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中考数学二次函数综合题及答案
一、二次函数
1.已知:如图,抛物线y=ax2+bx+c与坐标轴分别交于点A(0,6),B(6,0),C(﹣2,0),点P是线段AB上方抛物线上的一个动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P运动到什么位置时,△PAB的面积有最大值?
(3)过点P作x轴的垂线,交线段AB于点D,再过点P做PE∥x轴交抛物线于点E,连结DE,请问是否存在点P使△PDE为等腰直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)抛物线解析式为y=﹣x2+2x+6;(2)当t=3时,△PAB的面积有最大值;(3)点P(4,6).
【解析】
【分析】(1)利用待定系数法进行求解即可得;
(2)作PM⊥OB与点M,交AB于点N,作AG⊥PM,先求出直线AB解析式为y=﹣x+6,设P(t,﹣t2+2t+6),则N(t,﹣t+6),由S△PAB=S△PAN+S△PBN=PN•AG+PN•BM=PN•OB列出关于t的函数表达式,利用二次函数的性质求解可得;
(3)由PH⊥OB知DH∥AO,据此由OA=OB=6得∠BDH=∠BAO=45°,结合∠DPE=90°知若△PDE为等腰直角三角形,则∠EDP=45°,从而得出点E与点A重合,求出y=6时x的值即可得出答案.
【详解】(1)∵抛物线过点B(6,0)、C(﹣2,0),
∴设抛物线解析式为y=a(x﹣6)(x+2),
将点A(0,6)代入,得:﹣12a=6,
解得:a=﹣,
所以抛物线解析式为y=﹣(x﹣6)(x+2)=﹣x2+2x+6;
(2)如图1,过点P作PM⊥OB与点M,交AB于点N,作AG⊥PM于点G,
设直线AB解析式为y=kx+b,
将点A(0,6)、B(6,0)代入,得:
,
解得:,
则直线AB解析式为y=﹣x+6,
设P(t,﹣t2+2t+6)其中0<t<6,
则N(t,﹣t+6),
∴PN=PM﹣MN=﹣t2+2t+6﹣(﹣t+6)=﹣t2+2t+6+t﹣6=﹣t2+3t,
∴S△PAB=S△PAN+S△PBN
=PN•AG+PN•BM
=PN•(AG+BM)
=PN•OB
=×(﹣t2+3t)×6
=﹣t2+9t
=﹣(t﹣3)2+,
∴当t=3时,△PAB的面积有最大值;
(3)如图2,
∵PH⊥OB于H,
∴∠DHB=∠AOB=90°,
∴DH∥AO,
∵OA=OB=6,
∴∠BDH=∠BAO=45°,
∵PE∥x轴、PD⊥x轴,
∴∠DPE=90°,
若△PDE为等腰直角三角形,
则∠EDP=45°,
∴∠EDP与∠BDH互为对顶角,即点E与点A重合,
则当y=6时,﹣x2+2x+6=6,
解得:x=0(舍)或x=4,
即点P(4,6).
【点睛】本题考查了二次函数的综合问题,涉及到待定系数法、二次函数的最值、等腰直角三角形的判定与性质等,熟练掌握和灵活运用待定系数法求函数解析式、二次函数的性质、等腰直角三角形的判定与性质等是解题的关键.
2.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.
3.如图,对称轴为直线的抛物线与x轴相交于A、B两点,其中A点的坐标为(-3,0).
(1)求点B的坐标;
(2)已知,C为抛物线与y轴的交点.
①若点P在抛物线上,且,求点P的坐标;
②设点Q是线段AC上的动点,作QD⊥x轴交抛物线于点D,求线段QD长度的最大值.
【答案】(1)点B的坐标为(1,0).
(2)①点P的坐标为(4,21)或(-4,5).
②线段QD长度的最大值为.
【解析】
【分析】
(1)由抛物线的对称性直接得点B的坐标.
(2)①用待定系数法求出抛物线的解析式,从而可得点C的坐标,得到,设出点P 的坐标,根据列式求解即可求得点P的坐标.
