
?16二次函數(shù)的存在性問題
【典例分析】
【考點1】二次函數(shù)與相似三角形問題
【例1】已知拋物線與x軸分別交于,兩點,與y軸交于點C.
(1)求拋物線的表達式及頂點D的坐標;
(2)點F是線段AD上一個動點.
①如圖1,設,當k為何值時,.
②如圖2,以A,F(xiàn),O為頂點的三角形是否與相似?若相似,求出點F的坐標;若不相似,請說明理由.
【答案】(1),D的坐標為;(2)①;②以A,F(xiàn),O為頂點的三角形與相似,F(xiàn)點的坐標為或.
【解析】(1)將A、B兩點的坐標代入二次函數(shù)解析式,用待定系數(shù)法即求出拋物線對應的函數(shù)表達式,可求得頂點;
(2)①由A、C、D三點的坐標求出,,,可得為直角三角形,若,則點F為AD的中點,可求出k的值;
②由條件可判斷,則,若以A,F(xiàn),O為頂點的三角形與相似,可分兩種情況考慮:當或時,可分別求出點F的坐標.
【詳解】(1)拋物線過點,,
,解得:,
拋物線解析式為;
,
頂點D的坐標為;
(2)①在中,,,
,
,,,
,
,
,
為直角三角形,且,
,
F為AD的中點,
,
;
②在中,,
在中,,
,
,
,
,
若以A,F(xiàn),O為頂點的三角形與相似,則可分兩種情況考慮:
當時,,
,
設直線BC的解析式為,
,解得:,
直線BC的解析式為,
直線OF的解析式為,
設直線AD的解析式為,
,解得:,
直線AD的解析式為,
,解得:,
.
當時,,
,
,
直線OF的解析式為,
,解得:,
,
綜合以上可得F點的坐標為或.
【點睛】本題考查了二次函數(shù)的綜合題:熟練掌握二次函數(shù)圖象上點的坐標特征、相似三角形的判定與性質(zhì)和直角三角形的性質(zhì);會利用待定系數(shù)法求函數(shù)解析式;理解坐標與圖形性質(zhì);會運用分類討論的思想解決數(shù)學問題.
【變式1-1】如圖,拋物線經(jīng)過,兩點,且與軸交于點,拋物線與直線交于,兩點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)坐標軸上是否存在一點,使得是以為底邊的等腰三角形?若存在,請直接寫出點的坐標;若不存在,說明理由.
(3)點在軸上且位于點的左側,若以,,為頂點的三角形與相似,求點的坐標.
【答案】(1);(2)存在,或,理由見解析;(3)或.
【解析】(1)將A、C的坐標代入求出a、c即可得到解析式;
(2)先求出E點坐標,然后作AE的垂直平分線,與x軸交于Q,與y軸交于Q',根據(jù)垂直平分線的性質(zhì)可知Q、與A、E,Q'與A、E組成的三角形是以AE為底邊的等腰三角形,設Q點坐標(0,x),Q'坐標(0,y),根據(jù)距離公式建立方程求解即可;
(3)根據(jù)A、E坐標,求出AE長度,然后推出∠BAE=∠ABC=45°,設,由相似得到或,建立方程求解即可.
【詳解】(1)將,代入得:
,解得
∴拋物線解析式為
(2)存在,理由如下:
聯(lián)立和,
,解得或
∴E點坐標為(4,-5),
如圖,作AE的垂直平分線,與x軸交于Q,與y軸交于Q',
此時Q點與Q'點的坐標即為所求,
設Q點坐標(0,x),Q'坐標(0,y),
由QA=QE,Q'A= Q'E得:
,
解得,
故Q點坐標為或
(3)∵,
∴,
當時,解得或3
∴B點坐標為(3,0),
∴
∴,,,
由直線可得AE與y軸的交點為(0,-1),而A點坐標為(-1,0)
∴∠BAE=45°
設則,
∵和相似
∴或,即或
解得或,
∴或.
【點睛】本題考查二次函數(shù)的綜合問題,是中考常見的壓軸題型,熟練掌握待定系數(shù)法求函數(shù)解析式,等腰三角形的性質(zhì),以及相似三角形的性質(zhì)是解題的關鍵.
【變式1-2】如圖,已知拋物線(m>0)與x軸相交于點A,B,與y軸相交于點C,且點A在點B的左側.
(1)若拋物線過點(2,2),求拋物線的解析式;
(2)在(1)的條件下,拋物線的對稱軸上是否存在一點H,使AH+CH的值最小,若存在,求出點H的坐標;若不存在,請說明理由;
(3)在第四象限內(nèi),拋物線上是否存在點M,使得以點A,B,M為頂點的三角形與△ACB相似?若存在,求出m的值;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2)點H的坐標為(1,);(3)當m=時,在第四象限內(nèi)拋物線上存在點M,使得以點A,B,M為頂點的三角形與△ACB相似.
【解析】
分析:
(1)把點(2,2)代入中,解出m的值即可得到拋物線的解析式;
(2)由(1)中所得解析式求出點A、B、C的坐標,由題意可知,點A、B關于拋物線的對稱軸對稱,這樣連接BC與對稱軸的交點即為所求的點H,根據(jù)B、C的坐標求出直線BC的解析式即可求得點H的坐標;
(3)由解析式可得點A、B、C的坐標分別為(-2,0)、(m,0)和(0,2),如下圖,由圖可知∠ACB和∠ABM是鈍角,因此存在兩種可能性:①當△ACB∽△ABM,②△ACB∽△MBA,分這兩種情況結合題中已知條件進行分析解答即可.
詳解:
(1)把點(2,2)代入拋物線,
得2=.
解得m=4.
∴拋物線的解析式為.
(2)令,解得.
則A(-2,0),B(4,0).
對稱軸x=-.
∵ 中當x=0時,y=2,
∴點C的坐標為(0,2).
∵點A和點B關于拋物線的對稱軸對稱,
∴連接BC與對稱軸的交點即為點H,此時AH+CH的值最小,
設直線BC的解析式為y=kx+b,
把B(4,0),C(0,2)代入得: ,解得: ,
∴直線BC的解析式為y=.
∵當x=1時,y==.
∴點H的坐標為(1,).
(3)假設存在點M,使得以點A,B,M為頂點的三角形與△ACB相似.
如下圖,連接AC,BC,AM,BM,過點M作MN⊥x軸于點N,
由圖易知,∠ACB和∠ABM為鈍角,
①當△ACB∽△ABM時,有=,即.
∵A(-2,0),C(0,2),即OA=OC=2,
∴∠CAB=∠BAM=.
∵MN⊥x軸,∴∠BAM=∠AMN=45°,
∴AN=MN.
∴可設M的坐標為:(x,-x-2)(x>0),
把點M的坐標代入拋物線的解析式,得:-x-2=.
化簡整理得:x=2m,
∴點M的坐標為:(2m,-2m-2).
∴AM=.
∵,AC=,AB=m+2,
∴.
解得:m=.
∵m>0,
∴m=.
②當△ACB∽△MBA時,有=,即.
∵∠CBA=∠BAM,∠ANM=∠BOC=,
∴△ANM∽△BOC,∴=.
∵BO=m,設ON=x,
∴=,即MN=(x+2).
令M(x,)(x>0),
把M點的坐標代入拋物線的解析式,
得=.
解得x=m+2.即M(m+2,).
∵,CB=,MN=,
∴.
化簡整理,得16=0,顯然不成立.
綜上所述,當m=時,在第四象限內(nèi)拋物線上存在點M,使得以點A,B,M為頂點的三角形與△ACB相似.
點睛:本題是一道二次函數(shù)和幾何圖形綜合的題目,解題的要點有以下兩點:(1)“知道點A、B是關于拋物線的對稱軸對稱的,連接BC與對稱軸的交點即為所求的點H”是解答第2小題的關鍵;(2)“能根據(jù)題意畫出符合要求的圖形,知道∠ACB和∠ABM為鈍角,結合題意得到存在:①當△ACB∽△ABM,②△ACB∽△MBA這兩種可能情況”是解答第3小題的關鍵.
【考點2】二次函數(shù)與直角三角形問題
【例2】如圖,拋物線的頂點坐標為,圖象與軸交于點,與軸交于、兩點.
求拋物線的解析式;
設拋物線對稱軸與直線交于點,連接、,求的面積;
點為直線上的任意一點,過點作軸的垂線與拋物線交于點,問是否存在點使為直角三角形?若存在,求出點坐標,若不存在,請說明理由.
【答案】(1) ;(2)2;(3)見解析.
【解析】(1)可設拋物線解析式為頂點式,把C點坐標代入可求得拋物線解析式;
(2)由拋物線解析式可求得A、B坐標,利用待定系數(shù)法可求得直線BC解析式,利用對稱軸可求得D點坐標,則可求得AD2、AC2和CD2,利用勾股定理的逆定理可判定△ACD為直角三角形,則可求得其面積;
(3)根據(jù)題意可分∠DFE=90°和∠EDF=90°兩種情況,當∠DFE=90°時,可知DF∥x軸,則可求得E點縱坐標,代入拋物線解析式可求得E點坐標;當∠EDF=90°時,可求得直線AD解析式,聯(lián)立直線AC和拋物線解析式可求得點E的橫坐標,代入直線BC可求得點E的坐標.
【詳解】解:∵拋物線的頂點坐標為,
∴可設拋物線解析式為,
把代入可得,解得,
∴拋物線解析式為;
在中,令可得,解得或,
∴,,
設直線解析式為,把代入得:,解得,
∴直線解析式為,
由可知拋物線的對稱軸為,此時,
∴,
∴,,,
∵,
∴是以為斜邊的直角三角形,
∴;
由題意知軸,則,
∴為直角三角形,分和兩種情況,
①當時,即軸,則、的縱坐標相同,
∴點縱坐標為,
∵點在拋物線上,
∴,解得,即點的橫坐標為,
∵點在直線上,
∴當時,,當時,,
∴點坐標為或;
②當時,
∵,,
∴直線解析式為,
∵直線解析式為,
∴,
∴直線與拋物線的交點即為點,
聯(lián)立直線與拋物線解析式有,解得或,
當時,,當時,,
∴點坐標為或,
綜上可知存在滿足條件的點,其坐標為或或或.
【點睛】考查了待定系數(shù)法求函數(shù)解析式,利用已知的頂點坐標,列出方程組,可以求出函數(shù)解析式.
【變式2-1】如圖,經(jīng)過軸上兩點的拋物線()交軸于點,設拋物線的頂點為,若以為直徑的⊙G經(jīng)過點,求解下列問題:
(1)用含的代數(shù)式表示出的坐標;
(2)求拋物線的解析式;
(3)能否在拋物線上找到一點,使為直角三角形?如能,求出點的坐標,若不能,請說明理由。
【答案】(1)點的坐標為,點的坐標為;(2) 拋物線的解析式為;(3)滿足題意的點有三個:、和
【解析】
【試題分析】
(1)是頂點式,則頂點的坐標為,當x=0,則y=-3m,即點的坐標為;
(2)連接CD 、 BC,過點作軸于,如圖①所示:根據(jù)直徑所對的圓周角是直角,得 ,出現(xiàn)“一線三等角模型”,得 得: ,解得,則拋物線的解析式為.
(3)分三種情況分類討論: (圖①)顯然與點重合,點坐標為 ;=(圖②)作軸于,軸于,根據(jù)兩角對應相等,兩三角形相似,得,,則,由于點坐標,則,解得:
由得坐標: ;=(圖③)延長交軸于,作軸于,軸于,同理可證:,則,即,得,點的坐標為,設所在的直線解析式為y=kx+b,用待定系數(shù)法,把M和D(1,4)代入得:
解得:
則直線DM的解析式為 ,把代入得:,解得,,最后把代入 得,點的坐標為
綜上述,點有三個:、和
【試題解析】
(1)∵y是頂點式
∴點的坐標為
當x=0時,y= -3m
點的坐標為
(2) 連接CD 、 BC,過點作軸于,如圖①所示:
∵BD是⊙G的直徑
∴∠DCB=
∴∠ECD+∠BCO=
∵∠ECD+∠EDC=
∴∠BCO=∠EDC
∵∠DEC=∠BOC=∴
∵∴
∴拋物線的解析式為
(3)能在拋物線上找到一點Q,使△BDQ為直角三角形
很明顯,點即在拋物線上,又在⊙G上,,這時與點重合
點坐標為
如圖②,若為,作軸于,
軸于
同理可證:
∴
∴
∵點坐標
∴
化簡得:,解得:(不合題意,舍去),
由得坐標:
若為,如圖③,延長交軸于,
作軸于,軸于,同理可證:
∴
則,得,點的坐標為
設所在的直線解析式為y=kx+b,把M和D(1,4)代入得:
解得:
∴直線DM的解析式為 ,把代入得:
解為:(不合題意,舍去),,
把代入 得,點的坐標為
綜合上述,滿足題意的點有三個:、和
【方法點睛】本題目是一道二次函數(shù)的綜合題,涉及到頂點坐標,與坐標軸的交點,一線三等角證相似,并且多次運用相似三角形的對應邊成比例,直角三角形的確定(3種情況分類討論),難度較大.
【變式2-2】已知拋物線與軸只有一個交點,且與軸交于點,如圖,設它的頂點為B.
