
知識導航
方法技巧
1.二次函數(shù)與線段的和差
在x軸上是否存在點P,使PB+PA最短?若存在求出點P的坐標,并求出最小值。若不存在,請說明理由。
【方法技巧】(將軍飲馬模型)在兩定點中任選一個點(為了簡單起見,常常取軸上的點),求出該點關于題中的動點運動所經(jīng)過的那條直線的對稱點的坐標,再把此對稱點與余下定點相連,那么此直線與在x軸上的交點既是點P。
2.二次函數(shù)與周長
在y軸上是否存在點P,使△PAD的周長最?。咳舸嬖?,求出點P的坐標,并求出周長的最小值;若不存在,請說明理由。
注意到AD是定線段,其長度是個定值,因此只需PA+PD最小。
3.二次函數(shù)與距離
在直線BD下方的拋物線上,是否存在點P,使點P到直線BD的距離最大?若存在,求出點P的坐標,并求出最大距離;若不存在,請說明理由.
因為BD是定線段,點P到直線BD的距離最大,意味著△BDP的面積最大
4.二次函數(shù)與面積
① 三角形面積最值:找公共邊、平移、表示面積
② 四邊形面積最值:設出P點坐標,采用公式法或割補法表示四邊形面積
(1)在直線BD下方的拋物線上是否存在點P,使的面積最大?若存在,求出點P的坐標;若不存在,請說明理由。
過點P作y軸的平行線,將△PBD分割成2個同底的三角形,則:(y上動-y下動)(x右定-x左定)
(2)在直線BD下方的拋物線上是否存在點P,使四邊形DOBP的面積最大?若存在,求出點P的坐標,并求出四邊形面積的最大值;若不存在,請說明理由。
四邊形DOBP是不規(guī)則圖形,通常用割補法求解,則:或
(3)在拋物線上是否存在點P,使S△PBC=2S△ABD?若存在,求出點P的坐標;若不存在,請說明理由。
設出動點P的坐標為(t,t2-2t-3)后,把到圖形△ABD的面積算出,借助于動點坐標把動三角形PBC的面積表示出來,再代入已知中的面積等式求解即可。
題型精講
題型一:函數(shù)與最值問題
【例1】在平面直角坐標系中,拋物線 SKIPIF 1 < 0 的頂點為A.
(1)求頂點A的坐標(用含有字母m的代數(shù)式表示);
(2)若點 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在拋物線上,且 SKIPIF 1 < 0 ,則m的取值范圍是 ;(直接寫出結(jié)果即可)
(3)當 SKIPIF 1 < 0 時,函數(shù)y的最小值等于6,求m的值.
【答案】(1)頂點A的坐標為 SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【分析】(1)將拋物線解析式化成 SKIPIF 1 < 0 的形式,即可求得頂點A的坐標;
(2)將 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 代入拋物線中求得 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的值,然后再解不等式即可求解;
(3)分類討論,分對稱軸在1的左側(cè)、對稱軸在3的右側(cè)、對稱軸在1,3之間共三種情況分別求出函數(shù)的最小值,進而求出m的值.
【詳解】解:(1)由題意可知:拋物線 SKIPIF 1 < 0 ,
∴頂點A的坐標為 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)將 SKIPIF 1 < 0 代入 SKIPIF 1 < 0 中,得到 SKIPIF 1 < 0 ,
將 SKIPIF 1 < 0 代入 SKIPIF 1 < 0 中,得到 SKIPIF 1 < 0 ,
由已知條件知: SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,整理得到: SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 ,故m的取值范圍是: SKIPIF 1 < 0 ;
(3)二次函數(shù)的開口向上,故自變量離對稱軸越遠,其對應的函數(shù)值越大,二次函數(shù)的對稱軸為 SKIPIF 1 < 0 ,
分類討論:
①當 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 時二次函數(shù)取得最小值為 SKIPIF 1 < 0 ,
又已知二次函數(shù)最小值為6,∴ SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 符合題意;
②當 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 時二次函數(shù)取得最小值為 SKIPIF 1 < 0 ,
又已知二次函數(shù)最小值為6,∴ SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
又,故或都不符合題意;
③當,即時, 時二次函數(shù)取得最小值為,
又已知二次函數(shù)最小值為6,∴,解得或,
又,故符合題意;綜上所述,或.
題型二:函數(shù)與線段、周長問題
【例2】如圖1,在平面直角坐標系中,拋物線與x軸分別交于A、B兩點,與y軸交于點C(0,6),拋物線的頂點坐標為E(2,8),連結(jié)BC、BE、CE.
