资源描述
中考数学二次函数(大题培优)附答案解析
一、二次函数
1.如图,在平面直角坐标系中,∠ACB=90°,OC=2OB,tan∠ABC=2,点B坐标为(1,0).抛物线y=﹣x2+bx+c通过A、B两点.
(1)求抛物线解析式;
(2)点P是直线AB上方抛物线上一点,过点P作PD垂直x轴于点D,交线段AB于点E,使PE=DE.
①求点P坐标;
②在直线PD上与否存在点M,使△ABM为直角三角形?若存在,求出符合条件所有点M坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)y=﹣x2﹣3x+4;(2)①P(﹣1,6),②存在,M(﹣1,3+)或(﹣1,3﹣)或(﹣1,﹣1)或(﹣1,).
【解析】
【分析】
(1)先根据已知求点A坐标,运用待定系数法求二次函数解析式;
(2)①先得AB解析式为:y=-2x+2,根据PD⊥x轴,设P(x,-x2-3x+4),则E(x,-2x+2),根据PE=DE,列方程可得P坐标;
②先设点M坐标,根据两点距离公式可得AB,AM,BM长,分三种状况:△ABM为直角三角形时,分别以A、B、M为直角顶点时,运用勾股定理列方程可得点M坐标.
【详解】
解:(1)∵B(1,0),∴OB=1,
∵OC=2OB=2,∴C(﹣2,0),
Rt△ABC中,tan∠ABC=2,
∴, ∴, ∴AC=6,
∴A(﹣2,6),
把A(﹣2,6)和B(1,0)代入y=﹣x2+bx+c得:,
解得:,
∴抛物线解析式为:y=﹣x2﹣3x+4;
(2)①∵A(﹣2,6),B(1,0),
∴AB解析式为:y=﹣2x+2,
设P(x,﹣x2﹣3x+4),则E(x,﹣2x+2),
∵PE=DE,
∴﹣x2﹣3x+4﹣(﹣2x+2)=(﹣2x+2),
∴x=-1或1(舍),
∴P(﹣1,6);
②∵M在直线PD上,且P(﹣1,6),
设M(﹣1,y),
∵B(1,0),A(﹣2,6)
∴AM2=(﹣1+2)2+(y﹣6)2=1+(y﹣6)2,
BM2=(1+1)2+y2=4+y2,
AB2=(1+2)2+62=45,
分三种状况:
i)当∠AMB=90°时,有AM2+BM2=AB2,
∴1+(y﹣6)2+4+y2=45,
解得:y=3,
∴M(﹣1,3+)或(﹣1,3﹣);
ii)当∠ABM=90°时,有AB2+BM2=AM2,
∴45+4+y2=1+(y﹣6)2, ∴y=﹣1,
∴M(﹣1,﹣1),
iii)当∠BAM=90°时,有AM2+AB2=BM2,
∴1+(y﹣6)2+45=4+y2, ∴y=,
∴M(﹣1,);
综上所述,点M坐标为:∴M(﹣1,3+)或(﹣1,3﹣)或(﹣1,﹣1)或(﹣1,).
【点睛】
此题是二次函数综合题,考察了待定系数法求二次函数解析式,铅直高度和勾股定理运用,直角三角形判定等知识.此题难度适中,解题关键是注意方程思想与分类讨论思想应用.
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,抛物线y=ax2+bx(a≠0)过A(4,0),B(1,3)两点,点C、B有关抛物线对称轴对称,过点B作直线BH⊥x轴,交x轴于点H.
(1)求抛物线体现式;
(2)直接写出点C坐标,并求出△ABC面积;
(3)点P是抛物线上一动点,且位于第四象限,与否存在这样点P,使得△ABP面积为△ABC面积2倍?若存在,求出点P坐标,若不存在,请阐明理由;
(4)若点M在直线BH上运动,点N在x轴正半轴上运动,当以点C,M,N为顶点三角形为等腰直角三角形时,请直接写出此时△CMN面积.
【答案】(1)y=-x2+4x;(2)C(3,3),面积为3;(3)P坐标为(5,-5);(4)或5.
