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-初三数学 二次函数专题 培优练习题及答案
一、二次函数
1.如图①,已知抛物线y=ax2+bx+c图像通过点A(0,3)、B(1,0),其对称轴为直线l:x=2,过点A作AC∥x轴交抛物线于点C,∠AOB平分线交线段AC于点E,点P是抛物线上一种动点,设其横坐标为m.
(1)求抛物线解析式;
(2)若动点P在直线OE下方抛物线上,连结PE、PO,当m为何值时,四边形AOPE面积最大,并求出其最大值;
(3)如图②,F是抛物线对称轴l上一点,在抛物线上与否存在点P使△POF成为以点P为直角顶点等腰直角三角形?若存在,直接写出所有符合条件点P坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)y=x2-4x+3.(2)当m=时,四边形AOPE面积最大,最大值为.(3)P点坐标为 :P1(,),P2(,),P3(,),P4(,).
【解析】
分析:(1)运用对称性可得点D坐标,运用交点式可得抛物线解析式;
(2)设P(m,m2-4m+3),根据OE解析式表达点G坐标,表达PG长,根据面积和可得四边形AOPE面积,运用配措施可得其最大值;
(3)存在四种状况:
如图3,作辅助线,构建全等三角形,证明△OMP≌△PNF,根据OM=PN列方程可得点P坐标;同理可得其他图形中点P坐标.
详解:(1)如图1,设抛物线与x轴另一种交点为D,
由对称性得:D(3,0),
设抛物线解析式为:y=a(x-1)(x-3),
把A(0,3)代入得:3=3a,
a=1,
∴抛物线解析式;y=x2-4x+3;
(2)如图2,设P(m,m2-4m+3),
∵OE平分∠AOB,∠AOB=90°,
∴∠AOE=45°,
∴△AOE是等腰直角三角形,
∴AE=OA=3,
∴E(3,3),
易得OE解析式为:y=x,
过P作PG∥y轴,交OE于点G,
∴G(m,m),
∴PG=m-(m2-4m+3)=-m2+5m-3,
∴S四边形AOPE=S△AOE+S△POE,
=×3×3+PG•AE,
=+×3×(-m2+5m-3),
=-m2+m,
=(m-)2+,
∵-<0,
∴当m=时,S有最大值是;
(3)如图3,过P作MN⊥y轴,交y轴于M,交l于N,
∵△OPF是等腰直角三角形,且OP=PF,
易得△OMP≌△PNF,
∴OM=PN,
∵P(m,m2-4m+3),
则-m2+4m-3=2-m,
解得:m=或,
∴P坐标为(,)或(,);
如图4,过P作MN⊥x轴于N,过F作FM⊥MN于M,
同理得△ONP≌△PMF,
∴PN=FM,
则-m2+4m-3=m-2,
解得:x=或;
P坐标为(,)或(,);
综上所述,点P坐标是:(,)或(,)或(,)或(,).
点睛:本题属于二次函数综合题,重要考察了二次函数综合应用,相似三角形判定与性质以及解一元二次方程措施,解第(2)问时需要运用配措施,解第(3)问时需要运用分类讨论思想和方程思想处理问题.
2.如图,有关x二次函数y=x2+bx+c图象与x轴交于点A(1,0)和点B与y轴交于点C(0,3),抛物线对称轴与x轴交于点D.
(1)求二次函数体现式;
(2)在y轴上与否存在一点P,使△PBC为等腰三角形?若存在.祈求出点P坐标;
(3)有一种点M从点A出发,以每秒1个单位速度在AB上向点B运动,另一种点N从点D与点M同步出发,以每秒2个单位速度在抛物线对称轴上运动,当点M抵达点B时,点M、N同步停止运动,问点M、N运动到何处时,△MNB面积最大,试求出最大面积.
【答案】(1)二次函数体现式为:y=x2﹣4x+3;(2)点P坐标为:(0,3+3)或(0,3﹣3)或(0,-3)或(0,0);(3)当点M出发1秒抵达D点时,△MNB面积最大,最大面积是1.此时点N在对称轴上x轴上方2个单位处或点N在对称轴上x轴下方2个单位处.