(1)求拋物線的表達式;
(2)判斷△BCE的形狀,并說明理由;
(3)如圖2,以C為圓心,為半徑作⊙C,在⊙C上是否存在點P,使得BP+EP的值最小,若存在,請求出最小值;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)y=x2+2x+6;(2)直角三角形,見解析;(3)存在,
【分析】(1)用待定系數(shù)法求函數(shù)解析式;
(2)分別求出三角形三邊的平方,然后運用勾股定理逆定理即可證明;
(3)在CE上截取CF=(即CF等于半徑的一半),連接BF交⊙C于點P,連接EP,則BF的長即為所求.
【詳解】解:(1)∵拋物線的頂點坐標為E(2,8),
∴設該拋物線的表達式為y=a(x-2)2+8,
∵與y軸交于點C(0,6),∴把點C(0,6)代入得:a=,
∴該拋物線的表達式為y=x2+2x+6;
(2)△BCE是直角三角形.理由如下:∵拋物線與x軸分別交于A、B兩點,
∴當y=0時,(x-2)2+8=0,解得:x1=-2,x2=6,∴A(-2,0),B(6,0),
∴BC2=62+62=72,CE2=(8-6)2+22=8,BE2=(6-2)2+82=80,
∴BE2=BC2+CE2,∴∠BCE=90°,∴△BCE是直角三角形;
(3)如圖,在CE上截取CF=(即CF等于半徑的一半),連接BF交⊙C于點P,連接EP,
則BF的長即為所求.
連接CP,∵CP為半徑,∴ ,
又∵∠FCP=∠PCE,∴△FCP∽△PCE,
∴ ,F(xiàn)P=EP,∴BF=BP+EP,
由“兩點之間,線段最短”可得:BF的長即BP+EP為最小值.
∵CF=CE,E(2,8),∴F(,),∴BF=
【例3】如圖,拋物線與軸交于除原點和點,且其頂點關于軸的對稱點坐標為.
(1)求拋物線的函數(shù)表達式;
(2)拋物線的對稱軸上存在定點,使得拋物線上的任意一點到定點的距離與點到直線的距離總相等.
①證明上述結(jié)論并求出點的坐標;
②過點的直線與拋物線交于兩點.證明:當直線繞點旋轉(zhuǎn)時,是定值,并求出該定值;
(3)點是該拋物線上的一點,在軸,軸上分別找點,使四邊形周長最小,直接寫出的坐標.
【答案】(1);(2);,證明見解析(3),
【分析】(1)先求出頂點的坐標為,在設拋物線的解析式為,根據(jù)拋物線過原點,即可求出其解析式;
(2)設點坐標為,點坐標為,利用兩點間距離公式,結(jié)合題目已知列出等量關系;設直線的解析式為,直線與拋物線交于點,直線方程與拋物線聯(lián)立得出,在結(jié)合的結(jié)論,分別表示出的值,即可求解;
(3)先求出點的坐標,分別作點關于軸的對稱點,點關于軸的對稱點,連接,交軸于點,交軸于點,則點即為所求
【詳解】解:(1)點B關于軸對稱點的坐標為點的坐標為
設拋物線的解析式為
拋物點過原點解得
拋物線解析式為:即
(2)設點坐標為,點坐標為
由題意可得:
整理得:點的坐標為
設直線的解析式為,直線與拋物線交于點
整理得:
由得
整理得:
(3)點在拋物線上,
如圖:作點關于軸的對稱點,點關于軸的對稱點
則點,點,連接,交軸于點,交軸于點,則此時四邊形PQBC周長最小
設直線的解析式為
解得直線的解析式為
點坐標為,點坐標為
題型三:函數(shù)與三角形面積
【例4】如圖,在平面直角坐標系中,平行四邊形的邊與y軸交于E點,F(xiàn)是的中點,B、C、D的坐標分別為.
(1)求過B、E、C三點的拋物線的解析式;
(2)試判斷拋物線的頂點是否在直線上;
(3)設過F與平行的直線交y軸于Q,M是線段之間的動點,射線與拋物線交于另一點P,當?shù)拿娣e最大時,求P的坐標.
【答案】(1);(2)頂點是在直線上,理由見解析;(3)P點坐標為(9,).