②用待定系数法求出直线AC的解析式,由点Q在线段AC上,可设点Q的坐标为(q,-q-3),从而由QD⊥x轴交抛物线于点D,得点D的坐标为(q,q2+2q-3),从而线段QD等于两点纵坐标之差,列出函数关系式应用二次函数最值原理求解.
【详解】
解:(1)∵A、B两点关于对称轴对称 ,且A点的坐标为(-3,0),
∴点B的坐标为(1,0).
(2)①∵抛物线,对称轴为,经过点A(-3,0),
∴,解得.
∴抛物线的解析式为.
∴B点的坐标为(0,-3).∴OB=1,OC=3.∴.
设点P的坐标为(p,p2+2p-3),则.
∵,∴,解得.
当时;当时,,
∴点P的坐标为(4,21)或(-4,5).
②设直线AC的解析式为,将点A,C的坐标代入,得:
,解得:.
∴直线AC的解析式为.
∵点Q在线段AC上,∴设点Q的坐标为(q,-q-3).
又∵QD⊥x轴交抛物线于点D,∴点D的坐标为(q,q2+2q-3).
∴.
∵,
∴线段QD长度的最大值为.
4.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).
5.童装店销售某款童装,每件售价为60元,每星期可卖100件,为了促销该店决定降价销售,经市场调查发现:每降价1元,每星期可多卖10件,已知该款童装每件成本30元,设降价后该款童装每件售价元,每星期的销售量为件.
(1)降价后,当某一星期的销售量是未降价前一星期销售量的3倍时,求这一星期中每件童装降价多少元?
(2)当每件售价定为多少元时,一星期的销售利润最大,最大利润是多少?
【答案】(1)这一星期中每件童装降价20元;(2)每件售价定为50元时,一星期的销售利润最大,最大利润4000元.
【解析】
【分析】
(1)根据售量与售价x(元/件)之间的关系列方程即可得到结论.
(2)设每星期利润为W元,构建二次函数利用二次函数性质解决问题.
【详解】
解:(1)根据题意得,(60﹣x)×10+100=3×100,
解得:x=40,
60﹣40=20元,
答:这一星期中每件童装降价20元;
(2)设利润为w,
根据题意得,w=(x﹣30)[(60﹣x)×10+100]=﹣10x2+1000x﹣21000
=﹣10(x﹣50)2+4000,
答:每件售价定为50元时,一星期的销售利润最大,最大利润4000元.
【点睛】
本题考查二次函数的应用,一元二次不等式,解题的关键是构建二次函数解决最值问题,利用图象法解一元二次不等式,属于中考常考题型.
6.(2017南宁,第26题,10分)如图,已知抛物线与坐标轴交于A,B,C三点,其中C(0,3),∠BAC的平分线AE交y轴于点D,交BC于点E,过点D的直线l与射线AC,AB分别交于点M,N.
(1)直接写出a的值、点A的坐标及抛物线的对称轴;
(2)点P为抛物线的对称轴上一动点,若△PAD为等腰三角形,求出点P的坐标;
(3)证明:当直线l绕点D旋转时,均为定值,并求出该定值.
【答案】(1)a=,A(﹣,0),抛物线的对称轴为x=;(2)点P的坐标为(,0)或(,﹣4);(3).
【解析】
试题分析:(1)由点C的坐标为(0,3),可知﹣9a=3,故此可求得a的值,然后令y=0得到关于x的方程,解关于x的方程可得到点A和点B的坐标,最后利用抛物线的对称性可确定出抛物线的对称轴;
(2)利用特殊锐角三角函数值可求得∠CAO=60°,依据AE为∠BAC的角平分线可求得∠DAO=30°,然后利用特殊锐角三角函数值可求得OD=1,则可得到点D的坐标.设点P的坐标为(,a).依据两点的距离公式可求得AD、AP、DP的长,然后分为AD=PA、AD=DP、AP=DP三种情况列方程求解即可;
(3)设直线MN的解析式为y=kx+1,接下来求得点M和点N的横坐标,于是可得到AN的长,然后利用特殊锐角三角函数值可求得AM的长,最后将AM和AN的长代入化简即可.