【解析】
【分析】
(1)把A(1,0)和C(0,3)代入y=x2+bx+c得方程组,解方程组即可得二次函数体现式;
(2)先求出点B坐标,再根据勾股定理求得BC长,当△PBC为等腰三角形时分三种状况进行讨论:①CP=CB;②BP=BC;③PB=PC;分别根据这三种状况求出点P坐标;
(3)设AM=t则DN=2t,由AB=2,得BM=2﹣t,S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t,把解析式化为顶点式,根据二次函数性质即可得△MNB最大面积;此时点M在D点,点N在对称轴上x轴上方2个单位处或点N在对称轴上x轴下方2个单位处.
【详解】
解:(1)把A(1,0)和C(0,3)代入y=x2+bx+c,
解得:b=﹣4,c=3,
∴二次函数体现式为:y=x2﹣4x+3;
(2)令y=0,则x2﹣4x+3=0,
解得:x=1或x=3,
∴B(3,0),
∴BC=3,
点P在y轴上,当△PBC为等腰三角形时分三种状况进行讨论:如图1,
①当CP=CB时,PC=3,∴OP=OC+PC=3+3或OP=PC﹣OC=3﹣3
∴P1(0,3+3),P2(0,3﹣3);
②当PB=PC时,OP=OB=3,
∴P3(0,-3);
③当BP=BC时,
∵OC=OB=3
∴此时P与O重叠,
∴P4(0,0);
综上所述,点P坐标为:(0,3+3)或(0,3﹣3)或(﹣3,0)或(0,0);
(3)如图2,设AM=t,由AB=2,得BM=2﹣t,则DN=2t,
∴S△MNB=×(2﹣t)×2t=﹣t2+2t=﹣(t﹣1)2+1,
当点M出发1秒抵达D点时,△MNB面积最大,最大面积是1.此时点N在对称轴上x轴上方2个单位处或点N在对称轴上x轴下方2个单位处.
3.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.
4.如图,在平面直角坐标系中有抛物线y=a(x﹣2)2﹣2和y=a(x﹣h)2,抛物线y=a(x﹣2)2﹣2通过原点,与x轴正半轴交于点A,与其对称轴交于点B;点P是抛物线y=a(x﹣2)2﹣2上一动点,且点P在x轴下方,过点P作x轴垂线交抛物线y=a(x﹣h)2于点D,过点D作PD垂线交抛物线y=a(x﹣h)2于点D′(不与点D重叠),连接PD′,设点P横坐标为m:
(1)①直接写出a值;
②直接写出抛物线y=a(x﹣2)2﹣2函数体现式一般式;
(2)当抛物线y=a(x﹣h)2通过原点时,设△PDD′与△OAB重叠部分图形周长为L:
①求值;
②直接写出L与m之间函数关系式;
(3)当h为何值时,存在点P,使以点O、A、D、D′为顶点四边形是菱形?直接写出h值.
【答案】(1)①;②y=﹣2x;
(2)①1;
②L=;
(3)h=±.
【解析】
【分析】
(1)①将x=0,y=0代入y=a(x﹣2)2﹣2中计算即可;②y=﹣2x;
(2)将(0,0)代入y=a(x﹣h)2中,可求得a=,y=x2,待定系数法求OB、AB解析式,由点P横坐标为m,即可表达出对应线段求解;
(3)以点O、A、D、D′为顶点四边形是菱形,DD′=OA,可知点D纵坐标为2,再由AD=OA=4即可求出h值.
【详解】
解:(1)①将x=0,y=0代入y=a(x﹣2)2﹣2中,
得:0=a(0﹣2)2﹣2,
解得:a=;
②y=﹣2x;.
(2)∵抛物线y=a(x﹣h)2通过原点,a=;
∴y=x2,
∴A(4,0),B(2,﹣2),
易得:直线OB解析式为:y=﹣x,直线AB解析式为:y=x﹣4
如图1,
,
①
②如图1,当0<m≤2时,L=OE+EF+OF=,
当2<m<4时,如图2,设PD′交x轴于G,交AB于H,PD交x轴于E,交AB于F,
则,
,
∵DD′∥EG
,即:EG•PD=PE•DD′,得:EG•(2m)=(2m﹣m2)•2m
∴EG=2m﹣m2,EF=4﹣m
∴L=EG+EF+FH+GH=EG+EF+PG
;
(3)如图3,
∵OADD′为菱形
∴AD=AO=DD′=4,
∴PD=2,
【点睛】
本题是二次函数综合题,考察了待定系数法求函数解析式,菱形性质,抛物线平移等,解题时要注意考虑分段函数表达措施.
