
二次函數(shù)與角綜合問題,常見的主要有三種類型:
特殊角問題:
利用特殊角的三角函數(shù)值找到線段之間的數(shù)量關(guān)系
遇到特殊角可以構(gòu)造特殊三角形,如遇到45°構(gòu)造等腰直角三角形,遇到30°、60°構(gòu)造等邊三角形,遇到90°構(gòu)造直角三角形
2.角的數(shù)量關(guān)系問題
(1)等角問題:借助特殊圖形的性質(zhì)、全等和相似的性質(zhì)來解決;構(gòu)造圓,利用圓周角的性質(zhì)來解決
(2)二倍角問題:利用角平分線的性質(zhì)、等腰三角形的性質(zhì)、對稱、輔助圓等知識來解答
(3)角的和差問題
3.角的最值問題:利用輔助圓等知識來解答
【例1】(2022?西寧)如圖,拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于點A(3,0),與y軸交于點B,點C在直線AB上,過點C作CD⊥x軸于點D(1,0),將△ACD沿CD所在直線翻折,使點A恰好落在拋物線上的點E處.
(1)求拋物線解析式;
(2)連接BE,求△BCE的面積;
(3)拋物線上是否存在一點P,使∠PEA=∠BAE?若存在,求出P點坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
【分析】(1)由點A的坐標(biāo)可得出點E的坐標(biāo),由點A,E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)圖象上點的坐標(biāo)特征可求出點B的坐標(biāo),由點A,B的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法可求出直線AB的解析式,利用一次函數(shù)圖象上點的坐標(biāo)特征可求出點C的坐標(biāo),再利用三角形的面積計算公式,結(jié)合S△BCE=S△ABE﹣S△ACE,即可求出△BCE的面積;
(3)存在,由點A,B的坐標(biāo)可得出OA=OB,結(jié)合∠AOB=90°可得出∠BAE=45°,設(shè)點P的坐標(biāo)為(m,﹣m2+2m+3),分點P在x軸上方及點P在x軸下方兩種情況考慮:①當(dāng)點P在x軸上方時記為P1,過點P1作P1M⊥x軸于點M,則EM=P1M,進而可得出關(guān)于m的一元二次方程,解之即可得出m的值,將符合題意的m值代入點P的坐標(biāo)中即可求出點P1的坐標(biāo);②當(dāng)點P在x軸下方時記為P2,過點P2作P2N⊥x軸于點N,則EN=P2N,進而可得出關(guān)于m的一元二次方程,解之即可得出m的值,將符合題意的m值代入點P的坐標(biāo)中即可求出點P2的坐標(biāo).
【解答】解:(1)∵將△ACD沿CD所在直線翻折,使點A恰好落在拋物線上的點E處,點A的坐標(biāo)為(3,0),點D的坐標(biāo)為(1,0),
∴點E的坐標(biāo)為(﹣1,0).
將A(3,0),E(﹣1,0)代入y=ax2+bx+3,
得:,解得:,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+2x+3.
(2)當(dāng)x=0時,y=﹣1×(0)2+2×0+3=3,
∴點B的坐標(biāo)為(0,3).
設(shè)直線AB的解析式為y=mx+n(m≠0),
將A(3,0),B(0,3)代入y=mx+n,
得:,解得:,
∴直線AB的解析式為y=﹣x+3.
∵點C在直線AB上,CD⊥x軸于點D(1,0),當(dāng)x=1時,y=﹣1×1+3=2,
∴點C的坐標(biāo)為(1,2).
∵點A的坐標(biāo)為(3,0),點B的坐標(biāo)為(0,3),點C的坐標(biāo)為(1,2),點E的坐標(biāo)為(﹣1,0),
∴AE=4,OB=3,CD=2,
∴S△BCE=S△ABE﹣S△ACE=AE?OB﹣AE?CD=×4×3﹣×4×2=2,
∴△BCE的面積為2.
(3)存在,理由如下:
∵點A的坐標(biāo)為(3,0),點B的坐標(biāo)為(0,3),
∴OA=OB=3.
在Rt△AOB中,∠AOB=90°,OA=OB,
∴∠BAE=45°.
∵點P在拋物線上,
∴設(shè)點P的坐標(biāo)為(m,﹣m2+2m+3).
①當(dāng)點P在x軸上方時記為P1,過點P1作P1M⊥x軸于點M,
在Rt△EMP1中,∠P1EA=45°,∠P1ME=90°,
∴EM=P1M,即m﹣(﹣1)=﹣m2+2m+3,
解得:m1=﹣1(不合題意,舍去),m2=2,
∴點P1的坐標(biāo)為(2,3);
②當(dāng)點P在x軸下方時記為P2,過點P2作P2N⊥x軸于點N,
在Rt△ENP2中,∠P2EN=45°,∠P2NE=90°,
∴EN=P2N,即m﹣(﹣1)=﹣(﹣m2+2m+3),
解得:m1=﹣1(不合題意,舍去),m2=4,
∴點P2的坐標(biāo)為(4,﹣5).
綜上所述,拋物線上存在一點P,使∠PEA=∠BAE,點P的坐標(biāo)為(2,3)或(4,﹣5).
【例2】(2022?益陽)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線E:y=﹣(x﹣m)2+2m2(m<0)的頂點P在拋物線F:y=ax2上,直線x=t與拋物線E,F(xiàn)分別交于點A,B.
(1)求a的值;
(2)將A,B的縱坐標(biāo)分別記為yA,yB,設(shè)s=y(tǒng)A﹣yB,若s的最大值為4,則m的值是多少?
(3)Q是x軸的正半軸上一點,且PQ的中點M恰好在拋物線F上.試探究:此時無論m為何負(fù)值,在y軸的負(fù)半軸上是否存在定點G,使∠PQG總為直角?若存在,請求出點G的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
【分析】(1)由拋物線的頂點式可直接得出頂點P的坐標(biāo),再代入拋物線F即可得出結(jié)論;
(2)根據(jù)題意可分別表達A,B的縱坐標(biāo),再根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)可得出m的值;
(3)過點Q作x軸的垂線KN,分別過點P,G作x軸的平行線,與KN分別交于K,N,則△PKQ∽△QNG,設(shè)出點M的坐標(biāo),可表達點Q和點G的坐標(biāo),進而可得出結(jié)論.
【解答】解:(1)由題意可知,拋物線E:y=﹣(x﹣m)2+2m2(m<0)的頂點P的坐標(biāo)為(m,2m2),
∵點P在拋物線F:y=ax2上,
∴am2=2m2,
∴a=2.
(2)∵直線x=t與拋物線E,F(xiàn)分別交于點A,B,
∴yA=﹣(t﹣m)2+2m2=﹣t2+2mt+m2,yB=2t2,
∴s=y(tǒng)A﹣yB
=﹣t2+2mt+m2﹣2t2
=﹣3t2+2mt+m2
=﹣3(t﹣m)2+m2,
∵﹣3<0,
∴當(dāng)t=m時,s的最大值為m2,
∵s的最大值為4,
∴m2=4,解得m=±,
∵m<0,
∴m=﹣.
(3)存在,理由如下:
設(shè)點M的坐標(biāo)為n,則M(n,2n2),
∴Q(2n﹣m,4n2﹣2m2),
∵點Q在x軸正半軸上,
∴2n﹣m>0且4n2﹣2m2=0,
∴n=﹣m,
∴M(﹣m,m2),Q(﹣m﹣m,0).
如圖,過點Q作x軸的垂線KN,分別過點P,G作x軸的平行線,與KN分別交于K,N,
∴∠K=∠N=90°,∠QPK+∠PQK=90°,
∵∠PQG=90°,
∴∠PQK+∠GQN=90°,
∴∠QPK=∠GQN,
∴△PKQ∽△QNG,
∴PK:QN=KQ:GN,即PK?GN=KQ?QN.
∵PK=﹣m﹣m﹣m=﹣m﹣2m,KQ=2m2,GN=﹣m﹣m,
∴(﹣m﹣2m)(﹣m﹣m)=2m2?QN
解得QN=.
∴G(0,﹣).
【例3】(2022?鄂爾多斯)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx+2經(jīng)過A(,0),B(3,)兩點,與y軸交于點C.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點P在拋物線上,過P作PD⊥x軸,交直線BC于點D,若以P、D、O、C為頂點的四邊形是平行四邊形,求點P的橫坐標(biāo);
(3)拋物線上是否存在點Q,使∠QCB=45°?若存在,請直接寫出點Q的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
【分析】(1)根據(jù)待定系數(shù)法,將點A,點B代入拋物線解析式,解關(guān)于b,c的二元一次方程組,即可求得拋物線的解析式;
(2)設(shè)出點P的坐標(biāo),確定出PD∥CO,由PD=CO,列出方程求解即可;
(3)過點D作DF⊥CP交CP的延長線于點F,過點F作y軸的平行線EF,過點D作DE⊥EF于點E,過點C作CG⊥EF于點G,證明△DEF≌△FGC(AAS),由全等三角形的性質(zhì)得出DE=FG,EF=CG,求出F點的坐標(biāo),由待定系數(shù)法求出直線CF的解析式,聯(lián)立直線CF和拋物線解析式即可得出點P的坐標(biāo).