(1)求的值;
(2)過A作x軸的平行線,交拋物線于點C,求證:△ABC是等腰直角三角形;
(3)將此拋物線向下平移4個單位后,得到拋物線,且與x軸的左半軸交于E點,與y軸交于F點,如圖.請在拋物線上求點P,使得△是以EF為直角邊的直角三角形?
【答案】(1)m = 2;(2)證明見解析;(3)滿足條件的P點的坐標為(,)或(,).
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)拋物線與x軸只有一個交點可知△的值為0,由此得到一個關于m的一元一次方程,解此方程可得m的值;
(2)根據(jù)拋物線的解析式求出頂點坐標,根據(jù)A點在y軸上求出A點坐標,再求C點坐標,根據(jù)三個點的坐標得出△ABC為等腰直角三角形;
(3)根據(jù)拋物線解析式求出E、F的坐標,然后分別討論以E為直角頂點和以F為直角頂點P的坐標.
試題解析:(1)∵拋物線y=x2-2x+m-1與x軸只有一個交點,
∴△=(-2)2-4×1×(m-1)=0,
解得,m=2;
(2)由(1)知拋物線的解析式為y=x2-2x+1=(x-1)2,易得頂點B(1,0),
當x=0時,y=1,得A(0,1).
由1=x2-2x+1,解得,x=0(舍)或x=2,所以C點坐標為:(2,1).
過C作x軸的垂線,垂足為D,則CD=1,BD=xD-xB=1.
∴在Rt△CDB中,∠CBD=45°,BC=.
同理,在Rt△AOB中,AO=OB=1,于是∠ABO=45°,AB=.
∴∠ABC=180°-∠CBD-∠ABO=90°,AB=BC,
因此△ABC是等腰直角三角形;
(3)由題知,拋物線C′的解析式為y=x2-2x-3,
當x=0時,y=-3;
當y=0時,x=-1或x=3,
∴E(-1,0),F(xiàn)(0,-3),即OE=1,OF=3.
第一種情況:若以E點為直角頂點,設此時滿足條件的點為P1(x1,y1),作P1M⊥x軸于M.
∵∠P1EM+∠OEF=∠EFO+∠OEF=90°,
∴∠P1EM=∠EFO,得Rt△EFO∽Rt△P1EM,
則,即EM=3P1M.
∵EM=x1+1,P1M=y1,
∴x1+1=3y1①
由于P1(x1,y1)在拋物線C′上,
則有3(x12-2x1-3)=x1+1,
整理得,3x12-7x1-10=0,解得,
x1=,或x2=-1(舍去)
把x1=代入①中可解得,
y1=.
∴P1(,).
第二種情況:若以F點為直角頂點,設此時滿足條件的點為P2(x2,y2),作P2N⊥y軸于N.
同第一種情況,易知Rt△EFO∽Rt△FP2N,
得,即P2N=3FN.
∵P2N=x2,F(xiàn)N=3+y2,
∴x2=3(3+y2)②
由于P2(x2,y2)在拋物線C′上,
則有x2=3(3+x22-2x2-3),
整理得3x22-7x2=0,解得x2=0(舍)或x2=.
把x2=代入②中可解得,
y2=?.
∴P2(,?).
綜上所述,滿足條件的P點的坐標為:(,)或(,?).
【考點3】二次函數(shù)與等腰三角形問題
【例3】如圖,已知:二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖象與x軸交于A,B兩點,其中A點坐標為(﹣3,0),與y軸交于點C,點D(﹣2,﹣3)在拋物線上.
(1)求拋物線的表達式;
(2)拋物線的對稱軸上有一動點P,求出PA+PD的最小值;
(3)若拋物線上有一動點M,使△ABM的面積等于△ABC的面積,求M點坐標.
(4)拋物線的對稱軸上是否存在動點Q,使得△BCQ為等腰三角形?若存在,求出點Q的坐標;若不存在,說明理由.
【答案】(1)y=x2+2x﹣3;(2);(3)點M的坐標為(﹣1﹣,3),(﹣1+,3),(﹣2,﹣3);(4)存在;點Q的坐標為(﹣1,),(﹣1,﹣),(﹣1,0),(﹣1,﹣6),(﹣1,﹣1).
【解析】(1)由點A,D的坐標,利用待定系數(shù)法即可求出拋物線的表達式;
(2)利用二次函數(shù)圖象上點的坐標特征可求出點B的坐標,連接BD,交拋物線的對稱軸于點P,由拋物線的對稱性及兩點之間線段最短可得出此時PA+PD取最小值,最小值為線段BD的長度,再由點B,D的坐標,利用兩點間的距離公式可求出PA+PD的最小值;
(3)利用二次函數(shù)圖象上點的坐標特征可求出點C的坐標,設點M的坐標為(x,x2+2x-3),由△ABM的面積等于△ABC的面積可得出關于x的一元二次方程,解之即可求出點M的坐標;
(4)設點Q的坐標為(-1,m),結合點B,C的坐標可得出CQ2,BQ2,BC2,分BQ=BC,CQ=CB及QB=QC三種情況,找出關于m的一元二次(或一元一次)方程,解之即可得出點Q的坐標.
【詳解】解:(1)將A(﹣3,0),D(﹣2,﹣3)代入y=x2+bx+c,得:
,解得:,
∴拋物線的表達式為y=x2+2x﹣3.
(2)當y=0時,x2+2x﹣3=0,
解得:x1=﹣3,x2=1,
∴點B的坐標為(1,0).
連接BD,交拋物線的對稱軸于點P,如圖1所示.
∵PA=PB,
∴此時PA+PD取最小值,最小值為線段BD的長度.
∵點B的坐標為(1,0),點D的坐標為(﹣2,﹣3),
∴BD==3,
∴PA+PD的最小值為3.
(3)當x=0時,y=x2+2x﹣3=﹣3,
∴點C的坐標為(0,﹣3).
設點M的坐標為(x,x2+2x﹣3).
∵S△ABM=S△ABC,
∴|x2+2x﹣3|=3,即x2+2x﹣6=0或x2+2x=0,
解得:x1=﹣1﹣,x2=﹣1+,x3=﹣2,x4=0(舍去),
∴點M的坐標為(﹣1﹣,3),(﹣1+,3),(﹣2,﹣3).
(4)設點Q的坐標為(﹣1,m).
∵點B的坐標為(1,0),點C的坐標為(0,﹣3),
∴CQ2=(﹣1﹣0)2+[m﹣(﹣3)]2=m2+6m+10,BQ2=(﹣1﹣1)2+(m﹣0)2=m2+4,BC2=(0﹣1)2+(﹣3﹣0)2=10.
分三種情況考慮(如圖2所示):
①當BQ=BC時,m2+4=10,
解得:m1=,m2=﹣,
∴點Q1的坐標為(﹣1,),點Q2的坐標為(﹣1,﹣);
②當CQ=CB時,m2+6m+10=10,
解得:m3=0,m4=﹣6,
∴點Q3的坐標為(﹣1,0),點Q4的坐標為(﹣1,﹣6);
③當QB=QC時,m2+4=m2+6m+10,
解得:m5=﹣1,
∴點Q5的坐標為(﹣1,﹣1).
綜上所述:拋物線的對稱軸上存在動點Q,使得△BCQ為等腰三角形,點Q的坐標為(﹣1,),(﹣1,﹣),(﹣1,0),(﹣1,﹣6),(﹣1,﹣1).
【點睛】本題考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式、二次函數(shù)圖象上點的坐標特征、二次函數(shù)的性質(zhì)、兩點間的距離公式、三角形的面積、等腰三角形的性質(zhì)以及解一元二次(或一元一次)方程,解題的關鍵是:(1)由點的坐標,利用待定系數(shù)法求出二次函數(shù)表達式;(2)利用兩點之間線段最短,找出點P的位置;(3)利用兩三角形面積相等,找出關于x的一元二次方程;(4)分BQ=BC,CQ=CB及QB=QC三種情況,找出關于m的方程.
【變式3-1】如圖,拋物線與x軸交于點A(1,0)和B(3,0).
(1)求拋物線的解析式;
(2)若拋物線的對稱軸交x軸于點E,點F是位于x軸上方對稱軸上一點,F(xiàn)C∥x軸,與對稱軸右側的拋物線交于點C,且四邊形OECF是平行四邊形,求點C的坐標;
(3)在(2)的條件下,拋物線的對稱軸上是否存在點P,使△OCP是等腰三角形?若存在,請直接寫出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2)C(4,3);(3)P()或()或()或().
【解析】
試題分析:(1)把點A、B的坐標代入函數(shù)解析式,解方程組求出a、b的值,即可得解;
(2)根據(jù)拋物線解析式求出對稱軸,再根據(jù)平行四邊形的對角線互相平分求出點C的橫坐標,然后代入函數(shù)解析式計算求出縱坐標,即可得解;
(3)設AC、EF的交點為D,根據(jù)點C的坐標寫出點D的坐標,然后分①O是頂角,②C是頂角,③P是頂角三種情況討論.
試題解析:(1)把點A(1,0)和B(3,0)代入得,
,解得,所以,拋物線的解析式為;
(2)拋物線的對稱軸為直線x=2,
∵四邊形OECF是平行四邊形∴點C的橫坐標是4,
∵點C在拋物線上,∴,
∴點C的坐標為(4,3);
(3)∵點C的坐標為(4,3),∴OC的長為5,
①點O是頂角頂點時,OP=OC=5,
∵,OE=2∴,
所以,點P的坐標為(2,)或(2,-);
②點C是頂角頂點時,CP=OC=5,同理求出PF=,所以,PE=,
所以,點P的坐標為(2,)或(2, );
③點P是頂角頂點時,點P在OC上,不存在.
綜上所述,拋物線的對稱軸上存在點P(2,)或(2,-)或(2,)或(2, ),使△OCP是等腰三角形.
考點:二次函數(shù)綜合題.
【變式3-2】如圖,拋物線與直線相交于兩點,且拋物線經(jīng)過點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點是拋物線上的一個動點(不與點、點重合),過點作直線軸于點,交直線于點.
①當時,求點坐標;
② 是否存在點使為等腰三角形,若存在請直接寫出點的坐標,若不存在,請說明理由.
【答案】(1)y=﹣x2+4x+5;(2)①P點坐標為(2,9)或(6,﹣7);②(,)或(4+,﹣4﹣8)或(4﹣,4﹣8)或(0,5).
【解析】
試題分析:(1)由直線解析式可求得B點坐標,由A、B、C三點的坐標,利用待定系數(shù)法可求得拋物線解析式;
(2)①可設出P點坐標,則可表示出E、D的坐標,從而可表示出PE和ED的長,由條件可知到關于P點坐標的方程,則可求得P點坐標;
②由E、B、C三點坐標可表示出BE、CE和BC的長,由等腰三角形的性質(zhì)可得到關于E點坐標的方程,可求得E點坐標,則可求得P點坐標.
試題解析:(1)∵點B(4,m)在直線y=x+1上,
∴m=4+1=5,
∴B(4,5),
把A、B、C三點坐標代入拋物線解析式可得,解得,
∴拋物線解析式為y=﹣x2+4x+5;
(2)①設P(x,﹣x2+4x+5),則E(x,x+1),D(x,0),
則PE=|﹣x2+4x+5﹣(x+1)|=|﹣x2+3x+4|,DE=|x+1|,
∵PE=2ED,
∴|﹣x2+3x+4|=2|x+1|,
當﹣x2+3x+4=2(x+1)時,解得x=﹣1或x=2,但當x=﹣1時,P與A重合不合題意,舍去,
∴P(2,9);
當﹣x2+3x+4=﹣2(x+1)時,解得x=﹣1或x=6,但當x=﹣1時,P與A重合不合題意,舍去,
∴P(6,﹣7);
綜上可知P點坐標為(2,9)或(6,﹣7);
②設P(x,﹣x2+4x+5),則E(x,x+1),且B(4,5),C(5,0),
∴BE=|x﹣4|,CE=,BC=,
當△BEC為等腰三角形時,則有BE=CE、BE=BC或CE=BC三種情況,
當BE=CE時,則|x﹣4|=,解得x=,此時P點坐標為(,);
當BE=BC時,則|x﹣4|=,解得x=4+或x=4﹣,此時P點坐標為(4+,﹣4﹣8)或(4﹣,4﹣8);
當CE=BC時,則=,解得x=0或x=4,當x=4時E點與B點重合,不合題意,舍去,此時P點坐標為(0,5);
綜上可知存在滿足條件的點P,其坐標為(,)或(4+,﹣4﹣8)或(4﹣,4﹣8)或(0,5).
考點:二次函數(shù)綜合題.
【考點4】二次函數(shù)與平行四邊形問題
【例4】如圖,拋物線y=ax2+bx+c與x軸相交于點A(﹣3,0),B(1,0),與y軸相交于(0,﹣),頂點為P.
(1)求拋物線解析式;
(2)在拋物線是否存在點E,使△ABP的面積等于△ABE的面積?若存在,求出符合條件的點E的坐標;若不存在,請說明理由;
(3)坐標平面內(nèi)是否存在點F,使得以A、B、P、F為頂點的四邊形為平行四邊形?直接寫出所有符合條件的點F的坐標,并求出平行四邊形的面積.
