
?拋物線與幾何問題
【知識縱橫】
拋物線的解析式有下列三種形式:1、一般式:(a≠0);2、頂點式:y =a(x—h) 2+k;3、交點式:y=a(x—x 1)(x—x 2 ) ,這里x 1、x 2 是方程ax 2 +bx+c=0的兩個實根。
解函數(shù)與幾何的綜合題,善于求點的坐標,進而求出函數(shù)解析式是解題的基礎;而充分發(fā)揮形的因素,數(shù)形互動,把證明與計算相結合是解題的關鍵。
【典型例題】
【例1】(浙江寧波)如圖,平面直角坐標系中,點A的坐標為(-2,2),點B的坐標為(6,6),拋物線經(jīng)過A、O、B三點,連結OA、OB、AB,線段AB交軸于點E.
(1) 求點E的坐標;
(2) 求拋物線的函數(shù)解析式;
(3) 點F為線段OB上的一個動
點(不與點O、B重合),直線EF與拋物線交于M、N兩點(點N在軸右側),連結ON、BN,當點F在線段OB上運動時,求△BON 面積的最大值,并求出此時點N的坐標;
(4) 連結AN,當△BON面積最大時,在坐標平面內求使得△BOP與△OAN相似(點
B、O、P分別與點O、A、N對應)的點P的坐標.
【思路點撥】(1)根據(jù)A、B兩點坐標求直線AB的解析式,令=0,即可求E點坐標。(2)列方程組求、的值。(3)依題意,設N,求出△BON面積關于的函數(shù)表達式,用二次函數(shù)的最值原理,可求N點的坐標。(4)根據(jù)三角形相似的性質得到BO:OA=OP:AN=BP:ON,然后根據(jù)勾股定理即可求出點P的坐標。
【例2】(天津)已知拋物線:.點F(1,1).
(Ⅰ) 求拋物線的頂點坐標;
(Ⅱ) ①若拋物線與軸的交點為A.連接AF,并延長交拋物線于點B,求證:
②拋物線上任意一點P())().連接PF.并延長交拋物線于點Q(),試判斷是否成立?請說明理由;
(Ⅲ) 將拋物線作適當?shù)钠揭疲脪佄锞€:,若時.恒成立,求m的最大值.
【思路點撥】(I) 只要把二次函數(shù)變形為的形式即可。 (II) ①求出AF和BF即可證明。②應用勾股定理和相似三角形的判定和性質求出PF和QF即可。(Ⅲ) 應用圖象平移和拋物線的性質來證明。
【例3】(浙江?。┤鐖D,在直角坐標系中,拋物線與軸交與點A(-1,0)、B(3,0)兩點,拋物線交軸于點C(0,3),點D為拋物線的頂點.直線交拋物線于點M、N兩點,過線段MN上一點P作軸的平行線交拋物線于點Q.
(1)求此拋物線的解析式及頂點D的坐標;
(2)問點P在何處時,線段PQ最長,最長為多少?
(3)設E為線段OC上的三等分點,連接EP,EQ,若EP=EQ,求點P的坐標.
【思路點撥】(1)由待定系數(shù)法可求拋物線的解析式,化為頂點式可求頂點坐標。(2)把線段PQ用含P(, -1) ,Q (, )來表示,用二次函數(shù)的最值原理可求。
【例4】(四川成都)如圖,在平面直角坐標系xOy中,△ABC的A、B兩個頂點在軸上,頂點C在軸的負半軸上.已知|OA|:|OB|=1:5,|OB|=|OC|,△ABC的面積S△ABC=15,拋物線)經(jīng)過A、B、C三點.
(1)求此拋物線的函數(shù)表達式;
(2)設E是軸右側拋物線上異于點B的一個動點,過點E作軸的平行線交拋物線于另一點F,過點F作FG垂直于軸于點G,再過點E作EH垂直于軸于點H,得到矩形EFGH.則在點E的運動過程中,當矩形EFGH為正方形時,求出該正方形的邊長;
(3)在拋物線上是否存在異于B、C的點M,使△MBC中BC邊上的高為?若存在,求出點M的坐標;若不存在,請說明理由.
【思路點撥】(1) 由已知設,根據(jù)題意求的值。(2)設E點坐標為,拋物線對稱軸為=2,根據(jù),列方程求解。(3)利用直線解析式與拋物線解析式聯(lián)立,求M點的坐標。
【學力訓練】
1、(浙江紹興)拋物線與軸交于點A,頂點為B,對稱軸BC與軸交于點C.
(1)如圖1.求點A的坐標及線段OC的長;
(2)點P在拋物線上,直線PQ∥BC交x軸于點Q,連接BQ.
