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2020-2021备战中考数学二次函数综合练习题含答案
一、二次函数
1.已知如图,抛物线y=x2+bx+c过点A(3,0),B(1,0),交y轴于点C,点P是该抛物线上一动点,点P从C点沿抛物线向A点运动(点P不与点A重合),过点P作PD∥y轴交直线AC于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求点P在运动的过程中线段PD长度的最大值;
(3)△APD能否构成直角三角形?若能请直接写出点P坐标,若不能请说明理由;
(4)在抛物线对称轴上是否存在点M使|MA﹣MC|最大?若存在请求出点M的坐标,若不存在请说明理由.
【答案】(1)y=x2﹣4x+3;(2);(3)点P(1,0)或(2,﹣1);(4)M(2,﹣3).
【解析】
试题分析:(1)把点A、B的坐标代入抛物线解析式,解方程组得到b、c的值,即可得解;
(2)求出点C的坐标,再利用待定系数法求出直线AC的解析式,再根据抛物线解析式设出点P的坐标,然后表示出PD的长度,再根据二次函数的最值问题解答;
(3)①∠APD是直角时,点P与点B重合,②求出抛物线顶点坐标,然后判断出点P为在抛物线顶点时,∠PAD是直角,分别写出点P的坐标即可;
(4)根据抛物线的对称性可知MA=MB,再根据三角形的任意两边之差小于第三边可知点M为直线CB与对称轴交点时,|MA﹣MC|最大,然后利用待定系数法求出直线BC的解析式,再求解即可.
试题解析:解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c过点A(3,0),B(1,0),∴,解得,∴抛物线解析式为y=x2﹣4x+3;
(2)令x=0,则y=3,∴点C(0,3),则直线AC的解析式为y=﹣x+3,设点P(x,x2﹣4x+3).∵PD∥y轴,∴点D(x,﹣x+3),∴PD=(﹣x+3)﹣(x2﹣4x+3)=﹣x2+3x=﹣(x﹣)2+.∵a=﹣1<0,∴当x=时,线段PD的长度有最大值;
(3)①∠APD是直角时,点P与点B重合,此时,点P(1,0),②∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,∴抛物线的顶点坐标为(2,﹣1).∵A(3,0),∴点P为在抛物线顶点时,∠PAD=45°+45°=90°,此时,点P(2,﹣1).
综上所述:点P(1,0)或(2,﹣1)时,△APD能构成直角三角形;
(4)由抛物线的对称性,对称轴垂直平分AB,∴MA=MB,由三角形的三边关系,|MA﹣MC|<BC,∴当M、B、C三点共线时,|MA﹣MC|最大,为BC的长度,设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),则,解得:,∴直线BC的解析式为y=﹣3x+3.∵抛物线y=x2﹣4x+3的对称轴为直线x=2,∴当x=2时,y=﹣3×2+3=﹣3,∴点M(2,﹣3),即,抛物线对称轴上存在点M(2,﹣3),使|MA﹣MC|最大.
点睛:本题是二次函数综合题,主要利用了待定系数法求二次函数解析式,二次函数的最值问题,二次函数的对称性以及顶点坐标的求解,(2)整理出PD的表达式是解题的关键,(3)关键在于利用点的坐标特征作出判断,(4)根据抛物线的对称性和三角形的三边关系判断出点M的位置是解题的关键.
2.已知,点M为二次函数y=﹣(x﹣b)2+4b+1图象的顶点,直线y=mx+5分别交x轴正半轴,y轴于点A,B.
(1)判断顶点M是否在直线y=4x+1上,并说明理由.
(2)如图1,若二次函数图象也经过点A,B,且mx+5>﹣(x﹣b)2+4b+1,根据图象,写出x的取值范围.
(3)如图2,点A坐标为(5,0),点M在△AOB内,若点C(,y1),D(,y2)都在二次函数图象上,试比较y1与y2的大小.
