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2020-2021初三数学一模试题分类汇编——二次函数综合及详细答案
一、二次函数
1.在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C(0,3),顶点为G.
(1)求抛物线和直线AC的解析式;
(2)如图,设E(m,0)为x轴上一动点,若△CGE和△CGO的面积满足S△CGE=S△CGO,求点E的坐标;
(3)如图,设点P从点A出发,以每秒1个单位长度的速度沿x轴向右运动,运动时间为ts,点M为射线AC上一动点,过点M作MN∥x轴交抛物线对称轴右侧部分于点N.试探究点P在运动过程中,是否存在以P,M,N为顶点的三角形为等腰直角三角形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【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E坐标为(1,0)或(﹣7,0);(3)存在以P,M,N为顶点的三角形为等腰直角三角形,t的值为或或.
【解析】
【分析】
(1)用待定系数法即能求出抛物线和直线AC解析式.
(2)△CGE与△CGO虽然有公共底边CG,但高不好求,故把△CGE构造在比较好求的三角形内计算.延长GC交x轴于点F,则△FGE与△FCE的差即为△CGE.
(3)设M的坐标(e,3e+3),分别以M、N、P为直角顶点作分类讨论,利用等腰直角三角形的特殊线段长度关系,用e表示相关线段并列方程求解,再根据e与AP的关系求t的值.
【详解】
(1)∵抛物线y=ax2+bx+c过点A(-1,0),B(3,0),C(0,3),
, 解得:,
∴抛物线解析式为:y=-x2+2x+3,
设直线AC解析式为y=kx+3,
∴-k+3=0,得:k=3,
∴直线AC解析式为:y=3x+3.
(2)延长GC交x轴于点F,过G作GH⊥x轴于点H,
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴G(1,4),GH=4,
∴S△CGO=OC•xG=×3×1=,
∴S△CGE=S△CGO=×=2,
①若点E在x轴正半轴上,
设直线CG:y=k1x+3,
∴k1+3=4 得:k1=1,
∴直线CG解析式:y=x+3,
∴F(-3,0),
∵E(m,0),
∴EF=m-(-3)=m+3,
∴S△CGE=S△FGE-S△FCE=EF•GH-EF•OC=EF•(GH-OC)=(m+3)•(4-3)=,
∴=2,解得:m=1,
∴E的坐标为(1,0).
②若点E在x轴负半轴上,则点E到直线CG的距离与点(1,0)到直线CG距离相等,
即点E到F的距离等于点(1,0)到F的距离,
∴EF=-3-m=1-(-3)=4,
解得:m=-7 即E(-7,0),
综上所述,点E坐标为(1,0)或(-7,0).
(3)存在以P,M,N为顶点的三角形为等腰直角三角形,
设M(e,3e+3),则yN=yM=3e+3,
①若∠MPN=90°,PM=PN,如图2,过点M作MQ⊥x轴于点Q,过点N作NR⊥x轴于点R,
∵MN∥x轴,
∴MQ=NR=3e+3,
∴Rt△MQP≌Rt△NRP(HL),
∴PQ=PR,∠MPQ=∠NPR=45°,
∴MQ=PQ=PR=NR=3e+3,
∴xN=xM+3e+3+3e+3=7e+6,即N(7e+6,3e+3),
∵N在抛物线上,
∴-(7e+6)2+2(7e+6)+3=3e+3,
解得:e1=-1(舍去),e2=−,
∵AP=t,OP=t-1,OP+OQ=PQ,
∴t-1-e=3e+3,
∴t=4e+4=,
②若∠PMN=90°,PM=MN,如图3,
∴MN=PM=3e+3,
∴xN=xM+3e+3=4e+3,即N(4e+3,3e+3),
∴-(4e+3)2+2(4e+3)+3=3e+3,
解得:e1=-1(舍去),e2=−,
∴t=AP=e-(-1)=−+1=,
③若∠PNM=90°,PN=MN,如图4,
∴MN=PN=3e+3,N(4e+3,3e+3),
解得:e=−,
∴t=AP=OA+OP=1+4e+3=,
综上所述,存在以P,M,N为顶点的三角形为等腰直角三角形,t的值为或或.