5.如图所示,已知平面直角坐标系xOy,抛物线过点A(4,0)、B(1,3)
(1)求该抛物线体现式,并写出该抛物线对称轴和顶点坐标;
(2)记该抛物线对称轴为直线l,设抛物线上点P(m,n)在第四象限,点P有关直线l对称点为E,点E有关y轴对称点为F,若四边形OAPF面积为20,求m、n值.
【答案】(1)y=-,对称轴为:x=2,顶点坐标为:(2,4)
(2)m、n值分别为 5,-5
【解析】
(1) 将点A(4,0)、B(1,3) 坐标分别代入y=-x2+bx+c,得:
4b+c-16=0,b+c-1="3" ,
解得:b="4" , c=0.
因此抛物线体现式为:.
y=-,
因此 抛物线对称轴为:x=2,顶点坐标为:(2,4).
(2) 由题可知,E、F点坐标分别为(4-m,n),(m-4,n).
三角形POF面积为:1/2×4×|n|= 2|n|,
三角形AOP面积为:1/2×4×|n|= 2|n|,
四边形OAPF面积= 三角形POF面积+三角形AOP面积=20,
因此 4|n|=20, n=-5.(由于点P(m,n)在第四象限,因此n<0)
又n=-+4m,
因此-4m-5=0,m=5.(由于点P(m,n)在第四象限,因此m>0)
故所求m、n值分别为 5,-5.
6.如图,二次函数y=ax2+bx+c图象交x轴于A(-2,0),B(1,0),交y轴于C(0,2);
(1)求二次函数解析式;
(2)连接AC,在直线AC上方抛物线上与否存在点N,使△NAC面积最大,若存在,求出这个最大值及此时点N坐标,若不存在,阐明理由.
(3)若点M在x轴上,与否存在点M,使以B、C、M为顶点三角形是等腰三角形,若存在,直接写出点M坐标;若不存在,阐明理由.
(4)若P为抛物线上一点,过P作PQ⊥BC于Q,在y轴左侧抛物线与否存在点P使△CPQ∽△BCO(点C与点B对应),若存在,求出点P坐标,若不存在,阐明理由.
【答案】(1)二次函数解析式为:y=-x2-x+2;;(2)最大值为1,此时N(-1,2);(3)M坐标为(-1,0)或(1±,0)或(-,0);(4)点P坐标为:(-1,2)或(-,-).
【解析】
【分析】
(1)运用交点式求二次函数解析式;
(2)求直线AC解析式,作辅助线ND,根据抛物线解析式表达N坐标,根据直线AC解析式表达D坐标,表达ND长,运用铅直高度与水平宽度积求三角形ANC面积,根据二次函数最值可得面积最大值,并计算此时N坐标;
(3)分三种状况:当B、C、M为顶点三角形是等腰三角形时,分别以三边为腰,画图形,求M坐标即可;
(4)存在两种状况:①如图4,点P1与点C有关抛物线对称轴对称时符合条件;
②如图5,图3中M(-,0)时,MB=MC,设CM与抛物线交于点P2,则△CP2Q∽△BCO,P2为直线CM抛物线交点.