试题解析:(1)∵C(0,3),∴﹣9a=3,解得:a=.
令y=0得:,∵a≠0,∴,解得:x=﹣或x=,∴点A的坐标为(﹣,0),B(,0),∴抛物线的对称轴为x=.
(2)∵OA=,OC=3,∴tan∠CAO=,∴∠CAO=60°.
∵AE为∠BAC的平分线,∴∠DAO=30°,∴DO=AO=1,∴点D的坐标为(0,1).
设点P的坐标为(,a).
依据两点间的距离公式可知:AD2=4,AP2=12+a2,DP2=3+(a﹣1)2.
当AD=PA时,4=12+a2,方程无解.
当AD=DP时,4=3+(a﹣1)2,解得a=0或a=2(舍去),∴点P的坐标为(,0).
当AP=DP时,12+a2=3+(a﹣1)2,解得a=﹣4,∴点P的坐标为(,﹣4).
综上所述,点P的坐标为(,0)或(,﹣4).
(3)设直线AC的解析式为y=mx+3,将点A的坐标代入得:,解得:m=,∴直线AC的解析式为.
设直线MN的解析式为y=kx+1.
把y=0代入y=kx+1得:kx+1=0,解得:x=,∴点N的坐标为(,0),∴AN==.
将与y=kx+1联立解得:x=,∴点M的横坐标为.
过点M作MG⊥x轴,垂足为G.则AG=.
∵∠MAG=60°,∠AGM=90°,∴AM=2AG==,∴= == =.
点睛:本题主要考查的是二次函数的综合应用,解答本题主要应用了待定系数法求一次函数、二次函数的解析式,分类讨论是解答问题(2)的关键,求得点M的坐标和点N的坐标是解答问题(3)的关键.
7.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c的顶点坐标为P(2,9),与x轴交于点A,B,与y轴交于点C(0,5).
(Ⅰ)求二次函数的解析式及点A,B的坐标;
(Ⅱ)设点Q在第一象限的抛物线上,若其关于原点的对称点Q′也在抛物线上,求点Q的坐标;
(Ⅲ)若点M在抛物线上,点N在抛物线的对称轴上,使得以A,C,M,N为顶点的四边形是平行四边形,且AC为其一边,求点M,N的坐标.
【答案】(1)y=﹣x2+4x+5,A(﹣1,0),B(5,0);(2)Q(,4);(3)M(1,8),N(2,13)或M′(3,8),N′(2,3).
【解析】
【分析】
(1)设顶点式,再代入C点坐标即可求解解析式,再令y=0可求解A和B点坐标;
(2)设点Q(m,﹣m2+4m+5),则其关于原点的对称点Q′(﹣m,m2﹣4m﹣5),再将Q′坐标代入抛物线解析式即可求解m的值,同时注意题干条件“Q在第一象限的抛物线上”;
(3)利用平移AC的思路,作MK⊥对称轴x=2于K,使MK=OC,分M点在对称轴左边和右边两种情况分类讨论即可.
【详解】
(Ⅰ)设二次函数的解析式为y=a(x﹣2)2+9,把C(0,5)代入得到a=﹣1,
∴y=﹣(x﹣2)2+9,即y=﹣x2+4x+5,
令y=0,得到:x2﹣4x﹣5=0,
解得x=﹣1或5,
∴A(﹣1,0),B(5,0).
(Ⅱ)设点Q(m,﹣m2+4m+5),则Q′(﹣m,m2﹣4m﹣5).
把点Q′坐标代入y=﹣x2+4x+5,
得到:m2﹣4m﹣5=﹣m2﹣4m+5,
∴m=或(舍弃),
∴Q(,).
(Ⅲ)如图,作MK⊥对称轴x=2于K.