【答案】(1)点M在直线y=4x+1上;理由见解析;(2)x的取值范围是x<0或x>5;(3)①当0<b<时,y1>y2,②当b=时,y1=y2,③当<b<时,y1<y2.
【解析】
【分析】
(1)根据顶点式解析式,可得顶点坐标,根据点的坐标代入函数解析式检验,可得答案;
(2)根据待定系数法,可得二次函数的解析式,根据函数图象与不等式的关系:图象在下方的函数值小,可得答案;
(3)根据解方程组,可得顶点M的纵坐标的范围,根据二次函数的性质,可得答案.
【详解】
(1)点M为二次函数y=﹣(x﹣b)2+4b+1图象的顶点,
∴M的坐标是(b,4b+1),
把x=b代入y=4x+1,得y=4b+1,
∴点M在直线y=4x+1上;
(2)如图1,
直线y=mx+5交y轴于点B,
∴B点坐标为(0,5)又B在抛物线上,
∴5=﹣(0﹣b)2+4b+1=5,解得b=2,
二次函数的解析是为y=﹣(x﹣2)2+9,
当y=0时,﹣(x﹣2)2+9=0,解得x1=5,x2=﹣1,
∴A(5,0).
由图象,得
当mx+5>﹣(x﹣b)2+4b+1时,x的取值范围是x<0或x>5;
(3)如图2,
∵直线y=4x+1与直线AB交于点E,与y轴交于F,
A(5,0),B(0,5)得
直线AB的解析式为y=﹣x+5,
联立EF,AB得方程组,
解得,
∴点E(,),F(0,1).
点M在△AOB内,
1<4b+1<,
∴0<b<.
当点C,D关于抛物线的对称轴对称时,b﹣=﹣b,∴b=,
且二次函数图象开口向下,顶点M在直线y=4x+1上,
综上:①当0<b<时,y1>y2,
②当b=时,y1=y2,
③当<b<时,y1<y2.
【点睛】
本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是把点的坐标代入函数解析式检验;解(2)的关键是利用函数图不等式的关系:图象在上方的函数值大;解(3)的关键是解方程组得出顶点M的纵坐标的范围,又利用了二次函数的性质:a<0时,点与对称轴的距离越小函数值越大.
3.如图,已知抛物线经过点A(-1,0),B(4,0),C(0,2)三点,点D与点C关于x轴对称,点P是线段AB上的一个动点,设点P的坐标为(m,0),过点P作x轴的垂线l交抛物线于点Q,交直线BD于点M.
(1)求该抛物线所表示的二次函数的表达式;
(2)在点P运动过程中,是否存在点Q,使得△BQM是直角三角形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)连接AC,将△AOC绕平面内某点H顺时针旋转90°,得到△A1O1C1,点A、O、C的对应点分别是点A、O1、C1、若△A1O1C1的两个顶点恰好落在抛物线上,那么我们就称这样的点为“和谐点”,请直接写出“和谐点”的个数和点A1的横坐标.
【答案】(1)y=-+x+2;(2)存在,Q(3,2)或Q(-1,0);(3)两个和谐点,A1的横坐标是1,.
【解析】
【分析】
(1)把点A(1,0)、B(4,0)、C(0,3)三点的坐标代入函数解析式,利用待定系数法求解;
(2)分两种情况分别讨论,当∠QBM=90°或∠MQB=90°,即可求得Q点的坐标.
(3)(3)两个和谐点;AO=1,OC=2,设A1(x,y),则C1(x+2,y-1),O1(x,y-1),
①当A1、C1在抛物线上时,A1的横坐标是1;
当O1、C1在抛物线上时,A1的横坐标是2;
【详解】
解:(1)设抛物线解析式为y=ax2+bx+c,
将点A(-1,0),B(4,0),C(0,2)代入解析式,
∴,
∴,
∴y=-+x+2;
(2)∵点C与点D关于x轴对称,
∴D(0,-2).
设直线BD的解析式为y=kx-2.
∵将(4,0)代入得:4k-2=0,
∴k=.
∴直线BD的解析式为y=x-2.