【答案】(1)y=x2+x﹣(2)存在,(﹣1﹣2,2)或(﹣1+2,2)(3)點F的坐標為(﹣1,2)、(3,﹣2)、(﹣5,﹣2),且平行四邊形的面積為 8
【解析】(1)設拋物線解析式為y=ax2+bx+c,把(﹣3,0),(1,0),(0,)代入求出a、b、c的值即可;(2)根據(jù)拋物線解析式可知頂點P的坐標,由兩個三角形的底相同可得要使兩個三角形面積相等則高相等,根據(jù)P點坐標可知E點縱坐標,代入解析式求出x的值即可;(3)分別討論AB為邊、AB為對角線兩種情況求出F點坐標并求出面積即可;
【詳解】(1)設拋物線解析式為y=ax2+bx+c,將(﹣3,0),(1,0),(0,)代入拋物線解析式得,
解得:a=,b=1,c=﹣
∴拋物線解析式:y=x2+x﹣
(2)存在.
∵y=x2+x﹣=(x+1)2﹣2
∴P點坐標為(﹣1,﹣2)
∵△ABP的面積等于△ABE的面積,
∴點E到AB的距離等于2,
設E(a,2),
∴a2+a﹣=2
解得a1=﹣1﹣2,a2=﹣1+2
∴符合條件的點E的坐標為(﹣1﹣2,2)或(﹣1+2,2)
(3)∵點A(﹣3,0),點B(1,0),
∴AB=4
若AB為邊,且以A、B、P、F為頂點的四邊形為平行四邊形
∴AB∥PF,AB=PF=4
∵點P坐標(﹣1,﹣2)
∴點F坐標為(3,﹣2),(﹣5,﹣2)
∴平行四邊形的面積=4×2=8
若AB為對角線,以A、B、P、F為頂點的四邊形為平行四邊形
∴AB與PF互相平分
設點F(x,y)且點A(﹣3,0),點B(1,0),點P(﹣1,﹣2)
∴ ,
∴x=﹣1,y=2
∴點F(﹣1,2)
∴平行四邊形的面積=×4×4=8
綜上所述:點F的坐標為(﹣1,2)、(3,﹣2)、(﹣5,﹣2),且平行四邊形的面積為8.
【點睛】本題考查待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式及二次函數(shù)的幾何應用,分類討論并熟練掌握數(shù)形結合的數(shù)學思想方法是解題關鍵.
【變式4-1】如圖,在平面直角坐標系中,拋物線,經(jīng)過A(0,﹣4),B(,0),C(,0)三點,且.
(1)求b,c的值;
(2)在拋物線上求一點D,使得四邊形BDCE是以BC為對角線的菱形;
(3)在拋物線上是否存在一點P,使得四邊形BPOH是以OB為對角線的菱形?若存在,求出點P的坐標,并判斷這個菱形是否為正方形?若不存在,請說明理由.
【答案】(1),;(2)D(,);(3)存在一點P(﹣3,4),使得四邊形BPOH為菱形,不能為正方形.
【解析】
試題分析:(1)把A(0,﹣4)代入可求c,運用根與系數(shù)的關系及,可求出b;
(2)因為菱形的對角線互相垂直平分,故菱形的另外一條對角線必在拋物線的對稱軸上,滿足條件的D點,就是拋物線的頂點;
(3)由四邊形BPOH是以OB為對角線的菱形,可得PH垂直平分OB,求出OB的中點坐標,代入拋物線解析式即可,再根據(jù)所求點的坐標與線段OB的長度關系,判斷是否為正方形即可.
試題解析:(1)∵拋物線,經(jīng)過點A(0,﹣4),∴c=﹣4,
又∵由題意可知,、是方程的兩個根,∴,,由已知得,∴,∴,∴,解得:,
當b=時,拋物線與x軸的交點在x軸的正半軸上,不合題意,舍去.∴b=;
(2)∵四邊形BDCE是以BC為對角線的菱形,根據(jù)菱形的性質(zhì),點D必在拋物線的對稱軸上,又∵=,∴拋物線的頂點(,)即為所求的點D;
(3)∵四邊形BPOH是以OB為對角線的菱形,點B的坐標為(﹣6,0),根據(jù)菱形的性質(zhì),點P必是直線x=﹣3與拋物線的交點,∴當x=﹣3時,=4,∴在拋物線上存在一點P(﹣3,4),使得四邊形BPOH為菱形.
四邊形BPOH不能成為正方形,因為如果四邊形BPOH為正方形,點P的坐標只能是(﹣3,3),但這一點不在拋物線上.
考點:1.二次函數(shù)綜合題;2.探究型;3.存在型;4.壓軸題.
【變式4-2】如圖,拋物線與直線交于,兩點,直線交軸與點,點是直線上的動點,過點作軸交于點,交拋物線于點.
(1)求拋物線的表達式;
(2)連接,,當四邊形是平行四邊形時,求點的坐標;
(3)①在軸上存在一點,連接,,當點運動到什么位置時,以為頂點的四邊形是矩形?求出此時點的坐標;
②在①的前提下,以點為圓心,長為半徑作圓,點為上一動點,求的最小值.
【答案】(1) y=﹣x2﹣2x+4;(2) G(﹣2,4);(3)①E(﹣2,0).H(0,﹣1);②.
【解析】
試題分析:(1)利用待定系數(shù)法求出拋物線解析式;
(2)先利用待定系數(shù)法求出直線AB的解析式,進而利用平行四邊形的對邊相等建立方程求解即可;
(3)①先判斷出要以點A,E,F(xiàn),H為頂點的四邊形是矩形,只有EF為對角線,利用中點坐標公式建立方程即可;
②先取EG的中點P進而判斷出△PEM∽△MEA即可得出PM=AM,連接CP交圓E于M,再求出點P的坐標即可得出結論.
試題解析:(1)∵點A(﹣4,﹣4),B(0,4)在拋物線y=﹣x2+bx+c上,
∴,
∴,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2﹣2x+4;
(2)設直線AB的解析式為y=kx+n過點A,B,
∴,
∴,
∴直線AB的解析式為y=2x+4,
設E(m,2m+4),
∴G(m,﹣m2﹣2m+4),
∵四邊形GEOB是平行四邊形,
∴EG=OB=4,
∴﹣m2﹣2m+4﹣2m﹣4=4,
∴m=﹣2,
∴G(﹣2,4);
(3)①如圖1,
由(2)知,直線AB的解析式為y=2x+4,
∴設E(a,2a+4),
∵直線AC:y=﹣x﹣6,
∴F(a,﹣a﹣6),
設H(0,p),
∵以點A,E,F(xiàn),H為頂點的四邊形是矩形,
∵直線AB的解析式為y=2x+4,直線AC:y=﹣x﹣6,
∴AB⊥AC,
∴EF為對角線,
∴(﹣4+0)=(a+a),(﹣4+p)=(2a+4﹣a﹣6),
∴a=﹣2,P=﹣1,
∴E(﹣2,0).H(0,﹣1);
②如圖2,
由①知,E(﹣2,0),H(0,﹣1),A(﹣4,﹣4),
∴EH=,AE=2,
設AE交⊙E于G,取EG的中點P,
∴PE=,
連接PC交⊙E于M,連接EM,
∴EM=EH=,
∴=,
∵=,
∴,
∵∠PEM=∠MEA,
∴△PEM∽△MEA,
∴,
∴PM=AM,
∴AM+CM的最小值=PC,
設點P(p,2p+4),
∵E(﹣2,0),
∴PE2=(p+2)2+(2p+4)2=5(p+2)2,
∵PE=,
∴5(p+2)2=,
∴p=﹣或p=﹣(由于E(﹣2,0),所以舍去),
∴P(﹣,﹣1),
∵C(0,﹣6),
∴PC=,
即:AM+CM=.
考點:二次函數(shù)綜合題.
【達標訓練】
一、單選題
1.將拋物線y=﹣2x2﹣1向上平移若干個單位,使拋物線與坐標軸有三個交點,如果這些交點能構成直角三角形,那么平移的距離為( )
A.個單位 B.1個單位
C.個單位 D.個單位
【答案】A
【解析】
試題分析設拋物線向上平移a(a>1)個單位,使拋物線與坐標軸有三個交點,
且這些交點能構成直角三角形,
則有平移后拋物線的解析式為:y=﹣2x2﹣1+a,AM=a,
∵拋物線y=﹣2x2﹣1與y軸的交點M為(0,﹣1),即OM=1,
∴OA=AM﹣OM=a﹣1,
令y=﹣2x2﹣1+a中y=0,得到﹣2x2﹣1+a=0,
解得:x=±,∴B(﹣,0),C(,0),即BC=2,
又△ABC為直角三角形,且B和C關于y軸對稱,即O為BC的中點,
∴AO=BC,即a﹣1=,兩邊平方得:(a﹣1)2=,
∵a﹣1≠0,∴a﹣1=,解得:a=.
故選A
【考點】二次函數(shù)圖象與幾何變換.
2.如圖,拋物線與軸交于點,點,點是拋物線上的動點,若是以為底的等腰三角形,則的值為( ).
A.或 B.或
C.或 D.或
【答案】B
【解析】
作中垂線交拋物線于,(在左側),交軸于點;連接P1D,P2D.
易得 .
∴,.
將代入中得,.
∴,.
∴,.
故選B.
當△PCD是以CD為底的等腰三角形時,則P點在線段CD的垂直平分線上,由C、D坐標可求得線段CD中點的坐標,從而可以知道P點的縱坐標,代入拋物線解析式可求得P點坐標.
二、填空題
3.如圖,拋物線的頂點為,直線與拋物線交于,兩點.是拋物線上一點,過作軸,垂足為.如果以,,為頂點的三角形與相似,那么點的坐標是________.
【答案】,,.
【解析】根據(jù)拋物線的解析式,易求得A(-1,0),D(1,0),C(0,-1);則△ACD是等腰直角三角形,由于AP∥DC,可知∠BAC=90°;根據(jù)D、C的坐標,用待定系數(shù)法可求出直線DC的解析式,而AB∥DC,則直線AB與DC的斜率相同,再加上A點的坐標,即可求出直線AB的解析式,聯(lián)立直線AB和拋物線的解析式,可求出B點的坐標,即可得出AB、AC的長.在Rt△ABC和Rt△AMG中,已知了∠BAC=∠AGM=90°,若兩三角形相似,則直角邊對應成比例,據(jù)此可求出M點的坐標.
【詳解】易知:A(?1,0),D(1,0),C(0,?1)?;
則OA=OD=OC=1?,
∴△ADC?是等腰直角三角形,
∴∠ACD=90?°?,AC=??;
又∵AB?∥DC?,
∴∠BAC=90?°?;
易知直線BD?的解析式為y=x?1?,
由于直線AB?∥DC,?可設直線AB?的解析式為y=x+b,?由于直線AB?過點A(?1,0)?;
則直線AB?的解析式為:y=x+1?,
聯(lián)立拋物線的解析式:??,
解得?,;
故B(2,3)?;
∴AP==3??;
Rt△BAC?和Rt△AMG?中,∠AGM=∠PAC=90?°?,?且BA:AC=3?: ?=3:1?;
若以A.?M?、G?三點為頂點的三角形與△BCA?相似,則AG:MG=1:3?或3:1?;
設M?點坐標為(m,m?2??1),(m1)?
則有:MG=m?2??1?,AG=|m+1|?;
①當AM:MG=1:3?時,m?2??1=3|m+1|,m?2??1=±(3m+3)?;
當m?2??1=3m+3?時,m?2??3m?4=0,?解得m=1(?舍去)?,m=4?;
當m?2??1=?3m?3?時,m?2?+3m+2=0,?解得m=?1(?舍去)?,m=?2?;
∴M?1?(4,15),M?2?(?2,3)?;
②當AM:MG=3:1?時,3(m?2??1)=|m+1|,3m?2??3=±(m+1)?;
當3m?2??3=m+1?時,3m?2??m?4=0,?解得m=?1(?舍去),m=??;
當3m?2??3=?m?1?時,3m?2?+m?2=0,?解得m=?1(?舍去),m=?(?舍去)?;
∴M?3?(?,?).?
故符合條件的M?點坐標為:(4,15),(?2,3), ?(?,?).?
故答案為::(4,15),(?2,3), ?(?,?).
【點睛】本題考查了二次函數(shù),解題的關鍵是熟練的掌握二次函數(shù)的性質(zhì)與應用.
4.如圖,直線y=x+2與拋物線y=ax2+bx+6(a≠0)相交于A(,)和B(4,m),點P是線段AB上異于A、B的動點,過點P作PC⊥x軸于點D,交拋物線于點C.當△PAC為直角三角形時點P的坐標 .
【答案】(3,5)或(,).
【解析】
試題分析:由于P點不可能為直角頂點,因此就只有兩種情況:若A為直角頂點,過A作AB的垂線與拋物線的交點即為C點,過C作y軸的平行線與AB的交點即為P點;若C為直角頂點,過A作x軸的平行線與拋物線的另一個交點即為C點,過C作y軸的平行線與AB的交點即為P點.
解:∵直線y=x+2過點B(4,m),
∴m=6,
∴B(4,6).
將A、B兩點坐標代入拋物線解析式得:,
解得:
∴拋物線的解析式為:y=2x2﹣8x+6.
①若A為直角頂點,如圖1,
設AC的解析式為:y=﹣x+b,
將A點代入y=﹣x+b得b=3
∴AC的解析式為y=﹣x+3,
由,解得:或(舍去)
令P點的橫坐標為3,則縱坐標為5,
∴P(3,5);
②若C為直角頂點,如圖2,
令,解得:x=或x=(舍去),
令P點的橫坐標為,則縱坐標為,
∴P(,);
故答案為(3,5)或(,).