【解答】解:(1)將點A(﹣,0),B(3,)代入到y(tǒng)=ax2+bx+2中得:
,解得:,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+x+2;
(2)設(shè)點P(m,﹣m2+m+2),
∵y=﹣x2+x+2,
∴C(0,2),
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+c,
∴,解得,
∴直線BC的解析式為y=x+2,
∴D(m,m+2),
∴PD=|﹣m2+m+2﹣m﹣2|=|m2﹣3m|,
∵PD⊥x軸,OC⊥x軸,
∴PD∥CO,
∴當(dāng)PD=CO時,以P、D、O、C為頂點的四邊形是平行四邊形,
∴|m2﹣3m|=2,解得m=1或2或或,
∴點P的橫坐標(biāo)為1或2或或;
(3)①當(dāng)Q在BC下方時,如圖,過B作BH⊥CQ于H,過H作MN⊥y軸,交y軸于M,過B作BN⊥MH于N,
∴∠BHC=∠CMH=∠HNB=90°,
∵∠QCB=45°,
∴△BHC是等腰直角三角形,
∴CH=HB,
∴∠CHM+∠BHN=∠HBN+∠BHN=90°,
∴∠CHM=∠HBN,
∴△CHM≌△HBN(AAS),
∴CM=HN,MH=BN,
∵H(m,n),
∵C(0,2),B(3,),
∴,解得,
∴H(,),
設(shè)直線CH的解析式為y=px+q,
∴,解得,
∴直線CH的解析式為y=﹣x+2,
聯(lián)立直線CF與拋物線解析式得,
解得或,
∴Q(,);
②當(dāng)Q在BC上方時,如圖,過B作BH⊥CQ于H,過H作MN⊥y軸,交y軸于M,過B作BN⊥MH于N,
同理得Q(,).
綜上,存在,點Q的坐標(biāo)為(,)或(,).
【例4】(2022?菏澤)如圖,拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)與x軸交于A(﹣2,0)、B(8,0)兩點,與y軸交于點C(0,4),連接AC、BC.
(1)求拋物線的表達式;
(2)將△ABC沿AC所在直線折疊,得到△ADC,點B的對應(yīng)點為D,直接寫出點D的坐標(biāo),并求出四邊形OADC的面積;
(3)點P是拋物線上的一動點,當(dāng)∠PCB=∠ABC時,求點P的坐標(biāo).
【分析】(1)利用待定系數(shù)法解答即可;
(2)過點D作DE⊥x軸于點E,利用軸對稱的性質(zhì)和三角形的中位線的性質(zhì)定理求得線段OE,DE,則點D坐標(biāo)可得;利用四邊形OADC的面積=S△OAC+S△ACD,S△ADC=S△ABC,利用三角形的面積公式即可求得結(jié)論;
(3)利用分類討論的思想方法分兩種情況討論解答:①當(dāng)點P在BC上方時,利用平行線的判定與性質(zhì)可得點C,P的縱坐標(biāo)相等,利用拋物線的解析式即可求得結(jié)論;②當(dāng)點P在BC下方時,設(shè)PC交x軸于點H,設(shè)HB=HC=m,利用等腰三角形的判定與性質(zhì)和勾股定理求得m值,則點H坐標(biāo)可求;利用待定系數(shù)法求得直線PC的解析式,與拋物線解析式聯(lián)立即可求得點P坐標(biāo);
【解答】解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)與x軸交于A(﹣2,0)、B(8,0)兩點,與y軸交于點C(0,4),
∴,
解得:.
∴拋物線的表達式為y=﹣+x+4;
(2)點D的坐標(biāo)為(﹣8,8),理由:
將△ABC沿AC所在直線折疊,得到△ADC,點B的對應(yīng)點為D,如圖,
過點D作DE⊥x軸于點E,
∵A(﹣2,0)、B(8,0),C(0,4),
∴OA=2,OB=8,OC=4.
∵,,
∴.
∵∠AOC=∠COB=90°,
∴△AOC∽△COB,
∴∠ACO=∠CBO.
∵∠CBO+∠OCB=90°,
∴∠ACO+∠OCB=90°,
∴∠ACB=90°,
∵將△ABC沿AC所在直線折疊,得到△ADC,點B的對應(yīng)點為D,
∴點D,C,B三點在一條直線上.
由軸對稱的性質(zhì)得:BC=CD,AB=AD.
∵OC⊥AB,DE⊥AB,
∴DE∥OC,
∴OC為△BDE的中位線,
∴OE=OB=8,DE=2OC=8,
∴D(﹣8,8);
由題意得:S△ACD=S△ABC,
∴四邊形OADC的面積=S△OAC+S△ADC
=S△OAC+S△ABC
=OC?OA+AB?OC
=4×2+10×4
=4+20
=24;
(3)①當(dāng)點P在BC上方時,如圖,
∵∠PCB=∠ABC,
∴PC∥AB,
∴點C,P的縱坐標(biāo)相等,
∴點P的縱坐標(biāo)為4,
令y=4,則﹣+x+4=4,
解得:x=0或x=6,
∴P(6,4);
②當(dāng)點P在BC下方時,如圖,
設(shè)PC交x軸于點H,
∵∠PCB=∠ABC,
∴HC=HB.
設(shè)HB=HC=m,
∴OH=OB﹣HB=8﹣m,
在Rt△COH中,
∵OC2+OH2=CH2,
∴42+(8﹣m)2=m2,
解得:m=5,
∴OH=3,
∴H(3,0).
設(shè)直線PC的解析式為y=kx+n,
∴,
解得:.
∴y=﹣x+4.
∴,
解得:,.
∴P(,﹣).
綜上,點P的坐標(biāo)為(6,4)或(,﹣).
1.(2022?江岸區(qū)模擬)已知:拋物線y=﹣(x+k)(x﹣7)交x軸于A、B(A左B右),交y軸正半軸于點C,且OB=OC.
(1)如圖1,求拋物線的解析式;
(2)如圖2,點P為第一象限拋物線上一點,連接AP,AP交y軸于點D,設(shè)P的橫坐標(biāo)為m,CD的長為d,求d與m的函數(shù)解析式(不要求寫出自變量m的取值范圍);
(3)如圖3,在(2)的條件下,過點P作PE⊥y軸于點E,延長EP至點G,使得PG=3CE,連接CG交AP于點F,且∠AFC=45°,連接AG交拋物線于T,求點T的坐標(biāo).
【分析】(1)由圖象可得B點坐標(biāo),代入函數(shù)解析數(shù)即可求解;
(2)表示出點P坐標(biāo),由正切公式可表示出d與m的關(guān)系,即可求出;
(3)作出輔助線,得到?CGPW,利用正切公式求出m與k的值,得到G點坐標(biāo),然后表示出∠GAB的正切值,從而求出T點坐標(biāo).
【解答】解:(1)當(dāng)y=0時,﹣(x+k)(x﹣7)=0,
解得:x=﹣k或7,
∴點B的坐標(biāo)為(7,0),A(﹣k,0),
∵OB=OC,
∴OC=OB=7,
∴點C的坐標(biāo)為(0,7),
將點C的坐標(biāo)代入拋物線表達式得:﹣(0+k)(0﹣7)=7,
解得:k=2,
∴y=﹣(x+2)(x﹣7)=﹣x2+x+7,
故拋物線的表達式為y=﹣x2+x+7;
(2)過點P作PK⊥AB與點K,PE⊥y軸于點E,如圖1,
∵y=﹣(x+2)(x﹣7),
∴P(m,﹣(m+2)(m﹣7)),A(﹣2,0),
∴AK=m+2,
tan∠PAB===,
∴DO=AO?tan∠PAB=2()=7﹣m,
∴CD=7﹣(7﹣m)=m,
∴d=m.
(3)過點C作WC⊥ED使得WD=PD,TL⊥AB,連接WD,WP,
設(shè)EC=k,
則PG=3k,
∵∠WCD=∠DEP,CD=EP,WD=PD,
∴△WCD≌△DEP,
則△PWD為等腰直角三角形,
∴∠WPD=45°=∠CFD,
∴WP∥CG,
∴四邊形CGPW為平行四邊形,
∴CW=PG=3k=ED,
∴CD=2k=PE,
∴tan∠APE==,
由(2)可得tan∠PAB=,
∴=,
∴m=4,k=2,
∴EO=7+2=9,EG=10,
∴G(10,9),A(﹣2,0),
∴tan∠GAB==,
再設(shè)T坐標(biāo)為(t,﹣(t+2)(t﹣7)),
則tan∠TAB==,
∴t=,
∴T(,).
2.(2022?沈陽模擬)如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中.拋物線y=ax2+bx+2與x軸交于A(﹣4,0)和B(1,0),與y軸交于點C,連接AC,BC.
(1)求該拋物線的解析式;
(2)如圖2,點M為直線AC上方的拋物線上任意一點,過點M作y軸的平行線,交AC于點N,過點M作x軸的平行線,交直線AC于點Q,求△MNQ周長的最大值;
(3)點P為拋物線上的一動點,且∠ACP=45°﹣∠BAC,請直接寫出滿足條件的點P的坐標(biāo).
【分析】(1)用待定系數(shù)法可得拋物線的解析式為y=﹣x2﹣x+2;
(2)設(shè)直線AC解析式為y=kx+2,用待定系數(shù)法得直線AC解析式為y=x+2,設(shè)M(x,﹣x2﹣x+2),則N(x,x+2),即得MN=﹣x2﹣2x,可證△QMN∽△AOC,有==,故MQ=2MN,NQ=MN,可得△MNQ周長MN+MQ+NQ=MN+2MN+MN=﹣(x﹣2)2+6+2,即得當(dāng)x=2時,△MNQ周長最大值為6+2;
(3)在x軸負(fù)半軸上取D,使OC=OD,連接CD交拋物線于P,此時∠ACP=45°﹣∠BAC,P是滿足條件的點,由C(0,2),D(2,0),得直線CD解析式為y=x+2,即可解得P(﹣5,﹣3),作D關(guān)于直線AC的對稱點E,連接CE并延長交拋物線于P',由對稱性知∠ACP'=∠ACP,P'是滿足條件的點,設(shè)E(m,n),可得,可解得E(﹣,),從而可得直線CE解析式為:y=x+2,即可解得P'(﹣,).