【解析】
试题分析:(1)运用待定系数法进行求解即可;
(2)先求出抛物线对称轴,运用对称性即可写出点C坐标,运用三角形面积公式即可求面积;
(3)运用三角形面积以及点P所处象限特点即可求;
(4)分状况进行讨论,确定点M、N,然后三角形面积公式即可求.
试题解析:(1)将A(4,0),B(1,3)代入到y=ax2+bx中,得 ,解得 ,
∴抛物线体现式为y=-x2+4x.
(2)∵抛物线体现式为y=-x2+4x,∴抛物线对称轴为直线x=2.
又C,B有关对称轴对称,∴C(3,3).∴BC=2,∴S△ABC=×2×3=3.
(3)存在点P.作PQ⊥BH于点Q,设P(m,-m2+4m).
∵S△ABP=2S△ABC,S△ABC=3,∴S△ABP=6.
∵S△ABP+S△BPQ=S△ABH+S梯形AHQP
∴6+×(m-1)×(3+m2-4m)=×3×3+×(3+m-1)(m2-4m)
整理得m2-5m=0,解得m1=0(舍),m2=5,∴点P坐标为(5,-5).
(4)或5.
提醒:①当以M为直角顶点,则S△CMN=;
②当以N为直角顶点,S△CMN=5;
③当以C为直角顶点时,此种状况不存在.
【点睛】本题是二次函数综合题,重要考察待定系数法求解析式,三角形面积、直角三角形判定等,能对地根据题意确定图形,分状况进行讨论是解题关键.
4.在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c通过点A、B、C,已知A(﹣1,0),C(0,3).
(1)求抛物线解析式;
(2)如图1,P为线段BC上一点,过点P作y轴平行线,交抛物线于点D,当△CDP为等腰三角形时,求点P坐标;
(3)如图2,抛物线顶点为E,EF⊥x轴于点F,N是线段EF上一动点,M(m,0)是x轴一种动点,若∠MNC=90°,祈求出m取值范围.
【答案】(1)y=﹣x2+2x+3;(2)点P坐标为(1,2)或(2,1)或(3﹣);(3)
【解析】
【分析】
(1)运用待定系数法即可求得此抛物线解析式;
(2)由待定系数法即可求得直线BC解析式,再设P(t,3﹣t),即可得D(t,﹣t2+2t+3),即可求得PD长,然后分三种状况讨论,求点P坐标;
(3)直角三角形斜边上中线等于斜边二分之一列出关系式m=(n﹣)2﹣,然后根据n取值得到最小值.
【详解】
解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c通过点A、B、C,A(﹣1,0),C(0,3),
∴,解得b=2,c=3.
故该抛物线解析式为:y=﹣x2+2x+3.
(2)令﹣x2+2x+3=0,
解得x1=﹣1,x2=3,
即B(3,0),
设直线BC解析式为y=kx+b′,
则,
解得:k=-1,b’=3
故直线BC解析式为y=﹣x+3;
∴设P(t,3﹣t),
∴D(t,﹣t2+2t+3),
∴PD=(﹣t2+2t+3)﹣(3﹣t)=﹣t2+3t,
∵OB=OC=3,
∴△BOC是等腰直角三角形,
∴∠OCB=45°,
当CD=PC时,则∠CPD=∠CDP,
∵PD∥y轴,
∴∠CPD=∠OCB=45°,
∴∠CDP=45°,
∴∠PCD=90°,
∴直线CD解析式为y=x+3,
解得或
∴D(1,4),
此时P(1,2);
当CD=PD时,则∠DCP=∠CPD=45°,
∴∠CDP=90°,
∴CD∥x轴,
∴D点纵坐标为3,
代入y=﹣x2+2x+3得,3=﹣x2+2x+3,
解得x=0或x=2,
此时P(2,1);
当PC=PD时,∵PC=t,
∴t=﹣t2+3t,
解得t=0或t=3﹣,
此时P(3﹣,);
综上,当△CDP为等腰三角形时,点P坐标为(1,2)或(2,1)或(3﹣,)
(3)如图2,由(1)y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴E(1,4),
设N(1,n),则0≤n≤4,
取CM中点Q(,),
∵∠MNC=90°,
∴NQ=CM,
∴4NQ2=CM2,
∵NQ2=(1﹣)2+(n﹣)2,
∴4[(1﹣)2+(n﹣)2]=m2+9,
整理得,m=(n﹣)2﹣,
∵0≤n≤4,
当n=时,m最小值=﹣,n=4时,m=5,
综上,m取值范围为:﹣≤m≤5.