【分析】(1)先求出A點坐標,再求出直線AB的解析式,進而求得E的坐標,然后用待定系數(shù)法解答即可;
(2)先求出點F的坐標,再求出直線EF的解析式,然后根據(jù)拋物線的解析式確定頂點坐標,然后進行判定即可;
(3)設P點坐標為(p,),求出直線BP的解析式,進而求得M的坐標;再求FQ的解析式,確定Q的坐標,可得|MQ|=+6,最后根據(jù)S△PBQ= S△MBQ+ S△PMQ列出關于p的二次函數(shù)并根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)求最值即可.
【詳解】解:(1)∵平行四邊形,B、C、D的坐標分別為∴A(3,10),
設直線AB的解析式為y=kx+b,
則 ,解得,∴直線AB的解析式為y=2x+4,
當x=0時,y=4,則E的坐標為(0,4),設拋物線的解析式為:y=ax2+bx+c,
,解得,
∴過B、E、C三點的拋物線的解析式為;
(2)頂點是在直線上,理由如下:∵F是的中點,∴F(8,10),
設直線EF的解析式為y=mx+n,
則,解得,∴直線EF的解析式為y=x+4,
∵,∴拋物線的頂點坐標為(3,),
∵=×3+4,∴拋物線的頂點是否在直線上;
(3)∵,則設P點坐標為(p,),直線BP的解析式為y=dx+e,則 ,解得,
∴直線EF的解析式為y=x+,
當x=0時,y=,則M點坐標為(0,),
∵AB//FQ ,∴設FQ的解析式為y=2x+f,則10=2×8+f,解得f=-6,
∴FQ的解析式為y=2x-6 ,∴Q的坐標為(0,-6),
∴|MQ|=+6,
∴S△PBQ= S△MBQ+ S△PMQ= ===
∴當p=9時,的面積最大時,∴P點坐標為(9,).
題型四:函數(shù)與四邊形面積
【例5】如圖,拋物線 SKIPIF 1 < 0 與x軸交于A、B兩點,與y軸交于C點,,.
(1)求拋物線的解析式;
(2)在第二象限內(nèi)的拋物線上確定一點P,使四邊形PBAC的面積最大.求出點P的坐標
(3)在(2)的結(jié)論下,點M為x軸上一動點,拋物線上是否存在一點Q.使點P、B、M、Q為頂點的四邊形是平行四邊形,若存在.請直接寫出Q點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】
(1);(2)(,);(3)(,)或(,)或(,)
【分析】(1)根據(jù)OB=OC=3OA,AC=,利用勾股定理求出OA,可得OB和OC,得到A,B,C的坐標,利用待定系數(shù)法求出拋物線的解析式;
(2)判斷出四邊形BACP的面積最大時,△BPC的最大面積,過點P作y軸的平行線交BC于點H,求出直線BC的表達式,設點P(x,-x2-2x+3),利用三角形面積公式S△BPC=,即可求出S△BPC面積最小時點P的坐標;
(3)分類討論,一是當BP為平行四邊形對角線時,二是當BP為平行四邊形一邊時,利用平移規(guī)律即可求出點Q的坐標.
【詳解】解:(1)∵OB=OC=3OA,AC=,
∴,即,解得:OA=1,OC=OB=3,
∴A(1,0),B(-3,0),C(0,3),代入中,
則,解得:,∴拋物線的解析式為;
(2)如圖,四邊形PBAC的面積=△BCA的面積+△PBC的面積,
而△ABC的面積是定值,故四邊形PBAC的面積最大,只需要△BPC的最大面積即可,
過點P作y軸的平行線交BC于點H,
∵B(-3,0),C(0,3),設直線BC的表達式為y=mx+n,
則,解得:,∴直線BC的表達式為y=x+3,
設點P(x,-x2-2x+3),則點H(x,x+3),
S△BPC===,
∵,故S有最大值,即四邊形PBAC的面積有最大值,
此時x=,代入得,∴P(,);
(3)若BP為平行四邊形的對角線,則PQ∥BM,PQ=BM,則P、Q關于直線x=-1對稱,
∴Q(,);
若BP為平行四邊形的邊,如圖,QP∥BM,QP=BM,同上可得:Q(,);
如圖,BQ∥PM,BQ=PM,∵點Q的縱坐標為,代入中,
解得:或(舍),∴點Q的坐標為(,);
如圖,BP∥QM,BP=QM,∵點Q的縱坐標為,代入中,
解得:(舍)或,∴點Q的坐標為(,);
綜上:點Q的坐標為(,)或(,)或(,).