【解答】解:(1)把A(﹣4,0)和B(1,0)代入y=ax2+bx+2得:
,
解得,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2﹣x+2;
(2)由y=﹣x2﹣x+2可得C(0,2),
設(shè)直線AC解析式為y=kx+2,把A(﹣4,0)代入得:
﹣4k+2=0,
解得k=,
∴直線AC解析式為y=x+2,
設(shè)M(x,﹣x2﹣x+2),則N(x,x+2),
∴MN=﹣x2﹣x+2﹣(x+2)=﹣x2﹣2x,
∵MQ∥x軸,MN∥y軸,
∴∠MQN=∠CAO,∠NMQ=∠AOC=90°,
∴△QMN∽△AOC,
∴==,即==,
∴MQ=2MN,NQ=MN,
∴△MNQ周長MN+MQ+NQ=MN+2MN+MN=(3+)MN=(3+)×(﹣x2﹣2x)=﹣(x+2)2+6+2,
∵﹣<0,
∴當(dāng)x=﹣2時,△MNQ周長最大值為6+2;
(3)在x軸負(fù)半軸上取D,使OC=OD,連接CD交拋物線于P,如圖:
∴D(﹣2,0),∠CDO=45°,此時∠ACP=45°﹣∠BAC,P是滿足條件的點,
∵C(0,2),D(2,0),
∴直線CD解析式為y=x+2,
由得或,
∴P(﹣5,﹣3),
作D關(guān)于直線AC的對稱點E,連接CE并延長交拋物線于P',由對稱性知∠ACP'=∠ACP,P'是滿足條件的點,
設(shè)E(m,n),根據(jù)AE=AD,CE=CD可得:
,
解得或,
∴E(﹣,),
由E(﹣,),C(0,2)可得直線CE解析式為:y=x+2,
解得或,
∴P'(﹣,),
綜上所述,P的坐標(biāo)為(﹣5,﹣3)或(﹣,).
3.(2022?沈陽模擬)如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于A,B兩點(點B在點A的右邊),點A坐標(biāo)為(1,0),拋物線與y軸交于點C,S△ABC=3.
(1)求拋物線的函數(shù)表達式;
(2)點P(x,y)是拋物線上一動點,且x>3.作PN⊥BC于N,設(shè)PN=d,求d與x的函數(shù)關(guān)系式;
(3)在(2)的條件下,過點A作PC的平行線交y軸于點F,連接BF,在直線AF上取點E,連接PE,使PE=2BF,且∠PEF+∠BFE=180°,請直接寫出P點坐標(biāo).
【分析】(1)根據(jù)二次函數(shù)的解析式求出C點的坐標(biāo),再根據(jù)△ABC的面積求出AB的長度,根據(jù)A點的坐標(biāo)再求出B點的坐標(biāo),再用待定系數(shù)法求出拋物線的解析式即可;
(2)用待定系數(shù)法求出直線BC的解析式,過點P作PD⊥x軸交BC于點E,交x軸于點D,利用三角函數(shù)求出PN=PE,設(shè)出P點的坐標(biāo),得出E點的坐標(biāo),然后根據(jù)PE求出PN即可得出d和x的函數(shù)關(guān)系式;
(3)過點P作PH⊥FE于點H,過點C作CI⊥FE于點I,過點B作BJ⊥FE于點J,設(shè)FE交BC于點K,證△PEH∽△BJF,然后證四邊形CPHI是矩形,進而得出K點的坐標(biāo),求出AF的解析式,再求出直線PC的解析式,聯(lián)立直線PC和拋物線的解析式求出P點的坐標(biāo)即可.
【解答】解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+3與y軸交于點C,
當(dāng)x=0時,y=3,
∴C(0,3),
即OC=3,
∵S△ABC=3,
∴×AB×OC=3,
即AB×3=3,
∴AB=2,
又∵A(1,0)且點B在點A的右邊,
∴B(3,0),
把A點和B點坐標(biāo)代入拋物線y=ax2+bx+3,
得,
解得,
∴拋物線的解析式為y=x2﹣4x+3;
(2)由(1)知,C(0,3),B(3,0),
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+t,
代入B點和C點的坐標(biāo)得,
解得,
∴直線BC的解析式為y=﹣x+3,
過點P作PD⊥x軸交BC延長線于點E,交x軸于點D,
∵OC=OB,
∴∠CBO=45°,
又∵∠COB=∠PDO=90°,且∠CBO=∠DBE=45°,
∴∠PEC=45°,且PN⊥CB,
∴∠NPE=45°,
∴cs∠NPE==cs45°=,
∴PN=PE,
設(shè)P(m,m2﹣4m+3),則E(m,﹣m+3),
∴PE=m2﹣4m+3﹣(﹣m+3)=m2﹣3m,
∴PN=d=PE=(m2﹣3m)=m2﹣m,
∴d=x2﹣x;
(3)如下圖,過點P作PH⊥FE于點H,過點C作CI⊥FE于點I,過點B作BJ⊥FE于點J,設(shè)FE交BC于點K,
∵∠PEF+∠BFE=180°,且∠PEF+∠PEH=180°,
∴∠BFE=∠PEH,
∵∠PHE=∠CIJ=∠BJH=90°,
又∵PE=2BF,
∴△PEH∽△BJF,
∴BJ=PH,
又∵CP∥AH,且CI∥PH,
∴四邊形CPHI是矩形,
∴CJ=PH,
又∵∠CJI=∠BKJ,
∴BJ=CI,
∴BK=CK,
∴K(2,1),
設(shè)直線AF的解析式為y=sx+n,
代入K點和A點的坐標(biāo)得,
解得,
∴直線AF的解析式為y=x﹣1,
設(shè)直線PC的解析式為y=x+g,
代入C點坐標(biāo)得g=3,
∴直線PC的解析式為y=x+3,
聯(lián)立直線PC和拋物線的解析式得,
解得或,
∴P(5,8).
4.(2022?成都模擬)如圖,已知拋物線表達式為y=ax2﹣ax﹣2a+1(a≠0),直線y=x+與坐標(biāo)軸交于點A,B.
(1)若該拋物線過原點,求拋物線的表達式.
(2)試說明無論a為何值,拋物線一定經(jīng)過兩個定點,并求出這兩個定點的坐標(biāo).點P為兩定點所在直線上的動點,當(dāng)點P到點A的距離和到直線AB的距離之和最小時,求點P的坐標(biāo);
(3)點N是拋物線上一動點,點M(﹣4,0),且∠NMA+∠OBA=90°,若滿足條件的點N的個數(shù)恰好為3個,求a的值.
【分析】(1)將原點(0,0)代入y=ax2﹣ax﹣2a+1(a≠0),即可求解;
(2)由y=x+中,得A(﹣3,0),B(0,),由y=ax2﹣ax﹣2a+1=a(x2﹣x﹣2)+1=a(x﹣2)(x+1)+1,即得二次函數(shù)的圖象過兩定點C(2,1)和D(﹣1,1);則直線CD為y=1,設(shè)P(p,1),過點P作PH⊥AB于H,可得PA2=(p+3)2+1,證明△PHD∽△BOA,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得PH=,PH2=(p+1)2,則PA2+PH2最小時,PA+PH最小,根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)即可求解;
(3)由∠NMA+∠OBA=90°,知N在過點M且與直線AB平行的直線y=x+2上,或在直線y=﹣x﹣2上,由圖得a>0,直線y=x+2與拋物線y=ax2﹣ax﹣2a+1總有兩個交點,當(dāng)直線y=﹣x﹣2與拋物線y=ax2﹣ax﹣2a+1只有1個交點時即滿足題意,由ax2﹣ax﹣2a+1=﹣x﹣2的Δ=0,即可求解.
【解答】解:(1)把(0,0)代入y=ax2﹣ax﹣2a+1得:
﹣2a+1=0,
解得a=,
∴拋物線的表達式為y=x2﹣x;
(2)∵y=ax2﹣ax﹣2a+1=a(x2﹣x﹣2)+1=a(x﹣2)(x+1)+1,
∴x=2或x=﹣1時,y=1,
即二次函數(shù)的圖象過兩定點C(2,1)和D(﹣1,1),
∴直線CD為y=1,CD∥x軸,
在y=x+中,令x=0得y=,令y=0得x=﹣3,
∴A(﹣3,0),B(0,),
∴OA=3,OB=,AB==,
如圖:過點P作PH⊥AB于H,設(shè)P(p,1),
∴∠PHD=∠BOA=90°,
∵CD∥x軸,
∴∠PDH=∠BAO,
∴△PHD∽△BOA,
∴,
∴,
∴PH=,PH2=(p+1)2,
∵PA2=(p+3)2+1,
∴PA2+PH2最小時,PA+PH最小,
PA2+PH2=(p+3)2+1+(p+1)2=p2+p+=(p+)2+,
∴當(dāng)p=﹣時,點P到點A的距離和到直線AB的距離之和最小,
此時,點P的坐標(biāo)為(﹣,1);
(3)如圖,
∵∠NMA+∠OBA=90°,∠OAB+∠OBA=90°,
∴∠NMA=∠OAB,
∴MN∥AB,
∵直線AB:y=x+,
設(shè)直線MN為y=x+m,
∵點M(﹣4,0),
∴﹣2+m=0,解得m=2,
∴N在過點M且與直線AB平行的直線y=x+2上,或在直線y=﹣x﹣2上,
由圖得a>0,直線y=x+2與拋物線y=ax2﹣ax﹣2a+1總有兩個交點,
∴當(dāng)直線y=﹣x﹣2與拋物線y=ax2﹣ax﹣2a+1只有1個交點時即滿足題意,
由ax2﹣ax﹣2a+1=﹣x﹣2得:ax2+(﹣a)x+3﹣2a=0,
當(dāng)Δ=0,即(﹣a)2﹣4a(3﹣2a)=0時,a=或(舍去),
∴a的值為.