①若含45°角的直角三角板如圖2所示放置.其中,一個頂點與點C重合,直角頂點D在BQ上,另一?個頂點E在PQ上.求直線BQ的函數(shù)解析式;
②若含30.角的直角三角板一個頂點與點C重合,直角頂點D在直線BQ上,另一個頂點E在PQ上,求點P的坐標.
2、(浙江衢州)已知兩直線l1,l2分別經(jīng)過點A(1,0),點B(﹣3,0),并且當兩直線同時相交于正半軸的點C時,恰好有l(wèi)1⊥l2,經(jīng)過點A、B、C的拋物線的對稱軸與直線l2交于點K,如圖所示.
(1)求點C的坐標,并求出拋物線的函數(shù)解析式;
(2)拋物線的對稱軸被直線l1,拋物線,直線l2和軸依次截得三條線段,問這三條線段有何數(shù)量關系?請說明理由;
(3)當直線l2繞點C旋轉時,與拋物線的另一個交點為M,請找出使△MCK為等腰三角形的點M,簡述理由,并寫出點M的坐標.
3、(廣西桂林)已知二次函數(shù)的圖象如圖.
(1)求它的對稱軸與軸交點D的坐標;
(2)將該拋物線沿它的對稱軸向上平移,設平移后的拋物線與軸,軸的交點分別為A、B、C三點,若∠ACB=90°,求此時拋物線的解析式;
(3)設(2)中平移后的拋物線的頂點為M,以AB為直徑,D為圓心作⊙D,試判斷直線CM與⊙D的位置關系,并說明理由.
4、(山東日照)如圖,拋物線與雙曲線相交于點A,B.已知點B的坐標為(-2,-2),點A在第一象限內,且tan∠AOX=4.過點A作直線AC∥軸,交拋物線于另一點C.
(1)求雙曲線和拋物線的解析式;
(2)計算△ABC的面積;
(3)在拋物線上是否存在點D,使△ABD的面積等于△ABC的面積.若存在,請你寫出點D的坐標;若不存在,請你說明理由.
5、(湖北黃岡)如圖所示,過點F(0,1)的直線y=kx+b與拋物線y=x2交于M(x1,y1)和N(x2,y2)兩點(其中x1<0,x2>0).
(1)求b的值.
(2)求x1?x2的值.
(3)分別過M,N作直線l:y=﹣1的垂線,垂足分別是 M1和N1.判斷△M1FN1的形狀,并證明你的結論.
(4)對于過點F的任意直線MN,是否存在一條定直線 m,使m與以MN為直徑的圓相切.如果有,請求出這條直線m的解析式;如果沒有,請說明理由.
拋物線與幾何問題的參考答案
【典型例題】
【例1】(浙江寧波)
解:(1)設,將點A(-2,2),點B 6,6)代入得
得。 ∴。
當時,。 ∴點E的坐標(0,3)。
(2)設拋物線的函數(shù)解析式為,
將A(-2,2),點B 6,6)代入得
解得?!鄴佄锞€的解析式為。
(3)過點N作軸的垂線NG,垂足為G,交OB于點Q,過B作BH⊥軸于H,
設N,則Q(,)
。
∴當時,△BON 面積最大,最大值為。 此時點N的坐標為(3,)。
(4)過點A作AS⊥GQ于S
∵A(-2,2), B(6,6), N(3,),
∴∠AOE=∠OAS=∠BOH= 45°, OG=3,NG=,NS=,AS=5。
∴在Rt△SAN和Rt△NOG中,tan∠SAN=tan∠NOG=?!唷蟂AN=∠ NOG。
∴∠OAS -∠SAN=∠BOG -∠NOG?!唷螼AN=∠BON 。
∴ON的延長線上存在一點P,使△BOP∽△OAN。
∵A(-2,2), N(3,),
∴在Rt△ASN中, AN=。
當△BOP∽△OAN時,,即,得OP=。
過點P作PT⊥x軸于點T,
∴△OPT∽△ONG 。∴。
設P(),∴,解得, (舍)。
∴點P的坐標為將△OPT沿直線OB翻折,可得出另一個滿足條件的點P′ 。
∴由以上推理可知,當點P的坐標為或時,△BOP與△OAN相似。
【例2】(天津)
解: (I)∵,∴拋物線的頂點坐標為().
(II)①根據(jù)題意,可得點A(0,1),
∵F(1,1).∴AB∥軸.得
AF=BF=1,
②成立.理由如下:
如圖,過點P()作PM⊥AB于點M,則
FM=,PM=()。
∴Rt△PMF中,有勾股定理,得
又點P()在拋物線上,得,
即
∴,即。
過點Q()作QN⊥AB,與AB的延長線交于點N,
同理可得∵∠PMF=∠QNF=90°,∠MFP=∠NFQ,
∴△PMF∽△QNF。
∴,這里,。
∴,即。
(Ⅲ) 令,設其圖象與拋物線交點的橫坐標為,,且
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