
面積是平面幾何中一個(gè)重要的概念,關(guān)聯(lián)著平面圖形中的重要元素邊與角,由動(dòng)點(diǎn)而生成的面積問題,是拋物線與直線形結(jié)合的覺形式,常見的面積問題有規(guī)則的圖形的面積(如直角三角形、平行四邊形、菱形、矩形的面積計(jì)算問題)以及不規(guī)則的圖形的面積計(jì)算,解決不規(guī)則的圖形的面積問題是中考壓軸題??嫉念}型,此類問題計(jì)算量較大。有時(shí)也要根據(jù)題目的動(dòng)點(diǎn)問題產(chǎn)生解的不確定性或多樣性。解決這類問題常用到以下與面積相關(guān)的知識:圖形的割補(bǔ)、等積變形、等比轉(zhuǎn)化等數(shù)學(xué)方法. 面積的存在性問題常見的題型和解題策略有兩類:一是先根據(jù)幾何法確定存在性,再列方程求解,后檢驗(yàn)方程的根.二是先假設(shè)關(guān)系存在,再列方程,后根據(jù)方程的解驗(yàn)證假設(shè)是否正確.
解決動(dòng)點(diǎn)產(chǎn)生的面積問題,常用到的知識和方法,如下:
如圖1,如果三角形的某一條邊與坐標(biāo)軸平行,計(jì)算這樣“規(guī)則”的三角形的面積,直接用面積公式.
如圖2,圖3,三角形的三條邊沒有與坐標(biāo)軸平行的,計(jì)算這樣“不規(guī)則”的三角形的面積,用“割”或“補(bǔ)”的方法.
圖1 圖2 圖3
計(jì)算面積長用到的策略還有:
如圖4,同底等高三角形的面積相等.平行線間的距離處處相等.
如圖5,同底三角形的面積比等于高的比.
如圖6,同高三角形的面積比等于底的比.
圖4 圖5 圖6
【例1】.(2022?青海)如圖1,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A(﹣1,0),B(3,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)求該拋物線的解析式;
(2)若點(diǎn)E是拋物線的對稱軸與直線BC的交點(diǎn),點(diǎn)F是拋物線的頂點(diǎn),求EF的長;
(3)設(shè)點(diǎn)P是(1)中拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),是否存在滿足S△PAB=6的點(diǎn)P?如果存在,請求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.(請?jiān)趫D2中探討)
【分析】(1)根據(jù)點(diǎn)A,B的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法即可求出拋物線的解析式;
(2)利用二次函數(shù)的性質(zhì),可求出拋物線頂點(diǎn)F的坐標(biāo)及拋物線的對稱軸,利用二次函數(shù)圖象上點(diǎn)的坐標(biāo)特征可求出點(diǎn)C的坐標(biāo),根據(jù)點(diǎn)B,C的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法即可求出直線BC的解析式,再利用一次函數(shù)圖象上點(diǎn)的坐標(biāo)特征可求出點(diǎn)E的坐標(biāo),結(jié)合點(diǎn)F的坐標(biāo),即可求出線段EF的長;
(3)又點(diǎn)A,B的坐標(biāo)可求出線段AB的長,設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(t,t2﹣2t﹣3),利用三角形的面積計(jì)算公式,結(jié)合S△PAB=6,即可得出關(guān)于t的方程,解之即可得出t值,進(jìn)而可得出點(diǎn)P的坐標(biāo).
【解析】(1)將A(﹣1,0),B(3,0)代入y=x2+bx+c,
得:,解得:,
∴該拋物線的解析式為y=x2﹣2x﹣3.
(2)∵拋物線的解析式為y=x2﹣2x﹣3,
∴拋物線的頂點(diǎn)F的坐標(biāo)為(1,﹣4),拋物線的對稱軸為直線x=1.
當(dāng)x=0時(shí),y=02﹣2×0﹣3=﹣3,
∴點(diǎn)C的坐標(biāo)為(0,﹣3).
設(shè)直線BC的解析式為y=mx+n(m≠0),
將B(3,0),C(0,﹣3)代入y=mx+n,
得:,解得:,
∴直線BC的解析式為y=x﹣3.
當(dāng)x=1時(shí),y=1﹣3=﹣2,
∴點(diǎn)E的坐標(biāo)為(1,﹣2),
∴EF=|﹣2﹣(﹣4)|=2.
(3)∵點(diǎn)A的坐標(biāo)為(﹣1,0),點(diǎn)B的坐標(biāo)為(3,0),
∴AB=|3﹣(﹣1)|=4.
設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(t,t2﹣2t﹣3).
∵S△PAB=6,
∴×4×|t2﹣2t﹣3|=6,
即t2﹣2t﹣3=3或t2﹣2t﹣3=﹣3,
解得:t1=1﹣,t2=1+,t3=0,t4=2,
∴存在滿足S△PAB=6的點(diǎn)P,點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1﹣,3)或(1+,3)或(0,﹣3)或(2,﹣3).
【例2】.(2022?隨州)如圖1,平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線y=ax2+bx+c(a<0)與x軸分別交于點(diǎn)A和點(diǎn)B(1,0),與y軸交于點(diǎn)C,對稱軸為直線x=﹣1,且OA=OC,P為拋物線上一動(dòng)點(diǎn).
(1)直接寫出拋物線的解析式;
(2)如圖2,連接AC,當(dāng)點(diǎn)P在直線AC上方時(shí),求四邊形PABC面積的最大值,并求出此時(shí)P點(diǎn)的坐標(biāo);
(3)設(shè)M為拋物線對稱軸上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)P,M運(yùn)動(dòng)時(shí),在坐標(biāo)軸上是否存在點(diǎn)N,使四邊形PMCN為矩形?若存在,直接寫出點(diǎn)P及其對應(yīng)點(diǎn)N的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
【分析】(1)判斷出A,B兩點(diǎn)坐標(biāo),可以假設(shè)拋物線的解析式為y=a(x+3)(x﹣1),把(0,3)代入拋物線的解析式,得a=﹣1,可得結(jié)論;
(2)如圖(2)中,連接OP.設(shè)P(m,﹣m2﹣2m+3),構(gòu)建二次函數(shù),利用二次函數(shù)的性質(zhì)求解即可;
(3)分兩種情形,點(diǎn)N在y軸上,點(diǎn)N在x軸上,分別求解即可.
【解析】(1)∵拋物線的對稱軸是直線x=﹣1,拋物線交x軸于點(diǎn)A,B(1,0),
∴A(﹣3,0),
∴OA=OC=3,
∴C(0,3),
∴可以假設(shè)拋物線的解析式為y=a(x+3)(x﹣1),
把(0,3)代入拋物線的解析式,得a=﹣1,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如圖(2)中,連接OP.設(shè)P(m,﹣m2﹣2m+3),
S=S△PAO+S△POC+S△OBC,
=×3×(﹣m2﹣2m+3)××3×(﹣m)+×1×3
=(﹣m2﹣3m+4)
=﹣(m+)2+,
∵﹣<0,
∴當(dāng)m=﹣時(shí),S的值最大,最大值為,此時(shí)P(﹣,);
(3)存在,理由如下:
如圖3﹣1中,當(dāng)點(diǎn)N在y軸上時(shí),四邊形PMCN是矩形,此時(shí)P(﹣1,4),N(0,4);
如圖3﹣2中,當(dāng)四邊形PMCN是矩形時(shí),設(shè)M(﹣1,n),P(t,﹣t2﹣2t+3),則N(t+1,0),
由題意,,
解得,消去n得,3t2+5t﹣10=0,
解得t=,
∴P(,),N(,0)或P′(,),N′(,0).
綜上所述,滿足條件的點(diǎn)P(﹣1,4),N(0,4)或P(,),N(,0)或P′(,),N′(,0).
【例3】(2022?成都)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線y=kx﹣3(k≠0)與拋物線y=﹣x2相交于A,B兩點(diǎn)(點(diǎn)A在點(diǎn)B的左側(cè)),點(diǎn)B關(guān)于y軸的對稱點(diǎn)為B'.
(1)當(dāng)k=2時(shí),求A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo);
(2)連接OA,OB,AB',BB',若△B'AB的面積與△OAB的面積相等,求k的值;
(3)試探究直線AB'是否經(jīng)過某一定點(diǎn).若是,請求出該定點(diǎn)的坐標(biāo);若不是,請說明理由.
【分析】(1)當(dāng)k=2時(shí),直線為y=2x﹣3,聯(lián)立解析式解方程組即得A(﹣3,﹣9),B(1,﹣1);
(2)分兩種情況:當(dāng)k>0時(shí),根據(jù)△B'AB的面積與△OAB的面積相等,知OB'∥AB,可證明△BOD≌△BCD(ASA),得OD=OC=,D(0,﹣),可求B(,﹣),即可得k=;
當(dāng)k<0時(shí),過B'作B'F∥AB交y軸于F,由△B'AB的面積與△OAB的面積相等,可得OE=EF=3,證明△BGF≌△BGE(ASA),可得OG=OE+GE=,G(0,﹣),從而B(,﹣),即可得k=﹣;
(3)設(shè)x2+kx﹣3=0二根為a,b,可得a+b=﹣k,ab=﹣3,A(a,﹣a2),B(b,﹣b2),B'(﹣b,﹣b2),設(shè)直線AB'解析式為y=mx+n,可得,即可得m=﹣(a﹣b)=b﹣a==,n=﹣ab=﹣(﹣3)=3,從而直線AB'解析式為y=?x+3,故直線AB'經(jīng)過定點(diǎn)(0,3).
【解析】(1)當(dāng)k=2時(shí),直線為y=2x﹣3,
由得:或,
∴A(﹣3,﹣9),B(1,﹣1);
(2)當(dāng)k>0時(shí),如圖:
∵△B'AB的面積與△OAB的面積相等,
∴OB'∥AB,
∴∠OB'B=∠B'BC,
∵B、B'關(guān)于y軸對稱,
∴OB=OB',∠ODB=∠ODB'=90°,
∴∠OB'B=∠OBB',
∴∠OBB'=∠B'BC,
∵∠ODB=90°=∠CDB,BD=BD,
∴△BOD≌△BCD(ASA),
∴OD=CD,
在y=kx﹣3中,令x=0得y=﹣3,
∴C(0,﹣3),OC=3,
∴OD=OC=,D(0,﹣),
在y=﹣x2中,令y=﹣得﹣=﹣x2,
解得x=或x=﹣,
∴B(,﹣),
把B(,﹣)代入y=kx﹣3得:
﹣=k﹣3,
解得k=;
當(dāng)k<0時(shí),過B'作B'F∥AB交y軸于F,如圖:
在y=kx﹣3中,令x=0得y=﹣3,
∴E(0,﹣3),OE=3,
∵△B'AB的面積與△OAB的面積相等,
∴OE=EF=3,
∵B、B'關(guān)于y軸對稱,
∴FB=FB',∠FGB=∠FGB'=90°,
∴∠FB'B=∠FBB',
∵B'F∥AB,
∴∠EBB'=∠FB'B,
∴∠EBB'=∠FBB',
∵∠BGE=90°=∠BGF,BG=BG,
∴△BGF≌△BGE(ASA),
∴GE=GF=EF=,
∴OG=OE+GE=,G(0,﹣),
在y=﹣x2中,令y=﹣得﹣=﹣x2,
解得x=或x=﹣,
∴B(,﹣),
把B(,﹣)代入y=kx﹣3得:
﹣=k﹣3,
解得k=﹣,
綜上所述,k的值為或﹣;
(3)直線AB'經(jīng)過定點(diǎn)(0,3),理由如下:
由得:x2+kx﹣3=0,
設(shè)x2+kx﹣3=0二根為a,b,
∴a+b=﹣k,ab=﹣3,A(a,﹣a2),B(b,﹣b2),
∵B、B'關(guān)于y軸對稱,
∴B'(﹣b,﹣b2),
設(shè)直線AB'解析式為y=mx+n,將A(a,﹣a2),B'(﹣b,﹣b2)代入得:
,
解得:,
∵a+b=﹣k,ab=﹣3,
∴m=﹣(a﹣b)=b﹣a==,n=﹣ab=﹣(﹣3)=3,
∴直線AB'解析式為y=?x+3,
令x=0得y=3,
∴直線AB'經(jīng)過定點(diǎn)(0,3).