考點:二次函數(shù)綜合題.
5.如圖,已知拋物線 與 軸交于A、C兩點,與 軸交于點B,在拋物線的對稱軸上找一點Q,使△ABQ成為等腰三角形,則Q點的坐標是____.
【答案】Q1,Q2,Q3(2,2),Q4(2,3)
【解析】先求得點A和點B的坐標,由頂點式知拋物線的對稱軸為直線x=2,設拋物線的對稱軸上的點Q的坐標為,分別求得,并用含的代數(shù)式表示的長,分三種情況構造方程求得的值.
【詳解】如圖,
拋物線的對稱軸為直線x=2
當y=0時,
(x-2)2-1=0
解之:x1=3,x2=1
∴點A的坐標為(1,0)
當x=0時,y=3
∴點B(0,3)
設點Q的坐標為(2,m).
∴AB2=32+1=10,BQ2=(m-3)2+22=(m-3)2+4,AQ2=m2+1,
要使△ABQ為等腰三角形,
當AB2=BQ2時,則(m-3)2+4=10,
解之:m1= , m2= ,
∴點Q1 , Q2.
當BQ2=AQ2時,則(m-3)2+4=m2+1,
解之:m=2
所以點Q2(2,2);
當AB2=AQ2時,則10=m2+1,
解之:m=±3
若m=-3,則點B、A,Q在同一直線上,
∴m=-3舍去,
∴點Q4(2,3)
故答案為:,Q2,(2,2),(2,3)
【點睛】本題考查了二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)、勾股定理、等腰三角形的判定等知識點.難點在于符合條件的等腰三角形可能有多種情形,需要分類討論.
6.如圖,拋物線y=﹣x2+2x+4與y軸交于點C,點D(0,2),點M是拋物線上的動點.若△MCD是以CD為底的等腰三角形,則點M的坐標為_____.
【答案】(1+,3)或(1﹣,3)
【解析】當△MCD是以CD為底的等腰三角形時,則M點在線段CD的垂直平分線上,由C、D坐標可求得線段CD中點的坐標,從而可知P點的縱坐標,代入拋物線解析式可求得M點坐標.
【詳解】△MCD是以CD為底的等腰三角形,
點M在線段CD的垂直平分線上,
如圖,過M作軸于點E,則E為線段CD的中點,
拋物線與y軸交于點C,
C(0,4),且D(0,2),
E點坐標為(0,3),
M點縱坐標為3,
在中,令,可得,解得,
M點坐標為或,
故答案為或.
【點睛】本題考查的知識點是二次函數(shù)圖像上點的坐標特征,等腰三角形的性質(zhì),解題關鍵是利用等腰三角形三線合一的性質(zhì)進行解答.
7.如圖,在平面直角坐標系xOy中,已知拋物線y=﹣x2+2x+3與x軸交于A,B兩點,點M在這條拋物線上,點P在y軸上,如果四邊形ABMP是平行四邊形,則點M的坐標為______.
【答案】(4,-5).
【解析】根據(jù)拋物線y=﹣x2+2x+3與x軸交于A,B兩點,可求出A、B兩點的坐標,進而求出AB的長度,由四邊形ABMP是平行四邊形,可知M點在x軸右邊,PM//AB,且PM=AB=4 ,即可求出M點坐標.
【詳解】∵y=﹣x2+2x+3與x軸交于A,B兩點,
∴A(-1,0);B(3,0)
∴AB=4,
∵四邊形ABMP是平行四邊形,
∴AB//PM,PM=AB=4,
∵P點在y軸上,
∴P點橫坐標為4,
∵P點在拋物線y=﹣x2+2x+3上,
∴x=4時,y=-16+8+3=-5,
∴M點的坐標為:(4,-5).
故答案為(4,-5)
【點睛】本題考查二次函數(shù)的應用,求出A、B的長度利用AB=PM求出M的橫坐標是解題關鍵.
8.已知拋物線y=(x﹣2)2,P是拋物線對稱軸上的一個點,直線x=t分別與直線y=x、拋物線交于點A,B,若△ABP是等腰直角三角形,則t的值為_____.
【答案】0或3或或3±或
【解析】首先求出拋物線與直線y=x的交點坐標,再分四種情形列出方程即可解決問題.
【詳解】解:由題意A(t,t),P(2,m)B[t,(t﹣2)2],
當點A或B是直角頂點時,|2﹣t|=|t﹣(t﹣2)2|,
解得t=3±或2±,
當點P是直角頂點時,|t﹣(t﹣2)2|=2?|2﹣t|,
解得t=或0或3,
綜上所述,滿足條件的t的值為0或3或2±或3±或.
故答案是:0或3或或3±或.
【點睛】考查二次函數(shù)的性質(zhì)、一次函數(shù)的應用、等腰直角三角形的性質(zhì)、一元二次方程等知識,解題的關鍵是學會用轉化的思想思考問題,學會構建方程解決問題.
9.將拋物線向右平移2個單位,得到拋物線的圖象是拋物線對稱軸上的一個動點,直線平行于y軸,分別與直線、拋物線交于點A、若是以點A或點B為直角頂點的等腰直角三角形,求滿足條件的t的值,則 ______ .
【答案】或或或
【解析】根據(jù)函數(shù)圖象的平移規(guī)律,將向右平移2個單位,橫坐標減2表示出拋物線的函數(shù)解析式.然后再根據(jù)題目條件表示出點A、B的坐標,進而能夠表示出AB的長度與AP的長度,然后根據(jù)等腰直角三角形的兩直角邊相等列出方程求解即可.
【詳解】解:拋物線向右平移2個單位,
拋物線的函數(shù)解析式為,
拋物線的對稱軸為直線,
直線與直線、拋物線交于點A、B,
點A的坐標為,點B的坐標為,
,
,
是以點A或B為直角頂點的三角形,
,
或,
整理得,,
解得,,
整理得,,
解得,,
綜上所述,滿足條件的t值為:或或或,
故答案為:或或或.
【點睛】本題考查了二次函數(shù)圖象與幾何變換,等腰直角三角形的性質(zhì),根據(jù)拋物線與直線的解析式表示出AB、AP或的長,然后根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)列出方程是解題的關鍵.
10.如圖,已知拋物線與軸相交于、兩點,與軸相交于點.若已知點的坐標為.點在拋物線的對稱軸上,當為等腰三角形時,點的坐標為________.
【答案】,,
【解析】首先求出拋物線解析式,然后利用配方法或利用公式x=-求出對稱軸方程,由此可設可設點Q(3,t),若△ACQ為等腰三角形,則有三種可能的情形,需要分類討論,逐一計算,避免漏解.
【詳解】∵拋物線y=-x2+bx+4的圖象經(jīng)過點A(-2,0),
∴-×(-2)2+b×(-2)+4=0,
解得:b=,
∴拋物線解析式為 y=-x2+x+4,
又∵y=-x2+x+4=-(x-3)2+,
∴對稱軸方程為:x=3,
∴可設點Q(3,t),則可求得:
AC=,
AQ=,
CQ=.
i)當AQ=CQ時,
有=,
即25+t2=t2-8t+16+9,
解得t=0,
∴Q1(3,0);
ii)當AC=AQ時,
有=2,
即t2=-5,此方程無實數(shù)根,
∴此時△ACQ不能構成等腰三角形;
iii)當AC=CQ時,
有2=,
整理得:t2-8t+5=0,
解得:t=4±,
∴點Q坐標為:Q2(3,4+),Q3(3,4-).
綜上所述,存在點Q,使△ACQ為等腰三角形,點Q的坐標為:Q1(3,0),Q2(3,4+),Q3(3,4-).
故答案為:(3,0),(3,4+),(3,4-).
【點睛】本題考查了二次函數(shù)與一次函數(shù)的圖象與性質(zhì)、待定系數(shù)法、勾股定理、等腰三角形的判定等知識點.難點在于符合條件的等腰三角形△ACQ可能有多種情形,需要分類討論.
11.如圖,拋物線與軸的負半軸交于點,與軸交于點,連接,點分別是直線與拋物線上的點,若點圍成的四邊形是平行四邊形,則點的坐標為__________.
【答案】或或
【解析】根據(jù)二次函數(shù)與x軸的負半軸交于點,與軸交于點.直接令x=0和y=0求出A,B的坐標.再根據(jù)平行四邊形的性質(zhì)分情況求出點E的坐標.
【詳解】由拋物線的表達式求得點的坐標分別為.
由題意知當為平行四邊形的邊時,,且,
∴線段可由線段平移得到.
∵點在直線上,①當點的對應點為時,如圖,需先將向左平移1個單位長度,
此時點的對應點的橫坐標為,將代入,
得,∴.
②當點A的對應點為時,同理,先將向右平移2個單位長度,可得點的對應點的橫坐標為2,
將代入得,∴
當為平行四邊形的對角線時,可知的中點坐標為,
∵在直線上,
∴根據(jù)對稱性可知的橫坐標為,將代入
得,∴.
綜上所述,點的坐標為或或.
【點睛】本題是二次函數(shù)的綜合題,主要考查了特殊點的坐標的確定,平行四邊形的性質(zhì),解本題的關鍵是分情況解決問題的思想.
三、解答題
12.如圖,拋物線與直線交于A,B兩點,交x軸于D,C兩點,已知,.
求拋物線的函數(shù)表達式并寫出拋物線的對稱軸;
在直線AB下方的拋物線上是否存在一點E,使得的面積最大?如果存在,求出E點坐標;如果不存在,請說明理由.
為拋物線上一動點,連接PA,過點P作交y軸于點Q,問:是否存在點P,使得以A、P、Q為頂點的三角形與相似?若存在,請直接寫出所有符合條件的P點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)(2)當時,的面積有最大值4,此時E點坐標為(3)滿足條件的P點坐標為或或或
【解析】利用待定系數(shù)法求拋物線解析式,根據(jù)拋物線的對稱軸方程求拋物線的對稱軸;
先確定直線AB的解析式為,再解方程組得,作軸交直線AB于F,如圖1,設,則,則,利用三角形面積公式得到,然后根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)解決問題;
設,則,先利用勾股定理的逆定理判斷為直角三角形,利用相似三角形的判定方法,當,∽,則,所以;當,∽,即,所以,然后分別解關于t的絕對值方程即可得到P點坐標.
【詳解】把,代入得,解得,
拋物線解析式為;
拋物線的對稱軸為直線;
存在.
把代入得,
直線AB的解析式為,
解方程組得或,則,
作軸交直線AB于F,如圖1,
設,則,
,
,
當時,的面積有最大值4,此時E點坐標為;
設,則,
,,,
,,,
,
為直角三角形,
,
當,∽,
即,
,
解方程得舍去,,此時P點坐標為;
解方程得舍去,,此時P點坐標為;
當,∽,
即,
,
解方程得舍去,,此時P點坐標為;
解方程得舍去,,此時P點坐標為;
綜上所述,滿足條件的P點坐標為或或或
【點睛】本題是二次函數(shù)的綜合題:熟練掌握二次函數(shù)圖象上點的坐標特征、二次函數(shù)的性質(zhì)和相似三角形的判定與性質(zhì);會利用待定系數(shù)法求函數(shù)解析式;理解坐標與圖形性質(zhì),記住兩點間的距離公式;會運用分類討論的思想解決數(shù)學問題.
13.如圖,拋物線經(jīng)過點A(-1,0)、B(3,0)、C(0,),連接AC、BC,將△ABC繞點C逆時針旋轉,使點A落在x軸上,得到△DCE,此時,DE所在直線與拋物線交于第一象限的點F.
(1)求拋物線對應的函數(shù)關系式.
(2)求點A所經(jīng)過的路線長.
(3)拋物線的對稱軸上是否存在點P使△PDF是等腰三角形.
若存在,求點P的坐標;若不存在,說明理由.
【答案】(1) (2) (3)P(1,2),(1,-2),(1,2)或(1,
【解析】
試題分析:(1)拋物線經(jīng)過點A(-1,0)、B(3,0)、C(0,),那么
,解得,所以拋物線對應的函數(shù)關系式為
(2)將△ABC繞點C逆時針旋轉,使點A落在x軸上,得到△DCE,則D的坐標(1,0)。所以AD=1+1=2,點A(-1,0)、C(0,),在,是直角,AO=1,CO=,由勾股定理得,同理CD=2,所以三角形ACD是等邊三角形,;點A所經(jīng)過的路線是一個扇形的弧長,圓心角為,半徑為AC=2所以扇形的弧長=
(3)拋物線的對稱軸上存在點P使△PDF是等腰三角形,拋物線的對稱軸;設點P的坐標為(1,a),F(xiàn)的坐標為(x,y),則P、D都在拋物線的對稱軸上; 假設△PDF是等腰三角形,F(xiàn)D是腰,則PD=FD,由(1)知D的坐標(1,0),所以PD= ,F(xiàn)D= ,則=,而點F在拋物線上,所以F的坐標滿足的解析式,解得;當△PDF是等腰三角形,F(xiàn)D是底邊,那么PF、PD是腰,所以PF=PD,則PD= ,F(xiàn)的坐標為(x,y),F(xiàn)的坐標滿足的解析式;PF= ,則=,解得a=2或a=,所以P點的坐標為P(1,2),(1,-2),(1,2)或(1,
考點:拋物線,等腰三角形
點評:本題考查拋物線,等腰三角形,要求考生會用待定系數(shù)法求函數(shù)的解析式,掌握拋物線的性質(zhì),熟悉等腰三角形的性質(zhì)
14.如圖,拋物線經(jīng)過原點O(0,0),點A(1,1),點B(,0).