提分訓練
1.如圖,在平面直角坐標系中,拋物線與坐標軸交于兩點,直線交軸于點.點為直線下方拋物線上一動點,過點作軸的垂線,垂足為分別交直線于點.
(1)求拋物線的表達式;
(2)當,連接,求的面積;
(3)①是軸上一點,當四邊形是矩形時,求點的坐標;
②在①的條件下,第一象限有一動點,滿足,求周長的最小值.
【答案】(1);(2);(3)①;②
【分析】(1)直接利用待定系數(shù)法即可求出答案.
(2)由題意可求出,.利用三角函數(shù)可知在和中,,由此即可求出,從而可求出.即可求出D點坐標,繼而求出.再根據(jù),即可求出FD的長,最后利用三角形面積公式即可求出最后答案.
(3)①連接,交于點.根據(jù)矩形的性質(zhì)可知,.由可推出.由,可推出.再根據(jù)直線BC的解析式可求出C點坐標,即可得出OC的長,由此可求出AC的長,即可求出CH的長,最后即得出OH的長,即可得出H點坐標.
②在中,利用勾股定理可求出的長,再根據(jù)結(jié)合可推出,即要使最小,就要最小,由題意可知當點在上時,為最?。辞蟪鯞C長即可.在中,利用勾股定理求出的長,即得出周長的最小值為.
【詳解】解:(1)∵拋物線過兩點,
,解得,,.
(2).同理,.
又軸,軸,∴在和中,,即,
.當時,,
,即. ,.
(3)①如圖,連接,交于點.
∵四邊形是矩形,.
又,∴,.
∵四邊形是矩形,.
,∵當x=0時,,
∴,,,,.
②在中,,
.
∴要使最小,就要最?。?
,∴當點在上時,為最?。?br>在中,.周長的最小值是.
2.已知拋物線與x軸只有一個公共點.
(1)若拋物線過點,求的最小值;
(2)已知點中恰有兩點在拋物線上.
①求拋物線的解析式;
②設直線l:與拋物線交于M,N兩點,點A在直線上,且,過點A且與x軸垂直的直線分別交拋物線和于點B,C.求證:與的面積相等.
【答案】(1)-1;(2)①;②見解析
【分析】(1)先求得c=1,根據(jù)拋物線與x軸只有一個公共點,轉(zhuǎn)化為判別式△=0,從而構(gòu)造二次函數(shù)求解即可;
(2)①根據(jù)拋物線與x軸只有一個公共點,得拋物線上的點只能落在x軸的同側(cè),據(jù)此判斷即可;②證明AB=BC即可
【詳解】解:因為拋物線與x軸只有一個公共點,
以方程有兩個相等的實數(shù)根,所以,即.
(1)因為拋物線過點,所以,
所以,即.所以,當時,取到最小值.
(2)①因為拋物線與x軸只有一個公共點,
所以拋物線上的點只能落在x軸的同側(cè).
又點中恰有兩點在拋物線的圖象上,
所以只能是在拋物線的圖象上,
由對稱性可得拋物線的對稱軸為,所以,即,因為,所以.
又點在拋物線的圖象上,所以,故拋物線的解析式為.
②由題意設,則.
記直線為m,分別過M,N作,垂足分別為E,F(xiàn),即,
因為,所以.
又,所以,所以.
所以,所以,即.
所以,
即.①
把代入,得,解得,
所以.②
將②代入①,得,即,解得,即.
所以過點A且與x軸垂直的直線為,將代入,得,即,
將代入,得,即,
所以,因此,所以與的面積相等.
3.在平面直角坐標系xOy中,關于x的二次函數(shù)y=x2+px+q的圖象過點(﹣1,0),(2,0).
(1)求這個二次函數(shù)的表達式;
(2)求當﹣2≤x≤1時,y的最大值與最小值的差;
(3)一次函數(shù)y=(2﹣m)x+2﹣m的圖象與二次函數(shù)y=x2+px+q的圖象交點的橫坐標分別是a和b,且a<3<b,求m的取值范圍.
【分析】(1)由二次函數(shù)的圖象經(jīng)過(﹣1,0)和(2,0)兩點,組成方程組再解即可求得二次函數(shù)的表達式;
(2)求得拋物線的對稱軸,根據(jù)圖象即可得出當x=﹣2,函數(shù)有最大值4;當x是函數(shù)有最小值,進而求得它們的差;
(3)由題意得x2﹣x﹣2=(2﹣m)x+2﹣m,整理得x2+(m﹣3)x+m﹣4=0,因為a<2<b,a≠b,△=(m﹣3)2﹣4×(m﹣4)=(m﹣5)2>0,把x=3代入(2﹣m)x+2﹣m>x2﹣x﹣2,解得m.