【例4】.(2022?岳陽)如圖1,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線F1:y=x2+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0).
(1)求拋物線F1的解析式;
(2)如圖2,作拋物線F2,使它與拋物線F1關(guān)于原點(diǎn)O成中心對稱,請直接寫出拋物線F2的解析式;
(3)如圖3,將(2)中拋物線F2向上平移2個(gè)單位,得到拋物線F3,拋物線F1與拋物線F3相交于C,D兩點(diǎn)(點(diǎn)C在點(diǎn)D的左側(cè)).
①求點(diǎn)C和點(diǎn)D的坐標(biāo);
②若點(diǎn)M,N分別為拋物線F1和拋物線F3上C,D之間的動(dòng)點(diǎn)(點(diǎn)M,N與點(diǎn)C,D不重合),試求四邊形CMDN面積的最大值.
【分析】(1)將點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0)代入y=x2+bx+c,即可求解;
(2)利用對稱性求出函數(shù)F1頂點(diǎn)(﹣1,﹣4)關(guān)于原點(diǎn)的對稱點(diǎn)為(1,4),即可求函數(shù)F2的解析式;
(3)①通過聯(lián)立方程組,求出C點(diǎn)和D點(diǎn)坐標(biāo)即可;
②求出直線CD的解析式,過點(diǎn)M作MF∥y軸交CD于點(diǎn)F,過點(diǎn)N作NE∥y軸交于點(diǎn)E,設(shè)M(m,m2+2m﹣3),N(n,﹣n2+2n+5),則F(m,2m+2),N(n,2n+1),可求MF=﹣m2+4,NE=﹣n2+4,由S四邊形CMDN=S△CDN+S△CDM=2(MF+NE),分別求出MF的最大值4,NE的最大值4,即可求解.
【解析】(1)將點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0)代入y=x2+bx+c,
∴,
解得,
∴y=x2+2x﹣3;
(2)∵y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴拋物線的頂點(diǎn)(﹣1,﹣4),
∵頂點(diǎn)(﹣1,﹣4)關(guān)于原點(diǎn)的對稱點(diǎn)為(1,4),
∴拋物線F2的解析式為y=﹣(x﹣1)2+4,
∴y=﹣x2+2x+3;
(3)由題意可得,拋物線F3的解析式為y=﹣(x﹣1)2+6=﹣x2+2x+5,
①聯(lián)立方程組,
解得x=2或x=﹣2,
∴C(﹣2,﹣3)或D(2,5);
②設(shè)直線CD的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=2x+1,
過點(diǎn)M作MF∥y軸交CD于點(diǎn)F,過點(diǎn)N作NE∥y軸交于點(diǎn)E,
設(shè)M(m,m2+2m﹣3),N(n,﹣n2+2n+5),
則F(m,2m+1),E(n,2n+1),
∴MF=2m+1﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2+4,
NE=﹣n2+2n+5﹣2n﹣1=﹣n2+4,
∵﹣2<m<2,﹣2<n<2,
∴當(dāng)m=0時(shí),MF有最大值4,
當(dāng)n=0時(shí),NE有最大值4,
∵S四邊形CMDN=S△CDN+S△CDM=×4×(MF+NE)=2(MF+NE),
∴當(dāng)MF+NE最大時(shí),四邊形CMDN面積的最大值為16.
聲明:試題解析著作權(quán)屬所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布日期:2022/9/5 13:56:14;用戶:賬號1;郵箱:yzsysx1@xyh.cm;學(xué)號:25670025
1.(2022?金壇區(qū)二模)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,二次函數(shù)y=x2+bx﹣2的圖象與x軸交于點(diǎn)A(3,0),B(點(diǎn)B在點(diǎn)A左側(cè)),與y軸交于點(diǎn)C,點(diǎn)D與點(diǎn)C關(guān)于x軸對稱,作直線AD.
(1)填空:b= ﹣ ;
(2)將△AOC平移到△EFG(點(diǎn)E,F(xiàn),G依次與A,O,C對應(yīng)),若點(diǎn)E落在拋物線上且點(diǎn)G落在直線AD上,求點(diǎn)E的坐標(biāo);
(3)設(shè)點(diǎn)P是第四象限拋物線上一點(diǎn),過點(diǎn)P作x軸的垂線,垂足為H,交AC于點(diǎn)T.若∠CPT+∠DAC=180°,求△AHT與△CPT的面積之比.
【分析】(1)把A(3,0)代入y=x2+bx﹣2,求出b;
(2)令x=0,y=﹣2,求出C(0,﹣2),根據(jù)點(diǎn)D與點(diǎn)C關(guān)于x軸對稱,求出D(0,2),進(jìn)而得到直線AD解析式:y=﹣x+2,根據(jù)平移的性質(zhì)及點(diǎn)的坐標(biāo)特點(diǎn),得出E(m,m2﹣m﹣2),則G[m﹣3,﹣(m﹣3)+2],F(xiàn)[m﹣3,﹣(m﹣3)+4],再根據(jù)平行于x軸的直線點(diǎn)的縱坐標(biāo)相等,得出m2﹣m﹣2=﹣(m﹣3),解出即可;
(3)如圖所示:過C作CK⊥AD,CQ⊥HP,根據(jù)勾股定理及等面積法,求出AD=,CK=,DK=,AK=,再根據(jù)銳角三角函數(shù)定義,得出tan∠CPQ=tan∠CAK=,tan∠OAC===,
進(jìn)而求出△AHT與△CPT的面積之比.
【解析】(1)把A(3,0)代入y=x2+bx﹣2,
得×9+3b﹣2=0,
解得b=﹣;
故答案為:﹣;
(2)如圖所示:
由(1)得y=x2﹣x﹣2,
令x=0,y=﹣2,
∴C(0,﹣2),
∵點(diǎn)D與點(diǎn)C關(guān)于x軸對稱,
∴D(0,2),
設(shè)直線AD:y=kx+2,
把A(3,0)代入y=kx+2,
得3k+2=0,
解得k=﹣,
∴直線AD解析式:y=﹣x+2,
∵將△AOC平移到△EFG,
∴OA=EF=3,F(xiàn)G=OC=2,
設(shè)E(m,m2﹣m﹣2),
則G(m﹣3,﹣(m﹣3)+2),F(xiàn)(m﹣3,﹣(m﹣3)+4),
∵EF∥x軸,
∴m2﹣m﹣2=﹣(m﹣3)2+4,
解得m=﹣3或m=4,
∴E(﹣3,8)或(4,);
(3)如圖所示:
過C作CK⊥AD,CQ⊥HP,
∵OD=2,OA=3
∴AD=,
∵CK⊥AD
∴CD?AO=AD?CK,
∴CK=,
DK=,AK=,
∴tan∠CAK==,
∵CQ⊥HP,
∴∠CPQ+∠CPT=180°,
∵∠CPT+∠DAC=180°,
∴∠CPQ=∠CAK,
∴tan∠CPQ=tan∠CAK=,
∴=,
設(shè)P(n,n2﹣n﹣2),
∴PQ=n2﹣n,CQ=n,
∴=,
解得n=,
∴P(,﹣),
∴CQ=,AH=3﹣=,
∵tan∠OAC===,
∴TH=AH=×=,
∴TP=,
∴==,
即△AHT與△CPT的面積之比為8:147.
2.(2022?羅城縣模擬)如圖,已知拋物線y=ax2+b經(jīng)過點(diǎn)A(2,6),B(﹣4,0),其中E、F(m,n)為拋物線上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn).
(1)求拋物線的解析式并寫出其頂點(diǎn)坐標(biāo);
(2)若C(x,y)是拋物線上的一點(diǎn),當(dāng)﹣4<x<2且S△ABC最大時(shí),求點(diǎn)C的坐標(biāo);
(3)若EF∥x軸,點(diǎn)A到EF的距離大于8個(gè)單位長度,求m的取值范圍.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)如圖,過點(diǎn)C作CD∥y軸交AB于點(diǎn)D,運(yùn)用待定系數(shù)法求得直線AB的解析式為y=x+4,可得S△ABC=CD?(xA﹣xB)=(x+1)2+,利用二次函數(shù)性質(zhì)即可求得答案;
(3)根據(jù)EF∥x軸,可得點(diǎn)A到EF的距離為|6﹣n|=,進(jìn)而可得|6﹣(﹣m2+8)|>8,求解即可.
【解析】(1)∵拋物線y=ax2+b經(jīng)過點(diǎn)A(2,6),B(﹣4,0),
∴,
解得:,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+8,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(0,8);
(2)如圖,過點(diǎn)C作CD∥y軸交AB于點(diǎn)D,
設(shè)直線AB的解析式為y=kx+d,則,
解得:,
∴直線AB的解析式為y=x+4,
∵C(x,﹣x2+8),
∴D(x,x+4),
∴CD=﹣x2+8﹣(x+4)=﹣x2﹣x+4,
∴S△ABC=CD?(xA﹣xB)=×(﹣x2﹣x+4)×6=(x+1)2+,
∵<0,
∴當(dāng)x=﹣1時(shí),S△ABC最大,此時(shí)點(diǎn)C的坐標(biāo)為(﹣1,);
(3)∵EF∥x軸,
∴點(diǎn)A到EF的距離為|6﹣n|,
∵F(m,n)在拋物線y=﹣x2+8上,
∴n=﹣m2+8,
∴|6﹣(﹣m2+8)|>8,
∴m2﹣2>8或m2﹣2<﹣8(無解),
∴m>2或m<﹣2.
3.(2022?老河口市模擬)在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=﹣x2+2mx的頂點(diǎn)為A,直線l:y=x﹣1與x軸交于點(diǎn)B.
(1)如圖,已知點(diǎn)A的坐標(biāo)為(2,4),拋物線與直線l在第一象限交于點(diǎn)C.
①求拋物線的解析式及點(diǎn)C的坐標(biāo);
②點(diǎn)M為線段BC上不與B,C重合的一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)M作x軸的垂線交x軸于點(diǎn)D,交拋物線于點(diǎn)E,設(shè)點(diǎn)M的橫坐標(biāo)t.當(dāng)EM>BD時(shí),求t的取值范圍;
(2)過點(diǎn)A作AP⊥l于點(diǎn)P,作AQ∥l交拋物線于點(diǎn)Q,連接PQ,設(shè)△APQ的面積為S.直接寫出①S關(guān)于m的函數(shù)關(guān)系式;②S的最小值及S取最小值時(shí)m的值.
【分析】(1)①利用拋物線的頂點(diǎn)可得y=﹣(x﹣2)2+4,聯(lián)立方程組求解即可得到點(diǎn)C的坐標(biāo);
②先證得△OBC是等腰直角三角形,進(jìn)而得出△BDM是等腰直角三角形,可得:EM=﹣t2+3t+1,BD=MD=t﹣1,由EM>BD,可得﹣t2+3t+1>t﹣1,即t2﹣2t﹣2<0,令y=t2﹣2t﹣2,根據(jù)二次函數(shù)的圖象和性質(zhì)即可求得答案;
(2)①如圖2,過點(diǎn)A作AG∥y軸交直線l于點(diǎn)G,過點(diǎn)Q作QH⊥AG于點(diǎn)H,則AG=m2﹣m+1,利用三角函數(shù)可得AP=AG?sin45°=(m2﹣m+1),根據(jù)AQ∥直線l,可得直線AG的解析式為y=x+m2﹣m,進(jìn)而求得點(diǎn)Q的橫坐標(biāo)為m﹣1,故QH=m﹣(m﹣1)=1,AQ=,運(yùn)用三角形面積公式可求得S=m2﹣m+;
②運(yùn)用二次函數(shù)的性質(zhì)即可求得答案.