【详解】
(1)∵二次函数y=ax2+bx+c图象交x轴于A(-2,0),B(1,0),
设二次函数解析式为:y=a(x+2)(x-1),
把C(0,2)代入得:2=a(0+2)(0-1),
a=-1,
∴y=-(x+2)(x-1)=-x2-x+2,
∴二次函数解析式为:y=-x2-x+2;
(2)如图1,过N作ND∥y轴,交AC于D,设N(n,-n2-n+2),
设直线AC解析式为:y=kx+b,
把A(-2,0)、C(0,2)代入得:,
解得:,
∴直线AC解析式为:y=x+2,
∴D(n,n+2),
∴ND=(-n2-n+2)-(n+2)=-n2-2n,
∴S△ANC=×2×[-n2-2n]=-n2-2n=-(n+1)2+1,
∴当n=-1时,△ANC面积有最大值为1,此时N(-1,2),
(3)存在,分三种状况:
①如图2,当BC=CM1时,M1(-1,0);
②如图2,由勾股定理得:BC=,
以B为圆心,以BC为半径画圆,交x轴于M2、M3,则BC=BM2=BM3=,
此时,M2(1-,0),M3(1+,0);
③如图3,作BC中垂线,交x轴于M4,连接CM4,则CM4=BM4,
设OM4=x,则CM4=BM4=x+1,
由勾股定理得:22+x2=(1+x)2,
解得:x=,
∵M4在x轴负半轴上,
∴M4(-,0),
综上所述,当B、C、M为顶点三角形是等腰三角形时,M坐标为(-1,0)或(1±,0)或(-,0);
(4)存在两种状况:
①如图4,过C作x轴平行线交抛物线于P1,过P1作P1Q⊥BC,
此时,△CP1Q∽△BCO,
∴点P1与点C有关抛物线对称轴对称,
∴P1(-1,2),
②如图5,由(3)知:当M(-,0)时,MB=MC,设CM与抛物线交于点P2,
过P2作P2Q⊥BC,此时,△CP2Q∽△BCO,
易得直线CM解析式为:y=x+2,
则,
解得:P2(-,-),
综上所述,点P坐标为:(-1,2)或(-,-).
【点睛】
本题是二次函数综合题,计算量大,考察了运用待定系数法求函数解析式、运用函数解析式求其交点坐标、三角形相似性质和判定、等腰三角形性质和判定,是一种不错二次函数与几何图形综合题,采用了分类讨论思想,第三问和第四问要考虑周全,不要丢解.
7.如图,已知点A(0,2),B(2,2),C(-1,-2),抛物线F:y=x2-2mx+m2-2与直线x=-2交于点P.
(1)当抛物线F通过点C时,求它解析式;
(2)设点P纵坐标为yP,求yP最小值,此时抛物线F上有两点(x1,y1),(x2,y2),且x1<x2≤-2,比较y1与y2大小.
【答案】(1) ;(2).
【解析】
【分析】
(1)根据抛物线F:y=x2-2mx+m2-2过点C(-1,-2),可以求得抛物线F体现式;
(2)根据题意,可以求得yP最小值和此时抛物线体现式,从而可以比较y1与y2大小.
【详解】
(1) ∵抛物线F通过点C(-1,-2),
∴.
∴m1=m2=-1.
∴抛物线F解析式是.
(2)当x=-2时,=.
∴当m=-2时,最小值为-2.
此时抛物线F体现式是.
∴当时,y随x增大而减小.
∵≤-2,
∴>.
【点睛】
本题考察二次函数性质、二次函数图象上点坐标特征、待定系数法求二次函数解析式,解题关键是明确题意,找出所求问题需要条件,运用数形结合思想解答问题.
8.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A和点B(3,0),与y轴交于点C(0,3),点D是抛物线顶点,过点D作x轴垂线,垂足为E,连接DB.
(1)求此抛物线解析式及顶点D坐标;
(2)点M是抛物线上动点,设点M横坐标为m.
①当∠MBA=∠BDE时,求点M坐标;
②过点M作MN∥x轴,与抛物线交于点N,P为x轴上一点,连接PM,PN,将△PMN沿着MN翻折,得△QMN,若四边形MPNQ恰好为正方形,直接写出m值.
【答案】(1)(1,4)(2)①点M坐标(﹣,)或(﹣,﹣);②m值为 或
【解析】
【分析】
(1)运用待定系数法即可处理问题;
(2)①根据tan∠MBA=,tan∠BDE==,由∠MBA=∠BDE,构建方程即可处理问题;②由于点M、N有关抛物线对称轴对称,四边形MPNQ是正方形,推出点P是抛物线对称轴与x轴交点,即OP=1,易证GM=GP,即|-m2+2m+3|=|1-m|,解方程即可处理问题.