【点睛】
此题考察了待定系数法求函数解析式、平行线性质、二次函数最值问题、鉴别式应用以及等腰直角三角形性质等知识.此题综合性很强,难度较大,注意掌握数形结合思想、分类讨论思想与方程思想应用.
5.二次函数y=x2-2mx+3(m>)图象与x轴交于点A(a,0)和点B(a+n,0)(n>0且n为整数),与y轴交于C点.
(1)若a=1,①求二次函数关系式;②求△ABC面积;
(2)求证:a=m-;
(3)线段AB(包括A、B)上有且只有三个点横坐标是整数,求a值.
【答案】(1)y=x2-4x+3;3;(2)证明见解析;(3)a=1或a=−.
【解析】
试题分析:(1)①首先根据a=1求得A坐标,然后裔入二次函数解析式,求得m值即可确定二次函数解析式;
②根据解析式确定抛物线与坐标轴交点坐标,从而确定三角形面积;
(2)将原二次函数配方后即可确定其对称轴为x=m,然后根据A、B两点有关x=m对称得到a+n-m=m-a,从而确定a、m、n之间关系;
(3)根据a=m-得到A(m-,0)代入y=(x-m)2-m2+3得0=(m--m)2-m2+3,求得m值即可确定a值.
试题解析:(1)①∵a=1,
∴A(1,0),
代入y=x2-2mx+3得1-2m+3=0,解得m=2,
∴y=x2-4x+3;
②在y=x2-4x+3中,当y=0时,有x2-4x+3=0可得x=1或x=3,
∴A(1,0)、B(3,0),
∴AB=2再根据解析式求出C点坐标为(0,3),
∴OC=3,
△ABC面积=×2×3=3;
(2)∵y=x2-2mx+3=(x-m)2-m2+3,
∴对称轴为直线x=m,
∵二次函数y=x2-2mx+3图象与x轴交于点A和点B
∴点A和点B有关直线x=m对称,
∴a+n-m=m-a,
∴a=m-;
(3)y=x2-2mx+3(m>)化为顶点式为y=(x-m)2-m2+3(m>)
①当a为整数,由于n>0且n为整数 因此a+n是整数,
∵线段AB(包括A、B)上有且只有三个点横坐标是整数,
∴n=2,
∴a=m-1,
∴A(m-1,0)代入y=(x-m)2-m2+3得(x-m)2-m2+3=0,
∴m2-4=0,
∴m=2,m=-2(舍去),
∴a=2-1=1,
②当a不是整数,由于n>0且n为整数 因此a+n不是整数,
∵线段AB(包括A、B)上有且只有三个点横坐标是整数,
∴n=3,
∴a=m-
∴A(m-,0)代入y=(x-m)2-m2+3得0=(m--m)2-m2+3,
∴m2=,
∴m=,m=-(舍去),
∴a=−,
综上所述:a=1或a=−.
考点:二次函数综合题.
6.如图,已知直线y=﹣2x+4分别交x轴、y轴于点A、B.抛物线过A、B两点,点P是线段AB上一动点,过点P作PC⊥x轴于点C,交抛物线于点D.
(1)如图1,设抛物线顶点为M,且M坐标是(,),对称轴交AB于点N.
①求抛物线解析式;
②与否存在点P,使四边形MNPD为菱形?并阐明理由;
(2)与否存在这样点D,使得四边形BOAD面积最大?若存在,求出此时点D坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)①y=﹣2x2+2x+4;;②不存在点P,使四边形MNPD为菱形;;(2)存在,点D坐标是(1,4).