【解析】(1)①∵拋物線y=﹣x2+2mx的頂點(diǎn)為A(2,4),
∴y=﹣(x﹣2)2+4=﹣x2+4x,
聯(lián)立方程組,
解得:,,
∵點(diǎn)C在第一象限,
∴C(,);
②設(shè)直線l:y=x﹣1與y軸交于點(diǎn)F,則F(0,﹣1),
∴OF=1,
∵B(1,0),
∴OB=1,
∴OB=OF,
∴△OBC是等腰直角三角形,
∴∠OBF=∠OFB=45°,
∴∠MBD=∠OBF=45°,
∵∠BDM=90°,
∴△BDM是等腰直角三角形,
∴BD=MD,
∵M(jìn)(t,t﹣1),D(t,0),E(t,﹣t2+4t),
∴EM=﹣t2+4t﹣(t﹣1)=﹣t2+3t+1,BD=MD=t﹣1,
∵EM>BD,
∴﹣t2+3t+1>t﹣1,
∴t2﹣2t﹣2<0,
令y=t2﹣2t﹣2,當(dāng)y=0時(shí),t2﹣2t﹣2=0,
解得:t=1±,
∴當(dāng)y<0,即t2﹣2t﹣2<0時(shí),1﹣<t<1+(i),
∵點(diǎn)M為線段BC上不與B,C重合的一動(dòng)點(diǎn),
∴1<t<(ii),
由(i)(ii)得:1<t<1+,
故t的取值范圍為:1<t<1+;
(2)①如圖2,過點(diǎn)A作AG∥y軸交直線l于點(diǎn)G,過點(diǎn)Q作QH⊥AG于點(diǎn)H,
∵y=﹣x2+2mx=﹣(x﹣m)2+m2,
∴A(m,m2),
∴G(m,m﹣1),
∴AG=m2﹣(m﹣1)=m2﹣m+1,
由(1)②知:∠OFB=45°,
∵AG∥y軸,
∴∠AGP=∠OFB=45°,
∵AP⊥直線l,
∴∠APG=90°,
∴AP=AG?sin45°=(m2﹣m+1),
∵AQ∥直線l,
∴設(shè)直線AG的解析式為y=x+n,把A(m,m2)代入得:m+n=m2,
∴n=m2﹣m,
∴直線AG的解析式為y=x+m2﹣m,
令﹣x2+2mx=x+m2﹣m,
解得:x1=m,x2=m﹣1,
∴點(diǎn)Q的橫坐標(biāo)為m﹣1,
∴QH=m﹣(m﹣1)=1,
∵AQ∥l,
∴∠QAH=∠AGP=45°,∠PAQ=90°,
∵∠AHQ=90°,
∴△AHQ是等腰直角三角形,
∴AQ=QH=,
∴S=AP?AQ=×(m2﹣m+1)×=m2﹣m+,
故S關(guān)于m的函數(shù)關(guān)系式為S=m2﹣m+;
②∵S=m2﹣m+=(m﹣)2+,
∴當(dāng)m=時(shí),S的最小值為.
4.(2022?新吳區(qū)二模)如圖,已知拋物線y=+bx過點(diǎn)A(﹣4,0)、頂點(diǎn)為B,一次函數(shù)y=x+2的圖象交y軸于M,對稱軸與x軸交于點(diǎn)H.
(1)求拋物線的表達(dá)式;
(2)已知P是拋物線上一動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)M關(guān)于AP的對稱點(diǎn)為N.
①若點(diǎn)N恰好落在拋物線的對稱軸上,求點(diǎn)N的坐標(biāo);
②請直接寫出△MHN面積的最大值.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求拋物線的表達(dá)式.
(2)①先求出拋物線的對稱軸為直線x=﹣2,設(shè)N(﹣2,n),則NH=|n|,由軸對稱性質(zhì)可得AN=AM,即AN2=AM2,建立方程求解即可得出答案.
②連接MH,以點(diǎn)A為圓心,AM為半徑作⊙A,過點(diǎn)A作AN⊥MH于點(diǎn)F,交⊙A于點(diǎn)N,則AN=AM,連接AM,AN,此時(shí)△MHN面積最大.運(yùn)用勾股定理、三角函數(shù)、三角形面積公式即可求得答案.
【解析】(1)∵拋物線y=+bx過點(diǎn)A(﹣4,0),
∴×(﹣4)2﹣4b=0,
解得:b=2,
∴該拋物線的表達(dá)式為y=x2+2x;
(2)①∵y=x2+2x,
∴拋物線對稱軸為直線x=﹣=﹣2,
∵對稱軸與x軸交于點(diǎn)H,
∴H(﹣2,0),
∴AH=1,
∵直線y=x+2交y軸于M,
∴M(0,2),
∴AM2=OA2+OM2=42+22=20,
設(shè)N(﹣2,n),則NH=|n|,如圖1、圖2,
∵M(jìn)、N關(guān)于直線AP對稱,
∴AN=AM,即AN2=AM2,
∴12+n2=20,
∴n±,
∴點(diǎn)N的坐標(biāo)為(﹣2,﹣)或(﹣2,);
②如圖,連接MH,以點(diǎn)A為圓心,AM為半徑作⊙A,過點(diǎn)A作AN⊥MH于點(diǎn)F,交⊙A于點(diǎn)N,
則AN=AM,
在Rt△AMO中,OM=2,OA=4,
∴AM===2,
∴AN=2,
∵OH=OM=2,∠HOM=90°,
∴△HOM是等腰直角三角形,∠MHO=45°,MH=2,
∴∠AHF=∠MHO=45°,
在Rt△AFH中,AH=OA﹣OH=4﹣2=2,
∴AF=AH×sin45°=2×=,
∴NF=AN+AF=2+,
∴S△MHN=MH?NF=×2×(2+)=2+2,
故△MHN面積的最大值為2+2.
5.(2022?開福區(qū)校級二模)如圖,拋物線y=(x+1)(x﹣a)(其中a>1)與x軸交于A、B兩點(diǎn),交y軸于點(diǎn)C.
(1)直接寫出∠OCA的度數(shù)和線段AB的長(用a表示);
(2)如圖①,若a=2,點(diǎn)D在拋物線的對稱軸上,DB=DC,求△BCD與△ACO的周長之比;
(3)如圖②,若a=3,動(dòng)點(diǎn)P在線段OA上,過點(diǎn)P作x軸的垂線分別與AC交于點(diǎn)M,與拋物線交于點(diǎn)N.試問:拋物線上是否存在點(diǎn)Q,使得△PQN與△BPM的面積相等,且線段NQ的長度最?。咳绻嬖?,求出點(diǎn)Q的坐標(biāo);如果不存在,說明理由.
【分析】(1)在y=(x+1)(x﹣a)中,令x=0得y=﹣a,令y=0得x=﹣1或x=a,得A(a,0),B(﹣1,0),C(0,﹣a),即可得∠OCA的度數(shù)為45°,線段AB的長是a+1;
(2)當(dāng)a=2時(shí),拋物線為y=(x+1)(x﹣2),設(shè)D(,m),根據(jù)DB=DC,有(﹣1﹣)2+(0﹣m)2=(﹣0)2+(m+2)2,解得D(,﹣),可證△BCD是等腰直角三角形,△BCD∽△ACO,即知△BCD與△ACO的周長之比==;
(3)過Q作QR⊥PN,垂足為R,設(shè)點(diǎn)P坐標(biāo)為(n,0),則PB=n+1,PA=PM=3﹣n,PN=﹣n2+2n+3.由S△PQN=S△BPM,可得QR=1,分兩種情況:①點(diǎn)Q在直線PN的左側(cè)時(shí),Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(n﹣1,n2﹣4n),R點(diǎn)的坐標(biāo)為(n,n2﹣4n),N點(diǎn)的坐標(biāo)為(n,n2﹣2n﹣3),在Rt△QRN中,NQ2=1+(2n﹣3)2,即得n=時(shí),NQ取最小值1.此時(shí)Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(,﹣);②點(diǎn)Q在直線PN的右側(cè)時(shí),Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(n+1,n2﹣4),同理可得n=時(shí),NQ取最小值1.此時(shí)Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(,﹣).
【解析】(1)在y=(x+1)(x﹣a)中,令x=0得y=﹣a,令y=0得x=﹣1或x=a,
∴A(a,0),B(﹣1,0),C(0,﹣a),
∴OA=a,OB=1,OC=a,
∴AB=a+1,OA=OC,
∴∠OCA=45°;
答:∠OCA的度數(shù)為45°,線段AB的長是a+1;
(2)當(dāng)a=2時(shí),拋物線為y=(x+1)(x﹣2),
結(jié)合(1)知A(2,0),B(﹣1,0),C(0,﹣2),
∴拋物線對稱軸為直線x==,
設(shè)D(,m),
∵DB=DC,
∴(﹣1﹣)2+(0﹣m)2=(﹣0)2+(m+2)2,
解得m=﹣,
∴D(,﹣),
∴DB2=DC2=,
而BC2=(﹣1﹣0)2+(0+2)2=5,
∴DB2+DC2=BC2,
∴△BCD是等腰直角三角形,
由(1)知∠OCA=45°,
∴△ACO是等腰直角三角形,
∴∠DBC=∠DCB=45°=∠OCA=∠OAC,
∴△BCD∽△ACO,
∴△BCD與△ACO的周長之比===;
(3)a=3時(shí),存在點(diǎn)Q,使得△PQN與△BPM的面積相等,且線段NQ的長度最小,理由如下:
過Q作QR⊥PN,垂足為R,
設(shè)點(diǎn)P坐標(biāo)為(n,0),則PB=n+1,PA=PM=3﹣n,PN=﹣n2+2n+3.
∵S△PQN=S△BPM,
∴(n+1)(3﹣n)=(﹣n2+2n+3)?QR,
∴QR=1,
①點(diǎn)Q在直線PN的左側(cè)時(shí),Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(n﹣1,n2﹣4n),R點(diǎn)的坐標(biāo)為(n,n2﹣4n),N點(diǎn)的坐標(biāo)為(n,n2﹣2n﹣3).
∴在Rt△QRN中,NQ2=1+(2n﹣3)2,
∴n=時(shí),NQ取最小值1.此時(shí)Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(,﹣);
②點(diǎn)Q在直線PN的右側(cè)時(shí),Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(n+1,n2﹣4),
同理,NQ2=1+(2n﹣1)2,
∴n=時(shí),NQ取最小值1.此時(shí)Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(,﹣).
綜上可知存在滿足題意的點(diǎn)Q,坐標(biāo)為(,﹣)或?yàn)椋?,﹣)?br>6.(2022?官渡區(qū)二模)拋物線交x軸于A、B兩點(diǎn),交y軸正半軸于點(diǎn)C,對稱軸為直線.
(1)如圖1,若點(diǎn)C坐標(biāo)為(0,2),則b= ﹣ ,c= 2 ;
(2)若點(diǎn)P為第二象限拋物線上一動(dòng)點(diǎn),在(1)的條件下,求四邊形ABCP面積最大時(shí),點(diǎn)P坐標(biāo)和四邊形ABCP的最大面積;
(3)如圖2,點(diǎn)D為拋物線的頂點(diǎn),過點(diǎn)O作MN∥CD別交拋物線于點(diǎn)M,N,當(dāng)MN=3CD時(shí),求c的值.