【点睛】
本题考查了待定系数法求函数解析式,坐标系中三角形面积计算,等腰直角三角形的性质,解一元二次方程,考查了分类讨论和方程思想.第(3)题根据等腰直角三角形的性质找到相关线段长的关系是解题关键,灵活运用因式分解法解一元二次方程能简便运算.
2.如图,已知抛物线经过A(-3,0),B(1,0),C(0,3)三点,其顶点为D,对称轴是直线l,l与x轴交于点H.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若点P是该抛物线对称轴l上的一个动点,求△PBC周长的最小值;
(3)如图(2),若E是线段AD上的一个动点( E与A、D不重合),过E点作平行于y轴的直线交抛物线于点F,交x轴于点G,设点E的横坐标为m,△ADF的面积为S.
①求S与m的函数关系式;
②S是否存在最大值?若存在,求出最大值及此时点E的坐标; 若不存在,请说明理由.
【答案】(1).
(2).
(3)①.
②当m=﹣2时,S最大,最大值为1,此时点E的坐标为(﹣2,2).
【解析】
【分析】
(1)根据函数图象经过的三点,用待定系数法确定二次函数的解析式即可.
(2)根据BC是定值,得到当PB+PC最小时,△PBC的周长最小,根据点的坐标求得相应线段的长即可.
(3)设点E的横坐标为m,表示出E(m,2m+6),F(m,),最后表示出EF的长,从而表示出S于m的函数关系,然后求二次函数的最值即可.
【详解】
解:(1)∵抛物线经过A(-3,0),B(1,0),
∴可设抛物线交点式为.
又∵抛物线经过C(0,3),∴.
∴抛物线的解析式为:,即.
(2)∵△PBC的周长为:PB+PC+BC,且BC是定值.
∴当PB+PC最小时,△PBC的周长最小.
∵点A、点B关于对称轴I对称,
∴连接AC交l于点P,即点P为所求的点.
∵AP=BP,∴△PBC的周长最小是:PB+PC+BC=AC+BC.
∵A(-3,0),B(1,0),C(0,3),∴AC=3,BC=.
∴△PBC的周长最小是:.
(3)①∵抛物线顶点D的坐标为(﹣1,4),A(﹣3,0),
∴直线AD的解析式为y=2x+6
∵点E的横坐标为m,∴E(m,2m+6),F(m,)
∴.
∴.
∴S与m的函数关系式为.
②,
∴当m=﹣2时,S最大,最大值为1,此时点E的坐标为(﹣2,2).
3.(12分)如图所示是隧道的截面由抛物线和长方形构成,长方形的长是12 m,宽是4 m.按照图中所示的直角坐标系,抛物线可以用y=x2+bx+c表示,且抛物线上的点C到OB的水平距离为3 m,到地面OA的距离为m.
(1)求抛物线的函数关系式,并计算出拱顶D到地面OA的距离;
(2)一辆货运汽车载一长方体集装箱后高为6m,宽为4m,如果隧道内设双向车道,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,使它们离地面的高度相等,如果灯离地面的高度不超过8m,那么两排灯的水平距离最小是多少米?
【答案】(1)抛物线的函数关系式为y=x2+2x+4,拱顶D到地面OA的距离为10 m;(2)两排灯的水平距离最小是4 m.
【解析】
【详解】
试题分析:根据点B和点C在函数图象上,利用待定系数法求出b和c的值,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的交点为(2,0)(或(10,0)),然后求出当x=2或x=10时y的值,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的值,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
所以,解得,所以
所以,当时,
答:,拱顶D到地面OA的距离为10米
(2)由题知车最外侧与地面OA的交点为(2,0)(或(10,0))
当x=2或x=10时,,所以可以通过
(3)令,即,可得,解得
答:两排灯的水平距离最小是
考点:二次函数的实际应用.
