°,得到∠BAM=90°,进而得到△ABM是直角三角形;
(3)根据抛物线平后来顶点设其解析式为,
∵抛物线不动点是抛物线与直线交点,∴,
方程总有实数根,则≥0,得到m取值范围即可
试题解析:解:(1)∵点A是直线与轴交点,∴A点为(-1,0)
∵点B在直线上,且横坐标为2,∴B点为(2,3)
∵过点A、B抛物线顶点M在轴上,故设其解析式为:
∴,解得:
∴抛物线解析式为.
(2)△ABM是直角三角形,且∠BAM=90°.理由如下:
作BC⊥轴于点C,∵A(-1,0)、B(2,3)∴AC=BC=3,∴∠BAC=45°;
点M是抛物线顶点,∴M点为(0,-1)∴OA=OM=1,
∵∠AOM=90°∴∠MAC=45°;
∴∠BAM=∠BAC+∠MAC=90°∴△ABM是直角三角形.
(3)将抛物线顶点平移至点(,),则其解析式为.
∵抛物线不动点是抛物线与直线交点,∴
化简得:
∴==
当时,方程总有实数根,即平移后抛物线总有不动点
∴.
考点:二次函数综合应用(待定系数法;直角三角形判定;一元二次方程根鉴别式)
13.如图,直线y=﹣x+分别与x轴、y轴交于B、C两点,点A在x轴上,∠ACB=90°,抛物线y=ax2+bx+通过A,B两点.
(1)求A、B两点坐标;
(2)求抛物线解析式;
(3)点M是直线BC上方抛物线上一点,过点M作MH⊥BC于点H,作MD∥y轴交BC于点D,求△DMH周长最大值.
【答案】(1)(﹣1,0)(2)y=﹣x2+x+(3)
【解析】
试题分析:(1)由直线解析式可求得B、C坐标,在Rt△BOC中由三角函数定义可求得∠OCB=60°,则在Rt△AOC中可得∠ACO=30°,运用三角函数定义可求得OA,则可求得A点坐标;
(2)由A、B两点坐标,运用待定系数法可求得抛物线解析式;
(3)由平行线性质可知∠MDH=∠BCO=60°,在Rt△DMH中运用三角函数定义可得到DH、MH与DM关系,可设出M点坐标,则可表达出DM长,从而可表达出△DMH周长,运用二次函数性质可求得其最大值.
试题解析: (1)∵直线y=﹣x+分别与x轴、y轴交于B、C两点,
∴B(3,0),C(0,),
∴OB=3,OC=,
∴tan∠BCO==,
∴∠BCO=60°,
∵∠ACB=90°,
∴∠ACO=30°,
∴=tan30°=,即=,解得AO=1,
∴A(﹣1,0);
(2)∵抛物线y=ax2+bx+通过A,B两点,
∴,解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+x+;
(3)∵MD∥y轴,MH⊥BC,
∴∠MDH=∠BCO=60°,则∠DMH=30°,
∴DH=DM,MH=DM,
∴△DMH周长=DM+DH+MH=DM+DM+DM=DM,
∴当DM有最大值时,其周长有最大值,
∵点M是直线BC上方抛物线上一点,
∴可设M(t,﹣t2+t+),则D(t,﹣t+),
∴DM=﹣t2+t+),则D(t,﹣t+),
∴DM=﹣t2+t+﹣(﹣t+)=﹣t2+t=﹣(t﹣)2+,
∴当t=时,DM有最大值,最大值为,
此时DM=×=,
即△DMH周长最大值为.
考点:1、二次函数综合应用,2、待定系数法,3、三角函数定义,4方程思想
14.已知抛物线顶点为点D,并与x轴相交于A、B两点(点A在点B左侧),与y轴相交于点C.
(1)求点A、B、C、D坐标;
(2)在y轴正半轴上与否存在点P,使以点P、O、A为顶点三角形与△AOC相似?若存在,求出点P坐标;若不存在,请阐明理由;
(3)取点E(,0)和点F(0,),直线l通过E、F两点,点G是线段BD中点.
①点G与否在直线l上,请阐明理由;
②在抛物线上与否存在点M,使点M有关直线l对称点在x轴上?若存在,求出点M坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】解:(1) D(,﹣4)
(2) P(0,)或(0,)
(3)详见解析
【解析】
【分析】
(1)令y=0,解有关x一元二次方程求出A、B坐标,令x=0求出点C坐标,再根据顶点坐标公式计算即可求出顶点D坐标.
(2)根据点A、C坐标求出OA、OC长,再分OA和OA是对应边,OA和OC是对应边两种状况,运用相似三角形对应边成比例列式求出OP长,从而得解.