【分析】(1)由點(diǎn)C坐標(biāo)為(0,2)得c=2,根據(jù)對稱軸為直線x=﹣可得b的值;
(2)設(shè)點(diǎn)P(x,),根據(jù)S四邊形ABCP=S△APC+S△ABC,列出四邊形面積關(guān)于m的二次函數(shù)即可得出點(diǎn)P的坐標(biāo)和四邊形ABCP面積的最大值;
(3)求出,C(0,c),求出直線CD的解析式為:,進(jìn)而求出直線MN的解析式為,聯(lián)立y=﹣x2﹣x+2,得 ,分別過C,N作x軸的平行線,過D,M作y軸的平行線交于點(diǎn)G,H,證明△MHN∽△DGC,
根據(jù)相似三角形的性質(zhì)即可求解.
【解析】(1)∵拋物線y=﹣x2+bx+c交y軸正半軸于點(diǎn)C,點(diǎn)C坐標(biāo)為(0,2),對稱軸為直線x=﹣.
∴c=2,x=﹣=﹣,
∴,
故答案為:﹣,2;
(2)∵c=2,,
∴y=﹣x2﹣x+2,
令y=﹣x2﹣x+2=0,整理得(x﹣1)(x+4)=0
解得x=1或x=﹣4,
∴A(﹣4,0),B(1,0);
∵C(0,2),
∴AB=5,OC=2,
∴S△ABC=AB×OC=5,
∵A(﹣4,0),C(0,2);
∴l(xiāng)AC:y=x+2,
過點(diǎn)P作x軸的垂線,交AC于點(diǎn)Q,
設(shè)點(diǎn)P(x,)(x<0),則點(diǎn)Q(x,x+2),
PQ=﹣(x+2)=,
∴S△APC=S△APQ+S△PCQ=PQ×(xC﹣xA)=﹣x2﹣4x(x<0),
∴S四邊形ABCP=S△APC+S△ABC=﹣x2﹣4x+5=﹣(x+2)2+9,
∵﹣1<0,函數(shù)圖象開口向下,又x<0,
∴當(dāng)x=﹣2時(shí),S四邊形ABCP最大=9,
此時(shí)點(diǎn)P(﹣2,3),
∴當(dāng)點(diǎn)P(﹣2,3)時(shí),四邊形ABCP的最大面積,最大面積為9;
(3)∵,
∴,
∵,C(0,c)
∴設(shè)直線CD的解析式為y=kx+b1(k≠0),代入點(diǎn)D,C的坐標(biāo)得,解得,
∴直線CD的解析式為:,
∵M(jìn)N∥CD,
∴直線MN的解析式為:,
由題意,聯(lián)立得:,解得:,
由題意,,,
∴,
分別過C,N作x軸的平行線,過D,M作y軸的平行線交于點(diǎn)G,H,
∴∠G=∠H,∠DCG=∠MOA=∠MNH,
∴△MHN∽△DGC,
∴,
∵M(jìn)N=3CD,
∴,
∵,C(0,c),
∴,
∴,
又∵,
∴.
7.(2022?徐州二模)如圖,四邊形ABCD中,已知AB∥CD,動(dòng)點(diǎn)P從A點(diǎn)出發(fā),沿邊AB運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B,動(dòng)點(diǎn)Q同時(shí)由A點(diǎn)出發(fā),沿折線AD﹣DC﹣CB運(yùn)動(dòng)點(diǎn)B停止,在移動(dòng)過程中始終保持PQ⊥AB,已知點(diǎn)P的移動(dòng)速度為每秒1個(gè)單位長度,設(shè)點(diǎn)P的移動(dòng)時(shí)間為x秒,△APQ的面積為y,已知y與x之間函數(shù)關(guān)系如圖②,其中MN為線段,曲線OM,NK為拋物線的一部分,根據(jù)圖中信息,解答下列問題:
(1)圖①AB= 10 ,BC= 5 ;
(2)分別求線段MN,曲線NK所對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式;
(3)當(dāng)x為何值,△APQ的面積為6?
【分析】(1)如圖①,過點(diǎn)D作DE⊥AB于點(diǎn)E,過點(diǎn)C作CF⊥AB于點(diǎn)F,觀察圖形②可得:AB=10,AE=4,AF=7,CD=EF=3,S△ADE=8,利用三角形面積公式可求得DE=4,再運(yùn)用勾股定理可求得BC=5;
(2)如圖①,連接AC,可得S△ACF=AF?CF=×7×4=14,即N(7,14),運(yùn)用待定系數(shù)法可得出答案;
(3)分三種情況:當(dāng)0<x≤4時(shí),根據(jù)三角形面積公式建立方程求解即可得出x=2,當(dāng)4<x≤7時(shí),由于S△APQ>8,無解;當(dāng)7<x≤10時(shí),令y=6,則﹣(x﹣7)2+14=6,可求得x=7+.
【解析】(1)如圖①,過點(diǎn)D作DE⊥AB于點(diǎn)E,過點(diǎn)C作CF⊥AB于點(diǎn)F,
由圖②可知:AB=10,AE=4,AF=7,CD=EF=3,S△ADE=8,
∴BF=AB﹣AF=10﹣7=3,
∵S△ADE=AE?DE=×4DE=2DE,
∴2DE=8,
∴DE=4,
∵AB∥CD,∠DEF=∠CFE=90°,
∴∠CDE=180°﹣∠DEF=90°,
∴∠DEF=∠CFE=∠CDE=90°,
∴四邊形CDEF是矩形,
∴CF=DE=4,
在Rt△BCF中,BC===5,
故答案為:10,5;
(2)如圖①,連接AC,
則S△ACF=AF?CF=×7×4=14,
∴N(7,14),
設(shè)直線MN的解析式為y=kx+b,把M(4,8),N(7,14)代入得:
,
解得:,
∴線段MN所在直線的解析式為y=2x;
設(shè)曲線NK所對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為y=a(x﹣7)2+14,把B(10,0)代入得:
a×(10﹣7)2+14=0,
解得:a=﹣,
∴曲線NK所對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為y=﹣(x﹣7)2+14;
(3)如圖①,∵AE=DE=4,∠AED=90°,
∴∠DAE=45°,
當(dāng)0<x≤4時(shí),∵PQ⊥AB,
∴PQ=AP?tan∠DAE=x?tan45°=x,
∴y=x2=6,
∵x>0,
∴x=2,
當(dāng)4<x≤7時(shí),點(diǎn)Q在線段CD上,此時(shí)S△APQ>8;
當(dāng)7<x≤10時(shí),令y=6,則﹣(x﹣7)2+14=6,
解得:x=7﹣(舍去)或x=7+,
綜上所述,當(dāng)x為2或7+時(shí),△APQ的面積為6.
8.(2022?茌平區(qū)一模)如圖,已知二次函數(shù)的圖象交x軸于點(diǎn)B(﹣8,0),C(2,0),交y軸點(diǎn)A.
(1)求二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)連接AC,AB,若點(diǎn)P在線段BC上運(yùn)動(dòng)(不與點(diǎn)B,C重合),過點(diǎn)P作PD∥AC,交AB于點(diǎn)D,試猜想△PAD的面積有最大值還是最小值,并求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
(3)連接OD,在(2)的條件下,求出的值.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)設(shè)P(m,0)(﹣8<m<2),則PB=m+8,PC=2﹣m,利用三角形面積公式可得S△PAB=2m+16,由PD∥AC,可得,進(jìn)而得出==,即S△PAD=﹣(m+3)2+5,利用二次函數(shù)的性質(zhì)即可得出答案;
(3)當(dāng)P(﹣3,0)時(shí),P為BC邊的中點(diǎn),進(jìn)而推出D為AB邊的中點(diǎn),得出,即可求得答案.
【解析】(1)∵點(diǎn)B(﹣8,0),C(2,0)在二次函數(shù)的圖象上,
∴,
解得:,
∴二次函數(shù)的表達(dá)式是y=x2+x﹣4.
(2)猜想:△PAD的面積有最大值.
設(shè)P(m,0)(﹣8<m<2),則PB=m+8,PC=2﹣m,
∵B(﹣8,0),C(2,0),
∴BC=2﹣(﹣8)=10,
在y=x2+x﹣4中,令x=0,得y=﹣4,
∴A(0,﹣4),
∴OA=4,
∴S△PAB=PB?OA=(m+8)×4=2m+16,
∵PD∥AC,
∴,
∴==,
∴S△PAD=S△PAB=×(2m+16)=﹣(m+3)2+5,
∵,
∴當(dāng)m=﹣3時(shí),△PAD的面積存在最大值,此時(shí)P(﹣3,0).
(3)當(dāng)P(﹣3,0)時(shí),P為BC邊的中點(diǎn),
∴,
∴D為AB邊的中點(diǎn),
∴,
在Rt△AOB中,,
∴,
∴.
9.(2022?碑林區(qū)校級模擬)拋物線W1:y=a(x+)2﹣與x軸交于A(﹣5,0)和點(diǎn)B.
(1)求拋物線W1的函數(shù)表達(dá)式;
(2)將拋物線W1關(guān)于點(diǎn)M(﹣1,0)對稱后得到拋物線W2,點(diǎn)A、B的對應(yīng)點(diǎn)分別為A',B',拋物線W2與y軸交于點(diǎn)C,在拋物線W2上是否存在一點(diǎn)P,使得S△PA′B′=S△PA'C,若存在,求出P點(diǎn)坐標(biāo),若不存在,請說明理由.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)根據(jù)中心對稱的性質(zhì)求出拋物線W2的函數(shù)表達(dá)式為y=﹣(x﹣)2+,進(jìn)而得出A′(3,0),B′(﹣2,0),A′B′=5,運(yùn)用待定系數(shù)法求出直線A′C的解析式為y=﹣x+4,設(shè)P(t,﹣t2+t+4),過點(diǎn)P作PQ∥y軸交A′C的延長線于點(diǎn)Q,則Q(t,﹣t+4),由S△PA′B′=S△PA'C,建立方程求解即可得出答案.
【解析】(1)把A(﹣5,0)代入y=a(x+)2﹣,得:0=a(﹣5+)2﹣,
解得:a=,
∴拋物線W1的函數(shù)表達(dá)式為y=(x+)2﹣;
(2)存在.
∵拋物線W1關(guān)于點(diǎn)M(﹣1,0)對稱后得到拋物線W2,
∴拋物線W2的開口大小不變,方向相反,
∵拋物線W1的a1=,
∴拋物線W2的a2=﹣,
設(shè)拋物線W2的頂點(diǎn)為(m,n),∵拋物線W1的頂點(diǎn)為(﹣,﹣),M(﹣1,0),
∴m﹣=(﹣1)×2,n﹣=0,
∴m=,n=,
∴拋物線W2的函數(shù)表達(dá)式為y=﹣(x﹣)2+.
∴C(0,4),
∵y=(x+)2﹣與x軸交于A(﹣5,0)和點(diǎn)B,
∴點(diǎn)B和A(﹣5,0)關(guān)于直線x=﹣對稱,
∴B(0,0),
∵點(diǎn)A、B的對應(yīng)點(diǎn)分別為A',B',
∴A′(3,0),B′(﹣2,0),
∴A′B′=3﹣(﹣2)=5,
∵y=﹣(x﹣)2+=﹣x2+x+4,
設(shè)P(t,﹣t2+t+4),
設(shè)直線A′C的解析式為y=kx+b,則,
解得:,
∴直線A′C的解析式為y=﹣x+4,
過點(diǎn)P作PQ∥y軸交A′C的延長線于點(diǎn)Q,則Q(t,﹣t+4),
∴PQ=﹣t+4﹣(﹣t2+t+4)=t2﹣2t,
∴S△PA′C′=PQ×(xA′﹣xC)=×(t2﹣2t)×3=t2﹣3t,
S△PA′B′=A′B′?|yP|=|﹣t2+t+4|,
∵S△PA′B′=S△PA'C,
∴|﹣t2+t+4|=t2﹣3t,
解得:t=3或t=﹣5或t=﹣,
當(dāng)t=3時(shí),點(diǎn)P與點(diǎn)A′重合,舍去,
當(dāng)t=﹣5時(shí),﹣t2+x+4=﹣×(﹣5)2+×(﹣5)+4=﹣16,
∴P(﹣5,﹣16);
當(dāng)t=﹣時(shí),﹣t2+x+4=﹣×(﹣)2+×(﹣)+4=,
∴P(﹣,);
綜上所述,P點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣5,﹣16)或(﹣,).