【解析】(1)由二次函數(shù)y=x2+px+q的圖象經(jīng)過(﹣1,0)和(2,0)兩點,
∴,解得,∴此二次函數(shù)的表達式y(tǒng)=x2﹣x﹣2;
(2)∵拋物線開口向上,對稱軸為直線x,
∴在﹣2≤x≤1范圍內(nèi),當x=﹣2,函數(shù)有最大值為:y=4+2﹣2=4;當x是函數(shù)有最小值:y2,∴的最大值與最小值的差為:4﹣();
(3)∵y=(2﹣m)x+2﹣m與二次函數(shù)y=x2﹣x﹣2圖象交點的橫坐標為a和b,
∴x2﹣x﹣2=(2﹣m)x+2﹣m,整理得x2+(m﹣3)x+m﹣4=0
∵a<3<b∴a≠b∴△=(m﹣3)2﹣4×(m﹣4)=(m﹣5)2>0∴m≠5
∵a<3<b當x=3時,(2﹣m)x+2﹣m>x2﹣x﹣2,
把x=3代入(2﹣m)x+2﹣m>x2﹣x﹣2,解得m∴m的取值范圍為m.
4.已知拋物線(a,c為常數(shù),)經(jīng)過點,頂點為D.
(Ⅰ)當時,求該拋物線的頂點坐標;
(Ⅱ)當時,點,若,求該拋物線的解析式;
(Ⅲ)當時,點,過點C作直線l平行于x軸,是x軸上的動點,是直線l上的動點.當a為何值時,的最小值為,并求此時點M,N的坐標.
【答案】(Ⅰ)拋物線的頂點坐標為;(Ⅱ)或;(Ⅲ)點M的坐標為,點N的坐標為
【分析】(Ⅰ)結(jié)合題意,通過列一元一次方程并求解,即可得到拋物線的解析式,將解析式化為頂點式,即可得到答案
(Ⅱ)根據(jù)題意,得拋物線的解析式為;根據(jù)拋物線對稱軸的性質(zhì),計算得點D的坐標為;過點D作軸于點G,根據(jù)勾股定理和一元二次方程的性質(zhì),得,,從而得到答案;
(Ⅲ)當時,將點向左平移3個單位長度,向上平移1個單位長度得;作點F關于x軸的對稱點,當滿足條件的點M落在線段上時,根據(jù)兩點之間線段最短的性質(zhì),得最小,結(jié)合題意,根據(jù)勾股定理和一元二次方程性質(zhì),得,從而得直線的解析式,通過計算即可得到答案.
【詳解】(Ⅰ)當時,拋物線的解析式為.
∵拋物線經(jīng)過點∴解得:∴拋物線的解析式為
∵∴拋物線的頂點坐標為;
(Ⅱ)當時,由拋物線經(jīng)過點,可知
∴拋物線的解析式為∴拋物線的對稱軸為:
當時,∴拋物線的頂點D的坐標為;過點D作軸于點G
在中,,,∴
在中,,,∴.
∵,即,∴解得:,
∴拋物線的解析式為或.
(Ⅲ)當時,將點向左平移3個單位長度,向上平移1個單位長度得.
作點F關于x軸的對稱點,得點的坐標為
當滿足條件的點M落在線段上時,最小,此時,.
過點作軸于點H
在中,,,∴.
又,即.解得:,(舍)
∴點的坐標為,點的坐標為.∴直線的解析式為.
當時,.∴,∴點M的坐標為,點N的坐標為.
5.如圖,二次函數(shù)(是實數(shù),且)的圖像與軸交于、兩點(點在點的左側(cè)),其對稱軸與軸交于點,已知點位于第一象限,且在對稱軸上,,點在軸的正半軸上,.連接并延長交軸于點,連接.
(1)求、、三點的坐標(用數(shù)字或含的式子表示);
(2)已知點在拋物線的對稱軸上,當?shù)闹荛L的最小值等于,求的值.
【答案】(1),,;(2)
【分析】(1)把代入函數(shù)解析式,可得,再利用因式分解法解方程可得的坐標,再求解函數(shù)的對稱軸,可得的坐標;
(2)先證明,利用相似三角形的性質(zhì)求解,利用三角形的中位線定理再求解.再利用勾股定理求解,如圖,當點、、三點共線時,的長最小,此時的周長最小.可得.再利用勾股定理列方程,解方程可得答案.