4.如图,已知二次函数的图象过点O(0,0).A(8,4),与x轴交于另一点B,且对称轴是直线x=3.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)若M是OB上的一点,作MN∥AB交OA于N,当△ANM面积最大时,求M的坐标;
(3)P是x轴上的点,过P作PQ⊥x轴与抛物线交于Q.过A作AC⊥x轴于C,当以O,P,Q为顶点的三角形与以O,A,C为顶点的三角形相似时,求P点的坐标.
【答案】(1);(2)当t=3时,S△AMN有最大值3,此时M点坐标为(3,0);(3)P点坐标为(14,0)或(﹣2,0)或(4,0)或(8,0).
【解析】
【分析】
(1)先利用抛物线的对称性确定B(6,0),然后设交点式求抛物线解析式;
(2)设M(t,0),先其求出直线OA的解析式为直线AB的解析式为y=2x-12,直线MN的解析式为y=2x-2t,再通过解方程组得N(),接着利用三角形面积公式,利用S△AMN=S△AOM-S△NOM得到然后根据二次函数的性质解决问题;
(3)设Q,根据相似三角形的判定方法,当时,△PQO∽△COA,则;当时,△PQO∽△CAO,则,然后分别解关于m的绝对值方程可得到对应的P点坐标.
【详解】
解:(1)∵抛物线过原点,对称轴是直线x=3,
∴B点坐标为(6,0),
设抛物线解析式为y=ax(x﹣6),
把A(8,4)代入得a•8•2=4,解得a=,
∴抛物线解析式为y=x(x﹣6),即y=x2﹣x;
(2)设M(t,0),
易得直线OA的解析式为y=x,
设直线AB的解析式为y=kx+b,
把B(6,0),A(8,4)代入得,解得,
∴直线AB的解析式为y=2x﹣12,
∵MN∥AB,
∴设直线MN的解析式为y=2x+n,
把M(t,0)代入得2t+n=0,解得n=﹣2t,
∴直线MN的解析式为y=2x﹣2t,
解方程组得,则,
∴S△AMN=S△AOM﹣S△NOM
,
当t=3时,S△AMN有最大值3,此时M点坐标为(3,0);
(3)设,
∵∠OPQ=∠ACO,
∴当时,△PQO∽△COA,即,
∴PQ=2PO,即,
解方程得m1=0(舍去),m2=14,此时P点坐标为(14,0);
解方程得m1=0(舍去),m2=﹣2,此时P点坐标为(﹣2,0);
∴当时,△PQO∽△CAO,即,
∴PQ=PO,即,
解方程得m1=0(舍去),m2=8,此时P点坐标为(8,0);
解方程得m1=0(舍去),m2=4,此时P点坐标为(4,0);
综上所述,P点坐标为(14,0)或(﹣2,0)或(4,0)或(8,0).
【点睛】
本题考查了二次函数的综合题:熟练掌握二次函数图象上点的坐标特征和二次函数的性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质;灵活运用相似比表示线段之间的关系;会运用分类讨论的思想解决数学问题.
5.在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A、B、C,已知A(﹣1,0),C(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,P为线段BC上一点,过点P作y轴的平行线,交抛物线于点D,当△CDP为等腰三角形时,求点P的坐标;
(3)如图2,抛物线的顶点为E,EF⊥x轴于点F,N是线段EF上一动点,M(m,0)是x轴一个动点,若∠MNC=90°,请求出m的取值范围.
【答案】(1)y=﹣x2+2x+3;(2)点P的坐标为(1,2)或(2,1)或(3﹣);(3)
【解析】
【分析】
(1)利用待定系数法即可求得此抛物线的解析式;
(2)由待定系数法即可求得直线BC的解析式,再设P(t,3﹣t),即可得D(t,﹣t2+2t+3),即可求得PD的长,然后分三种情况讨论,求点P的坐标;
(3)直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半列出关系式m=(n﹣)2﹣,然后根据n的取值得到最小值.