【详解】
(1)把点B(3,0),C(0,3)代入y=﹣x2+bx+c,
得到,解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3,
∵y=﹣x2+2x﹣1+1+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴顶点D坐标(1,4);
(2)①作MG⊥x轴于G,连接BM.则∠MGB=90°,设M(m,﹣m2+2m+3),
∴MG=|﹣m2+2m+3|,BG=3﹣m,
∴tan∠MBA=,
∵DE⊥x轴,D(1,4),
∴∠DEB=90°,DE=4,OE=1,
∵B(3,0),
∴BE=2,
∴tan∠BDE==,
∵∠MBA=∠BDE,
∴=,
当点M在x轴上方时, =,
解得m=﹣或3(舍弃),
∴M(﹣,),
当点M在x轴下方时, =,
解得m=﹣或m=3(舍弃),
∴点M(﹣,﹣),
综上所述,满足条件点M坐标(﹣,)或(﹣,﹣);
②如图中,∵MN∥x轴,
∴点M、N有关抛物线对称轴对称,
∵四边形MPNQ是正方形,
∴点P是抛物线对称轴与x轴交点,即OP=1,
易证GM=GP,即|﹣m2+2m+3|=|1﹣m|,
当﹣m2+2m+3=1﹣m时,解得m=,
当﹣m2+2m+3=m﹣1时,解得m=,
∴满足条件m值为或.
【点睛】
本题考察二次函数综合题、锐角三角函数、正方形判定和性质等知识,解题关键是学会添加常用辅助线,构造直角三角形处理问题,学会运用参数构建方程处理问题,属于中考压轴题.
9.如图,抛物线图象过点.
(1)求抛物线解析式;
(2)在抛物线对称轴上与否存在一点P,使得△PAC周长最小,若存在,祈求出点P坐标及△PAC周长;若不存在,请阐明理由;
(3)在(2)条件下,在x轴上方抛物线上与否存在点M(不与C点重叠),使得?若存在,祈求出点M坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1);(2)存在,点,周长为:;(3)存在,点M坐标为
【解析】
【分析】
(1)由于条件给出抛物线与x轴交点,故可设交点式,把点C代入即求得a值,减小计算量.
(2)由于点A、B有关对称轴:直线对称,故有,则,因此当C、P、B在同一直线上时,最小.运用点A、B、C坐标求AC、CB长,求直线BC解析式,把代入即求得点P纵坐标.
(3)由可得,当两三角形以PA为底时,高相等,即点C和点M到直线PA距离相等.又由于M在x轴上方,故有.由点A、P坐标求直线AP解析式,即得到直线CM解析式.把直线CM解析式与抛物线解析式联立方程组即求得点M坐标.
【详解】
解:(1)∵抛物线与x轴交于点
∴可设交点式
把点代入得:
∴抛物线解析式为
(2)在抛物线对称轴上存在一点P,使得周长最小.
如图1,连接PB、BC
∵点P在抛物线对称轴直线上,点A、B有关对称轴对称
∵当C、P、B在同一直线上时,最小
最小
设直线BC解析式为
把点B代入得:,解得:
∴直线BC:
∴点使周长最小,最小值为.
(3)存在满足条件点M,使得.
∵S△PAM=S△PAC
∴当以PA为底时,两三角形等高
∴点C和点M到直线PA距离相等
∵M在x轴上方
,设直线AP解析式为
解得:
∴直线
∴直线CM解析式为:
解得:(即点C),
∴点M坐标为
【点睛】
考察了待定系数法求二次函数解析式、一次函数解析式,轴对称最短途径问题,勾股定理,平行线间距离到处相等,一元二次方程解法.其中第(3)题条件给出点M在x轴上方,无需分类讨论,解法较常规而简单.
10.如图1,抛物线C1:y=ax2﹣2ax+c(a<0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.已知点A坐标为(﹣1,0),点O为坐标原点,OC=3OA,抛物线C1顶点为G.
(1)求出抛物线C1解析式,并写出点G坐标;
(2)如图2,将抛物线C1向下平移k(k>0)个单位,得到抛物线C2,设C2与x轴交点为A′、B′,顶点为G′,当△A′B′G′是等边三角形时,求k值:
(3)在(2)条件下,如图3,设点M为x轴正半轴上一动点,过点M作x轴垂线分别交抛物线C1、C2于P、Q两点,试探究在直线y=﹣1上与否存在点N,使得以P、Q、N为顶点三角形与△AOQ全等,若存在,直接写出点M,N坐标:若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)抛物线C1解析式为y=﹣x2+2x+3,点G坐标为(1,4);(2)k=1;(3)M1(,0)、N1(,﹣1);M2(,0)、N2(1,﹣1);M3(4,0)、N3(10,﹣1);M4(4,0)、N4(﹣2,﹣1).