【詳解】解:(1)令 則,
∴,,∴對稱軸為直線,∴.
(2)在中,,
,
,. .
∵軸,軸,∴.∵,∴.∴.
在中,,∴,即.(負根舍去)
∵點與點關于對稱軸對稱,∴.
∴如圖,當點、、三點共線時,的長最小,此時的周長最?。?br>∴的周長的最小值為,
∴的長最小值為,即.
∵,∴.∴.∵,∴.
6.如圖,二次函數(shù)y=ax2+bx+x的圖象過O(0,0)、A(1,0)、B(,)三點.
(1)求二次函數(shù)的解析式;
(2)若線段OB的垂直平分線與y軸交于點C,與二次函數(shù)的圖象在x軸上方的部分相交于點D,求直線CD的解析式;
(3)在直線CD下方的二次函數(shù)的圖象上有一動點P,過點P作PQ⊥x軸,交直線CD于Q,當線段PQ的長最大時,求點P的坐標.
【分析】(1)將點O、A、B的坐標代入拋物線表達式,即可求解;
(2)由點B的坐標知,直線BO的傾斜角為30°,則OB中垂線(CD)與x負半軸的夾角為60°,故設CD的表達式為:yx+b,而OB中點的坐標為(,),將該點坐標代入CD表達式,即可求解;
(3)過點P作y軸額平行線交CD于點H,PHx(x2x)x2x,即可求解.
【解析】(1)將點O、A、B的坐標代入拋物線表達式得
,解得,故拋物線的表達式為:yx2x;
(2)由點B的坐標知,直線BO的傾斜角為30°,則OB中垂線(CD)與x負半軸的夾角為60°,
故設CD的表達式為:yx+b,而OB中點的坐標為(,),
將該點坐標代入CD表達式并解得:b,故直線CD的表達式為:yx;
(3)設點P(x,x2x),則點Q(x,x),
則PQx(x2x)x2x,
∵0,故PQ有最大值,此時點P的坐標為(,).
7.在平面直角坐標系中,設二次函數(shù)y1=x2+bx+a,y2=ax2+bx+1(a,b是實數(shù),a≠0).
(1)若函數(shù)y1的對稱軸為直線x=3,且函數(shù)y1的圖象經(jīng)過點(a,b),求函數(shù)y1的表達式.
(2)若函數(shù)y1的圖象經(jīng)過點(r,0),其中r≠0,求證:函數(shù)y2的圖象經(jīng)過點(,0).
(3)設函數(shù)y1和函數(shù)y2的最小值分別為m和n,若m+n=0,求m,n的值.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法解決問題即可.
(2)函數(shù)y1的圖象經(jīng)過點(r,0),其中r≠0,可得r2+br+a=0,推出10,即a()2+b?1=0,推出是方程ax2+bx+1的根,可得結(jié)論.
(3)由題意a>0,∴m,n,根據(jù)m+n=0,構(gòu)建方程可得結(jié)論.
【解析】(1)由題意,得到3,解得b=﹣6,
∵函數(shù)y1的圖象經(jīng)過(a,﹣6),∴a2﹣6a+a=﹣6,解得a=2或3,
∴函數(shù)y1=x2﹣6x+2或y1=x2﹣6x+3.
(2)∵函數(shù)y1的圖象經(jīng)過點(r,0),其中r≠0,∴r2+br+a=0,
∴10,即a()2+b?1=0,∴是方程ax2+bx+1的根,
即函數(shù)y2的圖象經(jīng)過點(,0).
(3)由題意a>0,∴m,n,
∵m+n=0,∴0,∴(4a﹣b2)(a+1)=0,
∵a+1>0,∴4a﹣b2=0,∴m=n=0.
8.在平面直角坐標系中,已知點A(1,2),B(2,3),C(2,1),直線y=x+m經(jīng)過點A,拋物線y=ax2+bx+1恰好經(jīng)過A,B,C三點中的兩點.
(1)判斷點B是否在直線y=x+m上,并說明理由;
(2)求a,b的值;
(3)平移拋物線y=ax2+bx+1,使其頂點仍在直線y=x+m上,求平移后所得拋物線與y軸交點縱坐標的最大值.