5.(2022?成都模擬)如圖1所示,直線y=x+3與x軸、y軸分別相交于點A,點B,點C(1,2)在經(jīng)過點A,B的二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖象上.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點P為線段AB上(不與端點重合)的一動點,過點P作PQ∥y軸交拋物線于點Q,求PQ+PB取得最大值時點P的坐標(biāo);
(3)如圖2,連接BC并延長,交x軸于點D,E為第三象限拋物線上一點,連接DE,點G為x軸上一點,且G(﹣1,0),直線CG與DE交于點F,點H在線段CF上,且∠CFD+∠ABH=45°,連接BH交OA于點M,已知∠GDF=∠HBO,求點H的坐標(biāo).
【分析】(1)求得A、B兩點坐標(biāo),將A、B、C三點坐標(biāo)代入拋物線的解析式,進而求得結(jié)果;
(2)作PD⊥OB于D,設(shè)出點P和Q點坐標(biāo),表示出PQ的長,由△BPD∽△BAO表示出PB,從而表示出PQ+PB,進而根據(jù)二次函數(shù)性質(zhì)求得結(jié)果;
(3)作CN⊥AD于N,作MT⊥AB于T,根據(jù)條件推出BM平分∠ABO,根據(jù)S△ABM+S△BOM=S△AOB,求得OM長,進而得出直線CG,BM的解析式,進一步求得結(jié)果.
【解答】解:(1)由題意得:A(﹣4,0),B(0,3),
∴,
∴,
∴y=﹣﹣+3;
(2)如圖1,
作PD⊥OB于D,
設(shè)Q(m,﹣﹣+3),P(m,m+3),
∴PQ=﹣﹣+3﹣(=﹣﹣,
∵PD∥OA,
∴△BPD∽△BAO,
∴=,
∴=,
∴PB=﹣,
∴PQ+PB=﹣﹣m﹣m=﹣﹣,
∴當(dāng)m=﹣=﹣,
∵+3=,
∴P(﹣,);
(3)如圖2,
作CN⊥AD于N,作MT⊥AB于T,
∵C(1,2),G(﹣1,0),
∴CN=GN=2,
∴∠CGN=∠NCG=45°,
∴∠CFD+∠GDF=45°,
∵∠CFD+∠ABH=45°,
∴∠GDF=∠ABH,
∵∠GDF=∠HBO,
∴∠ABH=∠HBO,
∴OM=MT,
∵S△ABM+S△BOM=S△AOB,
∴,
∴5OM+3OM=3×4,
∴OM=,
∴M(﹣,0),
∴直線BM的解析式為:y=2x+3,
∵C(1,2),G(﹣1,0),
∴直線CG的解析式為:y=x+1,
由2x+3=x+1得,x=﹣2,
∴x+1=﹣1,
∴H(﹣2,﹣1).
6.(2022?洪山區(qū)模擬)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線與x軸交于點A(﹣1,0),B(3,0),與y軸交于點C(0,3),與直線l:y=k(x﹣3)+3(k>0)交于D,E兩點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,連接BD,若△BDE的面積為6,求k的值;
(3)如圖2,若直線l與拋物線交于M,N兩點,與BC交于點P,且∠MBC=∠NBC.求P點的坐標(biāo).
【分析】(1)運用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)先根據(jù)直線l的解析式得出定點F(3,3),連接BF,則BF∥y軸,BF=3,根據(jù)由三角形面積可得xE﹣xD=4,聯(lián)立得整理得:x2+(k﹣2)x﹣3k=0,再由根與系數(shù)關(guān)系可得:xD+xE=2﹣k,xD?xE=﹣3k,即可求得k的值;
(3)設(shè)M(x1,﹣x12+2x1+3),N(x2,﹣x22+2x2+3),如圖2,分別過點M、N作ME⊥x軸于點E,NQ⊥BF于點Q,可證得∠MBE=∠NBQ,得出tan∠MBE=tan∠NBQ,即=,即可求得k的值,得出直線l的解析式,再利用待定系數(shù)法求得直線BC的解析式為y=﹣x+3,聯(lián)立方程組求解即可得出答案.
【解答】解:(1)∵拋物線與x軸交于點A(﹣1,0),B(3,0),
∴設(shè)y=a(x+1)(x﹣3),把C(0,3)代入得,3=a×(0+1)×(0﹣3),
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+2x+3;
(2)∵直線l:y=k(x﹣3)+3,當(dāng)x=3時,y=3,
∴點F(3,3)是直線l上一定點,
如圖1,連接BF,則BF∥y軸,BF=3,
∵S△BDF﹣S△BEF=S△BDE=6,
∴BF(3﹣xD)﹣BF(3﹣xE)=6,即(xE﹣xD)=6,
∴xE﹣xD=4,
聯(lián)立得:﹣x2+2x+3=k(x﹣3)+3,
整理得:x2+(k﹣2)x﹣3k=0,
∴xD+xE=2﹣k,xD?xE=﹣3k,
∵(xD+xE)2﹣4xD?xE=(xE﹣xD)2,
∴(2﹣k)2﹣4×(﹣3k)=42,
解得:k1=﹣4+2,k2=﹣4﹣2,
∵k>0,
∴k=﹣4+2;
(3)設(shè)M(x1,﹣x12+2x1+3),N(x2,﹣x22+2x2+3),
如圖2,分別過點M、N作ME⊥x軸于點E,NQ⊥BF于點Q,
∵C(0,3),B(3,0),
∴OB=OC,
∵∠BOC=90°,
∴∠OBC=45°,∠CBQ=45°,
∵∠MBC=∠NBC,
∴∠MBE=∠NBQ,
∴tan∠MBE=tan∠NBQ,
∴=,
∴=,即=,
∴x1+x2+x1x2=0,
由(2)知:x1+x2=2﹣k,x1?x2=﹣3k,
∴2﹣k﹣3k=0,
解得:k=,
∴直線l的解析式為y=(x﹣3)+3,
設(shè)直線BC的解析式為y=mx+n,
則,
解得:,
∴直線BC的解析式為y=﹣x+3,
聯(lián)立方程組得,
解得:,
∴P點的坐標(biāo)為(1,2).
7.(2022?洪山區(qū)模擬)拋物線y=ax2﹣2ax﹣3a與x軸交于A、B兩點(點A在點B的左邊),與y軸的正半軸交于C點,△ABC的面積為6.
(1)直接寫出點A、B的坐標(biāo)為 A(﹣1,0),B(3,0) ;拋物線的解析式為 y=﹣x2+2x+3 .
(2)如圖1,連結(jié)AC,若在第一象限拋物線上存在點D,使點D到直線AC的距離為,求點D的坐標(biāo);
(3)如圖2,平行于AC的直線交拋物線于M、N兩點,在拋物線上存在點P,當(dāng)PQ⊥y軸時,PQ恰好平分∠MPN,求P點坐標(biāo).
【分析】(1)令y=0,可求出x的值,進而可得出A,B的坐標(biāo);令x=0,可求出y的值,可得出點C的坐標(biāo),得出線段OC的長,利用三角形的面積公式可得出a的值;
(2)過點O作OQ⊥AC于點Q,根據(jù)三角形面積的等積法可求出OQ的長,進可得出點D的位置,利用全等三角形的性質(zhì)求出直線QA′的解析式,聯(lián)立可求出點D的坐標(biāo);
(3)過點M作ME⊥DE于E,過點N作NF⊥DE于F,根據(jù)∠MPE=∠NPE,∠MEP=∠NFP=90°,可得△MPE∽△NPF,設(shè)出M、N、P三點的坐標(biāo)(只設(shè)橫坐標(biāo),縱坐標(biāo)用橫坐標(biāo)表示),分別用橫坐標(biāo)之差、縱坐標(biāo)之差表示出兩個相似三角形的直角邊,列出比例等式;設(shè)出MN的解析式,與拋物線方程聯(lián)立,得出兩根之和的關(guān)系式,結(jié)合前面的比例等式解出P點的橫坐標(biāo),進而算出縱坐標(biāo).
【解答】解:(1)令y=0,即ax2﹣2ax﹣3a=0,
解得x=﹣1或x=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0);
令x=0,則y=﹣3a,
∴C(0,﹣3a),即OC=﹣3a,
∴S=×4×(﹣3a)=6,解得a=﹣1,
∴函數(shù)解析式為:y=﹣x2+2x+3.
故答案為:A(﹣1,0),B(3,0);y=﹣x2+2x+3.
(2)由(1)知,A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴OA=1,OC=3,AB=,
過點O作OG⊥AC于點G,
∴S△OAC=?OA?OB=?AC?OG
∴×1×3=×?OG,
∴OG=,
設(shè)點D到直線AC的距離h==2OG,
延長GO到點G′,使得OG′=OG,過點G′作AC的平行線與x軸交于點A′,與拋物線在第一象限內(nèi)交于點D,
∴∠GAO=∠G′A′O,
∵∠GOA=∠G′OA′,
∴△GAO≌△G′A′O(AAS),
∴OA=OA′=1,
∴A′(1,0),
∵A(﹣1,0),C(0,3),
∴直線AC的解析式為:y=3x+3,
∴直線A′G′的解析式為:y=3x﹣3,
令3x﹣3=﹣x2+2x+3,解得x=2或x=﹣3,
∵點D在第一象限,
∴D(2,3).