【解析】
【分析】(1)由点A坐标及OC=3OA得点C坐标,将A、C坐标代入解析式求解可得;
(2)设抛物线C2解析式为y=﹣x2+2x+3﹣k,即y=﹣(x﹣1)2+4﹣k,′作G′D⊥x轴于点D,设BD′=m,由等边三角形性质知点B′坐标为(m+1,0),点G′坐标为(1,m),代入所设解析式求解可得;
(3)设M(x,0),则P(x,﹣x2+2x+3)、Q(x,﹣x2+2x+2),根据PQ=OA=1且∠AOQ、∠PQN均为钝角知△AOQ≌△PQN,延长PQ交直线y=﹣1于点H,证△OQM≌△QNH,根据对应边相等建立有关x方程,解之求得x值从而深入求解即可.
【详解】(1)∵点A坐标为(﹣1,0),
∴OA=1,
∴OC=3OA,
∴点C坐标为(0,3),
将A、C坐标代入y=ax2﹣2ax+c,得:,
解得:,
∴抛物线C1解析式为y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
因此点G坐标为(1,4);
(2)设抛物线C2解析式为y=﹣x2+2x+3﹣k,即y=﹣(x﹣1)2+4﹣k,
过点G′作G′D⊥x轴于点D,设BD′=m,
∵△A′B′G′为等边三角形,
∴G′D=B′D=m,
则点B′坐标为(m+1,0),点G′坐标为(1,m),
将点B′、G′坐标代入y=﹣(x﹣1)2+4﹣k,得:
,
解得:(舍),,
∴k=1;
(3)设M(x,0),则P(x,﹣x2+2x+3)、Q(x,﹣x2+2x+2),
∴PQ=OA=1,
∵∠AOQ、∠PQN均为钝角,
∴△AOQ≌△PQN,
如图2,延长PQ交直线y=﹣1于点H,
则∠QHN=∠OMQ=90°,
又∵△AOQ≌△PQN,
∴OQ=QN,∠AOQ=∠PQN,
∴∠MOQ=∠HQN,
∴△OQM≌△QNH(AAS),
∴OM=QH,即x=﹣x2+2x+2+1,
解得:x=(负值舍去),
当x=时,HN=QM=﹣x2+2x+2=,点M(,0),
∴点N坐标为(+,﹣1),即(,﹣1);
或(﹣,﹣1),即(1,﹣1);
如图3,
同理可得△OQM≌△PNH,
∴OM=PH,即x=﹣(﹣x2+2x+2)﹣1,
解得:x=﹣1(舍)或x=4,
当x=4时,点M坐标为(4,0),HN=QM=﹣(﹣x2+2x+2)=6,
∴点N坐标为(4+6,﹣1)即(10,﹣1),或(4﹣6,﹣1)即(﹣2,﹣1);
综上点M1(,0)、N1(,﹣1);M2(,0)、N2(1,﹣1);M3(4,0)、N3(10,﹣1);M4(4,0)、N4(﹣2,﹣1).
【点睛】本题考察是二次函数综合题,波及到知识有待定系数法、等边三角形性质、全等三角形判定与性质等,纯熟掌握待定系数法求函数解析式、等边三角形性质、全等三角形判定与性质、运用分类讨论思想是解题关键.
11.如图,已知二次函数过(﹣2,4),(﹣4,4)两点.
(1)求二次函数解析式;
(2)将沿x轴翻折,再向右平移2个单位,得到抛物线,直线y=m(m>0)交于M、N两点,求线段MN长度(用含m代数式表达);
(3)在(2)条件下,、交于A、B两点,假如直线y=m与、图象形成封闭曲线交于C、D两点(C在左侧),直线y=﹣m与、图象形成封闭曲线交于E、F两点(E在左侧),求证:四边形CEFD是平行四边形.
【答案】(1);(2);(3)证明见解析.
【解析】
试题分析:(1)根据待定系数法即可处理问题.
(2)先求出抛物线y2顶点坐标,再求出其解析式,运用方程组以及根与系数关系即可求出MN.