(1)求拋物線解析式;
(2)連接OA,過點A作AC⊥OA交拋物線于C,連接OC,求△AOC的面積;
(3)點M是y軸右側拋物線上一動點,連接OM,過點M作MN⊥OM交x軸于點N.問:是否存在點M,使以點O,M,N為頂點的三角形與(2)中的△AOC相似,若存在,求出點M的坐標;若不存在,說明理由.
【答案】(1);(2)4;(3)(,﹣54)或(,)或(,﹣)
【解析】
分析:(1)設交點式y(tǒng)=ax(x-),然后把A點坐標代入求出a即可得到拋物線解析式;
(2)延長CA交y軸于D,如圖1,易得OA=,∠DOA=45°,則可判斷△AOD為等腰直角三角形,所以OD=OA=2,則D(0,2),利用待定系數(shù)法求出直線AD的解析式為y=-x+2,再解方程組,得C(5,-3),然后利用三角形面積公式,利用S△AOC=S△COD-S△AOD進行計算;
(3)如圖2,作MH⊥x軸于H,AC=4,OA=,設M(x,-x2+x)(x>0),根據(jù)三角形相似的判定,由于∠OHM=∠OAC,則當時,△OHM∽△OAC,即;當時,△OHM∽△CAO,即,則分別解關于x的絕對值方程可得到對應M點的坐標,由于△OMH∽△ONM,所以求得的M點能以點O,M,N為頂點的三角形與(2)中的△AOC相似.
詳解:(1)設拋物線解析式為y=ax(x-),
把A(1,1)代入得a?1(1-)=1,解得a=-,
∴拋物線解析式為y=-x(x-),
即y=-x2+x;
(2)延長CA交y軸于D,如圖1,
∵A(1,1),
∴OA=,∠DOA=45°,
∴△AOD為等腰直角三角形,
∵OA⊥AC,
∴OD=OA=2,
∴D(0,2),
易得直線AD的解析式為y=-x+2,
解方程組得或,則C(5,-3),
∴S△AOC=S△COD-S△AOD=×2×5-×2×1=4;
(3)存在.如圖2,
作MH⊥x軸于H,AC=,OA=,
設M(x,-x2+x)(x>0),
∵∠OHM=∠OAC,
∴當時,△OHM∽△OAC,即,
解方程-x2+x =4x得x1=0(舍去),x2=-(舍去),
解方程-x2+x =-4x得x1=0(舍去),x2=,此時M點坐標為(,-54);
當時,△OHM∽△CAO,即,
解方程-x2+x=x得x1=0(舍去),x2=,此時M點的坐標為(,),
解方程-x2+x=-x得x1=0(舍去),x2=,此時M點坐標為(,-);
∵MN⊥OM,
∴∠OMN=90°,
∴∠MON=∠HOM,
∴△OMH∽△ONM,
∴當M點的坐標為(,-54)或(,)或(,-)時,以點O,M,N為頂點的三角形與(2)中的△AOC相似.
點睛:本題考查了二次函數(shù)的綜合題:熟練掌握二次函數(shù)圖象上點的坐標特征和二次函數(shù)的性質(zhì);會利用待定系數(shù)法求函數(shù)解析式,會解一元二次方程;理解坐標與圖形性質(zhì);靈活運用相似比表示線段之間的關系;會運用分類討論的思想解決數(shù)學問題.
15.如圖,已知拋物線與軸交于兩點,與軸交于點,且,直線與軸交于點,點是拋物線上的一動點,過點作軸,垂足為,交直線于點.
(1)試求該拋物線的表達式;
(2)如圖(1),若點在第三象限,四邊形是平行四邊形,求點的坐標;
(3)如圖(2),過點作軸,垂足為,連接,
①求證:是直角三角形;
②試問當點橫坐標為何值時,使得以點為頂點的三角形與相似?
【答案】(1)y=x2+x﹣4;(2)點P的坐標為(﹣,﹣)或(﹣8,﹣4);(3)①詳見解析;②,點P的橫坐標為﹣5.5或﹣10.5或2或﹣18時,使得以點P、C、H為頂點的三角形與△ACD相似.
【解析】
試題分析:(1)將點A和點C的坐標代入拋物線的解析式可得到關于a、c的方程組,然后解方程組求得a、c的值即可;(2)設P(m,m2+m﹣4),則F(m,﹣m﹣4),則PF=﹣m2﹣m,當PF=OC時,四邊形PCOF是平行四邊形,然后依據(jù)PF=OC列方程求解即可;(3)①先求得點D的坐標,然后再求得AC、DC、AD的長,最后依據(jù)勾股定理的逆定理求解即可;②分為△ACD∽△CHP、△ACD∽△PHC兩種情況,然后依據(jù)相似三角形對應成比例列方程求解即可
試題解析:
(1)由題意得:,解得:,
∴拋物線的表達式為y=x2+x﹣4.
(2)設P(m,m2+m﹣4),則F(m,﹣m﹣4).
∴PF=(﹣m﹣4)﹣(m2+m﹣4)=﹣m2﹣m.
∵PE⊥x軸,
∴PF∥OC.
∴PF=OC時,四邊形PCOF是平行四邊形.
∴﹣m2﹣m=4,解得:m=﹣或m=﹣8.
當m=﹣時,m2+m﹣4=﹣,
當m=﹣8時,m2+m﹣4=﹣4.
∴點P的坐標為(﹣,﹣)或(﹣8,﹣4).
(3)①證明:把y=0代入y=﹣x﹣4得:﹣x﹣4=0,解得:x=﹣8.
∴D(﹣8,0).
∴OD=8.
∵A(2,0),C(0,﹣4),
∴AD=2﹣(﹣8)=10.
由兩點間的距離公式可知:AC2=22+42=20,DC2=82+42=80,AD2=100,
∴AC2+CD2=AD2.
∴△ACD是直角三角形,且∠ACD=90°.
②由①得∠ACD=90°.
當△ACD∽△CHP時,,即或,
解得:n=0(舍去)或n=﹣5.5或n=﹣10.5.
當△ACD∽△PHC時,,即或.
解得:n=0(舍去)或n=2或n=﹣18.
綜上所述,點P的橫坐標為﹣5.5或﹣10.5或2或﹣18時,使得以點P、C、H為頂點的三角形與△ACD相似.
考點:二次函數(shù)綜合題.
16.如圖,頂點為的拋物線與軸交于,兩點,與軸交于點.
(1)求這條拋物線對應的函數(shù)表達式;
(2)問在軸上是否存在一點,使得為直角三角形?若存在,求出點的坐標;若不存在,說明理由.
(3)若在第一象限的拋物線下方有一動點,滿足,過作軸于點,設的內(nèi)心為,試求的最小值.
【答案】(1);(2)點坐標為或或或時,為直角三角形;(3)最小值為.
【解析】(1)結合題意,用待定系數(shù)法即可求解;
(2)分3種情況討論,用勾股定理即可求解;
(3)根據(jù)正方形的判定和勾股定理,即可得到答案.
【詳解】(1)∵拋物線過點,,
∴,解得:,
∴這條拋物線對應的函數(shù)表達式為.
(2)在軸上存在點,使得為直角三角形.
∵,
∴頂點,
∴,
設點坐標為,
∴,,
①若,則.
∴,
解得:,
∴.
②若,則,
∴,
解得:,,
∴或.
③若,則,
∴,
解得:,
∴.
綜上所述,點坐標為或或或時,為直角三角形.
(3)如圖,過點作軸于點,于點,于點,
∵軸于點,
∴,
∴四邊形是矩形,
∵點為的內(nèi)心,
∴,,,,
∴矩形是正方形,
設點坐標為,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴化簡得:,
配方得:,
∴點與定點的距離為.
∴點在以點為圓心,半徑為的圓在第一象限的弧上運動,
∴當點在線段上時,最小,
∵,
∴,
∴最小值為.
【點睛】本題考查用待定系數(shù)法求二元一次方程、勾股定理和正方形的判定,解題的關鍵是熟練掌握用待定系數(shù)法求二元一次方程、勾股定理和正方形的判定.
17.如圖,已知拋物線y=-x2+bx+c經(jīng)過點A(-1,0)和C(0,4).
(1)求這條拋物線的解析式;
(2)直線y=x+1與拋物線相交于A、D兩點,點P是拋物線上一個動點,點P的橫坐標是m,且-1<m<3,設△ADP的面積為S,求S的最大值及對應的m值;
(3)點M是直線AD上一動點,直接寫出使△ACM為等腰三角形的點M的坐標.
【答案】(1)y=-x2+3x+4;(2)當m=1時,△ADP的面積S的最大值為8.(3).,,.
【解析】
【詳解】解:(1)A(-1,0)和C(0,4)代入y=-x2+bx+c,
得,
解得,
∴此拋物線解析式為:y=-x2+3x+4.(2)由題意得:,
,
解得: 或,,
∴點D的坐標為(3,4),
過點P作PQ∥y軸,交直線AD與點Q,
∵點P的橫坐標是m,
又點P在拋物線y=-x2+3x+4
∴P的縱坐標是-m2+3m+4,點Q的橫坐標也是m,
∵點Q在直線y=x+1上,
∴Q的縱坐標是m+1,
∴PQ=(-m2+3m+4)-(m+1)=-m2+2m+3,
S△ADP=S△APQ+S△DPQ= (?m2+2m+3)[m?(?1)]+(?m2+2m+3)(3?m),
=(?m2+2m+3)×4,
=-2m2+4m+6,
=-2(m-1)2+8,
當m=1,△ADP的面積S的最大值為8.
(3)∵M在直線AD:y=x+1上,設M點坐標為(x,x+1),
∵A(-1,0)和C(0,4);
∴AC2=17,AM2=2(x+1)2,CM2=x2+(x-3)2,
Ⅰ.當AC=AM時,17=2(x+1)2,解得x=,
即點M坐標為: ,
Ⅱ.當AC=CM時,x2+(x-3)2=17,解得:,(與A重合舍去),
即點M坐標為:,
III.當AC=AM時,2(x+1)2=x2+(x-3)2,解得:x=,
即點M坐標為:,
使△ACM為等腰三角形的點M的坐標有.,,.
【點睛】此題主要考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式以及二次函數(shù)最值求法和平面內(nèi)兩點之間的距離求法等知識,二次函數(shù)這部分經(jīng)常利用數(shù)形結合以及分類討論思想相結合,綜合性較強注意不要漏解.
18.在平面直角坐標系中有,為原點,,,將此三角形繞點順時針旋轉得到,拋物線過三點.
(1)求此拋物線的解析式及頂點的坐標;
(2)直線與拋物線交于兩點,若,求的值;
(3)拋物線的對稱軸上是否存在一點使得為直角三角形.
【答案】(1);點;(2);(3)存在,Q1(1,-1),Q2(1,2), Q3(1,4), Q4(1,-5).
【解析】(1)用待定系數(shù)法可求拋物線的解析式,進行配成頂點式即可寫出頂點坐標;
(2)將直線與拋物線聯(lián)立,通過根與系數(shù)關系得到,,再通過得出,通過變形得出代入即可求出的值;
(3)分:, , 三種情況分別利用勾股定理進行討論即可.
【詳解】(1)∵,,
∵繞點順時針旋轉,得到,
∴點的坐標為:,
將點A,B代入拋物線中得
解得
∴此拋物線的解析式為:
∵;
∴點
(2)直線:與拋物線的對稱軸交點的坐標為,
交拋物線于,,
由得:
∴,
∵,
∴
∴
∴
∴
∴
(3)存在,或,,
∴
設點
,
若,則
即
∴或
若,則
即
∴
若,則
即
∴
即Q1(1,-1), Q2(1,2), Q3(1,4), Q4(1,-5).
【點睛】本題主要考查二次函數(shù)與幾何綜合,掌握二次函數(shù)的圖象和性質(zhì),分情況討論是解題的關鍵.
19.如圖,拋物線y=﹣x2﹣2x+3的圖象與x軸交于A、B兩點(點A在點B的左邊),與y軸交于點C,點D為拋物線的頂點.
(1)求點A、B、C的坐標;
(2)點M(m,0)為線段AB上一點(點M不與點A、B重合),過點M作x軸的垂線,與直線AC交于點E,與拋物線交于點P,過點P作PQ∥AB交拋物線于點Q,過點Q作QN⊥x軸于點N,可得矩形PQNM.如圖,點P在點Q左邊,試用含m的式子表示矩形PQNM的周長;
(3)當矩形PQNM的周長最大時,m的值是多少?并求出此時的△AEM的面積;
(4)在(3)的條件下,當矩形PMNQ的周長最大時,連接DQ,過拋物線上一點F作y軸的平行線,與直線AC交于點G(點G在點F的上方).若FG=2DQ,求點F的坐標.
【答案】(1)A(﹣3,0),B(1,0);C(0,3) ;(2)矩形PMNQ的周長=﹣2m2﹣8m+2;(3) m=﹣2;S=;(4)F(﹣4,﹣5)或(1,0).