当P点与A点重合时,△BQM是直角三角形,此时Q(-1,0);
当BQ⊥BD时,△BQM是直角三角形,
则直线BQ的直线解析式为y=-2x+8,
∴-2x+8=-+x+2,可求x=3或x=4(舍)
∴x=3;
∴Q(3,2)或Q(-1,0);
(3)两个和谐点;
AO=1,OC=2,
设A1(x,y),则C1(x+2,y-1),O1(x,y-1),
①当A1、C1在抛物线上时,
∴,
∴,
∴A1的横坐标是1;
当O1、C1在抛物线上时,
,
∴,
∴A1的横坐标是;
【点睛】
本题是二次函数的综合题,考查了待定系数法求二次函数的解析式,轴对称-最短路线问题,等腰三角形的性质等;分类讨论思想的运用是本题的关键.
4.函数的图象记为,函数的图象记为,其中为常数,与合起来的图象记为.
(Ⅰ)若过点时,求的值;
(Ⅱ)若的顶点在直线上,求的值;
(Ⅲ)设在上最高点的纵坐标为,当时,求的取值范围.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ);(Ⅲ).
【解析】
【分析】
(Ⅰ)将点C的坐标代入的解析式即可求出m的值;
(Ⅱ)先求出抛物线的顶点坐标,再根据顶点在直线上得出关于m的方程,解之即可
(Ⅲ)先求出抛物线的顶点坐标,结合(Ⅱ)抛物线的顶点坐标,和x的取值范围,分三种情形讨论求解即可;
【详解】
解:(Ⅰ)将点代入的解析式,解得
(Ⅱ)抛物线的顶点坐标为,
令,得
∵,∴
(Ⅲ)∵抛物线的顶点,抛物线的顶点,
当时,最高点是抛物线G1的顶点
∴,解得
当时,G1中(2,2m-1)是最高点,2m-1
∴2m-1,解得
当时,G2中(-4,4m-9)是最高点,4m-9.
∴4m-9,解得.
综上所述,即为所求.
【点睛】
本题考查二次函数综合题,待定系数法、不等式组等知识,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题,学会用分类讨论的思想思考问题,利用数形结合的思想解决问题,属于中考压轴题.
5.如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象交x轴于A(-2,0),B(1,0),交y轴于C(0,2);
(1)求二次函数的解析式;
(2)连接AC,在直线AC上方的抛物线上是否存在点N,使△NAC的面积最大,若存在,求出这个最大值及此时点N的坐标,若不存在,说明理由.
(3)若点M在x轴上,是否存在点M,使以B、C、M为顶点的三角形是等腰三角形,若存在,直接写出点M的坐标;若不存在,说明理由.
(4)若P为抛物线上一点,过P作PQ⊥BC于Q,在y轴左侧的抛物线是否存在点P使△CPQ∽△BCO(点C与点B对应),若存在,求出点P的坐标,若不存在,说明理由.
【答案】(1)二次函数的解析式为:y=-x2-x+2;;(2)最大值为1,此时N(-1,2);(3)M的坐标为(-1,0)或(1±,0)或(-,0);(4)点P的坐标为:(-1,2)或(-,-).
【解析】
【分析】
(1)利用交点式求二次函数的解析式;
(2)求直线AC的解析式,作辅助线ND,根据抛物线的解析式表示N的坐标,根据直线AC的解析式表示D的坐标,表示ND的长,利用铅直高度与水平宽度的积求三角形ANC的面积,根据二次函数的最值可得面积的最大值,并计算此时N的坐标;
(3)分三种情况:当B、C、M为顶点的三角形是等腰三角形时,分别以三边为腰,画图形,求M的坐标即可;
(4)存在两种情况:①如图4,点P1与点C关于抛物线的对称轴对称时符合条件;
②如图5,图3中的M(-,0)时,MB=MC,设CM与抛物线交于点P2,则△CP2Q∽△BCO,P2为直线CM的抛物线的交点.