【详解】
解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c经过点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的解析式为y=kx+b′,
则,
解得:k=-1,b’=3
故直线BC的解析式为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的解析式为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点的纵坐标为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的坐标为(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的中点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的取值范围为:﹣≤m≤5.
【点睛】
此题考查了待定系数法求函数的解析式、平行线的性质、二次函数的最值问题、判别式的应用以及等腰直角三角形的性质等知识.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的应用.
6.已知关于x的一元二次方程x2﹣(2k+1)x+k2=0有两个实数根.
(1)求k的取值范围;
(2)设x1,x2是方程两根,且,求k的值.
【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的取值范围;(2)利用根与系数的关系将两根之和和两根之积代入代数式求k的值即可.
【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】
本题考查了根与系数的关系以及一元二次方程的解,根的判别式等知识,牢记“两根之和等于 ,两根之积等于”是解题的关键.
7.如图1,二次函数的图像与轴交于两点(点在点的左侧),与轴交于点.
(1)求二次函数的表达式及点、点的坐标;
(2)若点在二次函数图像上,且,求点的横坐标;
(3)将直线向下平移,与二次函数图像交于两点(在左侧),如图2,过作轴,与直线交于点,过作轴,与直线交于点,当的值最大时,求点的坐标.
【答案】(1)y=,A(﹣1,0),B(4,0);(2)D点的横坐标为2+2,2﹣2,2;(3)M(,﹣)
【解析】
【分析】
(1)求出a,即可求解;
(2)求出直线BC的解析式,过点D作DH∥y轴,与直线BC交于点H,根据三角形面积的关系求解;
(3)过点M作MG∥x轴,交FN的延长线于点G,设M(m,m2﹣m﹣3),N(n,n2﹣n﹣3),判断四边形MNFE是平行四边形,根据ME=NF,求出m+n=4,再确定ME+MN=﹣m2+3m+5﹣m=﹣(m﹣)2+,即可求M;
【详解】
(1)y=ax2﹣3ax﹣4a与y轴交于点C(0,﹣3),
∴a=,
∴y=x2﹣x﹣3,
与x轴交点A(﹣1,0),B(4,0);
(2)设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=x﹣3;
过点D作DH∥y轴,与直线BC交于点H,
设H(x,x﹣3),D(x,x2﹣x﹣3),
∴DH=|x2﹣3x|,
∵S△ABC=,
∴S△DBC==6,
∴S△DBC=2×|x2﹣3x|=6,
∴x=2+2,x=2﹣2,x=2;
∴D点的横坐标为2+2,2﹣2,2;
(3)过点M作MG∥x轴,交FN的延长线于点G,
设M(m,m2﹣m﹣3),N(n,n2﹣n﹣3),
则E(m,m﹣3),F(n,n﹣3),
∴ME=﹣m2+3m,NF=﹣n2+3n,
∵EF∥MN,ME∥NF,
∴四边形MNFE是平行四边形,
∴ME=NF,
∴﹣m2+3m=﹣n2+3n,
∴m+n=4,
∴MG=n﹣m=4﹣2m,
∴∠NMG=∠OBC,
∴cos∠NMG=cos∠OBC=,
∵B(4,0),C(0,﹣3),
∴OB=4,OC=3,
在Rt△BOC中,BC=5,
∴MN=(n﹣m)=(4﹣2m)=5﹣m,
∴ME+MN=﹣m2+3m+5﹣m=﹣(m﹣)2+,
∵﹣<0,
∴当m=时,ME+MN有最大值,
∴M(,﹣)
【点睛】
本题考查二次函数图象及性质,一次函数图象及性质;熟练掌握待定系数法求函数解析式的方法,结合三角形的性质解题.
8.已知:二次函数(a为常数).