①当MK=OA,NK=OC=5时,四边形ACNM是平行四边形.
∵此时点M的横坐标为1,
∴y=8,
∴M(1,8),N(2,13),
②当M′K=OA=1,KN′=OC=5时,四边形ACM′N′是平行四边形,
此时M′的横坐标为3,可得M′(3,8),N′(2,3).
【点睛】
本题主要考查了二次函数的应用,第3问中理解通过平移AC可应用“一组对边平行且相等”得到平行四边形.
8.如图,某足球运动员站在点O处练习射门,将足球从离地面0.5m的A处正对球门踢出(点A在y轴上),足球的飞行高度y(单位:m)与飞行时间t(单位:s)之间满足函数关系y=at2+5t+c,已知足球飞行0.8s时,离地面的高度为3.5m.
(1)足球飞行的时间是多少时,足球离地面最高?最大高度是多少?
(2)若足球飞行的水平距离x(单位:m)与飞行时间t(单位:s)之间具有函数关系x=10t,已知球门的高度为2.44m,如果该运动员正对球门射门时,离球门的水平距离为28m,他能否将球直接射入球门?
【答案】(1)足球飞行的时间是s时,足球离地面最高,最大高度是4.5m;(2)能.
【解析】
试题分析:(1)由题意得:函数y=at2+5t+c的图象经过(0,0.5)(0.8,3.5),于是得到,求得抛物线的解析式为:y=﹣t2+5t+,当t=时,y最大=4.5;
(2)把x=28代入x=10t得t=2.8,当t=2.8时,y=﹣×2.82+5×2.8+=2.25<2.44,于是得到他能将球直接射入球门.
解:(1)由题意得:函数y=at2+5t+c的图象经过(0,0.5)(0.8,3.5),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣t2+5t+,
∴当t=时,y最大=4.5;
(2)把x=28代入x=10t得t=2.8,
∴当t=2.8时,y=﹣×2.82+5×2.8+=2.25<2.44,
∴他能将球直接射入球门.
考点:二次函数的应用.
9.如图,已知A(﹣2,0),B(4,0),抛物线y=ax2+bx﹣1过A、B两点,并与过A点的直线y=﹣x﹣1交于点C.
(1)求抛物线解析式及对称轴;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在一点P,使四边形ACPO的周长最小?若存在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)点M为y轴右侧抛物线上一点,过点M作直线AC的垂线,垂足为N.问:是否存在这样的点N,使以点M、N、C为顶点的三角形与△AOC相似,若存在,求出点N的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)抛物线解析式为:y=,抛物线对称轴为直线x=1;(2)存在P点坐标为(1,﹣);(3)N点坐标为(4,﹣3)或(2,﹣1)
【解析】
分析:(1)由待定系数法求解即可;
(2)将四边形周长最小转化为PC+PO最小即可;
(3)利用相似三角形对应点进行分类讨论,构造图形.设出点N坐标,表示点M坐标代入抛物线解析式即可.
详解:(1)把A(-2,0),B(4,0)代入抛物线y=ax2+bx-1,得
解得
∴抛物线解析式为:y=x2−x−1
∴抛物线对称轴为直线x=-=1
(2)存在
使四边形ACPO的周长最小,只需PC+PO最小
∴取点C(0,-1)关于直线x=1的对称点C′(2,-1),连C′O与直线x=1的交点即为P点.