【解析】
【分析】
(1)①由一次函数图象上点坐标特征求得点B坐标,设抛物线解析式为y=a,把点B坐标代入求得a值即可;
②不存在点P,使四边形MNPD为菱形.设点P坐标是(m,﹣2m+4),则D(m,﹣2m2+2m+4),根据题意知PD∥MN,因此当PD=MN时,四边形MNPD为平行四边形,根据该等量关系列出方程﹣2m2+4m=,通过解方程求得m值,易得点N、P坐标,然后推知PN=MN与否成立即可;
(2)设点D坐标是(n,﹣2n2+2n+4),P(n,﹣2n+4).根据S四边形BOAD=S△BOA+S△ABD=4+S△ABD,则当S△ABD取最大值时,S四边形BOAD最大.根据三角形面积公式得到函数S△ABD=﹣2(n﹣1)2+2.由二次函数性质求得最值.
【详解】
解:①如图1,
∵顶点M坐标是,
∴设抛物线解析式为y=(a≠0).
∵直线y=﹣2x+4交y轴于点B,
∴点B坐标是(0,4).
又∵点B在该抛物线上,
∴=4,
解得a=﹣2.
故该抛物线解析式为:y==﹣2x2+2x+4;
②不存在.理由如下:
∵抛物线y=对称轴是直线x=,且该直线与直线AB交于点N,
∴点N坐标是.
∴.
设点P坐标是(m,﹣2m+4),则D(m,﹣2m2+2m+4),
∴PD=(﹣2m2+2m+4)﹣(﹣2m+4)=﹣2m2+4m.
∵PD∥MN.
当PD=MN时,四边形MNPD是平行四边形,即﹣2m2+4m=.
解得 m1=(舍去),m2=.
此时P(,1).
∵PN=,
∴PN≠MN,
∴平行四边形MNPD不是菱形.
∴不存在点P,使四边形MNPD为菱形;
(2)存在,理由如下:
设点D坐标是(n,﹣2n2+2n+4),
∵点P在线段AB上且直线PD⊥x轴,
∴P(n,﹣2n+4).
由图可知S四边形BOAD=S△BOA+S△ABD.其中S△BOA=OB•OA=×4×2=4.
则当S△ABD取最大值时,S四边形BOAD最大.
S△ABD=(yD﹣yP)(xA﹣xB)
=yD﹣yP
=﹣2n2+2n+4﹣(﹣2n+4)
=﹣2n2+4n
=﹣2(n﹣1)2+2.
当n=1时,S△ABD获得最大值2,S四边形BOAD有最大值.
此时点D坐标是(1,4).
【点睛】
重要考察了二次函数解析式求法和与几何图形结合综合能力培养.要会运用数形结合思想把代数和几何图形结合起来,运用点坐标意义表达线段长度,从而求出线段之间关系.
7.如图,已知二次函数图象顶点坐标为,与坐标轴交于B、C、D三点,且B点坐标为.
(1)求二次函数解析式;
(2)在二次函数图象位于x轴上方部分有两个动点M、N,且点N在点M左侧,过M、N作x轴垂线交x轴于点G、H两点,当四边形MNHG为矩形时,求该矩形周长最大值;
(3)当矩形MNHG周长最大时,能否在二次函数图象上找到一点P,使面积是矩形MNHG面积?若存在,求出该点横坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1) (2)最大值为10
(3)故点P坐标为:或或.
【解析】
【分析】
(1)二次函数体现式为:,将点B坐标代入上式,即可求解;
(2)矩形MNHG周长,即可求解;
(3),解得:,即可求解.
【详解】
(1)二次函数体现式为:,
将点B坐标代入上式得:,解得:,
故函数体现式为:…①;
(2)设点M坐标为,则点,
则,,
矩形MNHG周长,
∵,故当,C有最大值,最大值为10,
此时,点与点D重叠;
(3)面积是矩形MNHG面积,
则,
连接DC,在CD得上下方等距离处作CD平行线m、n,
过点P作y轴平行线交CD、直线n于点H、G,即,
过点P作于点K,
将、坐标代入一次函数体现式并解得:
直线CD体现式为:,
,∴,,
设点,则点,
,
解得:,
则,
解得:,
故点,
直线n体现式为:…②,
联立①②并解得:,
即点、坐标分别为、;
故点P坐标为:或或.
【点睛】
重要考察了二次函数解析式求法和与几何图形结合综合能力培养.要会运用数形结合思想把代数和几何图形结合起来,运用点坐标意义表达线段长度,从而求出线段之间关系.