【解析】(1)利用函數(shù)圖象與坐標軸的交點的求法,求出點A,B,C的坐標;
(2)先確定出拋物線對稱軸,用m表示出PM,MN即可;
(3)由(2)得到的結論判斷出矩形周長最大時,確定出m,進而求出直線AC解析式,即可;
(4)在(3)的基礎上,判斷出N應與原點重合,Q點與C點重合,求出DQ=DC=,再建立方程(n+3)﹣(﹣n2﹣2n+3)=4即可.
【詳解】(1)由拋物線y=﹣x2﹣2x+3可知,C(0,3).
令y=0,則0=﹣x2﹣2x+3,
解得,x=﹣3或x=l,
∴A(﹣3,0),B(1,0).
(2)由拋物線y=﹣x2﹣2x+3可知,對稱軸為x=﹣1.
∵M(m,0),
∴PM=﹣m2﹣2m+3,MN=(﹣m﹣1)×2=﹣2m﹣2,
∴矩形PMNQ的周長=2(PM+MN)=(﹣m2﹣2m+3﹣2m﹣2)×2=﹣2m2﹣8m+2.
(3)∵﹣2m2﹣8m+2=﹣2(m+2)2+10,
∴矩形的周長最大時,m=﹣2.
∵A(﹣3,0),C(0,3),
設直線AC的解析式y(tǒng)=kx+b,
∴
解得k=l,b=3,
∴解析式y(tǒng)=x+3,
令x=﹣2,則y=1,
∴E(﹣2,1),
∴EM=1,AM=1,
∴S=AM×EM=.
(4)∵M(﹣2,0),拋物線的對稱軸為x=﹣l,
∴N應與原點重合,Q點與C點重合,
∴DQ=DC,
把x=﹣1代入y=﹣x2﹣2x+3,解得y=4,
∴D(﹣1,4),
∴DQ=DC=.
∵FG=2DQ,
∴FG=4.
設F(n,﹣n2﹣2n+3),則G(n,n+3),
∵點G在點F的上方且FG=4,
∴(n+3)﹣(﹣n2﹣2n+3)=4.
解得n=﹣4或n=1,
∴F(﹣4,﹣5)或(1,0).
【點睛】此題是二次函數(shù)綜合題,主要考查了函數(shù)圖象與坐標軸的交點的求法,待定系數(shù)法求函數(shù)解析式,函數(shù)極值的確定,解本題的關鍵是用m表示出矩形PMNQ的周長.
20.如圖,已知直線與x軸交于點B,與y軸交于點C,拋物線
與x軸交于A、B兩點(A在B的左側),與y軸交于點C.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點M是上述拋物線上一點,如果△ABM和△ABC相似,求點M的坐標;
(3)連接AC,求頂點D、E、F、G在△ABC各邊上的矩形DEFC面積最大時,寫出該矩形在AB邊上的頂點的坐標.
【答案】(1);(2)M(3,-2);(3)D(,0)或D(,0)、E(2,0)
【解析】
試題分析:(1)先求得直線與x軸交于點B與y軸交于點C的坐標,再把點B的坐標代入,求得b值,即可得拋物線的解析式;(2)先判定△ABC為直角三角形,當△ABM和△ABC相似時,一定有∠AMB=90° ,△BAM≌△ABC,即可得點M的坐標;(3)分矩形DEFG有兩個頂點D、E在AB上和矩形一個頂點在AB上兩種情況求點的坐標.
試題解析:
(1) 由題意:直線與x軸交于點B(4,0),
與y軸交于點C點C(0,-2),
將點B(4,0)代入拋物線易得
∴所求拋物線解析式為:
(2) ∵, ∴△ABC為直角三角形,∠BCA=90°
∵點M是上述拋物線上一點∴不可能有MB與AB或者MA與AB垂直
當△ABM和△ABC相似時,一定有∠AMB=90° △BAM≌△ABC
此時點M的坐標為:M(3,-2)
(3)∵△ABC為直角三角形,
∠BCA=90°
當矩形DEFG只有頂點D
在AB上時,顯然點F與點
C重合時面積最大,如圖1,
設CG=x,
∵DG∥BC,∴△AGD∽△ACB.
∴AG:AC=DG∶BC,即∴DG=2(-x)
∴S矩形DEFG=-2(x-)+ 即x=時矩形DEFG的面積有最大值,
當矩形DEFG有兩個頂點D、E在AB上時,如圖2,
CO交GF于點H,設DG=x,則OH=x,CH=2-x,∵GF∥AB,∴△CGF∽△CAB,
∴GF∶AB=CH∶CO,即GF∶5=(2-x)∶2,解得GF= (2-x).
∴S矩形DEFG=x· (2-x)=- (x-1)2+,即當x=1時矩形DEFG的面積同樣有最大值,
綜上所述,無論矩形DEFG有兩個頂點或只有一個頂點在AB上,其最大面積相同
當矩形一個頂點在AB上時, GD=2(-x)=,AG=,
∴AD=, OD=AD-OA=, ∴D(,0).
當矩形DEFG有兩個頂點D、E在AB上時,∵DG=1, ∴DE=,
∵DG∥OC,∴△ADG∽△AOC,∴AD∶AO=DG∶OC,解得AD=,
∴OD=, OE=-=2, ∴D(-,0),E(2,0).
綜上所述,滿足題意的矩形在AB邊上的頂點的坐標為D(,0)或D(-,0)、E(2,0) .
點睛:此題考查了二次函數(shù)解析式的確定、直角三角形的判定、矩形面積的計算方法、二次函數(shù)最值的應用等知識,要注意(3)題中,矩形的擺放方法有兩種,不要漏解.
21.如圖,拋物線y=x2+bx+c與直線y=x+3交于A,B兩點,交x軸于C、D兩點,連接AC、BC,已知A(0,3),C(﹣3,0).
(1)求拋物線的解析式;
(2)在拋物線對稱軸l上找一點M,使|MB﹣MD|的值最大,并求出這個最大值;
(3)點P為y軸右側拋物線上一動點,連接PA,過點P作PQ⊥PA交y軸于點Q,問:是否存在點P使得以A,P,Q為頂點的三角形與△ABC相似?若存在,請求出所有符合條件的點P的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)拋物線的解析式是y=x2+x+3;(2)|MB﹣MD|取最大值為;(3)存在點P(1,6).
【解析】
分析:(1)根據(jù)待定系數(shù)法,可得函數(shù)解析式;
(2)根據(jù)對稱性,可得MC=MD,根據(jù)解方程組,可得B點坐標,根據(jù)兩邊之差小于第三邊,可得B,C,M共線,根據(jù)勾股定理,可得答案;
(3)根據(jù)等腰直角三角形的判定,可得∠BCE,∠ACO,根據(jù)相似三角形的判定與性質(zhì),可得關于x的方程,根據(jù)解方程,可得x,根據(jù)自變量與函數(shù)值的對應關系,可得答案.
詳解:(1)將A(0,3),C(﹣3,0)代入函數(shù)解析式,得
,解得,
拋物線的解析式是y=x2+x+3;
(2)由拋物線的對稱性可知,點D與點C關于對稱軸對稱,
∴對l上任意一點有MD=MC,
聯(lián)立方程組 ,
解得(不符合題意,舍),,
∴B(﹣4,1),
當點B,C,M共線時,|MB﹣MD|取最大值,即為BC的長,
過點B作BE⊥x軸于點E,
,
在Rt△BEC中,由勾股定理,得
BC=,
|MB﹣MD|取最大值為;
(3)存在點P使得以A,P,Q為頂點的三角形與△ABC相似,
在Rt△BEC中,∵BE=CE=1,
∴∠BCE=45°,
在Rt△ACO中,
∵AO=CO=3,
∴∠ACO=45°,
∴∠ACB=180°﹣45°﹣45°=90°,
過點P作PQ⊥y軸于Q點,∠PQA=90°,
設P點坐標為(x,x2+x+3)(x>0)
①當∠PAQ=∠BAC時,△PAQ∽△CAB,
∵∠PGA=∠ACB=90°,∠PAQ=∠CAB,
∴△PGA∽△BCA,
∴,即,
∴,
解得x1=1,x2=0(舍去),
∴P點的縱坐標為×12+×1+3=6,
∴P(1,6),
②當∠PAQ=∠ABC時,△PAQ∽△CBA,
∵∠PGA=∠ACB=90°,∠PAQ=∠ABC,
∴△PGA∽△ACB,
∴,
即=3,
∴,
解得x1=﹣(舍去),x2=0(舍去)
∴此時無符合條件的點P,
綜上所述,存在點P(1,6).
點睛:本題考查了二次函數(shù)綜合題,解(1)的關鍵是利用待定系數(shù)法求函數(shù)解析式;解(2)的關鍵是利用兩邊只差小于第三邊得出M,B,C共線;解(3)的關鍵是利用相似三角形的判定與性質(zhì)得出關于x的方程,要分類討論,以防遺漏.
22.如圖,已知拋物線經(jīng)過原點O,頂點A(1,﹣1),且與直線y=kx+2相交于B(2,0)和C兩點
(1)求拋物線和直線BC的解析式;
(2)求證:△ABC是直角三角形;
(3)拋物線上存在點E(點E不與點A重合),使∠BCE=∠ACB,求出點E的坐標;
(4)在拋物線的對稱軸上是否存在點F,使△BDF是等腰三角形?若存在,請直接寫出點F的坐標.
【答案】(1)y=x2﹣2x,y=﹣x+2;(2)詳見解析;(3)E();(4)符合條件的點F的坐標(1,)或(1,﹣)或(1,2+)或(1,2﹣).
【解析】(1)將B(2,0)代入設拋物線解析式y(tǒng)=a(x﹣1)2﹣1,求得a,將B(2,0)代入y=kx+2,求得k;
(2)分別求出AB2、BC2、AC2,根據(jù)勾股定理逆定理即可證明;
(3)作∠BCE=∠ACB,與拋物線交于點E,延長AB,與CE的延長線交于點A',過A'作A'H垂直x軸于點H,設二次函數(shù)對稱軸于x軸交于點G.根據(jù)對稱與三角形全等,求得A'(3,1),然后求出A'C解析式,與拋物線解析式聯(lián)立,求得點E坐標;
(4)設F(1,m),分三種情況討論:①當BF=BD時,,②當DF=BD時,,③當BF=DF時,,m=1,然后代入即可.
【詳解】(1)設拋物線解析式y(tǒng)=a(x﹣1)2﹣1,
將B(2,0)代入,
0=a(2﹣1)2﹣1,
∴a=1,
拋物線解析式:y=(x﹣1)2﹣1=x2﹣2x,
將B(2,0)代入y=kx+2,
0=2k+2,
k=﹣1,
∴直線BC的解析式:y=﹣x+2;
(2)聯(lián)立,
解得,,
∴C(﹣1,3),
∵A(1,﹣1),B(2,0),
∴AB2=(1﹣2)2+(﹣1﹣0)2=2,
AC2=[1﹣(﹣1)]2+(﹣1﹣3)2=20,
BC2=[2﹣(﹣1)]2+(0﹣3)2=18,
∴AB2+BC2=AC2,
∴△ABC是直角三角形;
(3)如圖,作∠BCE=∠ACB,與拋物線交于點E,延長AB,與CE的延長線交于點A',過A'作A'H垂直x軸于點H,設二次函數(shù)對稱軸于x軸交于點G.
∵∠BCE=∠ACB,∠ABC=90°,
∴點A與A'關于直線BC對稱,
AB=A'B,
可知△AFB≌△A'HB(AAS),
∵A(1,﹣1),B(2,0)
∴AG=1,BG=OG=1,
∴BH=1,A'H=1,OH=3,
∴A'(3,1),
∵C(﹣1,3),
∴直線A'C:,
聯(lián)立:,
解得或,
∴E(,);
(4)∵拋物線的對稱軸:直線x=1,
∴設F(1,m),
直線BC的解析式:y=﹣x+2;
∴D(0,2)
∵B(2,0),
∴BD=
,
,
①當BF=BD時,,
m=±,
∴F坐標(1,)或(1,﹣)
②當DF=BD時,,
m=2±,
∴F坐標(1,2+)或(1,2﹣)
③當BF=DF時,,
m=1,
F(1,1),此時B、D、F在同一直線上,不符合題意.
綜上,符合條件的點F的坐標(1,)或(1,﹣)或(1,2+)或(1,2﹣).
【點睛】考查了二次函數(shù),熟練掌握二次函數(shù)的性質(zhì)是解題的關鍵.
23.已知:如圖,在平面直角坐標系xOy中,拋物線y=ax2﹣4ax+1與x軸的正半軸交于點A和點B,與y軸交于點C,且OB=3OC,點P是第一象限內(nèi)的點,連接BC,△PBC是以BC為斜邊的等腰直角三角形.
(1)求這個拋物線的表達式;
(2)求點P的坐標;
(3)點Q在x軸上,若以Q、O、P為頂點的三角形與以點C、A、B為頂點的三角形相似,求點Q的坐標.
【答案】(1);(2)P(2,2);(3)(﹣4,0)或(﹣2,0).
【解析】
試題分析:(1)利用待定系數(shù)法即可得出結論;
(2)先判斷出△PMC≌△PNB,再用PC2=PB2,建立方程求解即可;
(3)先判斷出點Q只能在點O左側,再分兩種情況討論計算即可.
試題解析:(1)∵拋物線y=ax2﹣4ax+1,∴點C的坐標為(0,1).
∵OB=3OC,∴點B的坐標為(3,0),∴9a﹣12a+1=0,∴a=,∴.