设过点C′、O直线解析式为:y=kx
∴k=-
∴y=-x
则P点坐标为(1,-)
(3)当△AOC∽△MNC时,
如图,延长MN交y轴于点D,过点N作NE⊥y轴于点E
∵∠ACO=∠NCD,∠AOC=∠CND=90°
∴∠CDN=∠CAO
由相似,∠CAO=∠CMN
∴∠CDN=∠CMN
∵MN⊥AC
∴M、D关于AN对称,则N为DM中点
设点N坐标为(a,-a-1)
由△EDN∽△OAC
∴ED=2a
∴点D坐标为(0,-a−1)
∵N为DM中点
∴点M坐标为(2a,a−1)
把M代入y=x2−x−1,解得
a=4
则N点坐标为(4,-3)
当△AOC∽△CNM时,∠CAO=∠NCM
∴CM∥AB则点C关于直线x=1的对称点C′即为点N
由(2)N(2,-1)
∴N点坐标为(4,-3)或(2,-1)
点睛:本题为代数几何综合题,考查了待定系数、两点之间线段最短的数学模型构造、三角形相似.解答时,应用了数形结合和分类讨论的数学思想.
10.抛物线L:y=﹣x2+bx+c经过点A(0,1),与它的对称轴直线x=1交于点B.
(1)直接写出抛物线L的解析式;
(2)如图1,过定点的直线y=kx﹣k+4(k<0)与抛物线L交于点M、N.若△BMN的面积等于1,求k的值;
(3)如图2,将抛物线L向上平移m(m>0)个单位长度得到抛物线L1,抛物线L1与y轴交于点C,过点C作y轴的垂线交抛物线L1于另一点D.F为抛物线L1的对称轴与x轴的交点,P为线段OC上一点.若△PCD与△POF相似,并且符合条件的点P恰有2个,求m的值及相应点P的坐标.
【答案】(1)y=﹣x2+2x+1;(2)-3;(3)当m=2﹣1时,点P的坐标为(0,)和(0,);当m=2时,点P的坐标为(0,1)和(0,2).
【解析】
【分析】(1)根据对称轴为直线x=1且抛物线过点A(0,1)利用待定系数法进行求解可即得;
(2)根据直线y=kx﹣k+4=k(x﹣1)+4知直线所过定点G坐标为(1,4),从而得出BG=2,由S△BMN=S△BNG﹣S△BMG=BG•xN﹣BG•xM=1得出xN﹣xM=1,联立直线和抛物线解析式求得x=,根据xN﹣xM=1列出关于k的方程,解之可得;
(3)设抛物线L1的解析式为y=﹣x2+2x+1+m,知C(0,1+m)、D(2,1+m)、F(1,0),再设P(0,t),分△PCD∽△POF和△PCD∽△POF两种情况,由对应边成比例得出关于t与m的方程,利用符合条件的点P恰有2个,结合方程的解的情况求解可得.
【详解】(1)由题意知,解得:,
∴抛物线L的解析式为y=﹣x2+2x+1;
(2)如图1,设M点的横坐标为xM,N点的横坐标为xN,
∵y=kx﹣k+4=k(x﹣1)+4,
∴当x=1时,y=4,即该直线所过定点G坐标为(1,4),
∵y=﹣x2+2x+1=﹣(x﹣1)2+2,
∴点B(1,2),
则BG=2,
∵S△BMN=1,即S△BNG﹣S△BMG=BG•(xN﹣1)-BG•(xM-1)=1,
∴xN﹣xM=1,
由得:x2+(k﹣2)x﹣k+3=0,
解得:x==,
则xN=、xM=,
由xN﹣xM=1得=1,
∴k=±3,
∵k<0,
∴k=﹣3;
(3)如图2,
设抛物线L1的解析式为y=﹣x2+2x+1+m,
∴C(0,1+m)、D(2,1+m)、F(1,0),
设P(0,t),
(a)当△PCD∽△FOP时,,
∴,
∴t2﹣(1+m)t+2=0①;
(b)当△PCD∽△POF时,,
∴,
∴t=(m+1)②;
(Ⅰ)当方程①有两个相等实数根时,
△=(1+m)2﹣8=0,
解得:m=2﹣1(负值舍去),
此时方程①有两个相等实数根t1=t2=,
方程②有一个实数根t=,
∴m=2﹣1,
此时点P的坐标为(0,)和(0,);
(Ⅱ)当方程①有两个不相等的实数根时,
把②代入①,得:(m+1)2﹣(m+1)+2=0,
解得:m=2(负值舍去),
此时,方程①有两个不相等的实数根t1=1、t2=2,
方程②有一个实数根t=1,
∴m=2,此时点P的坐标为(0,1)和(0,2);
综上,当m=2﹣1时,点P的坐标为(0,)和(0,);
当m=2时,点P的坐标为(0,1)和(0,2).