(3)用类似(2)措施,分别求出CD、EF即可处理问题.
试题解析:(1)∵二次函数过(﹣2,4),(﹣4,4)两点,∴,解得:,∴二次函数解析式.
(2)∵=,∴顶点坐标(﹣3,),∵将沿x轴翻折,再向右平移2个单位,得到抛物线,∴抛物线顶点坐标(﹣1,),∴抛物线为,由,消去y整理得到,设,是它两个根,则MN===;
(3)由,消去y整理得到,设两个根为,,则CD===,由,消去y得到,设两个根为,,则EF===,∴EF=CD,EF∥CD,∴四边形CEFD是平行四边形.
考点:二次函数综合题.
12.如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=x2+x﹣2与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,直线l通过A,C两点,连接BC.
(1)求直线l解析式;
(2)若直线x=m(m<0)与该抛物线在第三象限内交于点E,与直线l交于点D,连接OD.当OD⊥AC时,求线段DE长;
(3)取点G(0,﹣1),连接AG,在第一象限内抛物线上,与否存在点P,使∠BAP=∠BCO﹣∠BAG?若存在,求出点P坐标;若不存在,请阐明理由.
【答案】(1)y=;(2)DE=;(3)存在点P(,),使∠BAP=∠BCO﹣∠BAG,理由见解析.
【解析】
【分析】
(1)根据题目中函数解析式可以求得点A和点C坐标,从而可以求得直线l函数解析式;
(2)根据题意作出合适辅助线,运用三角形相似和勾股定理可以解答本题;
(3)根据题意画出对应图形,然后根据锐角三角函数可以求得∠OAC=∠OCB,然后根据题目中条件和图形,运用锐角三角函数和勾股定理即可解答本题.
【详解】
(1)∵抛物线y=x2+x-2,
∴当y=0时,得x1=1,x2=-4,当x=0时,y=-2,
∵抛物线y=x2+x-2与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,
∴点A坐标为(-4,0),点B(1,0),点C(0,-2),
∵直线l通过A,C两点,设直线l函数解析式为y=kx+b,
,得,
即直线l函数解析式为y=−x−2;
(2)直线ED与x轴交于点F,如图1所示,
由(1)可得,
AO=4,OC=2,∠AOC=90°,
∴AC=2,
∴OD=,
∵OD⊥AC,OA⊥OC,∠OAD=∠CAO,
∴△AOD∽△ACO,
∴,
即,得AD=,
∵EF⊥x轴,∠ADC=90°,
∴EF∥OC,
∴△ADF∽△ACO,
∴,
解得,AF=,DF=,
∴OF=4-=,
∴m=-,
当m=-时,y=×(−)2+×(-)-2=-,
∴EF=,
∴DE=EF-FD=−=;
(3)存在点P,使∠BAP=∠BCO-∠BAG,
理由:作GM⊥AC于点M,作PN⊥x轴于点N,如图2所示,
∵点A(-4,0),点B(1,0),点C(0,-2),
∴OA=4,OB=1,OC=2,
∴tan∠OAC=,tan∠OCB=,AC=2,
∴∠OAC=∠OCB,
∵∠BAP=∠BCO-∠BAG,∠GAM=∠OAC-∠BAG,
∴∠BAP=∠GAM,
∵点G(0,-1),AC=2,OA=4,
∴OG=1,GC=1,
∴AG=,,即,
解得,GM=,
∴AM==,
∴tan∠GAM=,
∴tan∠PAN=,
设点P坐标为(n,n2+n-2),
∴AN=4+n,PN=n2+n-2,
∴,
解得,n1=,n2=-4(舍去),
当n=时,n2+n-2=,
∴点P坐标为(,),
即存在点P(,),使∠BAP=∠BCO-∠BAG.
【点睛】
本题是一道二次函数综合题,解答本题关键是明确题意,作出合适辅助线,找出所求问题需要条件,运用三角形相似、锐角三角函数和二次函数性质解答.
13.如图,直线y=﹣3x+3与x轴、y轴分别交于A,B两点,抛物线y=﹣x2+bx+c与直线y=c分别交y轴正半轴于点C和第一象限点P,连接PB,得△PCB≌△BOA(O为坐标原点).若抛物线与x轴正半轴交点为点F,设M是点C,F间抛物线上一点(包括端点),其横坐标为m.