(1)请写出该二次函数图象的三条性质;
(2)在同一直角坐标系中,若该二次函数的图象在的部分与一次函数的图象有两个交点,求的取值范围.
【答案】(1)见解析;(2).
【解析】
【分析】
(1)可从开口方向、对称轴、最值等角度来研究即可;
(2) 先由二次函数的图象与一次函数的图象有两个交点,即关于x的一元二次方程有两个不相等的实数根,由此可得,再根据二次函数的图象在的部分与一次函数的图象有两个交点,也就是说二次函数的图象与轴的部分有两个交点,画出函数的图象,结合图象,可知当时,,将x=4代入求得a的取值范围,由此即可求得答案.
【详解】
(1)①图象开口向上;②图象的对称轴为直线;③当时,随的增大而增大;④当时,随的增大而减小;⑤当时,函数有最小值;
(2)∵二次函数的图象与一次函数的图象有两个交点,
∴,即,
,解得,
∵二次函数的图象在的部分与一次函数的图象有两个交点,
∴二次函数的图象与轴的部分有两个交点,
画出二次函数的图象,结合图象,
可知当时,,
∴当时,,得,
∴当二次函数的图象在的部分与一次函数的图象有两个交点时,
的取值范围为.
【点睛】
本题考查的是二次函数综合题,涉及了二次函数的性质,二次函数图象与一次函数图象的交点问题,二次函数的图象与x轴交点问题,正确进行分析并运用数形结合思想、灵活运用相关知识是解题的关键.
9.已知函数(为常数)
(1)当,
①点在此函数图象上,求的值;
②求此函数的最大值.
(2)已知线段的两个端点坐标分别为,当此函数的图象与线段只有一个交点时,直接写出的取值范围.
(3)当此函数图象上有4个点到轴的距离等于4,求的取值范围.
【答案】(1)①②;(2),时,图象与线段只有一个交点;(3)函数图象上有4个点到轴的距离等于4时,或.
【解析】
【分析】
(1)①将代入;②当时,当时有最大值为5;当时,当时有最大值为;故函数的最大值为;
(2)将点代入中,得到,所以时,图象与线段只有一个交点;将点)代入和中,得到,
所以时图象与线段只有一个交点;
(3)当时,,得到;当时,,得到,当时,,.
【详解】
解:(1)当时,
,
①将代入,
∴;
②当时,当时有最大值为5;
当时,当时有最大值为;
∴函数的最大值为;
(2)将点代入中,
∴,
∴时,图象与线段只有一个交点;
将点代入中,
∴,
将点代入中,
∴,
∴时图象与线段只有一个交点;
综上所述:,时,图象与线段只有一个交点;
(3)当时,,
,∴;
当时,,
,∴,
当时,,
;
∴函数图象上有4个点到轴的距离等于4时,或.
【点睛】
考核知识点:二次函数综合.数形结合分析问题是关键.
10.在平面直角坐标系xOy中,顶点为A的抛物线与x轴交于B、C两点,与y轴交于点D,已知A(1,4),B(3,0).
(1)求抛物线对应的二次函数表达式;
(2)探究:如图1,连接OA,作DE∥OA交BA的延长线于点E,连接OE交AD于点F,M是BE的中点,则OM是否将四边形OBAD分成面积相等的两部分?请说明理由;
(3)应用:如图2,P(m,n)是抛物线在第四象限的图象上的点,且m+n=﹣1,连接PA、PC,在线段PC上确定一点M,使AN平分四边形ADCP的面积,求点N的坐标.提示:若点A、B的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),则线段AB的中点坐标为(,).
【答案】(1)y=﹣x2+2x﹣3;(2)OM将四边形OBAD分成面积相等的两部分,理由见解析;(3)点N(,﹣).
【解析】
【分析】
(1)函数表达式为:y=a(x﹣1)2+4,将点B坐标的坐标代入上式,即可求解;
(2)利用同底等高的两个三角形的面积相等,即可求解;
(3)由(2)知:点N是PQ的中点,根据C,P点的坐标求出直线PC的解析式,同理求出AC,DQ的解析式,并联立方程求出Q点的坐标,从而即可求N点的坐标.