10.(2021秋?欽北區(qū)期末)如圖,拋物線y=ax2+bx+6與直線y=x+2相交于A(,)、B(4,6)兩點(diǎn),點(diǎn)P是線段AB上的動(dòng)點(diǎn)(不與A、B兩點(diǎn)重合),過點(diǎn)P作PC⊥x軸于點(diǎn)D,交拋物線于點(diǎn)C,點(diǎn)E是直線AB與x軸的交點(diǎn).
(1)求拋物線的解析式;
(2)當(dāng)點(diǎn)C是拋物線的頂點(diǎn)時(shí),求△BCE的面積;
(3)是否存在點(diǎn)P,使得△BCE的面積最大?若存在,求出這個(gè)最大值;若不存在,請說明理由.
【分析】(1)把A(,)、B(4,6)代入拋物線y=ax2+bx+6中列方程組解出即可;
(2)利用配方法計(jì)算拋物線頂點(diǎn)C的坐標(biāo),計(jì)算PC的長,根據(jù)三角形面積公式可得結(jié)論;
(3)設(shè)P(m,m=2),表示點(diǎn)C的坐標(biāo),計(jì)算PC的長,同理根據(jù)(2)中△BCE的面積公式可得結(jié)論.
【解析】(1)把A(,)、B(4,6)代入拋物線y=ax2+bx+6中得:,
解得:,
∴拋物線的解析式為:y=2x2﹣8x+6;
(2)如圖1,
∵y=2x2﹣8x+6=2(x﹣2)2﹣2,
∴頂點(diǎn)C(2,﹣2),
當(dāng)x=2時(shí),y=2+2=4,
∴PC=4﹣(﹣2)=6,
當(dāng)y=0時(shí),x+2=0,
∴x=﹣2,
∴E(﹣2,0),
∴△BCE的面積=△PCE的面積+△PBC的面積
=PC?ED+PC?(xB﹣xD)
=PC?(xB﹣xE)
=×6×(4+2)
=18;
(3)存在,
設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(m,m+2),則C(m,2m2﹣8m+6),
∴PC=m+2﹣(2m2﹣8m+6)=﹣2m2+9m﹣4,
∴△BCE的面積=PC?(xB﹣xE)
=×(﹣2m2+9m﹣4)×(4+2)
=﹣6(m﹣)2+;
∵﹣6<0,
∴當(dāng)m=時(shí),△BCE的面積最大,這個(gè)最大值是.
11.(2022?保定一模)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)P從原點(diǎn)O出發(fā),沿x軸向右以每秒1個(gè)單位長的速度運(yùn)動(dòng)t秒(t>0),拋物線y=x2+bx+c經(jīng)過點(diǎn)O和點(diǎn)P,已知矩形ABCD的三個(gè)頂點(diǎn)為A(1,0),B(1,﹣5),D(4,0).
(1)求c,b(含t的代數(shù)式表示);
(2)當(dāng)4<t<5時(shí),設(shè)拋物線分別與線段AB,CD交于點(diǎn)M,N.
①在點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)過程中,你認(rèn)為∠AMP的大小是否會(huì)變化?若變化,說明理由;若不變,求出∠AMP的值;
②求△MPN的面積S與t的函數(shù)關(guān)系式.并求t為何值時(shí),△MPN的面積為.
【分析】(1)將(0,0),P(t,0)代入y=x2+bx+c,即可求解;
(2)①求出AM=AP=t﹣1,則△AMP是等腰直角三角形,可知∠AMP不變;
②利用割補(bǔ)法可知S△MNP=S△DPN+S梯形NDAM﹣S△PAM,再求解即可.
【解析】(1)將(0,0)代入y=x2+bx+c,
∴c=0,
由題可知P(t,0),
∴t2+bt=0,
∴b=﹣t;
(2)①∠AMP的大小不會(huì)變化,理由如下:
由(1)知y=x2﹣tx,
∵四邊形ABCD是矩形,
∴M(1,1﹣t),
∴AM=t﹣1,
∵P(t,0),A(1,0),
∴AP=t﹣1,
∴AM=AP,
∵AM⊥AP,
∴∠AMP=45°;
②∵A(1,0),D(4,0),
∴M(1,1﹣t),N(4,16﹣4t),
∴AM=t﹣1,DN=4t﹣16,
∴S△MNP=S△DPN+S梯形NDAM﹣S△PAM=×(t﹣4)×(4t﹣16)+×(4t﹣16+t﹣1)×3﹣×(t﹣1)2=t2﹣t+6,
∵△MPN的面積為,
∴t2﹣t+6=,
解得t=或t=,
∵4<t<5,
∴t=.
12.(2022?黃石模擬)如圖,已知拋物線與x軸交于A(2,0),B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C(0,﹣4),直線與x軸交于點(diǎn)D,點(diǎn)P是拋物線上的一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PE⊥x軸,垂足為E,交直線l于點(diǎn)F.
(1)求該拋物線的表達(dá)式;
(2)點(diǎn)P是拋物線上位于第三象限的一動(dòng)點(diǎn),設(shè)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)是m,四邊形PCOB的面積是S.①求S關(guān)于m的函數(shù)解析式及S的最大值;②點(diǎn)Q是直線PE上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)S取最大值時(shí),求△QOC周長的最小值及FQ的長.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求得拋物線解析式;
(2)①如圖1,連接BP,先求得B(﹣10,0),設(shè)P(m,m2+m﹣4),可得S=﹣m2﹣10m+20=﹣(m+5)2+45,利用二次函數(shù)性質(zhì)即可求得答案;
②由①可得:P(﹣5,﹣7),E(﹣5,0),可得OE=BE=5,故點(diǎn)B與點(diǎn)O關(guān)于直線PE對稱,連接BC交PE于點(diǎn)Q,則QO=QB,可得QO+QC=QB+QC=BC,此時(shí)QO+QC最小,即△QOC的周長最小,運(yùn)用勾股定理可得BC=2,即可得出△QOC的周長的最小值為:BC+OC=2+4;運(yùn)用待定系數(shù)法可得直線BC的解析式為y=﹣x﹣4,進(jìn)而可得Q(﹣5,﹣2),F(xiàn)(﹣5,﹣),即可求得FQ的值.
【解析】(1)∵拋物線經(jīng)過A(2,0)、C(0,﹣4),
∴,
解得:,
∴該拋物線的表達(dá)式為y=x2+x﹣4;
(2)①如圖1,連接BP,
∵拋物線y=x2+x﹣4,令y=0,得x2+x﹣4=0,
解得:x1=﹣10,x2=2,
∴B(﹣10,0),
設(shè)P(m,m2+m﹣4),
∵PE⊥x軸,
∴E(m,0),
∴OE=﹣m,BE=m+10,PE=﹣(m2+m﹣4)=﹣m2﹣m+4,
∴S=S△PBE+S梯形OCPE=×(m+10)×(﹣m2﹣m+4)+×(﹣m2﹣m+4+4)×(﹣m)=﹣m2﹣10m+20,
∵S=﹣m2﹣10m+20=﹣(m+5)2+45,
∴當(dāng)m=﹣5時(shí),S的最大值為45;
②由①得:當(dāng)m=﹣5時(shí),S的最大值為45,
∴P(﹣5,﹣7),E(﹣5,0),
∴OE=BE=5,
∵PE⊥x軸,
∴直線PE是線段OB的垂直平分線,
∴點(diǎn)B與點(diǎn)O關(guān)于直線PE對稱,
連接BC交PE于點(diǎn)Q,則QO=QB,
∴QO+QC=QB+QC=BC,此時(shí)QO+QC最小,即△QOC的周長最小,
在Rt△BCO中,BC===2,
∴△QOC的周長的最小值為:BC+OC=2+4,
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+b,把B(﹣10,0),C(0,﹣4)代入,得,
解得:,
∴直線BC的解析式為y=﹣x﹣4,
當(dāng)x=﹣5時(shí),y=﹣×(﹣5)﹣4=﹣2,
∴Q(﹣5,﹣2);
∵直線l的解析式為y=﹣x﹣4,
∴當(dāng)x=﹣5時(shí),y=﹣×(﹣5)﹣4=﹣,
∴F(﹣5,﹣),
∴FQ=﹣﹣(﹣2)=,
故△QOC周長的最小值為2+4,F(xiàn)Q的長為.
13.(2022?哈爾濱模擬)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),拋物線y=ax2﹣2ax+3與x軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)A,與x的正半軸交于點(diǎn)B,與y軸正半軸交于點(diǎn)C,OB=2OA.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點(diǎn)D是第四象限內(nèi)拋物線上一點(diǎn),連接AD交y軸于點(diǎn)E,過C作CF⊥y軸交拋物線于點(diǎn)F,連接DF,設(shè)四邊形DECF的面積為S,點(diǎn)D的橫坐標(biāo)的t,求S與t的函數(shù)解析式;
(3)在(2)的條件下,過F作FM∥y軸交AD于點(diǎn)M,連接CD交FM于點(diǎn)G,點(diǎn)N是CE上一點(diǎn),連接MN、EG,當(dāng)∠BAD+2∠AMN=90°,MN:EG=,求點(diǎn)D的坐標(biāo).
【分析】(1)根據(jù)解析式可以計(jì)算拋物線的對稱軸,再根據(jù)OA、OB關(guān)系即可得出點(diǎn)A、B坐標(biāo),把其中一個(gè)代入解析式即可解答;
(2)過點(diǎn)D作DT⊥y軸于點(diǎn)T,根據(jù)題意得到點(diǎn)D坐標(biāo),分別計(jì)算S△CED、S△CFD,最后根據(jù) S四邊形CEDF=S△CED+S△CFD進(jìn)行解答;
(3)過點(diǎn)E作EL⊥FM于點(diǎn)L,過點(diǎn)M作MS⊥x軸于點(diǎn)S,所以四邊形CFMS、四邊形CFLE是矩形,SM=CF=2=OA,用含t的式子表示出ES、SM、EM的長,最后在Rt△ESM中,利用勾股定理得:ES2+SM2=EM2,即可解答.
【解析】(1)∵拋物線y=ax2﹣2ax+3與y軸正半軸交于點(diǎn)C,與x軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)A,與x的正半軸交于點(diǎn)B,
∴C(0,3),對稱軸x=1,BO﹣1=AO+1,BO﹣AO=2,
∵BO=2AO,
∴AO=2,BO=4,即 A(﹣2,0),B(4,0),
把B(4,0)代入y=ax2﹣2ax+3,得:
0=16a﹣8a+3,
解得:a=﹣,
∴y=﹣(x+2)(x﹣4),即y=﹣x2+x+3;
(2)過點(diǎn)D作DT⊥y軸于點(diǎn)T,
由(1)得:C(0,3),
∴點(diǎn)F與點(diǎn)C關(guān)于對稱軸對稱,坐標(biāo)為F(2,3),CF=2,
∵點(diǎn)D的橫坐標(biāo)的t,點(diǎn)D是第四象限內(nèi)拋物線上一點(diǎn),
∴D(t,﹣t2+t+3),
∵A(﹣2,0),
∴tan∠BAD===(t﹣4),
∵OE=AO?tan∠BAD=2[(t﹣4)]=t﹣3,
∴CE=CO+OE=3+(t﹣3)=t,
∵S△CED=CE?DT=×(t)t=t2,
S△CFD=CF?CT=2[3﹣(﹣t2+t+3)]=t2﹣t,
∴S四邊形CEDF=S△CED+S△CFD=t2+t2﹣t=t2﹣t;
即S=t2﹣t;
(3)過點(diǎn)E作EL⊥FM于點(diǎn)L,過點(diǎn)M作MS⊥x軸于點(diǎn)S,
∴四邊形CFMS、四邊形CFLE是矩形,SM=CF=2=OA,
∵SM∥AO,
∴==1,
∴OE=ES=t﹣3,
∵CE=t,
∴CS=CE+ES=t﹣3,
由(2)知:D(t,﹣t2+t+3),tan∠BAD=(t﹣4),
∴tan∠CDT==t﹣,
∵CF∥DT,
∴∠FCG=∠CDT,即tan∠FCG=tan∠CDT,
∴FG=CF?tan∠CDT=t﹣,
∴GL=FL﹣FG=CE﹣FG=t﹣(t﹣)=,
∴EG===,
∵M(jìn)N:EG=2:5,
∴MN=,NS==3,
∴NE=NS﹣ES=3﹣(t﹣3)=6﹣t=ME,
在Rt△ESM中,∠ESM=90°,
由勾股定理得:ES2+SM2=EM2,
∴(t﹣3)2+22=(6﹣t)2,
解得:t=,
∴D(,﹣).