(3)如圖,過點M作ME⊥DE于E,過點N作NF⊥DE于F,
設(shè)M(x1,﹣x12+2x1+3),N(x2,﹣x22+2x2+3),P(x0,﹣x02+2x0+3),
則:ME=﹣x12+2x1+3﹣(﹣x02+2x0+3)=﹣x12+2x1+x02﹣2x0=﹣(x1﹣x0)(x1+x0)+2(x1﹣x0)=(x0+x1﹣2)(x0﹣x1),
PE=x0﹣x1,
FN=﹣x02+2x0+3﹣(﹣x22+2x2+3)=﹣(x0+x2﹣2)(x0﹣x2),
PF=x0﹣x2,
∵PQ恰好平分∠MPN,即∠MPE=∠NPE,∠MEP=∠NFP=90°,
∴△MPE∽△NPF,
∴=,
∴=,
∴x0=,
∵A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∵MN∥AC,
∴設(shè)直線MN的解析式為y=3x+b,
令3x+b=﹣x2+2x+3,
由消去y整理得:x2+x﹣3+b=0,
由韋達定理可知:x1+x2=﹣1,
∴x=,
∴x?2x?3=,
∴P(,).
8.(2022?泰安模擬)如圖,拋物線y=mx2+3mx﹣2m+1的圖象經(jīng)過點C,交x軸于點A(x1,0),B(x2,0)(點A在點B左側(cè)),且x2﹣x1=5,連接BC,D是AC上方的拋物線一點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)連接BC,CD,S△DCE:S△BCE是否存在最大值?若存在,請求出其最大值及此時點D的坐標(biāo);若不存在,請說明理由;
(3)第二象限內(nèi)拋物線上是否存在一點D,DF垂直AC于點F,使得△DCF中有一個銳角等于∠BAC的兩倍?若存在,求點D的橫坐標(biāo),若不存在,請說明理由.
【分析】(1)利用拋物線與x軸的交點的橫坐標(biāo)與一元二次方程根的聯(lián)系,用一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系定理列出關(guān)于m的方程,解方程即可得出結(jié)論;
(2)過點D作DH⊥x軸于點H,交AC于點M,過點B作BN⊥x軸于點B,交直線AC于點N,利用待定系數(shù)法求得直線AC的解析式,設(shè)D(a,a+2),則M(a,a+2),求得線段DM,BN的長,利用同高的三角形的面積關(guān)系列出S△DCE:S△BCE關(guān)于a的等式,利用配方法和二次函數(shù)的性質(zhì)解答即可;
(3)利用分類討論的思想方法分兩種情況討論解答:①當(dāng)∠DCF=2∠BAC時,②當(dāng)∠FDC=2∠BAC時:取AB的中點P,連接OP,過點D作DR⊥y軸于點R,延長交AC于點G,利用勾股定理的逆定理判定△ABC為直角三角形,∠ACB=90°,設(shè)D(a,a+2),則DR=﹣a,OR=a+2,利用直角三角形的邊角關(guān)系定理列出關(guān)于a的方程,解方程即可得出結(jié)論.
【解答】解:(1)∵拋物線y=mx2+3mx﹣2m+1的圖象交x軸于點A(x1,0),B(x2,0),
∴x1,x2是方程mx2+3mx﹣2m+1=0的兩根,
∴x1+x2=﹣3,x1?x2=.
∵x2﹣x1=5,
∴=25.
即:﹣4x1?x2=25,
∴9﹣4×=25.
解得:m=﹣.
∴拋物線的解析式為y=﹣﹣x+2.
(2)S△DCE:S△BCE存在最大值,此時點D的坐標(biāo)為(﹣2,3),理由:
令y=0,則﹣﹣x+2=0,
解得:x=﹣4或1,
∴A(﹣4,0),B(1,0),
令x=0,則y=2,
∴C(0,2).
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=x+2.
過點D作DH⊥x軸于點H,交AC于點M,過點B作BN⊥x軸于點B,交直線AC于點N,如圖,
則DM∥BN,
∴△EDM∽△EBN,
∴.
設(shè)D(a,a+2),則M(a,a+2),
∴DM=(a+2)﹣(a+2)=﹣﹣2a.
當(dāng)x=1時,y=×1+2=,
∴N(1,).
∴BN=.
∵等高的三角形的面積比等于底的比,
∴S△DCE:S△B?E=.
∴S△DCE:S△B?E==﹣﹣a=﹣(a+2)2+,
∵<0,
∴當(dāng)a=﹣2時,S△DCE:S△BCE有最大值為,此時點D(﹣2,3);
(3)第二象限內(nèi)拋物線上存在一點D,DF垂直AC于點F,使得△DCF中有一個銳角等于∠BAC的兩倍,點D的橫坐標(biāo)為﹣2或﹣,理由:
∵A(﹣4,0),B(1,0),C(0,2),
∴OA=4,OB=1,OC=2,
∴AC==2,BC==,AB=OA+OB=5.
∵AC2+BC2=25=AB2,
∴△ABC為直角三角形,∠ACB=90°.
取AB的中點P,連接OP,
則P(﹣,0),
∴OP=.
∴PA=PB=PC=,
∴∠BAC=∠PCA.
∵∠CPB=∠BAC+∠PCA,
∴∠CPB=2∠BAC.
過點D作DR⊥y軸于點R,延長交AC于點G,如圖,
①當(dāng)∠DCF=2∠BAC時,
設(shè)D(m,m+2),則DR=﹣m,OR=m+2,
∴CR=OR﹣OC=m.
∵DR⊥y軸,OA⊥y軸,
∴DR∥AB,
∴∠G=∠BAC.
∵∠DCF=∠G+∠CDG,∠DCF=2∠BAC,
∴∠CDG=∠G=∠BAC.
∵tan∠BAC=,
∴tan∠CDR=.
∴,
∴
解得:m=﹣2或0(舍去),
∴m=﹣2.
∴點D的橫坐標(biāo)為﹣2;
②當(dāng)∠FDC=2∠BAC時,
∵∠CPB=2∠BAC,
∴∠FDC=∠CPB.
∵tan∠CPB=,
∴tan∠FDC=,
∵tan∠FDC=,
∴,
設(shè)FC=4n,則DF=3n,
∴CD==5n.
∵tan∠G=tan∠BAC=,
∴tan∠G=,
∴FG=6n.
∴CG=FG﹣FC=2n.
∵tan∠G=,
∴RC=n,
∴DR==n,
∴,
解得:a=或0(舍去),
∴a=﹣,
即點D的橫坐標(biāo)為﹣,
綜上,第二象限內(nèi)拋物線上存在一點D,DF垂直AC于點F,使得△DCF中有一個銳角等于∠BAC的兩倍,點D的橫坐標(biāo)為﹣2或﹣.
9.(2022?青山區(qū)模擬)拋物線y=x2+(t﹣2)x﹣2t(t>0)與x軸交于A、B兩點(A在B左邊),與y軸交于點 C.
(1)直接寫出A點坐標(biāo) (﹣t,0) 、B點坐標(biāo) (2,0) 、C點坐標(biāo) (0,﹣2t) ;
(2)如圖1,直線y=kx+b與拋物線交于M、N兩點(M不與A重合,M在N左邊),連接MA,作NH⊥x軸于點H,過點H作HP∥MA交y軸于點P,PH交MN于點Q,求點Q的橫坐標(biāo);
(3)如圖2,直線y=d(d>0)與拋物線交于第二象限點D,若∠ADB=45°,求d﹣t的值.
【分析】(1)令y=0,從而得x2+(t﹣2)x﹣2t=0,解這個方程,進而求得A,B兩點坐標(biāo),當(dāng)x=0時,可求得C點縱坐標(biāo);
(2)過點M作MK⊥x軸于K,過點Q作QL⊥x軸于L,設(shè)M(x1,kx1+b)、N(x2,kx2+b)設(shè)點Q的橫坐標(biāo)為n,則Q(n,kn+b),將直線MN的解析式與拋物線的解析式聯(lián)立,從而得出x1+x2=2+k﹣m,x1x2=﹣2m﹣b,根據(jù)△MKA∽△QLH,可得 =,進一步求得結(jié)果;
(3)設(shè)D(m,m2+(t﹣2)m﹣2t),作∠DBE=90°,交DA的延長線于E,作DF∥x軸,作BF⊥DF于F,作EG⊥FB交FB的延長線于G,根據(jù)△DFB≌△BGE,可推出點E的坐標(biāo),根據(jù)M,A的坐標(biāo),可以得出MA的解析式,將點E坐標(biāo)代入,從而求得結(jié)果.
【解答】解:(1)令y=0,得x2+(t﹣2)x﹣2t=0,
解得:x=﹣t或x=2,
∴A(﹣t,0),B(2,0),
令x=0,得y=﹣2t,
∴C(0,﹣2t),
故答案為:A(﹣t,0),B(2,0),C(0,﹣2t);
(2)如圖1,
過點M作MK⊥x軸于K,過點Q作QL⊥x軸于L,
∴∠MKA=∠QLH=90°,
設(shè)M(x1,kx1+b)、N(x2,kx2+b)
聯(lián)立 ,
整理得x2+(m﹣2﹣k)x﹣2m﹣b=0,
∴x1+x2=2+k﹣m,x1x2=﹣2m﹣b,
設(shè)點Q的橫坐標(biāo)為n,則Q(n,kn+b),
∵MA∥QH,
∴∠MAK=∠QHL,
∴△MKA∽△QLH,
∴,
即 =,
整理得kx1x2+b(x1+x2)+kmn+bm﹣bn=0,
∴k(﹣2m﹣b)+b(2+k﹣m)+kmn+bm﹣bn=0,
∴(km﹣b)(n﹣2)=0,
①當(dāng)km﹣b=0,此時直線為y=k(x+m),過點A(﹣m,0),不符合題意;
②當(dāng)n﹣2=0,此時n=2,Q點的橫坐標(biāo)為2;
(3)如圖2,
設(shè)D(m,m2+(t﹣2)m﹣2t),
作∠DBE=90°,交DA的延長線于E,作DF∥x軸,作BF⊥DF于F,作EG⊥FB交FB的延長線于G,
∴∠F=∠G=90°,∠DBF+∠EBG=90°,
∴∠FDB+∠DBF=90°,
∴∠FDB=∠EBG,
∵∠ADB=45°,
∴∠AEB=90°﹣∠DAB=45°,
∴BD=BE,
∴△DFB≌△BGE(AAS),
∴EG=BF=d,BG=DF=2﹣m,
∴E(2﹣m,m﹣2),
設(shè)直線DE的解析式為:y=px+q,
∴,
∴,
∴y=(m﹣2)x+(m﹣2)t,
把x=2﹣d,y=m﹣2代入得,
m﹣2=(m﹣2)?(2﹣d)(m﹣2)t,
∴d﹣t=1.