8.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.
9.如图,抛物线y=ax2+bx+c通过A(﹣3,0),B(1,0),C(0,3)三点.
(1)求抛物线函数体现式;
(2)如图1,P为抛物线上在第二象限内一点,若△PAC面积为3,求点P坐标;
(3)如图2,D为抛物线顶点,在线段AD上与否存在点M,使得以M,A,O为顶点三角形与△ABC相似?若存在,求点M坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)y=﹣x2﹣2x+3;(2)点P坐标为(﹣1,4)或(﹣2,3);(3)存在,(,)或(,),见解析.
【解析】
【分析】
(1)运用待定系数法,然后将A、B、C坐标代入解析式即可求得二次函数解析式;
(2))过P点作PQ垂直x轴,交AC于Q,把△APC提成两个△APQ与△CPQ,把PQ作为两个三角形底,通过点A,C横坐标表达出两个三角形高即可求得三角形面积.
(3)通过三角形函数计算可得∠DAO=∠ACB,使得以M,A,O为顶点三角形与△ABC相似,则有两种状况,∠AOM=∠CAB=45°,即OM为y=-x,若∠AOM=∠CBA,则OM为y=-3x+3,然后由直线解析式可求OM与AD交点M.
【详解】
(1)把A(﹣3,0),B(1,0),C(0,3)代入抛物线解析式y=ax2+bx+c得
,
解得,
因此抛物线函数体现式为y=﹣x2﹣2x+3.
(2)如解(2)图1,过P点作PQ平行y轴,交AC于Q点,
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴直线AC解析式为y=x+3,
设P点坐标为(x,﹣x2﹣2x+3.),则Q点坐标为(x,x+3),
∴PQ=﹣x2﹣2x+3﹣(x+3)=﹣x2﹣3x.
∴S△PAC=,
∴,
解得:x1=﹣1,x2=﹣2.
当x=﹣1时,P点坐标为(﹣1,4),
当x=﹣2时,P点坐标为(﹣2,3),
综上所述:若△PAC面积为3,点P坐标为(﹣1,4)或(﹣2,3),
(3)如解(3)图1,过D点作DF垂直x轴于F点,过A点作AE垂直BC于E点,
∵D为抛物线y=﹣x2﹣2x+3顶点,
∴D点坐标为(﹣1,4),
又∵A(﹣3,0),
∴直线AC为y=2x+4,AF=2,DF=4,tan∠PAB=2,
∵B(1,0),C(0,3)
∴tan∠ABC=3,BC=,sin∠ABC=,直线BC解析式为y=﹣3x+3.
∵AC=4,
∴AE=AC•sin∠ABC==,BE=,
∴CE=,
∴tan∠ACB=,
∴tan∠ACB=tan∠PAB=2,
∴∠ACB=∠PAB,
∴使得以M,A,O为顶点三角形与△ABC相似,则有两种状况,如解(3)图2
Ⅰ.当∠AOM=∠CAB=45°时,△ABC∽△OMA,
即OM为y=﹣x,
设OM与AD交点M(x,y)
依题意得:,
解得,
即M点为(,).
Ⅱ.若∠AOM=∠CBA,即OM∥BC,
∵直线BC解析式为y=﹣3x+3.
∴直线OM为y=﹣3x,设直线OM与AD交点M(x,y).则
依题意得:,
解得,
即M点为(,),
综上所述:存在使得以M,A,O为顶点三角形与△ABC相似点M,其坐标为(,)或(,).
【点睛】
本题结合三角形性质考察二次函数综合应用,函数和几何图形综合题目,要会运用数形结合思想把代数和几何图形结合起来,运用点坐标意义表达线段长度,从而求出线段之间关系.
10.如图,若b是正数,直线l:y=b与y轴交于点A;直线a:y=x﹣b与y轴交于点B;抛物线L:y=﹣x2+bx顶点为C,且L与x轴右交点为D.