14.(2022?利川市模擬)如圖,等腰直角三角形OAB的直角頂點(diǎn)O在坐標(biāo)原點(diǎn),直角邊OA,OB分別在y軸和x軸上,點(diǎn)C的坐標(biāo)為(3,4),且AC平行于x軸.
(1)求直線AB的解析式;
(2)求過B,C兩點(diǎn)的拋物線y=﹣x2+bx+c的解析式;
(3)拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸的另一個(gè)交點(diǎn)為D,試判定OC與BD的大小關(guān)系;
(4)若點(diǎn)M是拋物線上的動(dòng)點(diǎn),當(dāng)△ABM的面積與△ABC的面積相等時(shí),求點(diǎn)M的坐標(biāo).
【分析】(1)利用等腰直角三角形的性質(zhì)與點(diǎn)C的坐標(biāo)特征求得點(diǎn)A與點(diǎn)B的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法即可求解;
(2)直接把點(diǎn)B與點(diǎn)C的坐標(biāo)代入y=﹣x2+bx+c即可求解;
(3)由拋物線與x軸的交點(diǎn)關(guān)于對稱軸直線對稱求得點(diǎn)D的坐標(biāo),在利用點(diǎn)C的坐標(biāo)分別求得OC,BD的長即可求解;
(4)分兩種情況:當(dāng)點(diǎn)M在直線AB的上方時(shí),如圖所示;當(dāng)點(diǎn)M在直線AB的下方時(shí),如圖所示,利用鉛垂線法求得△ABM的面積,利用△ABM的面積與△ABC的面積相等列出方程求解即可.
【解析】(1)∵點(diǎn)C的坐標(biāo)為(3,4),且AC平行于x軸,
∴點(diǎn)A的坐標(biāo)為(0,4)且OA=4,
∵△OAB是等腰直角三角形,∠AOB=90°,
∴OB=OA=4,
∵點(diǎn)B的坐標(biāo)為(4,0),
設(shè)直線AB的解析式為:y=mx+n,
由題意得 ,
解得:,
∴直線AB的解析式為:y=﹣x+4;
(2)∵拋物線y=﹣x2+bx+c過B,C兩點(diǎn),
∴,
解得:,
∴拋物線的解析式為:y=﹣x2+3x+4;
(3)BD=OC;理由:
∵拋物線的解析式為y=﹣x2+3x+4=﹣{x﹣)2+,
∴拋物線的對稱軸直線為x=,
∵點(diǎn)B的坐標(biāo)為(4,0),點(diǎn)B與點(diǎn)D關(guān)于對稱軸對稱,
∴點(diǎn)D的坐標(biāo)為(﹣1,0),
∴BD=4﹣(﹣1)=5,
∵點(diǎn)C的坐標(biāo)為(3,4),
∴OC==5,
∴BD=OC;
(4)∵點(diǎn)C的坐標(biāo)為(3,4),且AC平行于x軸,
∴AC=3,
∴S△ABC=?yC=3×4=6,
當(dāng)點(diǎn)M在直線AB的上方時(shí),如圖所示,
過點(diǎn)M作MN∥y軸,交直線AB于點(diǎn)N,設(shè)M的坐標(biāo)為(t,﹣t2+3t+4),則N的坐標(biāo)為(t,﹣t+4),
∴MN=﹣t2+3t+4﹣(﹣t+4)=﹣t2+4t,
∴S△AMB=MN?xB=(﹣t2+4t)×4=﹣2t2+8t,
∵△ABM的面積與△ABC的面積相等,
∴﹣2t2+8t=6,
解得:t=1或t=3(舍,該點(diǎn)為點(diǎn)C),
此時(shí)M的坐標(biāo)為(1,6)或(3,4);
當(dāng)點(diǎn)M在直線AB的下方時(shí),如圖所示,
過點(diǎn)M作MN∥x軸,交直線AB于點(diǎn)N,設(shè)M的坐標(biāo)為(t,﹣t2+3t+4),則N的坐標(biāo)為(t2﹣3t,﹣t2+3t+4),
∴MN=t2﹣3t﹣t=t2﹣4t,
∴S△ABM=MN?yA=(t2﹣4t)×4=2t2﹣8t,
∵△ABM的面積與△ABC的面積相等,
∴2t2﹣8t=6,
解得:t=2±,
此時(shí)M的坐標(biāo)為(2+,﹣1﹣)或(2﹣,﹣1);
綜上可得,M的坐標(biāo)為(2+,﹣1﹣)或(2﹣,﹣1)或(1,6).
15.(2021?襄陽)如圖,直線y=x+1與x,y軸分別交于點(diǎn)B,A,頂點(diǎn)為P的拋物線y=ax2﹣2ax+c過點(diǎn)A.
(1)求出點(diǎn)A,B的坐標(biāo)及c的值;
(2)若函數(shù)y=ax2﹣2ax+c在3≤x≤4時(shí)有最大值為a+2,求a的值;
(3)連接AP,過點(diǎn)A作AP的垂線交x軸于點(diǎn)M.設(shè)△BMP的面積為S.
①直接寫出S關(guān)于a的函數(shù)關(guān)系式及a的取值范圍;
②結(jié)合S與a的函數(shù)圖象,直接寫出S>時(shí)a的取值范圍.
【分析】(1)先求出點(diǎn)A(0,1),點(diǎn)B(﹣2,0),將點(diǎn)A坐標(biāo)代入解析式可求c的值;
(2)分a>0,a<0兩種情況討論,由二次函數(shù)的性質(zhì)可求解;
(3)①分四種情況討論,由“AAS”可證△AOM≌△PNA,可得OM=AN,由三角形的面積公式可求解;
②分三種情況討論,解不等式可求解.
【解析】(1)∵直線y=x+1與x,y軸分別交于點(diǎn)B,A,
∴點(diǎn)A(0,1),點(diǎn)B(﹣2,0),
∵拋物線y=ax2﹣2ax+c過點(diǎn)A,
∴c=1;
(2)∵y=ax2﹣2ax+1=a(x﹣1)2+1﹣a,
∴對稱軸為直線x=1,
當(dāng)a>0,3≤x≤4時(shí),y隨x的增大而增大,
∴當(dāng)x=4時(shí),y有最大值,
∴9a+1﹣a=a+2,
解得:a=;
當(dāng)a<0,3≤x≤4時(shí),y隨x的增大而減小,
∴當(dāng)x=3時(shí),y有最大值,
∴4a+1﹣a=a+2,
解得:a=(不合題意舍去),
綜上所述:a=;
(3)①當(dāng)a<0時(shí),則1﹣a>1,
如圖1,過點(diǎn)P作PN⊥y軸于N,
∵y=ax2﹣2ax+1=a(x﹣1)2+1﹣a,
∴點(diǎn)P坐標(biāo)為(1,1﹣a),
∴PN=AO=1,AN=1﹣a﹣1=﹣a,
∵AM⊥AP,PN⊥y軸,
∴∠PNA=∠PAM=90°=∠AOM,
∴∠PAN+∠OAM=90°,∠OAM+∠AMO=90°,
∴∠PAN=∠AMO,
∴△AOM≌△PNA(AAS),
∴OM=AN=﹣a,
∴BM=2﹣a,
∴S=×(2﹣a)(1﹣a)=a2﹣a+1;
當(dāng)a>0,1﹣a>0時(shí),即0<a<1,
如圖2,過點(diǎn)P作PN⊥y軸于N,
∴PN=1=OA,AN=1﹣(1﹣a)=a,
同理可得△AOM≌△PNA,
∴OM=AN=a,
∴BM=2﹣a,
∴S=×(2﹣a)(1﹣a)=a2﹣a+1;
當(dāng)a>0,﹣1<1﹣a<0時(shí),即1<a<2,
如圖3,過點(diǎn)P作PN⊥y軸于N,
∴PN=1=OA,ON=a﹣1,AN=1+a﹣1=a,
同理可得△AOM≌△PNA,
∴OM=AN=a,
∴BM=2﹣a,
∴S=×(2﹣a)(a﹣1)=﹣a2+a﹣1;
當(dāng)a=2時(shí),點(diǎn)B與點(diǎn)M重合,不合題意,
當(dāng)a>0,1﹣a<﹣1時(shí),即a>2,
如圖4,過點(diǎn)P作PN⊥y軸于N,
∴PN=1=OA,ON=a﹣1,AN=1+a﹣1=a,
同理可得△AOM≌△PNA,
∴OM=AN=a,
∴BM=a﹣2,
∴S=×(a﹣2)(a﹣1)=a2﹣a+1;
綜上所述:S=.
②當(dāng)1<a<2時(shí),S=﹣a2+a﹣1=﹣(a﹣)2+≤,
∴當(dāng)1<a<2時(shí),不存在a的值使S>;
當(dāng)a<1且a≠0時(shí),S=a2﹣a+1>,
∴(a﹣)(a﹣)>0,
∴a<或a>(不合題意舍去);
當(dāng)a>2時(shí),S=a2﹣a+1>,
∴(a﹣)(a﹣)>0,
∴a<(不合題意舍去)或a>,
綜上所述:a<且a≠0或a>.
16.(2021?遼寧)如圖,拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于點(diǎn)A和點(diǎn)C(﹣1,0),與y軸交于點(diǎn)B(0,3),連接AB,BC,點(diǎn)P是拋物線第一象限上的一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PD⊥x軸于點(diǎn)D,交AB于點(diǎn)E.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,作PF⊥PD于點(diǎn)P,使PF=OA,以PE,PF為鄰邊作矩形PEGF.當(dāng)矩形PEGF的面積是△BOC面積的3倍時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3)如圖2,當(dāng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到拋物線的頂點(diǎn)時(shí),點(diǎn)Q在直線PD上,若以點(diǎn)Q、A、B為頂點(diǎn)的三角形是銳角三角形,請直接寫出點(diǎn)Q縱坐標(biāo)n的取值范圍.
【分析】(1)用待定系數(shù)法即可求解;
(2)由矩形PEGF的面積=PF?PE=2×(﹣x2+x+3+x﹣3)=3S△BOC=3××BO?CO=×3×1,即可求解;
(3)當(dāng)∠BAQ為直角時(shí),求出直線BQ的表達(dá)式為y=x+3,得到n=5;當(dāng)∠BQA為直角時(shí),利用解直角三角形的方法求出n=;當(dāng)∠BAQ為直角時(shí),同理可得,n=﹣,進(jìn)而求解.