【详解】
(1)函数表达式为:y=a(x﹣1)2+4,
将点B坐标的坐标代入上式得:0=a(3﹣1)2+4,
解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+2x﹣3;
(2)OM将四边形OBAD分成面积相等的两部分,理由:
如图1,∵DE∥AO,S△ODA=S△OEA,
S△ODA+S△AOM=S△OEA+S△AOM,即:S四边形OMAD=S△OBM,
∴S△OME=S△OBM,
∴S四边形OMAD=S△OBM;
(3)设点P(m,n),n=﹣m2+2m+3,而m+n=﹣1,
解得:m=﹣1或4,故点P(4,﹣5);
如图2,故点D作QD∥AC交PC的延长线于点Q,
由(2)知:点N是PQ的中点,
设直线PC的解析式为y=kx+b,
将点C(﹣1,0)、P(4,﹣5)的坐标代入得:,
解得:,
所以直线PC的表达式为:y=﹣x﹣1…①,
同理可得直线AC的表达式为:y=2x+2,
直线DQ∥CA,且直线DQ经过点D(0,3),
同理可得直线DQ的表达式为:y=2x+3…②,
联立①②并解得:x=﹣,即点Q(﹣,),
∵点N是PQ的中点,
由中点公式得:点N(,﹣).
【点睛】
本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数、图形面积的计算等,其中(3)直接利用(2)的结论,即点N是PQ的中点,是本题解题的突破点.
11.如图①,抛物线与x轴交于A、B两点(点A位于点B的左侧),与y轴交于点C,已知的面积为6.
(1)求的值;
(2)求外接圆圆心的坐标;
(3)如图②,P是抛物线上一点,点Q为射线CA上一点,且P、Q两点均在第三象限内,Q、A是位于直线BP同侧的不同两点,若点P到x轴的距离为d,的面积为,且,求点Q的坐标.
【答案】(1)-3;(2)坐标(-1,1);(3)Q.
【解析】
【分析】
(1)利用抛物线解析式得到A、B、C三点坐标,然后利用三角形面积公式列出方程解出a;(2)利用第一问得到A、B、C三点坐标,求出AC解析式,找到AC垂直平分线的解析式,与AB垂直平分线解析式联立,解出x、y即为圆心坐标;(3)过点P做PD⊥x轴,PD=d,发现△ABP与△QBP的面积相等,得到A、D两点到PB得距离相等,可得,求出PB解析式,与二次函数解析式联立得到P点坐标,又易证,得到BQ=AP=,设出Q点坐标,点与点的距离列出方程,解出Q点坐标即可
【详解】
(1)解:由题意得
由图知:
所以A(),,
=6
∴
(2)由(1)得A(),,
∴直线AC得解析式为:
AC中点坐标为
∴AC的垂直平分线为:
又∵AB的垂直平分线为:
∴ 得
外接圆圆心的坐标(-1,1).
(3)解:过点P做PD⊥x轴
由题意得:PD=d,
∴
=2d
∵的面积为
∴,即A、D两点到PB得距离相等
∴
设PB直线解析式为;过点
∴
∴易得
所以P(-4,-5),
由题意及
易得:
∴BQ=AP=
设Q(m,-1)()
∴
∴Q.
【点睛】
本题考查二次函数综合性问题,涉及到一次函数、三角形外接圆圆心、全等三角形等知识点,第一问关键在于用a表示出A、B、C三点坐标;第二问关键在于找到AC垂直平分线的解析式,与AB垂直平分线解析式;第三问关键在于能够求出PB的解析式
12.抛物线与x轴交于A,B两点(OA<OB),与y轴交于点C.