(3)①设直线l解析式为y=kx+b(k≠0),运用待定系数法求一次函数解析式求出直线l解析式,再运用中点公式求出点G坐标,然后根据直线上点坐标特征验证即可.
②设抛物线对称轴与x轴交点为H,求出OE、OF、HD、HB长,然后求出△OEF和△HDB相似,根据相似三角形对应角相等求出∠OFE=∠HBD,然后求出EG⊥BD,从而得到直线l是线段BD垂直平分线,根据线段垂直平分线性质点D有关直线l对称点就是B,从而判断出点M就是直线DE与抛物线交点.再设直线DE解析式为y=mx+n,运用待定系数法求一次函数解析求出直线DE解析式,然后与抛物线解析式联立求解即可得到符合条件点M.
【详解】
解:(1)在中,令y=0,则,整理得,4x2﹣12x﹣7=0,
解得x1=,x2=.∴A(,0),B(,0).
在中,令x=0,则y=.∴C(0,).
∵,∴顶点D(,﹣4).
(2)在y轴正半轴上存在符合条件点P.
设点P坐标为(0,y),
∵A(,0),C(0,),∴OA=,OC=,OP=y,
①若OA和OA是对应边,则△AOP∽△AOC,∴.∴y=OC=,此时点P(0,).
②若OA和OC是对应边,则△POA∽△AOC,∴,即.
解得y=,此时点P(0,).
综上所述,符合条件点P有两个,P(0,)或(0,).
(3)①设直线l解析式为y=kx+b(k≠0),
∵直线l通过点E(,0)和点F(0,),
∴,解得,
∴直线l解析式为.
∵B(,0),D(,﹣4),
∴,∴线段BD中点G坐标为(,﹣2).
当x=时,,∴点G在直线l上.
②在抛物线上存在符合条件点M.
设抛物线对称轴与x轴交点为H,则点H坐标为(,0),
∵E(,0)、F(0,),B(,0)、D(,﹣4),
∴OE=,OF=,HD=4,HB=﹣=2.
∵,∠OEF=∠HDB,
∴△OEF∽△HDB.∴∠OFE=∠HBD.
∵∠OEF+∠OFE=90°,∴∠OEF+∠HBD=90°.
∴∠EGB=180°﹣(∠OEF+∠HBD)
=180°﹣90°=90°,
∴直线l是线段BD垂直平分线.
∴点D有关直线l对称点就是点B.
∴点M就是直线DE与抛物线交点.
设直线DE解析式为y=mx+n,
∵D(,﹣4),E(,0),
∴,解得.
∴直线DE解析式为.
联立,解得,.
∴符合条件点M有两个,是(,﹣4)或(,).
15.如图,抛物线y=ax2+c(a≠0)通过C(2,0),D(0,﹣1)两点,并与直线y=kx交于A、B两点,直线l过点E(0,﹣2)且平行于x轴,过A、B两点分别作直线l垂线,垂足分别为点M、N.
(1)求此抛物线解析式;
(2)求证:AO=AM;
(3)探究:
①当k=0时,直线y=kx与x轴重叠,求出此时值;
②试阐明无论k取何值,值都等于同一种常数.
【答案】解:(1)y=x2﹣1
(2)详见解析
(3)详见解析
【解析】
【分析】
(1)把点C、D坐标代入抛物线解析式求出a、c,即可得解。
(2)根据抛物线解析式设出点A坐标,然后求出AO、AM长,即可得证。
(3)①k=0时,求出AM、BN长,然后裔入计算即可得解;
②设点A(x1,x12﹣1),B(x2,x22﹣1),然后表达出,再联立抛物线与直线解析式,消掉未知数y得到有关x一元二次方程,运用根与系数关系表达出x1+x2,x1•2,并求出x12+x22,x12•x22,然后裔入进行计算即可得解。
【详解】
解:(1)∵抛物线y=ax2+c(a≠0)通过C(2,0),D(0,﹣1),
∴,解得。
∴抛物线解析式为y=x2﹣1。
(2)证明:设点A坐标为(m,m2﹣1),
则。
∵直线l过点E(0,﹣2)且平行于x轴,∴点M纵坐标为﹣2。
∴AM=m2﹣1﹣(﹣2)=m2+1。
∴AO=AM。
(3)①k=0时,直线y=kx与x轴重叠,点A、B在x轴上,
∴AM=BN=0﹣(﹣2)=2,
∴。
②k取任何值时,设点A(x1,x12﹣1),B(x2,x22﹣1),
则。
联立,消掉y得,x2﹣4kx﹣4=0,
由根与系数关系得,x1+x2=4k,x1•x2=﹣4,
∴x12+x22=(x1+x2)2﹣2x1•x2=16k2+8,x12•x22=16。
∴。
∴无论k取何值,值都等于同一种常数1。
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