10.(2022?丹陽市二模)如圖所示,拋物線y=﹣x2+bx+3經(jīng)過點B(3,0),與x軸交于另一點A,與y軸交于點C.
(1)求拋物線所對應(yīng)的函數(shù)表達式;
(2)如圖,設(shè)點D是x軸正半軸上一個動點,過點D作直線l⊥x軸,交直線BC于點E,交拋物線于點F,連接AC、FC.
①若點F在第一象限內(nèi),當(dāng)∠BCF=∠BCA時,求點F的坐標(biāo);
②若∠ACO+∠FCB=45°,則點F的橫坐標(biāo)為 或5 .
【分析】(1)利用待定系數(shù)法即可求解;
(2)①作點A關(guān)于直線BC的對稱點G,連接CG交拋物線于點F.此時,∠BCF=∠BCA.求得G(3.4),利用待定系數(shù)法求得直線CF的解析式為y=x+3,聯(lián)立方程組,即可求解;
②分兩種情況討論,由相似三角形的性質(zhì)和等腰三角形的性質(zhì),可求CF的解析式,聯(lián)立方程可求解.
【解答】解:(1)∵B(3,0)在拋物線y=﹣x2+bx+3上,
∴﹣32+3b+3=0,
∴b=2,
∴拋物線所對應(yīng)的函數(shù)表達式為y=﹣x2+2x+3;
(2)①作點A關(guān)于直線BC的對稱點G,AG交BC于點H,過點H作HI⊥x軸于點I,連接CG交拋物線于點F,此時,∠BCF=∠BCA,
y=﹣x2+2x+3,令x=0,則y=3,
令y=0,則﹣x2+2x+3=0,
解得:x=3或=﹣1,
∴A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3).
∴OB=OC,AB=4,
∴△OCB是等腰直角三角形,則∠OCB=∠OBC=45°,
∴∠HAB=∠OBC=∠AHI=∠BHI=45°,
∴HI=AI=BI=AB=2,
∴H(1,2),
∴G(3,4),
設(shè)直線CG的解析式為y=kx+3,
把G(3,4)代入得:4=3k+3,
解得k=,
∴直線CF的解析式為y=x+3,
∴,解得,
∴點F的坐標(biāo)為(,);
②當(dāng)點F在x軸上方時,如圖,延長CF交x軸于N,
∵點B(3,0),點C(0,3),
∴OB=OC,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
∵A(﹣1,0),
∴OA=1,
∵∠ACO+∠FCB=45°,∠CBO=∠FCB+∠CNO=45°.
∴∠ACO=∠CNO,
∵∠COA=∠CON=90°,
∴△CAO∽△NCO,
∴,
∴,
∴ON=9,
∴點N(9,0),
設(shè)直線CF的解析式為y=k′x+3,
把N(9,0)代入得:0=9k′+3,
解得k′=﹣,
∴直線CF的解析式為y=﹣x+3,
∴﹣x+3=﹣x2+2x+3,
∴x1=0(舍去),x2=,
∴點的橫坐標(biāo)為;
當(dāng)點F在x軸下方時,如圖,設(shè)CF與x軸交于點M,
∵∠ACO+∠FCB=45°,∠FCB+∠OCM=45°.
∴∠ACO=∠OCM,
∵OC=OC,∠COA=∠COM=90°,
∴△CAO≌△CMO(ASA),
∴OM=OA=1,
∴點M(1,0),
同理直線CF解析式為:y=﹣3x+3.
∴﹣3x+3=﹣x2+2x+3,
∴x1=0(舍去),x2=5,
∴點的橫坐標(biāo)為5.
綜上所述,點F的橫坐標(biāo)為或5.
故答案為:或5.
11.(2022?東港區(qū)校級一模)如圖1,拋物線y=ax2+bx+3經(jīng)過A(1,0)、B(3,0)兩點,與y軸交于點C,
(1)求拋物線的函數(shù)解析式;
(2)如圖2,M是x軸下方的拋物線上一點,連接MO、MB、MC,若△MOC的面積是△MBC面積的3倍,求點M的坐標(biāo);
(3)如圖3,連接AC、BC,在拋物線上是否存在一點N(不與點A重合),使得∠BCN=∠ACB?若存在,求點N的橫坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
【分析】(1)由于拋物線y=ax2+bx+3過A(1,0)、B(3,0)兩點,那么可以得到方程ax2+bx+3=0的兩根為x=1或x=3,然后利用根與系數(shù)即可確定a、b的值.
(2)利用待定系數(shù)法求出直線BC的解析式,設(shè)點M(m,m2﹣4m+3),過點M作MN∥y軸,交BC于點N,則N(m,﹣m+3),根據(jù)△MOC的面積是△MBC面積的3倍,即可得到點M的坐標(biāo);
(3)過點B作BE⊥AB交CN與E,證明△ABC≌△EBC(ASA),根據(jù)全等三角形的性質(zhì)得BE=AB=2,求得E的坐標(biāo),由點E、C的坐標(biāo)可得直線CN的解析式,聯(lián)立y=x2﹣4x+3即可求得N點的坐標(biāo).
【解答】解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+3過A(1,0)、B(3,0)兩點,
∴方程ax2+bx+3=0的兩根為x=1或x=3,
∴1+3=﹣,1×3=,
∴a=1,b=﹣4,
∴二次函數(shù)解析式是y=x2﹣4x+3;
(2)∵二次函數(shù)解析式是y=x2﹣4x+3,
∴C(0,3).
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+t(k≠0),
則,
解得:.
∴直線BC的解析式為y=﹣x+3.
設(shè)點M(m,m2﹣4m+3),
過點M作MN∥y軸,交BC于點N,
∴N(m,﹣m+3),
∴MN=﹣m+3﹣m2+4m﹣3=﹣m2+3m,
∵A(1,0)、B(3,0),C(0,3).
∴S△MOC=OC?m=m,
S△MBC=MN?OB=﹣m2+m,
∵△MOC的面積是△MBC面積的3倍,
∴m=3(﹣m2+m),
∴m=0(舍去)或,
∴點M的坐標(biāo)為(,﹣);
(3)拋物線上存在一點N,使得∠BCN=∠ACB.
過點B作BE⊥AB交CN與E,
∵B(3,0),C(0,3).
∴OB=OC=3,
∴∠OBC=45°,
∴∠OBC=∠EBC=45°,
∵BC=BC,∠BCN=∠ACB.
∴△ABC≌△EBC(ASA),
∴BE=AB=2,
∴E(3,2),
設(shè)直線CN的解析式為y=mx+n,
∴,解得,
∴直線CN的解析式為y=﹣x+3,
聯(lián)立y=x2﹣4x+3得,或(舍去),
∴拋物線上存在一點N,使得∠BCN=∠ACB.點N的橫坐標(biāo)為.
12.(2022?寧津縣模擬)如圖,拋物線與x軸交于點A和點C(﹣1,0),與y軸交于點B(0,3),連接AB,BC,對稱軸PD交AB與點E.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖2,試探究:線段BC上是否存在點M,使∠EMO=∠ABC,若存在,求出點M的坐標(biāo);若不存在,請說明理由;
(3)如圖3,點Q是拋物線的對稱軸PD上一點,若以點Q、A、B為頂點的三角形是銳角三角形,請直接寫出點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)先求出A(4,0),可得拋物線的對稱軸為x==,證明∠ACB=∠ABC,△MCO∽△EBM,可得MC?BM=BE?CO,求出MC,即可求解;
(3)當(dāng)∠BAQ為直角時,求出直線BQ的表達式為y=x+3,得到n=5;當(dāng)∠BQA為直角時,利用解直角三角形的方法求出n=;當(dāng)∠BAQ為直角時,同理可得,n=﹣,進而求解.
【解答】解:(1)由題意得:,解得,
故拋物線的表達式為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A的坐標(biāo)為(4,0),
∵點A(4,0),B(0,3),C(﹣1,0),
∴拋物線的對稱軸為x==,
直線AB的表達式為y=﹣x+3,
AB==5=AC.
∴∠ACB=∠ABC,點E(,),
∵∠CME=∠CMO+∠OME=∠ABC+∠MEB,∠ABC=∠OME,
∴∠CMO=∠BEM.
∴△MCO∽△EBM,
∴,
∴MC?BM=BE?CO,
∵B(0,3),E(,),
∴BE==,
∴MC?BM=,
∵MC+BM=BC==.
∴MC=或MC=.