(1)求点A,B,C的坐标;
(2)点P从点O出发,以每秒2个单位长度的速度向点B运动,同时点E也从点O出发,以每秒1个单位长度的速度向点C运动,设点P的运动时间为t秒(0<t<2).
①过点E作x轴的平行线,与BC相交于点D(如图所示),当t为何值时,的值最小,求出这个最小值并写出此时点E,P的坐标;
②在满足①的条件下,抛物线的对称轴上是否存在点F,使△EFP为直角三角形?若存在,请直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)A(2,0),B(4,0),C(0,2);(2)①t=1时,有最小值1,此时OP=2,OE=1,∴E(0,1),P(2,0);②F(3,2),(3,7).
【解析】
试题分析:(1)在抛物线的解析式中,令y=0,令x=0,解方程即可得到结果;
(2)①由题意得:OP=2t,OE=t,通过△CDE∽△CBO得到,即,求得有最小值1,即可求得结果;
②存在,求得抛物线的对称方程为x=3,设F(3,m),当△EFP为直角三角形时,①当∠EPF=90°时,②当∠EFP=90°时,③当∠PEF=90°时,根据勾股定理列方程即可求得结果.
试题解析:(1)在抛物线的解析式中,令y=0,即,解得:,,∵OA<OB,∴A(2,0),B(4,0),在抛物线的解析式中,令x=0,得y=2,∴C(0,2);
(2)①由题意得:OP=2t,OE=t,∵DE∥OB,∴△CDE∽△CBO,∴,即,∴DE=4﹣2t,
∴===,∵0<t<2,始终为正数,且t=1时,有最大值1,∴t=1时,有最小值1,即t=1时,有最小值1,此时OP=2,OE=1,∴E(0,1),P(2,0);
②存在,∵抛物线的对称轴方程为x=3,设F(3,m),∴,=,=,
当△EFP为直角三角形时,
①当∠EPF=90°时,,即,解得:m=2,
②当∠EFP=90°时,,即,解得;m=0或m=1,不合题意舍去,∴当∠EFP=90°时,这种情况不存在,
③当∠PEF=90°时,,即,解得:m=7,
综上所述,F(3,2),(3,7).
考点:1.二次函数综合题;2.动点型;3.最值问题;4.二次函数的最值;5.分类讨论;6.压轴题.
13.如图,抛物线与x轴交于点A(,0)、点B(2,0),与y轴交于点C(0,1),连接BC.
(1)求抛物线的函数关系式;
(2)点N为抛物线上的一个动点,过点N作NP⊥x轴于点P,设点N的横坐标为t(),求△ABN的面积S与t的函数关系式;
(3)若且时△OPN∽△COB,求点N的坐标.
【答案】(1);(2);(3)(,)或(1,2).
【解析】
试题分析:(1)可设抛物线的解析式为,用待定系数法就可得到结论;
(2)当时,点N在x轴的上方,则NP等于点N的纵坐标,只需求出AB,就可得到S与t的函数关系式;
(3)由相似三角形的性质可得PN=2PO.而PO=,需分和0<t<2两种情况讨论,由PN=2PO得到关于t的方程,解这个方程,就可得到答案.
试题解析:(1)设抛物线的解析式为,把C(0,1)代入可得:,∴,∴抛物线的函数关系式为:,即;
(2)当时,>0,∴NP===,
∴S=AB•PN==;
(3)∵△OPN∽△COB,∴,∴,∴PN=2PO.
①当时,PN===,PO==,∴,整理得:,解得:=,=,∵>0,<<0,∴t=,此时点N的坐标为(,);
②当0<t<2时,PN===,PO==t,∴,整理得:,解得:=,=1.∵<0,0<1<2,∴t=1,此时点N的坐标为(1,2).
综上所述:点N的坐标为(,)或(1,2).
考点:1.二次函数综合题;2.待定系数法求二次函数解析式;3.相似三角形的性质.