【点睛】本题主要考查二次函数的应用,涉及到待定系数法求函数解析式、割补法求三角形的面积、相似三角形的判定与性质等,(2)小题中根据三角形BMN的面积求得点N与点M的横坐标之差是解题的关键;(3)小题中运用分类讨论思想进行求解是关键.
11.如图,在平面直角坐标系中,A、B为x轴上两点,C、D为y轴上的两点,经
过点A、C、B的抛物线的一部分C1与经过点A、D、B的抛物线的一部分C2组合成一条封闭曲线,我们把这条封
闭曲线称为“蛋线”.已知点C的坐标为(0,),点M是抛物线C2:(<0)的顶点.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)“蛋线”在第四象限上是否存在一点P,使得△PBC的面积最大?若存在,求出△PBC面积的最大值;若不存在,请说明理由;
(3)当△BDM为直角三角形时,求的值.
【答案】(1)A(,0)、B(3,0).
(2)存在.S△PBC最大值为
(3)或时,△BDM为直角三角形.
【解析】
【分析】
(1)在中令y=0,即可得到A、B两点的坐标.
(2)先用待定系数法得到抛物线C1的解析式,由S△PBC = S△POC+ S△BOP–S△BOC得到△PBC面积的表达式,根据二次函数最值原理求出最大值.
(3)先表示出DM2,BD2,MB2,再分两种情况:①∠BMD=90°时;②∠BDM=90°时,讨论即可求得m的值.
【详解】
解:(1)令y=0,则,
∵m<0,∴,解得:,.
∴A(,0)、B(3,0).
(2)存在.理由如下:
∵设抛物线C1的表达式为(),
把C(0,)代入可得,.
∴C1的表达式为:,即.
设P(p,),
∴ S△PBC = S△POC+ S△BOP–S△BOC=.
∵<0,∴当时,S△PBC最大值为.
(3)由C2可知: B(3,0),D(0,),M(1,),
∴BD2=,BM2=,DM2=.
∵∠MBD<90°, ∴讨论∠BMD=90°和∠BDM=90°两种情况:
当∠BMD=90°时,BM2+ DM2= BD2,即+=,
解得:,(舍去).
当∠BDM=90°时,BD2+ DM2= BM2,即+=,
解得:,(舍去) .
综上所述,或时,△BDM为直角三角形.
12.如图,某足球运动员站在点O处练习射门,将足球从离地面0.5m的A处正对球门踢出(点A在y轴上),足球的飞行高度y(单位:m)与飞行时间t(单位:s)之间满足函数关系y=at2+5t+c,已知足球飞行0.8s时,离地面的高度为3.5m.
(1)足球飞行的时间是多少时,足球离地面最高?最大高度是多少?
(2)若足球飞行的水平距离x(单位:m)与飞行时间t(单位:s)之间具有函数关系x=10t,已知球门的高度为2.44m,如果该运动员正对球门射门时,离球门的水平距离为28m,他能否将球直接射入球门?
【答案】(1)足球飞行的时间是s时,足球离地面最高,最大高度是4.5m;(2)能.
【解析】
试题分析:(1)由题意得:函数y=at2+5t+c的图象经过(0,0.5)(0.8,3.5),于是得到,求得抛物线的解析式为:y=﹣t2+5t+,当t=时,y最大=4.5;
(2)把x=28代入x=10t得t=2.8,当t=2.8时,y=﹣×2.82+5×2.8+=2.25<2.44,于是得到他能将球直接射入球门.