∴=或=,
如圖,過M作MK⊥x軸于K,則MK∥y軸,
∴△CMK∽△CBO,
∴=或,即=或,
∴MK=或,
∵B(0,3),C(﹣1,0),
∴直線BC的解析式為y=3x+3,
∴M的﹣橫坐標(biāo)為﹣或﹣,
∴點M的坐標(biāo)為(﹣,)或(﹣,);
(3)設(shè)點Q的坐標(biāo)為(,n),
當(dāng)∠ABQ為直角時,如圖,
設(shè)BQ交x軸于點H,
∵∠ABQ=90°,
∴∠BAO+∠BHA=90°,
∵∠BAO+∠ABO=90°,
∴∠ABO=∠BHA,
∵tan∠ABO=,
∴tan∠BHO=,
故設(shè)直線BQ的表達式為y=x+t,
∵該直線過點B(0,3),
∴t=3,
∴直線BQ的表達式為y=x+3,
當(dāng)x=時,y=x+3=5,
即n=5;
②當(dāng)∠BQA為直角時,
過點Q作直線MN交y軸于點N,交過點A與y軸的平行線于點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,
同理可得,n=﹣;
綜上,以點Q、A、B為頂點的三角形是銳角三角形,則△ABQ不為直角三角形,
故點Q縱坐標(biāo)n的取值范圍為﹣<n<或<n<5.
13.(2022?南山區(qū)模擬)已知拋物線y=ax2+bx+c(a﹣1不為整數(shù))的頂點D(,),AB⊥BC.
(1)直接得出拋物線解析式.
(2)如圖1所示,點P為拋物線一動點,∠PBC=3∠ABO,求xP;
(3)如圖2,延長DB交x軸于點E,EF平分∠BEO,交線段AB于點F.x軸正半軸有一點S,且AS=12EF.過點F作FG∥x軸,交拋物線的對稱軸于點G.該對稱軸交x軸于點H.過點G作線段IM、NQ,且NH=MH=IH=QH.線段IQ交直線FG于點R,若線段MN恰好交FG于點F.那么請求出R點坐標(biāo).并試問∠EFA與∠RSE是否存在倍數(shù)關(guān)系?若存在,請分別求出它們的角度大小并寫出存在的倍數(shù)關(guān)系;若不存在,請說明理由.
【分析】(1)根據(jù)頂點寫出拋物線的頂點式,再根據(jù)AB⊥BC得出OB2=OA?OC,再轉(zhuǎn)化為a和c的關(guān)系,解出a,b,c,最后得到拋物線解析式;
(2)由上一問將∠ABO轉(zhuǎn)化為∠BCO,從而得到點P的兩種可能:第一種,在x軸上構(gòu)造兩次等腰三角形從而得到∠3∠BCO,再延長 與拋物線的新交點即為P點;第二種,過點B作x軸平行線,構(gòu)造∠∠BCO,再在 上再構(gòu)造2∠BCO即可得到3∠BCO,此時的角的邊延長與拋物線的新交點即為P點;
先根據(jù)點D,點B得出直線DB,再得出點E坐標(biāo),再根據(jù)EF平分∠BEO得出F點坐標(biāo),EF的長以及EF與y軸坐標(biāo) (為了之后方便求∠EFA做準(zhǔn)備),再用 AS=12EF算出S點坐標(biāo);接著根據(jù)G點與H點的做法得出 FG以及G點坐標(biāo);根據(jù)NH=MH=IH=QH得出點N,M,I,Q都在以H為圓心的圓上;延長FG后根據(jù)HGFG得出點G是弦的中點,于是本題即為著名的“蝴蝶定理”——點G也是FR的中點,得出R的坐標(biāo);最后根據(jù)之前的準(zhǔn)備與各點的坐標(biāo)算出∠RSE=135°,∠EFA=45°,∠RSE=3∠EFA.
【解答】解:(1)如圖1,設(shè)點A(x1,0),C(x2,0)
由題意,a≠0,其中x1,x2 是一元二次方程ax2+bx+c=0的兩個根
∵拋物線y=ax2+bx+c的頂點為D(,),
可設(shè)拋物線的頂點式為y+a(x﹣)2+,即y+ax2﹣3ax+,
∴與拋物線的一般式y(tǒng)=ax2+bx+c對比,得,
當(dāng)x=0時,相應(yīng)的拋物線的函數(shù)值為c,
點B坐標(biāo)為(0,C),
∵AB⊥BC,
∴∠ABC=90°,
∴∠OBA+∠OBC=90°,
∵∠OAB+∠OBA=90°,
∴∠OAB=∠OBC,
∵∠AOB=∠BOC,
∴△OAB∽△OBC,
∴∠ABO=∠BCO,=,
∴OA2=OB?OC,
如圖1中,點A(x1,0)在y軸左側(cè),點C(x2,0)在y軸右側(cè),點B(0,c)在y軸正半軸,
∴OA=﹣x1,OB=OC=,OC=x2,其中c>0,即>0,
∴a>﹣,
將以上數(shù)值代入到OB2=OA?OC中,得c2=﹣x1x2,
又x1,x2是一元二次方程ax2+bx+c=0的兩個根,
∴x1x2=,
∴c2=﹣,
∴ac=﹣1,
∴a?=﹣1,
∴a=﹣或﹣,
∵a﹣1不為整數(shù),而(﹣)﹣1=﹣2為整數(shù),
∴a=﹣舍去,
拋物線的解析式為y=﹣x2+x+;
(2)如圖1中,
∵在第(1)問中已證∠ABO=∠BCO,
∴條件變?yōu)椤螾BC=3∠BCO,
在第(1)問中已求出拋物線的解析式為y=﹣x2+x+,
∴x1,x2是方程﹣x2+x+=0的兩根,
∴x1=﹣,x2=,
∴A(﹣,0),B(0,),C(,0),
滿足∠PBC=3∠BCO的拋物線上的動點P一共有兩種情形:
第一種,如下圖所示,連接BC,作線段BC的垂直平分線交x軸于B1點,連接BB1,再作線段BB1的垂直平分線交x軸于B2點,連接BB2,
∴BB1=B1C,BB2=B2B1,
∴∠BCB1=∠B1BC,∠BB1B2=∠B2BB1,
∵∠BB1B2=∠BCB1+∠B1BC=2∠BCB1,即∠BB1O=2∠BCO,
∴∠B2B1C=∠B2BB1+∠B1BC=∠BB1B2+∠BCB1=2∠BCB1+∠BCB1=3∠BCB1,
又點B1,O都在x軸上,∠BCB1=∠BCO,
∴∠B2BC=3∠BCO,
∴點P只需為直BB2與拋物線的另一個交點即可,此時∠PBC=∠B2BC=3∠BCO,符合題目要求,如下圖所示;所以只需求出點B2的坐標(biāo),再得出直BB2的解析式,最后得出點P橫坐標(biāo)
∵∠BOC=∠BOB1=∠BOB2=90°,B(0,),C(),BB1=B1C,
∴OB=,OC=,OB1=OC﹣B1C=﹣BB1,
在Rt△BOB1中,(BB1)2=OB2+OB12=()2+(﹣BB1)2,
∴BB1=,
∴B1C=BB1=,OB1=﹣BB1=,
∴OB2=OB1﹣B2B1=﹣BB2,
在Rt△BOB2中,B2B2=OB2+B2O2=()2+(﹣B2B)2,
∴B2B=,
∴B2B2=BB2=,OB2=﹣BB2=,
∴點B2的坐標(biāo)為(,0),
設(shè)直線BB2的解析式為y=kx+t1,
∴,解方程組得,
直線BB2的解析式為y=﹣x+,
由,
解得x=0或,
∴滿足條件的點P的橫坐標(biāo)為.
第二種,如圖1,過點B作關(guān)于拋物線對稱軸對稱的點B3,點B3仍在拋物線上;再連接BB3,將線段BB3繞著點B逆時針旋轉(zhuǎn)到BB4,使得∠B4BB3=2∠BCO;過點B4作B4B5⊥BB3于B5,
∵BB3∥x軸,且B3(3,),BB3=3,
∴∠BCO=∠B3BC,
∵∠B4BB3=2∠BCO,
∴∠B4BC=∠B4BB3+∠B3BC=2∠BO+∠BCO=3∠BCO,
又∵此時∠PBC=∠B4BC,
∴∠PBC=3∠BCO符合題意,
根據(jù)作法,BB4=BB3=3,且在第一種情形已知∠BB1O=2∠BCO,OB=,OB1=,
∴∠B4BB3=2∠BCO=∠BB1O,
∴tan∠B4BB3=tan∠BB1O===,
在Rt△B4B5B中,=tan∠B4BB3=,
∴B4B5=BB5,
在Rt△B4B5B中,BB42=BB52+B4B52,
∴32=BB52+(BB5)2
∴BB5=,B4B5=,
∴B4(,)
∴直線BB4的解析式為y=x+,
由,
解得x=或0,
∴滿足條件的點P的橫坐標(biāo)為,
綜上所述,滿足條件的點P的橫坐標(biāo)為或.
(3)結(jié)論:∠RSE=3∠EFA.
理由:∵點D(,),點B(0,),
∴直線BD的解析式為y=x+,
∴點E(﹣,0),
∴OE=,OB=
根據(jù)勾股定理,BE==,
如圖3,延長EF交y軸于點F1,過點F1作F1F2⊥BE于點F2,
∵EF平分∠BEO,
∴EF1平分∠BEO,且OF1=F1F2(角平分線上的點到角的兩邊距離相等),
∵?BF1?OE=?BE?F1F2,
即(OB﹣OF1)?OE=BE?OF1,
∴(﹣OF1)×=?OF1,
∴OF1=,
∴F1(0,),
∴直線EF的解析式為y=x+,
∵A(﹣,0),B(0,),
∴直線AB的解析式為y=3x+,
由,解得,
∴F(﹣,),
∵E(﹣,0),
∴EF=,
∵x軸正半軸有一點S,且AS=12EF,
∴AS=12×,
∴AS=,
∵A(﹣,0),
∴S(3,0),
∵FG∥x軸,交拋物線于點G,對稱軸交X軸于點H,
∴HG⊥FG,G(,),
∵NH=MH=IH=QH,
點I,Q,M,N在以H為圓心,以HI為半徑的圓上,
為方便,將圓中相關(guān)部分單獨提出,并將直線FG兩端延長至與⊙H相交,F(xiàn)側(cè)交點記為F′,R側(cè)交點記為R′,如圖2所示,
∴FN?FM=FF′?FR′,IR?QR=RR′?RF′,
過點R作MN的平行線交NQ于點K,交MI的延長線于點L,
∴∠M=∠L,∠N=∠GKR,
∵∠FGM=∠LGR,∠NGF=∠KGR,
∴△FGM∽△LGR,△NGF∽△KGR,
∴=,=,
∴=,
∵∠L=∠M=∠Q,∠IRL=∠QRK,
∴△ILR∽△KQR,
∴=即LR?KR=IR?QR,
∴=,即=,
∵F′G=GR′,
∴=,
∴=,
∴﹣1=﹣1,
∴FG=RG,
∴點G也是FR的中點,
∴R(,),
如圖3,過點F1作F1F3⊥AB于點F3,過點R作RR1⊥x軸于點R1.