14.如图,已知二次函数y=ax2+bx+3 的图象与x轴分别交于A(1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C
(1)求此二次函数解析式;
(2)点D为抛物线的顶点,试判断△BCD的形状,并说明理由;
(3)将直线BC向上平移t(t>0)个单位,平移后的直线与抛物线交于M,N两点(点M在y轴的右侧),当△AMN为直角三角形时,求t的值.
【答案】(1);(2)△BCD为直角三角形,理由见解析;(3)当△AMN为直角三角形时,t的值为1或4.
【解析】
【分析】
(1)根据点A、B的坐标,利用待定系数法即可求出二次函数解析式;
(2)利用配方法及二次函数图象上点的坐标特征,可求出点C、D的坐标,利用两点间的距离公式可求出CD、BD、BC的长,由勾股定理的逆定理可证出△BCD为直角三角形;
(3)根据点B、C的坐标,利用待定系数法可求出直线BC的解析式,进而可找出平移后直线的解析式,联立两函数解析式成方程组,通过解方程组可找出点M、N的坐标,利用两点间的距离公式可求出AM2、AN2、MN2的值,分别令三个角为直角,利用勾股定理可得出关于t的无理方程,解之即可得出结论.
【详解】
(1)将、代入,得:
,解得:,
此二次函数解析式为.
(2)为直角三角形,理由如下:
,
顶点的坐标为.
当时,,
点的坐标为.
点的坐标为,
,
,
.
,
,
为直角三角形.
(3)设直线的解析式为,
将,代入,得:
,解得:,
直线的解析式为,
将直线向上平移个单位得到的直线的解析式为.
联立新直线与抛物线的解析式成方程组,得:,
解得:,,
点的坐标为,,点的坐标为,.
点的坐标为,
,,.
为直角三角形,
分三种情况考虑:
①当时,有,即,
整理,得:,
解得:,(不合题意,舍去);
②当时,有,即,
整理,得:,
解得:,(不合题意,舍去);
③当时,有,即,
整理,得:.
,
该方程无解(或解均为增解).
综上所述:当为直角三角形时,的值为1或4.
【点睛】
本题考查了待定系数法求二次函数解析式、待定系数法求一次函数解析式、二次函数图象上点的坐标特征、勾股定理以及勾股定理的逆定理,解题的关键是:(1)根据点的坐标,利用待定系数法求出二次函数解析式;(2)利用两点间的距离公式结合勾股定理的逆定理找出BC2+BD2=CD2;(3)分∠MAN=90°、∠AMN=90°及∠ANM=90°三种情况考虑.
15.如图,抛物线y=ax2+c(a≠0)经过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的垂线,垂足分别为点M、N.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)求证:AO=AM;
(3)探究:
①当k=0时,直线y=kx与x轴重合,求出此时的值;
②试说明无论k取何值,的值都等于同一个常数.
【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的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的坐标,然后求出AO、AM的长,即可得证。
(3)①k=0时,求出AM、BN的长,然后代入计算即可得解;
②设点A(x1,x12﹣1),B(x2,x22﹣1),然后表示出,再联立抛物线与直线解析式,消掉未知数y得到关于x的一元二次方程,利用根与系数的关系表示出x1+x2,x1•2,并求出x12+x22,x12•x22,然后代入进行计算即可得解。
【详解】
解:(1)∵抛物线y=ax2+c(a≠0)经过C(2,0),D(0,﹣1),
∴,解得。
∴抛物线的解析式为y=x2﹣1。
(2)证明:设点A的坐标为(m,m2﹣1),
则。
∵直线l过点E(0,﹣2)且平行于x轴,∴点M的纵坐标为﹣2。
∴AM=m2﹣1﹣(﹣2)=m2+1。
∴AO=AM。
(3)①k=0时,直线y=kx与x轴重合,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,
由根与系数的关系得,x1+x2=4k,x1•x2=﹣4,
∴x12+x22=(x1+x2)2﹣2x1•x2=16k2+8,x12•x22=16。
∴。
∴无论k取何值,的值都等于同一个常数1。
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