【分析】(1)根據(jù)待定系數(shù)法求得直線的解析式,然后即可判斷點B(2,3)在直線y=x+m上;
(2)因為直線經(jīng)過A、B和點(0,1),所以經(jīng)過點(0,1)的拋物線不同時經(jīng)過A、B點,即可判斷拋物線只能經(jīng)過A、C兩點,根據(jù)待定系數(shù)法即可求得a、b;
(3)設平移后的拋物線為y=﹣x+px+q,其頂點坐標為(,q),根據(jù)題意得出q1,由拋物線y=﹣x+px+q與y軸交點的縱坐標為q,即可得出q1(p﹣1)2,從而得出q的最大值.
【解析】(1)點B是在直線y=x+m上,理由如下:
∵直線y=x+m經(jīng)過點A(1,2),∴2=1+m,解得m=1,∴直線為y=x+1,
把x=2代入y=x+1得y=3,∴點B(2,3)在直線y=x+m上;
(2)∵直線y=x+1與拋物線y=ax2+bx+1都經(jīng)過點(0,1),且B、C兩點的橫坐標相同,
∴拋物線只能經(jīng)過A、C兩點,
把A(1,2),C(2,1)代入y=ax2+bx+1得,解得a=﹣1,b=2;
(3)由(2)知,拋物線為y=﹣x2+2x+1,
設平移后的拋物線為y=﹣x+px+q,其頂點坐標為(,q),
∵頂點仍在直線y=x+1上,∴q1,∴q1,
∵拋物線y=﹣x+px+q與y軸的交點的縱坐標為q,
∴q1(p﹣1)2,
∴當p=1時,平移后所得拋物線與y軸交點縱坐標的最大值為.
9.如圖,在平面直角坐標系中,四邊形為正方形,點,在軸上,拋物線經(jīng)過點,兩點,且與直線交于另一點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)為拋物線對稱軸上一點,為平面直角坐標系中的一點,是否存在以點,,,為頂點的四邊形是以為邊的菱形.若存在,請求出點的坐標;若不存在,請說明理由;
(3)為軸上一點,過點作拋物線對稱軸的垂線,垂足為,連接,.探究是否存在最小值.若存在,請求出這個最小值及點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2)存在以點,,,為頂點的四邊形是以為邊的菱形,點的坐標為或或或;(3)存在最小值,最小值為,此時點M的坐標為.
【分析】(1)由題意易得,進而可得,則有,然后把點B、D代入求解即可;
(2)設點,當以點,,,為頂點的四邊形是以為邊的菱形時,則根據(jù)菱形的性質(zhì)可分①當時,②當時,然后根據(jù)兩點距離公式可進行分類求解即可;
(3)由題意可得如圖所示的圖象,連接OM、DM,由題意易得DM=EM,四邊形BOMP是平行四邊形,進而可得OM=BP,則有,若使的值為最小,即為最小,則有當點D、M、O三點共線時,的值為最小,然后問題可求解.
【詳解】解:(1)∵四邊形為正方形,,
∴,,∴,∴OB=1,∴,
把點B、D坐標代入得:,解得:,∴拋物線的解析式為;
(2)由(1)可得,拋物線解析式為,則有拋物線的對稱軸為直線,
∵點D與點E關于拋物線的對稱軸對稱,∴,
∴由兩點距離公式可得,
設點,當以點,,,為頂點的四邊形是以為邊的菱形時,則根據(jù)菱形的性質(zhì)可分:
①當時,如圖所示:
∴由兩點距離公式可得,即,解得:,
∴點F的坐標為或;
②當時,如圖所示:
∴由兩點距離公式可得,即,解得:,
∴點F的坐標為或;
綜上所述:當以點,,,為頂點的四邊形是以為邊的菱形,點的坐標為或或或;
(3)由題意可得如圖所示:
連接OM、DM,由(2)可知點D與點E關于拋物線的對稱軸對稱,,∴,DM=EM,
∵過點作拋物線對稱軸的垂線,垂足為,∴,
∴四邊形BOMP是平行四邊形,∴OM=BP,∴,
若使的值為最小,即為最小,
∴當點D、M、O三點共線時,的值為最小,此時OD與拋物線對稱軸的交點為M,如圖所示:
∵,∴,
∴的最小值為,即的最小值為,
設線段OD的解析式為,代入點D的坐標得:,
∴線段OD的解析式為,∴.
10.如圖,在平面直角坐標系中,拋物線y=ax2+bx﹣2交x軸于A,B兩點,交y軸于點C,且OA=2OC=8OB.點P是第三象限內(nèi)拋物線上的一動點.
(1)求此拋物線的表達式;
(2)若PC∥AB,求點P的坐標;
(3)連接AC,求△PAC面積的最大值及此時點P的坐標.