【详解】
(1)∵二次函数y=ax2+bx+c的图象交x轴于A(-2,0),B(1,0),
设二次函数的解析式为: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,
∴二次函数的解析式为: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的解析式为:y=kx+b,
把A(-2,0)、C(0,2)代入得:,
解得:,
∴直线AC的解析式为: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的面积有最大值为1,此时N(-1,2),
(3)存在,分三种情况:
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的中垂线,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轴的负半轴上,
∴M4(-,0),
综上所述,当B、C、M为顶点的三角形是等腰三角形时,M的坐标为(-1,0)或(1±,0)或(-,0);
(4)存在两种情况:
①如图4,过C作x轴的平行线交抛物线于P1,过P1作P1Q⊥BC,
此时,△CP1Q∽△BCO,
∴点P1与点C关于抛物线的对称轴对称,
∴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的解析式为:y=x+2,
则,
解得:P2(-,-),
综上所述,点P的坐标为:(-1,2)或(-,-).
【点睛】
本题是二次函数的综合题,计算量大,考查了利用待定系数法求函数的解析式、利用函数解析式求其交点坐标、三角形相似的性质和判定、等腰三角形的性质和判定,是一个不错的二次函数与几何图形的综合题,采用了分类讨论的思想,第三问和第四问要考虑周全,不要丢解.
6.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.
7.二次函数y=x2-2mx+3(m>)的图象与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的面积;
(2)求证:a=m-;
(3)线段AB(包括A、B)上有且只有三个点的横坐标是整数,求a的值.
【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的坐标,然后代入二次函数的解析式,求得m的值即可确定二次函数的解析式;
②根据解析式确定抛物线与坐标轴的交点坐标,从而确定三角形的面积;
(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两点关于x=m对称得到a+n-m=m-a,从而确定a、m、n之间的关系;
(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的值即可确定a的值.
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的面积=×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的图象与x轴交于点A和点B
∴点A和点B关于直线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,因为n>0且n为整数 所以a+n是整数,
∵线段AB(包括A、B)上有且只有三个点的横坐标是整数,
∴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,因为n>0且n为整数 所以a+n不是整数,
∵线段AB(包括A、B)上有且只有三个点的横坐标是整数,
∴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.
8.如图甲,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于点B、点C,经过B、C两点的抛物线y=x2+bx+c与x轴的另一个交点为A,顶点为P.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在该抛物线的对称轴上是否存在点M,使以C,P,M为顶点的三角形为等腰三角形?若存在,请直接写出所符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)当0<x<3时,在抛物线上求一点E,使△CBE的面积有最大值(图乙、丙供画图探究).
【答案】(1)y=x2﹣4x+3;(2)(2,)或(2,7)或(2,﹣1+2)或(2,﹣1﹣2);(3)E点坐标为(,)时,△CBE的面积最大.
【解析】
试题分析:(1)由直线解析式可求得B、C坐标,利用待定系数法可求得抛物线解析式;
(2)由抛物线解析式可求得P点坐标及对称轴,可设出M点坐标,表示出MC、MP和PC的长,分MC=MP、MC=PC和MP=PC三种情况,可分别得到关于M点坐标的方程,可求得M点的坐标;
(3)过E作EF⊥x轴,交直线BC于点F,交x轴于点D,可设出E点坐标,表示出F点的坐标,表示出EF的长,进一步可表示出△CBE的面积,利用二次函数的性质可求得其取得最大值时E点的坐标.