(2)如圖,過點P作PM⊥y軸,PN⊥x軸,垂足分別為點M、N.
∵∠MPC=90°﹣∠CPN,∠NPB=90°﹣∠CPN,∴∠MPC=∠NPB.
在△PCM和△PBN中,∵∠PMC=∠PNB,∠MPC=∠NPB,PC=PB,∴△PMC≌△PNB,∴PM=PN.
設點P(a,a).
∵PC2=PB2,∴a2+(a﹣1)2=(a﹣3)2+a2.
解得a=2,∴P(2,2).
(3)∵該拋物線對稱軸為x=2,B(3,0),∴A(1,0).
∵P(2,2),A(1,0),B(3,0),C(0,1),∴PO=,AC=,AB=2.
∵∠CAB=135°,∠POB=45°,在Rt△BOC中,tan∠OBC=,∴∠OBC≠45°,∠OCB<90°,在Rt△OAC中,OC=OA,∴∠OCA=45°,∴∠ACB<45°,∴當△OPQ與△ABC相似時,點Q只有在點O左側時.
(i)當時,∴,∴OQ=4,∴Q(﹣4,0).
(ii)當時,∴,∴OQ=2,∴Q(﹣2,0).
當點Q在點A右側時,綜上所述,點Q的坐標為(﹣4,0)或(﹣2,0).
考點:1.相似形綜合題;2.分類討論.
24.如圖,已知拋物線y=ax2+bx﹣3與x軸交于A、B兩點,與y軸交于C點,經(jīng)過A、B、C三點的圓的圓心M(1,m)恰好在此拋物線的對稱軸上,⊙M的半徑為.設⊙M與y軸交于D,拋物線的頂點為E.
(1)求m的值及拋物線的解析式;
(2)設∠DBC=α,∠CBE=β,求sin(α﹣β)的值;
(3)探究坐標軸上是否存在點P,使得以P、A、C為頂點的三角形與△BCE相似?若存在,請指出點P的位置,并直接寫出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)m=﹣1,y=x2﹣2x﹣3;(2)sin(α﹣β)=;(3)在坐標軸上存在三個點P1(0,0),P2(0,),P3(9,0),使得以P、A、C為頂點的三角形與△BCE相似.
【解析】(1)過M作MN⊥y軸于N,連接CM,利用勾股定理可知m的值,同樣的方法可以求出點B的坐標,將點B的坐標代入拋物線解析式中即可求.
(2)通過計算可得出,進而證明Rt△BOD∽Rt△BCE,得∠CBE=∠OBD=β,則sin(α﹣β)=sin(∠DBC﹣∠OBD)=sin∠OBC可求.
(3)經(jīng)過分析可知,根據(jù)題意分Rt△COA∽Rt△BCE;過A作AP2⊥AC交y正半軸于P2,Rt△CAP2∽Rt△BCE;過C作CP3⊥AC交x正半軸于P3,Rt△P3CA∽Rt△BCE三種情況,分情況討論即可.
【詳解】(1)由題意可知C(0,﹣3),1,
∴拋物線的解析式為y=ax2﹣2ax﹣3(a>0),
過M作MN⊥y軸于N,連接CM,
則MN=1,CM,
由勾股定理得CN=2,ON=1,
∴m=﹣1.
同理可求得B(3,0),
將點B代入拋物線的解析式中得
∴a×32﹣2a×3﹣3=0,得a=1.
∴拋物線的解析式為y=x2﹣2x﹣3.
(2)由(1)得A(﹣1,0),E(1,﹣4),B(3,0),C(0,﹣3).
∵M到AB,CD的距離相等,OB=OC,
∴OA=OD,
∴點D的坐標為(0,1),
∴在Rt△BCO中,BC3,
∴,
在△BCE中,
∵BC2+CE2=
∴△BCE是Rt△
,
∴,
即,
∴Rt△BOD∽Rt△BCE,得∠CBE=∠OBD=β,
因此sin(α﹣β)=sin(∠DBC﹣∠OBD)=sin∠OBC.
(3)∵OB=OC,OD=OA,
∴Rt△COA∽Rt△BCE,此時點P1(0,0).
過A作AP2⊥AC交y正半軸于P2,
則Rt△CAP2∽Rt△BCE,
∴P2(0,).
過C作CP3⊥AC交x正半軸于P3,
則Rt△P3CA∽Rt△BCE,
∴P3(9,0).
故在坐標軸上存在三個點P1(0,0),P2(0,),P3(9,0),
使得以P、A、C為頂點的三角形與△BCE相似.
【點睛】本題主要考查二次函數(shù)與圓、相似三角形的綜合問題,掌握相似三角形的判定及性質(zhì)是解題的關鍵.
25.拋物線的圖象經(jīng)過坐標原點,且與軸另交點為.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖,直線與拋物線相交于點和點(點在第二象限),求的值(用含的式子表示);
(3)在(2)中,若,設點是點關于原點的對稱點,如圖.平面內(nèi)是否存在點,使得以點、、、為頂點的四邊形是菱形?若存在,直接寫出點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)y=x2+x;(2)y2﹣y1==(m>0);(3)存在符合題意的點P,且以點A、B、A′、P為頂點的菱形分三種情況,點P的坐標為(2,)、(﹣,)和(﹣,﹣2).
【解析】(1)根據(jù)點的坐標,利用待定系數(shù)法即可求出拋物線F的解析式;
(2)將直線l的解析式代入拋物線F的解析式中,可求出x1、x2的值,利用一次函數(shù)圖象上點的坐標特征可求出y1、y2的值,做差后即可得出y2-y1的值;
(3)根據(jù)m的值可得出點A、B的坐標,利用對稱性求出點A′的坐標.利用兩點間的距離公式(勾股定理)可求出AB、AA′、A′B的值,由三者相等即可得出△AA′B為等邊三角形;結合菱形的性質(zhì),可得出存在符合題意得點P,設點P的坐標為(x,y),分三種情況考慮:(i)當A′B為對角線時,根據(jù)菱形的性質(zhì)(對角線互相平分)可求出點P的坐標;(ii)當AB為對角線時,根據(jù)菱形的性質(zhì)(對角線互相平分)可求出點P的坐標;(iii)當AA′為對角線時,根據(jù)菱形的性質(zhì)(對角線互相平分)可求出點P的坐標.綜上即可得出結論.
【詳解】(1)∵拋物線y=x2+bx+c的圖象經(jīng)過點(0,0)和(-,0),
∴,
解得:,
∴拋物線F的解析式為y=x2+x.
(2)將y=x+m代入y=x2+x,得:x2=m,
解得:x1=﹣,x2=,
∴y1=﹣+m,y2=+m,
∴y2﹣y1=(+m)﹣(﹣+m)=(m>0).
(3)∵m=,
∴點A的坐標為(﹣,),點B的坐標為(,2).
∵點A′是點A關于原點O的對稱點,
∴點A′的坐標為(,﹣).
由兩點距離公式可得:AA′=AB=A′B=,
∴存在符合題意的點P,且以點A、B、A′、P為頂點的菱形分三種情況,設點P的坐標為(x,y).
(i)當A′B為對角線時,有,
解得:,
∴點P的坐標為(2,);
(ii)當AB為對角線時,有,
解得:,
∴點P的坐標為(﹣,);
(iii)當AA′為對角線時,有,
解得:,
∴點P的坐標為(﹣,﹣2).
【點睛】本題考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式、一次函數(shù)圖象上點的坐標特征、等邊三角形的判定與性質(zhì)以及菱形的判定與性質(zhì),解題的關鍵是:(1)根據(jù)點的坐標,利用待定系數(shù)法求出二次函數(shù)解析式;(2)將一次函數(shù)解析式代入二次函數(shù)解析式中求出x1、x2的值;(3)利用勾股定理(兩點間的距離公式)求出AB、AA′、A′B的值;可知存在符合題意的點P,且以點A、B、A′、P為頂點的菱形有三種情況,分A′B為對角線、AB為對角線及AA′為對角線三種情況求出點P的坐標.
26.已知:如圖,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A(-1,0)、B兩點(A在B左),y軸交于點C(0,-3).
(1)求拋物線的解析式;
(2)若點D是線段BC下方拋物線上的動點,求四邊形ABCD面積的最大值;
(3)若點E在x軸上,點P在拋物線上.是否存在以B、C、E、P為頂點且以BC為一邊的平行四邊形?若存在,求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2);(3)P1(3,-3),P2(,3),P3(,3).
【解析】
試題分析:(1)將的坐標代入拋物線中,求出待定系數(shù)的值,即可得出拋物線的解析式.
(2)根據(jù)的坐標,易求得直線的解析式.由于都是定值,則 的面積不變,若四邊形面積最大,則的面積最大;過點作軸交于,則 可得到當面積有最大值時,四邊形的面積最大值.
(3)本題應分情況討論:①過作軸的平行線,與拋物線的交點符合點的要求,此時的縱坐標相同,代入拋物線的解析式中即可求出點坐標;②將平移,令點落在軸(即點)、點落在拋物線(即點)上;可根據(jù)平行四邊形的性質(zhì),得出點縱坐標(縱坐標的絕對值相等),代入拋物線的解析式中即可求得點坐標.
試題解析:(1)把代入,
可以求得
∴
(2)過點作軸分別交線段和軸于點,
在中,令,得
設直線的解析式為
可求得直線的解析式為:
∵S四邊形ABCD
設
當時,有最大值
此時四邊形ABCD面積有最大值
(3)如圖所示,
27.如圖,在平面直角坐標系中有拋物線y=a(x﹣2)2﹣2和y=a(x﹣h)2,拋物線y=a(x﹣2)2﹣2經(jīng)過原點,與x軸正半軸交于點A,與其對稱軸交于點B;點P是拋物線y=a(x﹣2)2﹣2上一動點,且點P在x軸下方,過點P作x軸的垂線交拋物線y=a(x﹣h)2于點D,過點D作PD的垂線交拋物線y=a(x﹣h)2于點D′(不與點D重合),連接PD′,設點P的橫坐標為m:
(1)①直接寫出a的值;
②直接寫出拋物線y=a(x﹣2)2﹣2的函數(shù)表達式的一般式;
(2)當拋物線y=a(x﹣h)2經(jīng)過原點時,設△PDD′與△OAB重疊部分圖形周長為L:
①求的值;
②直接寫出L與m之間的函數(shù)關系式;
(3)當h為何值時,存在點P,使以點O、A、D、D′為頂點的四邊形是菱形?直接寫出h的值.
【答案】(1)①;②y=﹣2x;
(2)①1;
②L=;
(3)h=±.
【解析】(1)①將x=0,y=0代入y=a(x﹣2)2﹣2中計算即可;②y=﹣2x;
(2)將(0,0)代入y=a(x﹣h)2中,可求得a=,y=x2,待定系數(shù)法求OB、AB的解析式,由點P的橫坐標為m,即可表示出相應線段求解;
(3)以點O、A、D、D′為頂點的四邊形是菱形,DD′=OA,可知點D的縱坐標為2,再由AD=OA=4即可求出h的值.
【詳解】解:(1)①將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)∵拋物線y=a(x﹣h)2經(jīng)過原點,a=;
∴y=x2,
∴A(4,0),B(2,﹣2),
易得:直線OB解析式為:y=﹣x,直線AB解析式為:y=x﹣4
如圖1,
,
①
②如圖1,當0<m≤2時,L=OE+EF+OF=,
當2<m<4時,如圖2,設PD′交x軸于G,交AB于H,PD交x軸于E,交AB于F,
則,
,
∵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)如圖3,
∵OADD′為菱形
∴AD=AO=DD′=4,
∴PD=2,
【點睛】本題是二次函數(shù)綜合題,考查了待定系數(shù)法求函數(shù)解析式,菱形的性質(zhì),拋物線的平移等,解題時要注意考慮分段函數(shù)表示方法.
28.綜合與探究
如圖,拋物線與軸交于、兩點,與軸交于點.
(1)求拋物線解析式:
(2)拋物線對稱軸上存在一點,連接、,當值最大時,求點H坐標:
(3)若拋物線上存在一點,,當時,求點坐標:
(4)若點M是平分線上的一點,點是平面內(nèi)一點,若以、、、為頂點的四邊形是矩形,請直接寫出點坐標.
【答案】(1);(2)點;(3);(4),
【解析】(1)把A、B兩點坐標代入拋物線解析式,解方程組求出a、b的值即可得答案;(2)連接AC,延長AC交拋物線對稱軸與H,由A、C兩點坐標可得直線AC的解析式,根據(jù)拋物線解析式可得對稱軸方程,根據(jù)A、C、H三點在一條直線時,的值最大,即可得答案;(3)由C點坐標可得△ABC和△ABP的高為4,可得P點縱坐標n=±4,把n=±4代入拋物線解析式求出m的值,根據(jù)mn>0即可得P點坐標;(4)設∠BAC的角平分線與y軸交于E點,過點E作EF⊥AC,根據(jù)角平分線的性質(zhì)可證明△AFE≌△AOE,可得出AF的長,利用勾股定理可求出OE的長,可得E點坐標,進而利用待定系數(shù)法可求出直線AE的解析式,分兩種情況:①當∠ABM1=90°時,M1N1=AB,AN1=BM,M1B⊥x軸,可得點M1的橫坐標,代入AE的解析式可得點M1的縱坐標,即可得出BM的長,進而可得N1點坐標;②當∠AM2B=90°時,可知∠N2BA=∠BAE,過N2作N2G⊥x軸,根據(jù)點E坐標可得∠BAE的正弦值和余弦值,即可求出BN2的長,利用∠N2BA的正弦和余弦可求出N2G和BG的長,進而可得OG的長,即可得N2坐標;綜上即可得答案.