【解析】(1)由題意得:,解得,
故拋物線的表達(dá)式為y=﹣x2+x+3;
(2)對于y=﹣x2+x+3,令y=﹣x2+x+3=0,解得x=4或﹣1,
故點(diǎn)A的坐標(biāo)為(4,0),則PF=2,
由點(diǎn)A、B的坐標(biāo)得,直線AB的表達(dá)式為y=﹣x+3,
設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,﹣x2+x+3),則點(diǎn)E(x,﹣x+3),
則矩形PEGF的面積=PF?PE=2×(﹣x2+x+3+x﹣3)=3S△BOC=3××BO?CO=×3×1,
解得x=1或3,
故點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1,)或(3,3);
(3)由拋物線的表達(dá)式知,其對稱軸為x=,故點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(,n),
當(dāng)∠ABQ為直角時(shí),如圖2﹣1,
設(shè)BQ交x軸于點(diǎn)H,
由直線AB的表達(dá)式知,tan∠BAO=,則tan∠BHO=,
故設(shè)直線BQ的表達(dá)式為y=x+t,
該直線過點(diǎn)B(0,3),故t=3,
則直線BQ的表達(dá)式為y=x+3,
當(dāng)x=時(shí),y=x+3=5,
即n=5;
②當(dāng)∠BQA為直角時(shí),
過點(diǎn)Q作直線MN交y軸于點(diǎn)N,交過點(diǎn)A與y軸的平行線于點(diǎn)M,
∵∠BQN+∠MQA=90°,∠MQA+∠MAQ=90°,
∴∠BQN=∠MAQ,
∴tan∠BQN=tan∠MAQ,
即,則,
解得n=;
③當(dāng)∠BAQ為直角時(shí),
同理可得,n=﹣;
綜上,以點(diǎn)Q、A、B為頂點(diǎn)的三角形是銳角三角形,則△ABQ不為直角三角形,
故點(diǎn)Q縱坐標(biāo)n的取值范圍為﹣<n<或<n<5.
17.(2021?賀州)如圖,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A、B兩點(diǎn),且A(﹣1,0),對稱軸為直線x=2.
(1)求該拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
(2)直線l過點(diǎn)A且在第一象限與拋物線交于點(diǎn)C.當(dāng)∠CAB=45°時(shí),求點(diǎn)C的坐標(biāo);
(3)點(diǎn)D在拋物線上與點(diǎn)C關(guān)于對稱軸對稱,點(diǎn)P是拋物線上一動(dòng)點(diǎn),令P(xP,yP),當(dāng)1≤xP≤a,1≤a≤5時(shí),求△PCD面積的最大值(可含a表示).
【分析】(1)把A點(diǎn)代入拋物線,再由對稱軸公式可得解析式.
(2)過點(diǎn)C作CE⊥x軸于點(diǎn)E,得AE=CE,設(shè)點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為xc,則縱坐標(biāo)為yc=xc+1,把點(diǎn)C代入拋物線得C的坐標(biāo).
(3)有對稱可得D的坐標(biāo),即可求出CD=8,設(shè)△PCD以CD為底邊的高為h,則h=|yp|+7,當(dāng)|yp|取最大值時(shí),△PCD的面積最大,分情況討論,①當(dāng)1≤a<2時(shí),1≤xp<2,此時(shí)y=x2﹣4x﹣5在1≤xp≤a上y隨x的增大而減小,|yp|max=|a2﹣4a﹣5|=5+4a﹣a2,△PCD的最大面積為Smax=×CD×h=48+16a﹣4a2,
②當(dāng)2≤a≤5時(shí),此時(shí)y=x2﹣4x﹣5的對稱軸x=2含于1≤xp≤a內(nèi),|yp|max=|22﹣4×2﹣5|=9,△PCD的最大面積為Smax=×CD×h=64,
【解析】(1)拋物線過A(﹣1,0),對稱軸為x=2,
∴,
解得,
∴拋物線表達(dá)式為y=x2﹣4x﹣5;
(2)過點(diǎn)C作CE⊥x軸于點(diǎn)E,
∵∠CAB=45°,
∴AE=CE,
設(shè)點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為xc,則縱坐標(biāo)為yc=xc+1,
∴C(xc,xc+1),
代入y=x2﹣4x﹣5得,
xc+1=﹣4xc﹣5,
解得xc=﹣1(舍去),xc=6,
∴yc=7,
∴點(diǎn)C的坐標(biāo)是(6,7);
(3)由(2)得C的坐標(biāo)是(6,7),
∵對稱軸x=2,
∴點(diǎn)D的坐標(biāo)是(﹣2,7),
∴CD=8,
∵CD與x軸平行,點(diǎn)P在x軸下方,
設(shè)△PCD以CD為底邊的高為h,
則h=|yp|+7,
∴當(dāng)|yp|取最大值時(shí),△PCD的面積最大,
∵1≤xp≤a,1≤a≤5,
①當(dāng)1≤a<2時(shí),1≤xp≤a,此時(shí)y=x2﹣4x﹣5在1≤xp≤a上y隨x的增大而減小,
∴|yp|max=|a2﹣4a﹣5|=5+4a﹣a2,
∴h=|yp|+7=12+4a﹣a2,
∴△PCD的最大面積為:
Smax=×CD×h=×8×(12+4a﹣a2)=48+16a﹣4a2;
②當(dāng)2≤a≤5時(shí),此時(shí)y=x2﹣4x﹣5的對稱軸x=2含于1≤xp<a內(nèi),
∴|yp|max=|22﹣4×2﹣5|=9,
∴h=9+7=16,
∴△PCD的最大面積為Smax=×CD×h=×8×16=64,
綜上所述:當(dāng)1≤a<2時(shí),△PCD的最大面積為48+16a﹣4a2;
當(dāng)2≤a≤5時(shí),△PCD的最大面積為64.
18.(2021?常德)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,平行四邊形ABCD的AB邊與y軸交于E點(diǎn),F(xiàn)是AD的中點(diǎn),B、C、D的坐標(biāo)分別為(﹣2,0),(8,0),(13,10).
(1)求過B、E、C三點(diǎn)的拋物線的解析式;
(2)試判斷拋物線的頂點(diǎn)是否在直線EF上;
(3)設(shè)過F與AB平行的直線交y軸于Q,M是線段EQ之間的動(dòng)點(diǎn),射線BM與拋物線交于另一點(diǎn)P,當(dāng)△PBQ的面積最大時(shí),求P的坐標(biāo).
【分析】(1)過點(diǎn)D作x軸垂線交x軸于點(diǎn)H,利用△EBO∽△DCH求出E點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)而根據(jù)B、E、C三點(diǎn)坐標(biāo)即可求出拋物線解析式;
(2)求出拋物線頂點(diǎn)坐標(biāo)以及直線EF的解析式,代入驗(yàn)證即可判定頂點(diǎn)是否在直線EF上;
(3)根據(jù)AB∥FQ,求出點(diǎn)Q坐標(biāo),再設(shè)M為(0,m)通過直線BM與拋物線的交點(diǎn)表示出P點(diǎn)坐標(biāo),從而可表示出△PBQ的面積結(jié)合二次函數(shù)最值問題即可求出面積最大值時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
【解析】(1)過點(diǎn)D作x軸垂線交x軸于點(diǎn)H,如圖所示:
由題意得∠EOB=∠DHC=90°,
∵AB∥CD,
∴∠EBO=∠DCH,
∴△EBO∽△DCH,
∴,
∵B(﹣2,0)、C(8,0)、D(13,10),
∴BO=2,CH=13﹣8=5,DH=10,
∴,
解得:EO=4,
∴點(diǎn)E坐標(biāo)為(0,4),
設(shè)過B、E、C三點(diǎn)的拋物線的解析式為:y=a(x+2)(x﹣8),將E點(diǎn)代入得:
4=a×2×(﹣8),
解得:a=﹣,
∴過B、E、C三點(diǎn)的拋物線的解析式為:y=﹣(x+2)(x﹣8)=﹣x2+x+4;
(2)拋物線的頂點(diǎn)在直線EF上,理由如下:
由(1)可知該拋物線對稱軸為直線x=﹣=﹣=3,
當(dāng)x=3時(shí),y=,
∴該拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(3,),
又∵F是AD的中點(diǎn),
∴F(8,10),
設(shè)直線EF的解析式為:y=kx+b,將E(0,4),F(xiàn)(8,10)代入得,
解得:,
∴直線EF解析式為:y=,
把x=3代入直線EF解析式中得:y=,
故拋物線的頂點(diǎn)在直線EF上;
(3)由(1)(2)可知:A(3,10),
設(shè)直線AB的解析式為:y=k'x+b',將B(﹣2,0),A(3,10)代入得:
,解得:,
∴直線AB的解析式為:y=2x+4,
∵FQ∥AB,
故可設(shè):直線FQ的解析式為:y=2x+b1,將F(8,10)代入得:
b1=﹣6,
∴直線FQ的解析式為:y=2x﹣6,
當(dāng)x=0時(shí),y=﹣6,
∴Q點(diǎn)坐標(biāo)為(0,﹣6),
設(shè)M(0,m),直線BM的解析式為:y=k2x+b2,將M、B點(diǎn)代入得:
,解得:,
∴直線BM的解析式為:y=,
∵點(diǎn)P為直線BM與拋物線的交點(diǎn),
∴聯(lián)立方程組有:,
化簡得:(x+2)(x﹣8+2m)=0,
解得:x1=﹣2(舍去),x2=8﹣2m,
∴點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為:8﹣2m,
則此時(shí),S△PBQ=MQ×(|xP|+|xB|)==﹣(m+)2+,
∵a=﹣1<0,
∴當(dāng)m=﹣時(shí),S取得最大值,
∴點(diǎn)P橫坐標(biāo)為8﹣2×(﹣)=9,
將x=9代入拋物線解析式中y=﹣,
綜上所述,當(dāng)△PBQ的面積最大時(shí),P的坐標(biāo)為(9,﹣).
19.(2021?福建)已知拋物線y=ax2+bx+c與x軸只有一個(gè)公共點(diǎn).
(1)若拋物線過點(diǎn)P(0,1),求a+b的最小值;
(2)已知點(diǎn)P1(﹣2,1),P2(2,﹣1),P3(2,1)中恰有兩點(diǎn)在拋物線上.
①求拋物線的解析式;
②設(shè)直線l:y=kx+1與拋物線交于M,N兩點(diǎn),點(diǎn)A在直線y=﹣1上,且∠MAN=90°,過點(diǎn)A且與x軸垂直的直線分別交拋物線和l于點(diǎn)B,C.求證:△MAB與△MBC的面積相等.
【分析】(1)將點(diǎn)P的坐標(biāo)代入解析式中,得出a和b的關(guān)系式,即可求出a+b的最小值;
(2)①由題意得出拋物線與x軸只有一個(gè)交點(diǎn),所以拋物線上的點(diǎn)在同一側(cè),即兩點(diǎn)只能為P1,P3,即可求出拋物線的解析式;
(3)根據(jù)題意先設(shè)出點(diǎn)A的橫坐標(biāo),然后用含k的式子表示出A的橫坐標(biāo),再證明AB=BC即可得出△MAB與△MBC的面積相等.
【解析】(1)把P(0,1)代入解析式得:c=1,
∴y=ax2+bx+1,
又∵拋物線與x軸只有一個(gè)公共點(diǎn),
∴△=b2﹣4a=0,即,
∴,
當(dāng)b=﹣2時(shí),a+b有最小值為﹣1;
(2)①∵拋物線與x軸只有一個(gè)公共點(diǎn),
∴拋物線上的頂點(diǎn)在x軸上,
∴拋物線上的點(diǎn)為P1,P3,
又∵P1,P3關(guān)于y軸對稱,
∴頂點(diǎn)為原點(diǎn)(0,0),
設(shè)解析式為y=ax2,
代入點(diǎn)P1得:,
②證明:
聯(lián)立直線l和拋物線得:
,
即:x2﹣4kx﹣4=0,
設(shè)M(x1,kx1+1),N(x2,kx2+1),
由韋達(dá)定理得:x1+x2=4k,x1x2=﹣4,
設(shè)線段MN的中點(diǎn)為T,設(shè)A的坐標(biāo)為(m,﹣1),
則T的坐標(biāo)為(2k,2k2+1),
∴AT2=(2k﹣m)2+(2k2+2)2,
由題意得:,
∵△MAN是直角三角形,且MN是斜邊,
∴,即:,
∴×16(k4+2k2+1)=(2k﹣m)2+(2k2+2)2,
解得m=2k,
∴A(2k,﹣1),
∴B(2k,k2),
∴C(2k,2k2+1),
∵,
∴B是AC的中點(diǎn),
∴AB=BC,
又∵△MAB與△MBC的高都是點(diǎn)M到直線AC的距離,
∴△MAB與△MBC的高相等,
∴△MAB與△MBC的面積相等.