(1)直接写出点P坐标和抛物线解析式;
(2)当m为何值时,△MAB面积S获得最小值和最大值?请阐明理由;
(3)求满足∠MPO=∠POA点M坐标.
【答案】(1)点P坐标为(3,4),抛物线解析式为y=﹣x2+3x+4;(2)当m=0时,S取最小值,最小值为;当m=3时,S取最大值,最大值为5.(3)满足∠MPO=∠POA点M坐标为(0,4)或(,).
【解析】
【分析】(1)代入y=c可求出点C、P坐标,运用一次函数图象上点坐标特征可求出点A、B坐标,再由△PCB≌△BOA即可得出b、c值,进而可得出点P坐标及抛物线解析式;
(2)运用二次函数图象上点坐标特征求出点F坐标,过点M作ME∥y轴,交直线AB于点E,由点M横坐标可得出点M、E坐标,进而可得出ME长度,再运用三角形面积公式可找出S=﹣(m﹣3)2+5,由m取值范围结合二次函数性质即可求出S最大值及最小值;
(3)分两种状况考虑:①当点M在线段OP上方时,由CP∥x轴运用平行线性质可得出:当点C、M重叠时,∠MPO=∠POA,由此可找出点M坐标;②当点M在线段OP下方时,在x正半轴取点D,连接DP,使得DO=DP,此时∠DPO=∠POA,设点D坐标为(n,0),则DO=n,DP=,由DO=DP可求出n值,进而可得出点D坐标,由点P、D坐标运用待定系数法即可求出直线PD解析式,再联立直线PD及抛物线解析式成方程组,通过解方程组求出点M坐标.综上此题得解.
【详解】(1)当y=c时,有c=﹣x2+bx+c,
解得:x1=0,x2=b,
∴点C坐标为(0,c),点P坐标为(b,c),
∵直线y=﹣3x+3与x轴、y轴分别交于A、B两点,
∴点A坐标为(1,0),点B坐标为(0,3),
∴OB=3,OA=1,BC=c﹣3,CP=b,
∵△PCB≌△BOA,
∴BC=OA,CP=OB,
∴b=3,c=4,
∴点P坐标为(3,4),抛物线解析式为y=﹣x2+3x+4;
(2)当y=0时,有﹣x2+3x+4=0,
解得:x1=﹣1,x2=4,
∴点F坐标为(4,0),
过点M作ME∥y轴,交直线AB于点E,如图1所示,
∵点M横坐标为m(0≤m≤4),
∴点M坐标为(m,﹣m2+3m+4),点E坐标为(m,﹣3m+3),
∴ME=﹣m2+3m+4﹣(﹣3m+3)=﹣m2+6m+1,
∴S=OA•ME=﹣m2+3m+=﹣(m﹣3)2+5,
∵﹣<0,0≤m≤4,
∴当m=0时,S取最小值,最小值为;当m=3时,S取最大值,最大值为5;
(3)①当点M在线段OP上方时,∵CP∥x轴,
∴当点C、M重叠时,∠MPO=∠POA,
∴点M坐标为(0,4);
②当点M在线段OP下方时,在x正半轴取点D,连接DP,使得DO=DP,此时∠DPO=∠POA,
设点D坐标为(n,0),则DO=n,DP=,
∴n2=(n﹣3)2+16,
解得:n=,
∴点D坐标为(,0),
设直线PD解析式为y=kx+a(k≠0),
将P(3,4)、D(,0)代入y=kx+a,
,解得:,
∴直线PD解析式为y=﹣x+,
联立直线PD及抛物线解析式成方程组,得:,
解得:,.
∴点M坐标为(,).
综上所述:满足∠MPO=∠POA点M坐标为(0,4)或(,).
【点睛】本题考察了待定系数法求一次函数解析式、一次(二次)函数图象上点坐标特征、全等三角形性质、二次函数性质、三角形面积以及等腰三角形性质,解题关键是:(1)运用全等三角形性质求出b、c值;(2)运用三角形面积公式找出S=﹣(m﹣3)2+5;(3)分点M在线段OP上方和点M在线段OP下方两种状况求出点M坐标.
14.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+x
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