【分析】(1)拋物線y=ax2+bx﹣2,則c=﹣2,故OC=2,而OA=2OC=8OB,則OA=﹣4,OB,確定點A、B、C的坐標;即可求解;
(2)拋物線的對稱軸為x,當PC∥AB時,點P、C的縱坐標相同,即可求解;
(3)△PAC的面積S=S△PHA+S△PHCPH×OA,即可求解.
【解析】(1)拋物線y=ax2+bx﹣2,則c=﹣2,故OC=2,
而OA=2OC=8OB,則OA=﹣4,OB,故點A、B、C的坐標分別為(﹣4,0)、(,0)、(0,﹣2);則y=a(x+4)(x)=a(x2x﹣2)=ax2+bx﹣2,故a=1,
故拋物線的表達式為:y=x2x﹣2;
(2)拋物線的對稱軸為x,
當PC∥AB時,點P、C的縱坐標相同,根據(jù)函數(shù)的對稱性得點P(,﹣2);
(3)過點P作PH∥y軸交AC于點H,
由點A、C的坐標得,直線AC的表達式為:yx﹣2,
則△PAC的面積S=S△PHA+S△PHCPH×OA4×(x﹣2﹣x2x+2)=﹣2(x+2)2+8,
∵﹣2<0,∴S有最大值,當x=﹣2時,S的最大值為8,此時點P(﹣2,﹣5).
11.如圖,在平面直角坐標系中,拋物線y=ax2+bx+2(a≠0)與y軸交于點C,與x軸交于A,B兩點(點A在點B的左側(cè)),且A點坐標為(,0),直線BC的解析式為yx+2.
(1)求拋物線的解析式;
(2)過點A作AD∥BC,交拋物線于點D,點E為直線BC上方拋物線上一動點,連接CE,EB,BD,DC.求四邊形BECD面積的最大值及相應點E的坐標;
(3)將拋物線y=ax2+bx+2(a≠0)向左平移個單位,已知點M為拋物線y=ax2+bx+2(a≠0)的對稱軸上一動點,點N為平移后的拋物線上一動點.在(2)中,當四邊形BECD的面積最大時,是否存在以A,E,M,N為頂點的四邊形為平行四邊形?若存在,直接寫出點N的坐標;若不存在,請說明理由.
【分析】(1)利用直線BC的解析式求出點B、C的坐標,則y=ax2+bx+2=a(x)(x﹣3)=ax2﹣2a﹣6a,即﹣6a=2,解得:a,即可求解;
(2)四邊形BECD的面積S=S△BCE+S△BCDEF×OB(xD﹣xC)×BH,即可求解;
(3)分AE是平行四邊形的邊、AE是平行四邊形的對角線兩種情況,分別求解即可.
【解析】(1)直線BC的解析式為yx+2,令y=0,則x=3,令x=0,則y=2,
故點B、C的坐標分別為(3,0)、(0,2);
則y=ax2+bx+2=a(x)(x﹣3)=a(x2﹣2x﹣6)=ax2﹣2a﹣6a,
即﹣6a=2,解得:a,故拋物線的表達式為:yx2x+2①;
(2)如圖,過點B、E分別作y軸的平行線分別交CD于點H,交BC于點F,
∵AD∥BC,則設直線AD的表達式為:y(x)②,
聯(lián)立①②并解得:x=4,故點D(4,),
由點C、D的坐標得,直線CD的表達式為:yx+2,
當x=3時,yBCx+2=﹣2,即點H(3,﹣2),故BH=2,
設點E(x,x2x+2),則點F(x,x+2),
則四邊形BECD的面積S=S△BCE+S△BCDEF×OB(xD﹣xC)×BH(x2x+2x﹣2)×342x2+3x+4,
∵0,故S有最大值,當x時,S的最大值為,此時點E(,);
(3)存在,理由:
yx2x+2(x)2,拋物線y=ax2+bx+2(a≠0)向左平移個單位,
則新拋物線的表達式為:yx2,
點A、E的坐標分別為(,0)、(,);設點M(,m),點N(n,s),sn2;
①當AE是平行四邊形的邊時,
點A向右平移個單位向上平移個單位得到E,同樣點M(N)向右平移個單位向上平移個單位得到N(M),即±n,則sn2或,
故點N的坐標為(,)或(,);
②當AE是平行四邊形的對角線時,
由中點公式得:n,解得:n,sn2,
故點N的坐標(,);
綜上點N的坐標為:(,)或(,)或(,).
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