解:(1)由题意得:函数y=at2+5t+c的图象经过(0,0.5)(0.8,3.5),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣t2+5t+,
∴当t=时,y最大=4.5;
(2)把x=28代入x=10t得t=2.8,
∴当t=2.8时,y=﹣×2.82+5×2.8+=2.25<2.44,
∴他能将球直接射入球门.
考点:二次函数的应用.
13.已知矩形ABCD中,AB=5cm,点P为对角线AC上的一点,且AP=.如图①,动点M从点A出发,在矩形边上沿着的方向匀速运动(不包含点C).设动点M的运动时间为t(s),的面积为S(cm²),S与t的函数关系如图②所示:
(1)直接写出动点M的运动速度为 ,BC的长度为 ;
(2)如图③,动点M重新从点A出发,在矩形边上,按原来的速度和方向匀速运动.同时,另一个动点N从点D出发,在矩形边上沿着的方向匀速运动,设动点N的运动速度为.已知两动点M、N经过时间在线段BC上相遇(不包含点C),动点M、N相遇后立即停止运动,记此时的面积为.
①求动点N运动速度的取值范围;
②试探究是否存在最大值.若存在,求出的最大值并确定运动速度时间的值;若不存在,请说明理由.
【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点相遇时的速度,取中间速度,注意C点相遇时的速度不能取等于;②过M点做MH⊥AC,则
得到S1,同时利用=15,得到S2,再得到关于x的二次函数,利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
∴
∴
=
=
因为,所以当时,取最大值.
【点睛】
本题重点考查动点问题,二次函数的应用,求不规则图形的面积等知识点,第一问关键能够从图像中得到信息,第二问第一小问关键在理清楚运动过程,第二小问关键在能够用x表示出S1和S2
14.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的左侧),与y轴交于点C,直线l经过A,C两点,连接BC.
(1)求直线l的解析式;
(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的长;
(3)取点G(0,﹣1),连接AG,在第一象限内的抛物线上,是否存在点P,使∠BAP=∠BCO﹣∠BAG?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【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)根据题目中的函数解析式可以求得点A和点C的坐标,从而可以求得直线l的函数解析式;
(2)根据题意作出合适的辅助线,利用三角形相似和勾股定理可以解答本题;
(3)根据题意画出相应的图形,然后根据锐角三角函数可以求得∠OAC=∠OCB,然后根据题目中的条件和图形,利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的左侧),与y轴交于点C,
∴点A的坐标为(-4,0),点B(1,0),点C(0,-2),
∵直线l经过A,C两点,设直线l的函数解析式为y=kx+b,
,得,
即直线l的函数解析式为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的坐标为(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的坐标为(,),
即存在点P(,),使∠BAP=∠BCO-∠BAG.
【点睛】
本题是一道二次函数综合题,解答本题的关键是明确题意,作出合适的辅助线,找出所求问题需要的条件,利用三角形相似、锐角三角函数和二次函数的性质解答.
15.如图1,抛物线与轴交于点和点,与轴交于点,抛物线的顶点为轴于点.将抛物线平移后得到顶点为且对称轴为直的抛物线.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,在直线上是否存在点,使是等腰三角形?若存在,请求出所有点的坐标:若不存在,请说明理由;
(3)点为抛物线上一动点,过点作轴的平行线交抛物线于点,点关于直线的对称点为,若以为顶点的三角形与全等,求直线的解析式.
【答案】(1)抛物线的解析式为;(2)点的坐标为,,;(3)的解析式为或.
【解析】
分析:(1)把和代入求出a、c的值,进而求出y1,再根据平移得出y2即可;
(2)抛物线的对称轴为,设,已知,过点作轴于,分三种情况时行讨论等腰三角形的底和腰,得到关于t的方程,解方程即可;
(3)设,则,根据对称性得,分点在直线的左侧或右侧时,结合以构成的三角形与全等求解即可.
详解:(1)由题意知,
,
解得,
所以,抛物线y的解析式为;
因为抛物线平移后得到抛物线,且顶点为,
所以抛物线的解析式为,
即: ;
(2)抛物线
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