(1)若AB=8,求b值,并求此时L对称轴与a交点坐标;
(2)当点C在l下方时,求点C与l距离最大值;
(3)设x0≠0,点(x0,y1),(x0,y2),(x0,y3)分别在l,a和L上,且y3是y1,y2平均数,求点(x0,0)与点D间距离;
(4)在L和a所围成封闭图形边界上,把横、纵坐标都是整数点称为“美点”,分别直接写出b=和b=.5时“美点”个数.
【答案】(1)b=4,(2,﹣2 );(2)1;(3);(4)当b=时“美点”个数为4040个,b=.5时“美点”个数为1010个.
【解析】
【分析】
(1)求出A、B 坐标,由AB=8,可求出b值.从而得到L解析式,找出L对称轴与a交点即可;
(2)通过配方,求出L顶点坐标,由于点C在l下方,则C与l距离,配方即可得出结论;
(3)由題意得y1+y2=2y3,进而有b+x0﹣b=2(﹣x02+bx0)解得x0值,求出L与x轴右交点为D坐标,即可得出结论;
(4)①当b=时,抛物线解析式L:y=﹣x2+x直线解析式a:y=x﹣,美点”总计4040个点,②当b=.5时,抛物线解析式L:y=﹣x2+.5x,直线解析式a:y=x﹣.5,“美点”共有1010个.
【详解】
(1)当x=0吋,y=x﹣b=﹣b,∴B (0,﹣b).
∵AB=8,而A(0,b),∴b﹣(﹣b)=8,∴b=4,∴L:y=﹣x2+4x,∴L对称轴x=2,当x=2时,y=x﹣4=﹣2,∴L对称轴与a交点为(2,﹣2 );
(2)y=﹣(x)2,∴L顶点C(,).
∵点C在l下方,∴C与l距离b(b﹣2)2+1≤1,∴点C与l距离最大值为1;
(3)∵y3是y1,y2平均数,∴y1+y2=2y3,∴b+x0﹣b=2(﹣x02+bx0),解得:x0=0或x0=b.
∵x0≠0,∴x0=b,对于L,当y=0吋,0=﹣x2+bx,即0=﹣x(x﹣b),解得:x1=0,x2=b.
∵b>0,∴右交点D(b,0),∴点(x0,0)与点D间距离b﹣(b).
(4)①当b=时,抛物线解析式L:y=﹣x2+x,直线解析式a:y=x﹣.
联立上述两个解析式可得:x1=﹣1,x2=,∴可知每一种整数x值都对应一种整数y值,且﹣1和之间(包括﹣1和﹣)共有个整数;
∵此外要懂得所围成封闭图形边界分两部分:线段和抛物线,∴线段和抛物线上各有个整数点,∴总计4042个点.
∵这两段图象交点有2个点反复,∴美点”个数:4042﹣2=4040(个);
②当b=.5时,抛物线解析式L:y=﹣x2+.5x,直线解析式a:y=x﹣.5,联立上述两个解析式可得:x1=﹣1,x2=.5,∴当x取整数时,在一次函数y=x﹣.5上,y取不到整数值,因此在该图象上“美点”为0,在二次函数y=x2+.5x图象上,当x为偶数时,函数值y可取整数,可知﹣1到.5之 间有1010个偶数,因此“美点”共有1010个.
故b=时“美点”个数为4040个,b=.5时“美点”个数为1010个.
【点睛】
本题考察了二次函数,纯熟运用二次函数性质以及待定系数法求函数解析式是解题关键.
11.(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.
12.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c与x轴交于A(﹣1,0)B(3,0)两点,与y轴交于点C,点D是该抛物线顶点.
(1)求抛物线解析式和直线AC解析式;
(2)请在y轴上找一点M,使△BDM周长最小,求出点M坐标;
(3)试探究:在拋物线上与否存在点P,使以点A,P,C为顶点,AC为直角边三角形是直角三角形?若存在,祈求出符合条件点P坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3;直线AC解析式为y=3x+3;(2)点M坐标为(0,3);
(3)符合条件点P坐标为(,)或(,﹣),
【解析】
分析:(1)设交点式y=a(x+1)(x-3),展开得到-2a=2,然后求出a即可得到抛物线解析式;再确定C(0,3),然后运用待定系数法求直线AC解析式;
(2)运用二次函数性质确定D坐标为(1,4),作B点有关y轴对称点B′,连接DB′交y轴于M,如图1,则B′(-3,0),运用两点之间线段最短可判断此时MB+MD值最小,则此时△BDM周长最小,然后求出直线DB′解析式即可得到点M坐标;
(3)过点C作AC垂线交抛物线于另一点P,如图2,运用两直线垂直一次项系数互为负倒数设直线PC解析式为y=-x+b,把C点坐标代入求出b得到直线PC解析式为y=-x+3,再解方程组得此时P点坐标;当过点A作AC垂线交抛物线于另一点P时,运用同样措施可求出此时P点坐标.