20.(2021?柳州)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知拋物線:y=ax2+bx+c交x軸于A(﹣1,0),B(3,0)兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C(0,﹣).
(1)求拋物線的函數(shù)解析式;
(2)如圖1,點(diǎn)D為第四象限拋物線上一點(diǎn),連接OD,過點(diǎn)B作BE⊥OD,垂足為E,若BE=2OE,求點(diǎn)D的坐標(biāo);
(3)如圖2,點(diǎn)M為第四象限拋物線上一動(dòng)點(diǎn),連接AM,交BC于點(diǎn)N,連接BM,記△BMN的面積為S1,△ABN的面積為S2,求的最大值.
【分析】(1)由拋物線交x軸于A(﹣1,0),B(3,0)兩點(diǎn),設(shè)二次函數(shù)的交點(diǎn)式y(tǒng)=a(x+1)(x﹣3),代入C(0,﹣)可得解析式.
(2)由BE=2OE,設(shè)OE為x,BE=2x,由勾股定理得OE=,BE=,過點(diǎn)E作TG平行于OB,根據(jù)相似三角形的判定得△ETO∽△OEB,有相似比的性質(zhì)得出3TE=,解出E的坐標(biāo)為(,﹣),直線OE的解析式為y=﹣2x,直線OE與拋物線于點(diǎn)D,聯(lián)立方程可得D的坐標(biāo).
(3)根據(jù)==,設(shè)直線BC的解析式為y=kx+b,將B,C兩點(diǎn)代入得,直線BC的解析式為y=x﹣,當(dāng)x=﹣1時(shí),得F坐標(biāo)為(﹣1,﹣2),設(shè)M(x,x2﹣x﹣),MT=﹣(x﹣)2+,根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)得出,MTmax=,即可解出===的最值.
【解析】(1)依題意,設(shè)y=a(x+1)(x﹣3),
代入C(0,﹣)得:a?1?(﹣3)=﹣,
解得:a=,
∴y=(x+1)(x﹣3)=x2﹣x﹣;
(2)∵BE=2OE,
設(shè)OE為x,BE=2x,
由勾股定理得:OE2+BE2=OB2,
x2+4x2=9,
解得:x1=,x2=﹣(舍),
∴OE=,BE=,
過點(diǎn)E作TG平行于OB,T在y軸上,過B作BG⊥TG于G,
∴△ETO∽△OEB,
∴==,
∴OE2=OB?TE,
∴TE==,
∴OT==,
∴E(,﹣),
∴直線OE的解析式為y=﹣2x,
∵OE的延長線交拋物線于點(diǎn)D,
∴,
解得:x1=1,x2=﹣3(舍),
當(dāng)x=1時(shí),y=﹣2,
∴D(1,﹣2);
(3)如圖所示,延長BC于點(diǎn)F,AF∥y軸,過A點(diǎn)作AH⊥BF于點(diǎn)H,作MT∥y軸交BF于點(diǎn)T,過M點(diǎn)作MG⊥BF于點(diǎn)J,
∵AF∥MT,
∴∠AFH=∠MTJ,
∵AH⊥BF,MJ⊥BF,
∴∠AHF=∠MJT=90°,
∴△AFH∽△MJT,
∴=,
∵S1=NB?MJ,S2=NB?AH,
∴==,
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+b,將B,C兩點(diǎn)代入得,
,
解得:,
∴直線BC的解析式為y=x﹣,
當(dāng)x=﹣1時(shí),y=?(﹣1)﹣=﹣2,
∴F(﹣1,﹣2),
∴AF=2,
設(shè)M(x,x2﹣x﹣),
∴MT=x﹣﹣(x2﹣x﹣)=﹣(x﹣)2+,
∴a=﹣<0,
∴MTmax=,
∴=====.
21.(2021?聊城)如圖,拋物線y=ax2+x+c與x軸交于點(diǎn)A,B,與y軸交于點(diǎn)C,已知A,C兩點(diǎn)坐標(biāo)分別是A(1,0),C(0,﹣2),連接AC,BC.
(1)求拋物線的表達(dá)式和AC所在直線的表達(dá)式;
(2)將△ABC沿BC所在直線折疊,得到△DBC,點(diǎn)A的對應(yīng)點(diǎn)D是否落在拋物線的對稱軸上?若點(diǎn)D在對稱軸上,請求出點(diǎn)D的坐標(biāo);若點(diǎn)D不在對稱軸上,請說明理由;
(3)若點(diǎn)P是拋物線位于第三象限圖象上的一動(dòng)點(diǎn),連接AP交BC于點(diǎn)Q,連接BP,△BPQ的面積記為S1,△ABQ的面積記為S2,求的值最大時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).
【分析】(1)利用待定系數(shù)法可求得函數(shù)的表達(dá)式;
(2)拋物線的表達(dá)式為y=,點(diǎn)B坐標(biāo)為(﹣4,0).可證明△AOC∽△COB.繼而可證AC⊥BC,則將△ABC沿BC所在直線折疊,點(diǎn)D一定落在直線AC上,延長AC至D,使DC=AC,過點(diǎn)D作DE⊥y軸交y軸于點(diǎn)E,可證△ACO≌△DCE,可得D坐標(biāo).則可判斷D點(diǎn)是否在拋物線對稱軸上;
(3)分別過A、P作x軸的垂線,利用解析式,用同一個(gè)字母m表示出P,N的坐標(biāo),進(jìn)而用m表示出的值,根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)可以確定出的最大值,進(jìn)而可確定出此時(shí)的P點(diǎn)坐標(biāo).
【解析】(1)∵拋物線y=ax2+x+c過點(diǎn)A(1,0),C(0,﹣2),
∴,解得:.
∴拋物線的表達(dá)式為y=.
設(shè)直線AC的表達(dá)式為y=kx+b,則
,解得:.
∴直線AC的表達(dá)式為y=2x﹣2.
(2)點(diǎn)D不在拋物線的對稱軸上,理由是:
∵拋物線的表達(dá)式為y=,
∴點(diǎn)B坐標(biāo)為(﹣4,0).
∵OA=1,OC=2,
∴.
又∵∠AOC=∠COB=90°,
∴△AOC∽△COB.
∴∠ACO=∠CBO.
∴∠ACO+∠BCO=∠OBC+∠BCO=90°,
∴AC⊥BC.
∴將△ABC沿BC所在直線折疊,點(diǎn)D一定落在直線AC上,
延長AC至D,使DC=AC,過點(diǎn)D作DE⊥y軸交y軸于點(diǎn)E,如圖1.
又∵∠ACO=∠DCE,
∴△ACO≌△DCE(AAS).
∴DE=AO=1,則點(diǎn)D橫坐標(biāo)為﹣1,
∵拋物線的對稱軸為直線x=﹣.
故點(diǎn)D不在拋物線的對稱軸上.
(3)設(shè)過點(diǎn)B、C的直線表達(dá)式為y=px+q,
∵C(0,﹣2),B(﹣4,0),
∴,解得:.
∴過點(diǎn)B、C的直線解析式為y=.
過點(diǎn)A作x軸的垂線交BC的延長線于點(diǎn)M,點(diǎn)M坐標(biāo)為(1,﹣),
過點(diǎn)P作x軸的垂線交BC于點(diǎn)N,垂足為H,如圖2.
設(shè)點(diǎn)P坐標(biāo)為(m,),則點(diǎn)N坐標(biāo)為(m,),
∴PN=﹣()=,
∵PN∥AM,
∴△AQM∽△PQN.
∴.
若分別以PQ、AQ為底計(jì)算△BPQ和△BAQ的面積(同高不等底),
則△BPQ與△BAQ的面積比為,即.
∴===.
∵﹣<0,
∴當(dāng)m=﹣2時(shí),的最大值為,此時(shí)點(diǎn)P坐標(biāo)為(﹣2,﹣3).
22.(2020?賀州)如圖,拋物線y=a(x﹣2)2﹣2與y軸交于點(diǎn)A(0,2),頂點(diǎn)為B.
(1)求該拋物線的解析式;
(2)若點(diǎn)P(t,y1),Q(t+3,y2)都在拋物線上,且y1=y(tǒng)2,求P,Q兩點(diǎn)的坐標(biāo);
(3)在(2)的條件下,若點(diǎn)C是線段QB上一動(dòng)點(diǎn),經(jīng)過點(diǎn)C的直線y=﹣x+m與y軸交于點(diǎn)D,連接DQ,DB,求△BDQ面積的最大值和最小值.
【分析】(1)直接代入點(diǎn)A坐標(biāo),解方程,即可求解;
(2)P,Q兩點(diǎn)均在拋物線上,且兩點(diǎn)縱坐標(biāo)相同,代入兩點(diǎn)橫坐標(biāo),可以得到一個(gè)關(guān)于t的方程,解方程,即可求解.或者由P,Q兩點(diǎn)縱坐標(biāo)相同,得到P,Q兩點(diǎn)關(guān)于拋物線對稱軸x=2對稱,繼而列出關(guān)于t的方程;
(3)先求出直線BQ的解析式,再求出直線BQ與y軸交點(diǎn)E的坐標(biāo),將△BDQ的面積轉(zhuǎn)化成△DQE與△DBE的面積之差,將△BDQ的面積用含m的式子表達(dá)出來,根據(jù)m的取值范圍,確定所求面積的最大值和最小值.
【解析】(1)將A(0,2)代入到拋物線解析式中,得,
4a﹣2=2,
解得,a=1,
∴拋物線解析式為y=(x﹣2)2﹣2;
(2)∵y1=y(tǒng)2,
∴(t﹣2)2﹣2=(t+3﹣2)2﹣2,
解得,,
∴P(),Q;
(3)由題可得,頂點(diǎn)B為(2,﹣2),
將直線y=﹣x+m進(jìn)行平移,
當(dāng)直線經(jīng)過B點(diǎn)時(shí),﹣2=﹣2+m,
解得m=0,
當(dāng)直線經(jīng)過點(diǎn)Q時(shí),,
解得m=,
∵經(jīng)過點(diǎn)C直線y=﹣x+m與y軸交于點(diǎn)D,
∴D為(0,m),
∵點(diǎn)C是線段QB上一動(dòng)點(diǎn),
∴,
延長QB交y軸于點(diǎn)E,設(shè)直線QB的解析式為y=kx+b,
代入點(diǎn)Q、B坐標(biāo)得,
,解得,
∴QB的解析式為:,
令x=0,則y=﹣5,
∴E(0,﹣5),
由圖可得,
S△BDQ=S△DEQ﹣S△DEB,
∴=,
∵,
∴當(dāng)m=0時(shí),S△BDQ最小值為,
當(dāng)m=時(shí),S△BDQ最大值為.
這是一份2024年中考數(shù)學(xué)壓軸題之學(xué)霸秘笈大揭秘專題5二次函數(shù)與面積最值定值問題(原卷版+解析),共85頁。
這是一份中考數(shù)學(xué)壓軸題之學(xué)霸秘笈大揭秘(全國通用)專題5二次函數(shù)與面積最值定值問題(全國通用)(原卷版+解析),共82頁。
這是一份2023年中考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)壓軸題培優(yōu)練習(xí)專題5二次函數(shù)與面積最值定值問題(教師版),共74頁。
微信掃碼,快速注冊
注冊成功