【詳解】(1)∵A(-3,0),B(4,0),點A、B在拋物線上,
∴
解得:,
∴拋物線的解析式為:y=x2-x-4.
(2)連接AC,延長AC交拋物線對稱軸與H,
∵拋物線解析式為y=x2-x-4,與軸交于點C
∴C(0,-4),對稱軸為直線x=-=,
∵≤AC,
∴A、C、H在一條直線上時取最小值,
設直線AC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=x-4,
當x=時,y=,
∴H點坐標為(,).
(3)∵S△ABC=S△ABP,
∴ABOC=AB,
∴=4,
當n=4時,4=m2-m-4,
解得m=,
∵mn>0,
∴m=,
∴P點坐標為(,4)
當n=-4時,-4=m2-m-4,
解得:m=1或m=0,
∵mn>0,
∴m=1或m=0均不符合題意,
綜上:P點坐標為(,4).
(4)設∠BAC的角平分線交y軸于E,過E作EF⊥AC于F,
∵A(-3,0),B(4,0),C(0,-4),
∴AB=7,AC=5,OA=3,OC=4,
∵AE為∠BAC的角平分線,
∴OE=EF,
又∵AE=AE,
△AOE≌△FAE,
∴AF=OA=3,
∴FC=5-3=2,
∴EF2+FC2=CE2,即OE2+22=(4-OE)2,
解得:OE=,
∵點E在y軸負半軸,
∴E點坐標為(0,-),
設直線AE的解析式為y=kx+b,
∴
解得:
∴直線AE的解析式為y=,
①當∠ABM1=90°時,
∵ANMB是矩形,
∴M1N1=AB=7,AN1=BM,M1B⊥x軸,AN1⊥x軸,
∴x=4時,y=,
∴點N1坐標為(-3,).
②當∠AM2B=90°時,過N2作N2G⊥x軸,
∵AM2BN2是矩形,
∴∠N2BA=∠BAE,
∵OA=3,OE=,
∴AE=,
∴sin∠BAE==,cos∠BAE==,
∴sin∠N2BA =,cos∠N2BA=
∴BN2=ABcos∠N2BA=,
∴N2G=BN2sin∠N2BA=,BG=BN2cos∠N2BA=,
∴OB-BG=-,
∴點N2坐標為(-,).
綜上所述:點N的坐標為N1(-3,),N2(-,).
【點睛】本題是二次函數(shù)的綜合題型,其中涉及到的知識點有運用待定系數(shù)法求拋物線的解析式,二次函數(shù)的性質(zhì),勾股定理,矩形的性質(zhì),三角函數(shù)的應用,綜合性較強,注意分類思想的運用是解題關鍵.
29.如圖,已知拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)的對稱軸是,且經(jīng)過A(﹣4,0),C(0,2)兩點,直線l:y=kx+t(k≠0)經(jīng)過A,C.
(1)求拋物線和直線l的解析式;
(2)點P是直線AC上方的拋物線上一個動點,過點P作PD⊥x軸于點D,交AC于點E,過點P作PF⊥AC,垂足為F,當△PEF≌△AED時,求出點P的坐標;
(3)在拋物線的對稱軸上是否存在點Q,使△ACQ為等腰三角形?若存在,直接寫出所有滿足條件的Q點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1),;(2);(3)存在,Q的坐標為:或或或或.
【解析】(1)把點A、C的坐標和對稱軸表達式代入二次函數(shù)表達式,即可求解;
(2)PEn2n+2n﹣2,DEn+2,sin∠EAD=sin∠CAO,,則AEDE(n+2),當△PEF≌△AED時,PE=AE,n2﹣2n(n+2),即可求解;
(3)等腰三角形分A為頂角頂點、以C為頂角頂點、點Q為頂角頂點,三種情況分別求解即可.
【詳解】(1)把點A、C的坐標和對稱軸表達式代入二次函數(shù)表達式得:,解得:,故拋物線的表達式為:yx2x+2;
同理把點A、C坐標代入直線l表達式并解得:yx+2;
(2)設P點坐標為(n,n2n+2),∴E點坐標為(n,n+2),∴PEn2n+2n﹣2,DEn+2.
∵A(﹣4,0),C(0,2),OA=4,OC=2,AC=2.
∵PD⊥x軸于點D,∴∠ADE=90°,∴sin∠EAD=sin∠CAO,,∴AEDE(n+2),當△PEF≌△AED時,PE=AE,n2﹣2n(n+2),解得:n=﹣4或(舍去﹣4),∴n=,∴P(,);
(3)存在,理由如下:
①以A為頂角頂點,AQ=AC,由(2)知AC=2,若設對稱軸與x軸交于點G,則AG(﹣4);
GQ1=GQ2,故點Q1、Q2的坐標分別為(,)、(,);
②以C為頂角頂點,CQ=CA=2,過點C作x軸的平行線,交拋物線的對稱軸于點M,則M(,2),則CM,MQ3,Q3G=2,Q4G=﹣2,故Q3、Q4坐標分別為(,2)、(,2);
③以點Q為頂角頂點時,同理可得點Q5(,0);
故點Q的坐標為:(,)或(,)或(,2)或(,2)或(,0).
【點睛】本題為二次函數(shù)綜合運用題,涉及到一次函數(shù)、等腰三角形性質(zhì)、三角形全等和相似等知識點,其中(3),要注意分類求解,避免遺漏.
30.如圖,在平面直角坐標系xOy中,為原點,的邊在軸上,點在軸上,點的坐標為,,,點是邊上一點,,過、、三點,拋物線過點、、三點.
(1)求拋物線的解析式.
(2)若將繞點順時針旋轉,點的對應點會落在拋物線上嗎?請說明理由.
(3)若點為此拋物線的頂點,平面上是否存在點,使得以點、、、為頂點的四邊形為平行四邊形?若存在,請直接寫出點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2)點的對應點E'不在拋物線上,理由見詳解;(3)N1或N2或N3.
【解析】(1)先確定出點B的坐標,進而求出點D的坐標,最后用待定系數(shù)法求出拋物線解析式;
(2)先利用旋轉求出點E'的坐標,最后判定點E'是否在拋物線上;
(3)分三種情況,利用線段的中點坐標公式,和平行四邊形的對角線互相平分建立方程求解即可得出結論.
【詳解】解:(1)∵A(-2,0),AB=6,
∴B(4,0),
∴OB=4,
∵DO⊥AB,∠BAD=60°,
∴,
∴D,
∵拋物線過點A,B,D;
∴
解之得:,
∴拋物線的解析式為:,
(2)點的對應點E'不在拋物線上,理由:如圖1,
∵∠ADE=90°,
∴點E'落在DA的延長線上,點C'落在y軸上,
∴C'(0,-6),
由旋轉知,∠DC'E'=∠C=60°,C'E'=CE=3,
過點E'作E'H⊥DC'于H,
∴ ,,
∴,
∵點E'落在第三象限,
∴E',
當,代入拋物線:有:
∴點E'不在拋物線上;
(3
如圖,拋物線的解析式為:
∴M,
∵B(4,0),D ,
設N(m,n),
∵以點B、D、M、N為頂點的四邊形為平行四邊形,
①當BD與MN是對角線時,
∴ ,
∴m=3,,
∴N1 ,
②當BM與DN是對角線時,同①的方法得,N2
③當BN與DM是對角線時,同①的方法得,N3.
【點睛】此題是二次函數(shù)綜合題,主要考查了待定系數(shù)法,相似三角形的判斷和性質(zhì),平行四邊形的性質(zhì),直角三角形的性質(zhì),旋轉的旋轉,解(1)的關鍵是求出點D的坐標,解(2)的關鍵是利用旋轉確定出點E'的坐標,解(3的關鍵是分類討論的思想解決問題.
31.在平面直角坐標系中,如圖,拋物線(、是常數(shù))經(jīng)過點、,與軸的交點為點.
(1)求此拋物線的表達式;
(2)點為軸上一點,如果直線和直線的夾角為15o,求線段的長度;
(3)設點為此拋物線的對稱軸上的一個動點,當△為直角三角形時,求點的坐標.
【答案】(1)拋物線的表達式是;(2) 或;(3) P或或或.
【解析】(1)將點A和點B坐標代入解析式求解可得;
(2)先求出點C坐標,從而得出OC=OB=3,∠CBO=45°,據(jù)此知∠DBO=30°或60°,依據(jù)DO=BO?tan∠DBO求出得DO=或3,從而得出答案;
(3)設P(-1,t),知BC2=18,PB2=4+t2,PC2=t2-6t+10,再分點B、點C和點P為直角頂點三種情況分別求解可得.
【詳解】(1)依題意得:,
解得:
∴拋物線的表達式是
(2)∵拋物線與軸交點為點
∴點的坐標是,又點的坐標是
∴
∴或
在直角△中,
∴或,∴或.
(3)由拋物線得:對稱軸是直線
根據(jù)題意:設,又點的坐標是,點的坐標是
∴,,,
①若點為直角頂點,則即:解之得:,
②若點為直角頂點,則即:解之得:,
③若點為直角頂點,則即:解之得:
,.
綜上所述的坐標為或或或.
【點睛】本題是二次函數(shù)的綜合題,解題的關鍵是掌握待定系數(shù)法求函數(shù)解析式、等腰三角形的性質(zhì)、兩點間的距離公式及直角三角形的性質(zhì)等知識點.
32.如圖,拋物線y=ax2+bx﹣4經(jīng)過A(﹣3,0),B(5,﹣4)兩點,與y軸交于點C,連接AB,AC,BC.
(1)求拋物線的表達式;
(2)求△ABC的面積;
(3)拋物線的對稱軸上是否存在點M,使得△ABM是直角三角形?若存在,求出點M的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)y=x2﹣x﹣4;(2)10;(3)存在,M1(,11),M2(,﹣),M3(,﹣2),M4(,﹣﹣2).
【解析】(1)將點A,B代入y=ax2+bx﹣4即可求出拋物線解析式;
(2)在拋物線y=x2﹣x﹣4中,求出點C的坐標,推出BC∥x軸,即可由三角形的面積公式求出△ABC的面積;
(3)求出拋物線y=x2﹣x﹣4的對稱軸,然后設點M(,m),分別使∠AMB=90°,∠ABM=90°,∠AMB=90°三種情況進行討論,由相似三角形和勾股定理即可求出點M的坐標.
【詳解】解:(1)將點A(﹣3,0),B(5,﹣4)代入y=ax2+bx﹣4,
得,
解得,,
∴拋物線的解析式為:y=x2﹣x﹣4;
(2)在拋物線y=x2﹣x﹣4中,
當x=0時,y=﹣4,
∴C(0,﹣4),
∵B(5,﹣4),
∴BC∥x軸,
∴S△ABC=BC?OC
=×5×4
=10,
∴△ABC的面積為10;
(3)存在,理由如下:
在拋物線y=x2﹣x﹣4中,
對稱軸為:,
設點M(,m),
①如圖1,
當∠M1AB=90°時,
設x軸與對稱軸交于點H,過點B作BN⊥x軸于點N,
則HM1=m,AH=,AN=8,BN=4,
∵∠AM1H+∠M1AN=90°,∠M1AN+∠BAN=90°,
∴∠M1AH=∠BAN,
又∵∠AHM1=∠BNA=90°,
∴△AHM1∽△BNA,
∴,
即,
解得,m=11,
∴M1(,11);
②如圖2,
當∠ABM2=90°時,
設x軸與對稱軸交于點H,BC與對稱軸交于點N,
由拋物線的對稱性可知,對稱軸垂直平分BC,
∴M2C=M2B,
∴∠BM2N=∠AM2N,
又∵∠AHM2=∠BNM2=90°,
∴△AHM2∽△BNM2,
∴,
∵HM2=﹣m,AH=,BN=,M2N=﹣4﹣m,
∴,
解得,,
∴M2(,﹣);
③如圖3,
當∠AMB=90°時,
設x軸與對稱軸交于點H,BC與對稱軸交于點N,
則AM2+BM2=AB2,
∵AM2=AH2+MH2,BM2=BN2+MN2,
∴AH2+MH2+BN2+MN2=AB2,
∵HM=﹣m,AH=,BN=,MN=﹣4﹣m,
即,
解得,m1=﹣2,m2=﹣﹣2,
∴M3(,﹣2),M4(,﹣﹣2);
綜上所述,存在點M的坐標,其坐標為M1(,11),M2(,﹣),M3(,﹣2),M4(,﹣﹣2).
【點睛】本題考查了待定系數(shù)法求解析式,三角形的面積,直角三角形的存在性,相似三角形的判定與性質(zhì)等,解題關鍵是注意分類討論思想在解題中的運用.
這是一份中考數(shù)學二輪復習壓軸題專題16二次函數(shù)的存在性問題(含解析),共106頁。
這是一份中考數(shù)學二輪復習壓軸題培優(yōu)專題16 二次函數(shù)的存在性問題(含解析),共86頁。
這是一份中考數(shù)學壓軸題剖析與精煉(含解析):09 二次函數(shù)的綜合性問題試卷,共52頁。
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