详解:(1)设抛物线解析式为y=a(x+1)(x﹣3),
即y=ax2﹣2ax﹣3a,
∴﹣2a=2,解得a=﹣1,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3;
当x=0时,y=﹣x2+2x+3=3,则C(0,3),
设直线AC解析式为y=px+q,
把A(﹣1,0),C(0,3)代入得,解得,
∴直线AC解析式为y=3x+3;
(2)∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴顶点D坐标为(1,4),
作B点有关y轴对称点B′,连接DB′交y轴于M,如图1,则B′(﹣3,0),
∵MB=MB′,
∴MB+MD=MB′+MD=DB′,此时MB+MD值最小,
而BD值不变,
∴此时△BDM周长最小,
易得直线DB′解析式为y=x+3,
当x=0时,y=x+3=3,
∴点M坐标为(0,3);
(3)存在.
过点C作AC垂线交抛物线于另一点P,如图2,
∵直线AC解析式为y=3x+3,
∴直线PC解析式可设为y=﹣x+b,
把C(0,3)代入得b=3,
∴直线PC解析式为y=﹣x+3,
解方程组,解得或,则此时P点坐标为(,);
过点A作AC垂线交抛物线于另一点P,直线PC解析式可设为y=﹣x+b,
把A(﹣1,0)代入得+b=0,解得b=﹣,
∴直线PC解析式为y=﹣x﹣,
解方程组,解得或,则此时P点坐标为(,﹣).
综上所述,符合条件点P坐标为(,)或(,﹣).
点睛:本题考察了二次函数综合题:纯熟掌握二次函数图象上点坐标特征和二次函数性质;会运用待定系数法求函数解析式,理解两直线垂直时一次项系数关系,通过解方程组求把两函数交点坐标;理解坐标与图形性质,会运用两点之间线段最短处理最短途径问题;会运用分类讨论思想处理数学问题.
13.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
14.如图,已知抛物线图象与x轴一种交点为B(5,0),另一种交点为A,且与y轴交于点C(0,5)。
(1)求直线BC与抛物线解析式;
(2)若点M是抛物线在x轴下方图象上动点,过点M作MN∥y轴交直线BC于点N,求MN最大值;
(3)在(2)条件下,MN获得最大值时,若点P是抛物线在x轴下方图象上任意一点,以BC为边作平行四边形CBPQ,设平行四边形CBPQ面积为S1,△ABN面积为S2,且S1=6S2,求点P坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)P坐标为(-1,12)或(6,5)或(2,-3)或(3,-4)
【解析】
【分析】
(1)由B(5,0),C(0,5),应用待定系数法即可求直线BC与抛物线解析式。
(2)构造MN有关点M横坐标函数关系式,应用二次函数最值原理求解。
(3)根据S1=6S2求得BC与PQ距离h,从而求得PQ由BC平移距离,根据平移性质求得PQ解析式,与抛物线联立,即可求得点P坐标。
【详解】
解:(1)设直线BC解析式为,
将B(5,0),C(0,5)代入,得,得。
∴直线BC解析式为。
将B(5,0),C(0,5)代入,得,得。
∴抛物线解析式。
(2)∵点M是抛物线在x轴下方图象上动点,∴设M。
∵点N是直线BC上与点M横坐标相似点,∴N。
∵当点M在抛物线在x轴下方时,N纵坐标总不小于M纵坐标。
∴。
∴MN最大值是。
(3)当MN获得最大值时,N。
∵对称轴是,B(5,0),∴A(1,0)。∴AB=4。
∴。
由勾股定理可得,。
设BC与PQ距离为h,则由S1=6S2得:,即。
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