试题解析:(1)∵直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于点B、点C,
∴B(3,0),C(0,3),
把B、C坐标代入抛物线解析式可得,解得,
∴抛物线解析式为y=x2﹣4x+3;
(2)∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴抛物线对称轴为x=2,P(2,﹣1),
设M(2,t),且C(0,3),
∴MC=,MP=|t+1|,PC=,
∵△CPM为等腰三角形,
∴有MC=MP、MC=PC和MP=PC三种情况,
①当MC=MP时,则有=|t+1|,解得t=,此时M(2,);
②当MC=PC时,则有=2,解得t=﹣1(与P点重合,舍去)或t=7,此时M(2,7);
③当MP=PC时,则有|t+1|=2,解得t=﹣1+2或t=﹣1﹣2,此时M(2,﹣1+2)或(2,﹣1﹣2);
综上可知存在满足条件的点M,其坐标为(2,)或(2,7)或(2,﹣1+2)或(2,﹣1﹣2);
(3)如图,过E作EF⊥x轴,交BC于点F,交x轴于点D,
设E(x,x2﹣4x+3),则F(x,﹣x+3),
∵0<x<3,
∴EF=﹣x+3﹣(x2﹣4x+3)=﹣x2+3x,
∴S△CBE=S△EFC+S△EFB=EF•OD+EF•BD=EF•OB=×3(﹣x2+3x)=﹣(x﹣)2+,
∴当x=时,△CBE的面积最大,此时E点坐标为(,),
即当E点坐标为(,)时,△CBE的面积最大.
考点:二次函数综合题.
9.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.
10.如图①,已知抛物线y=ax2+bx+c的图像经过点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的平分线交线段AC于点E,点P是抛物线上的一个动点,设其横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若动点P在直线OE下方的抛物线上,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是抛物线的对称轴l上的一点,在抛物线上是否存在点P使△POF成为以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【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点的坐标为 :P1(,),P2(,),P3(,),P4(,).
【解析】
分析:(1)利用对称性可得点D的坐标,利用交点式可得抛物线的解析式;
(2)设P(m,m2-4m+3),根据OE的解析式表示点G的坐标,表示PG的长,根据面积和可得四边形AOPE的面积,利用配方法可得其最大值;
(3)存在四种情况:
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的坐标;同理可得其他图形中点P的坐标.
详解:(1)如图1,设抛物线与x轴的另一个交点为D,
由对称性得:D(3,0),
设抛物线的解析式为:y=a(x-1)(x-3),
把A(0,3)代入得:3=3a,
a=1,
∴抛物线的解析式;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的解析式为: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的坐标为(,)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的坐标为(,)或(,);
综上所述,点P的坐标是:(,)或(,)或(,)或(,).
点睛:本题属于二次函数综合题,主要考查了二次函数的综合应用,相似三角形的判定与性质以及解一元二次方程的方法,解第(2)问时需要运用配方法,解第(3)问时需要运用分类讨论思想和方程的思想解决问题.
11.如图,抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣3,0),B(1,0),C(0,3)三点.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)如图1,P为抛物线上在第二象限内的一点,若△PAC面积为3,求点P的坐标;
(3)如图2,D为抛物线的顶点,在线段AD上是否存在点M,使得以M,A,O为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣x2﹣2x+3;(2)点P的坐标为(﹣1,4)或(﹣2,3);(3)存在,(,)或(,),见解析.
【解析】
【分析】
(1)利用待定系数法,然后将A、B、C的坐标代入解析式即可求得二次函数的解析式;
(2))过P点作PQ垂直x轴,交AC于Q,把△APC分成两个△APQ与△CPQ,把PQ作为两个三角形的底,通过点A,C的横坐标表示出两个三角形的高即可求得三角形的面积.
(3)通过三角形函数计算可得∠DAO=∠ACB,使得以M,A,O为顶点的三角形与△ABC相似,则有两种情况,∠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的交点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,
所以抛物线的函数表达式为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的坐标为(﹣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的顶点,
∴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为顶点的三角形与△ABC相似,则有两种情况,如解(3)图2
Ⅰ.当∠AOM=∠CAB=45°时,△ABC∽△OMA,
即OM为y=﹣x,
设OM与AD的交点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的交点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为顶点的三角形与△ABC相似的点M,其坐标为(,)或(,).
【点睛】
本题结合三角形的性质考查二次函数的综合应用,函数和几何图形的综合题目,要会利用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来,利用点的坐标的意义表示线段的长度,从而求出线段之间的关系.
12.(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.
13.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
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