∵R(,),S(3,0),F(xiàn)1(0,),
∴R1(,0),SR1=﹣3=,
∴RR1=SR1,
∴△RR1S是等腰直角三角形,
∴∠RSR1=45°,
∴∠RSE=180°﹣45°=135°,
∴∠EFA=∠F1FF3,
∵F(﹣,),F(xiàn)1(0,),
∴FF1=,
∵∠ABP=∠F1BF3,∠AOB=∠F1F3B=90°,
∴△F1F3B∽△ABO,
∴=,
∴=,
∴F1F3=,
∴sin∠F1FF3==,
∴∠F1FF3=45°,
∴∠EFA=45°,
∴∠RSE=3∠EFA.
14.(2022?大連二模)拋物線y=x2﹣4x+c與直線I:y=kx交于點G(1,m)和點H,﹣1≤m<0,直線x=m﹣1交直線l于點A,交拋物線于點B.
(1)求c和k的值(用含m的代數(shù)式表示);
(2)過點A作x軸的平行線交拋物線于M,N兩點(M在N的左側(cè)),交y軸于點C.求的取值范圍;
(3)在(2)的條件下,過點B作x軸的平行線,與拋物線另一個交點為D,若點E是線段BD的中點,探究∠MEN與∠ABC的數(shù)量關(guān)系,并說明理由.
【分析】(1)把點G(1,m)分別代入y=x2﹣4x+c與y=kx,即可求得答案;
(2)由題意可得A(m﹣1,m2﹣m),B(m﹣1,m2﹣5m+8),M(m+1,m2﹣m),求得==﹣2m+4,再根據(jù)一次函數(shù)的性質(zhì)即可求得的取值范圍;
(3)先求出D(﹣m+5,m2﹣5m+8),E(2,m2﹣5m+8),F(xiàn)(2,m2﹣m),利用三角函數(shù)定義可得:tan∠ABC==,tan∠MEF==,tan∠NEF==,得出∠MEF=∠NEF=∠ABC,進而可得∠MEN=2∠ABC.
【解答】解:(1)∵拋物線y=x2﹣4x+c與直線I:y=kx交于點G(1,m),
∴m=12﹣4×1+c,m=k×1,
∴c=m+3,k=m;
(2)∵直線x=m﹣1交直線l于點A,
∴y=m(m﹣1)=m2﹣m,
∴A(m﹣1,m2﹣m),
∵直線x=m﹣1交拋物線于點B,
∴y=x2﹣4x+m+3=(m﹣1)2﹣4(m﹣1)+m+3=m2﹣5m+8,
∴B(m﹣1,m2﹣5m+8),
∴AB=﹣4m+8,
∵過點A作x軸的平行線交拋物線于M,N兩點(M在N的左側(cè)),交y軸于點C,
∴C(0,m2﹣m),點M的縱坐標(biāo)與點A的縱坐標(biāo)相等,
∴m2﹣m=x2﹣4x+m+3,
解得:x1=m+1,x2=﹣m+3,
∴M(m+1,m2﹣m),N(﹣m+3,m2﹣m),
∴AM=m+1﹣(m﹣1)=2,
∴==﹣2m+4,
∵﹣2<0,且﹣1≤m<0,
∴的值隨著m的增大而減小,
當(dāng)m=﹣1時,=﹣2×(﹣1)+4=6,
當(dāng)m=0時,=﹣2×0+4=4,
∴4≤≤6;
(3)∠MEN=2∠ABC.理由如下:
∵BD∥x軸,
∴點D的縱坐標(biāo)與點B的縱坐標(biāo)相等,
∴m2﹣5m+8=x2﹣4x+m+3,
解得:x1=m﹣1,x2=﹣m+5,
∴D(﹣m+5,m2﹣5m+8),
∵點E是線段BD的中點,
∴E(2,m2﹣5m+8),
如圖,設(shè)直線x=2交直線MN于點F,
則F(2,m2﹣m),
∴MF=NF=﹣m+1,EF=m2﹣5m+8﹣(m2﹣m)=﹣4m+8,
∵AC=0﹣(m﹣1)=﹣m+1,AB=﹣4m+8,
∴tan∠ABC==,
∵tan∠MEF==,tan∠NEF==,
∴∠MEF=∠NEF=∠ABC,
∴∠MEN=2∠ABC.
15.(2022?新?lián)釁^(qū)模擬)如圖,直線y=mx+n與拋物線y=﹣x2+bx+c交于A(﹣2,0),B(2,2)兩點,直線AB與y軸交于點C.
(1)求拋物線與直線AB的解析式;
(2)點P在拋物線上,直線PC交x軸于Q,連接PB,當(dāng)△PBC的面積是△ACQ面積的2倍時,求點P的坐標(biāo);
(3)點M為坐標(biāo)軸上的動點,當(dāng)∠AMB=45°時,直接寫出點M的坐標(biāo).
【分析】(1)通過待定系數(shù)法求解.
(2)由一次函數(shù)解析式可得點C坐標(biāo),從而可得AC=BC,由△PBC的面積是△ACQ面積的2倍可得點P到AB的距離是點Q到AB的距離的2倍,通過分類討論點P的位置,結(jié)合圖象求解.
(3)分別討論點M在x軸正半軸,y軸負(fù)半軸與正半軸三種情況,由AB長度不變,∠AMB角度不變可得∠AMB為弦AB所對圓周角,從而可得AB所對圓心角為直角,進而求解.
【解答】解:(1)將A(﹣2,0),B(2,2)代入y=﹣x2+bx+c得,
解得,
∴拋物線解析式為y=﹣x2+x+5.
將A(﹣2,0),B(2,2)代入y=mx+n得,
解得,
∴直線AB解析式為y=x+1.
(2)①點P在x軸上方是,過點P作x軸平行線,交y軸于點F,交直線AB于點E,
將x=0代入y=x+1得y=1,
∴點C坐標(biāo)為(0,1),
∵A(﹣2,0),B(2,2),
∴C為AB中點,即AC=BC,
∴當(dāng)△PBC的面積是△ACQ面積的2倍時,點P到BC的距離是點Q到AC的距離的2倍,
∵PE∥OA,
∴△EPC∽△AQC,
∴=2,
∵PF∥OA,
∴△PFC∽△OQC,
∴==2,
∴點P縱坐標(biāo)為FC+OC=3OC=3,
將y=3代入y=﹣x2+x+5得3=﹣x2+x+5,
解得x1=﹣,x2=+,
∴點P坐標(biāo)為(﹣,3)或(+,3).
②點P在x軸下方,連接BQ,PK⊥x軸于點K,
∵C為AB中點,
∴S△AQC=S△BQC,
∵△PBC的面積是△ACQ面積的2倍,
∴S△PBQ=S△BQC,
∴點Q為CP中點,
又∵∠CQO=∠PQK,∠COQ=∠PKQ=90°,
∴△OCQ≌△KPQ,
∴CQ=KP,即點P縱坐標(biāo)為﹣1,
將y=﹣1代入y=﹣x2+x+5得﹣1=﹣x2+x+5,
解得x1=,x2=,
∴點P坐標(biāo)為(,﹣1),(,﹣1),
綜上所述,點P坐標(biāo)為(﹣,3)或(+,3)或(,﹣1)或(,﹣1),
(3)①點M在x軸正半軸上,作BN⊥x軸于點N,
∵∠AMB=45°,
∴△BNM為等腰直角三角形,
∴BN=NM=2,
∴OM=ON+NM=4,
∴點M坐標(biāo)為(4,0).
②如圖,點M在y軸負(fù)半軸,作AG⊥BM于點G,
∵AB長度不變,∠AMB=45°,
∴點A,B,C在同一個圓上,
∵∠AGB=2∠AMB=90°,
∴點G為△AMB外接圓圓心,
∴GA=GM=GB,即△AMB為等腰直角三角形,
∴AM=AB==2,
在Rt△AOM中,由勾股定理得OM==4,
∴點M坐標(biāo)為(0,﹣4),
③點M1與點M關(guān)于點C對稱,則四邊形AMBM1為平行四邊形,∠AM1B=45°,
∴點M1坐標(biāo)為(0,6).
∴點M坐標(biāo)為(4,0)或(0,﹣4)或(0,6).
16.(2022?鐵嶺模擬)如圖1,拋物線y=ax2﹣x+c與x軸交于A(﹣2,0)、B(4,0)兩點,與y軸交于點C,直線l與拋物線交于A、D兩點,其中D點的橫坐標(biāo)為2.
(1)求拋物線的解析式以及直線AD的解析式;
(2)點P是拋物線上位于直線AD下方的動點,過點P作x軸,y軸的平行線,交AD于點E、F,當(dāng)PE+PF取最大值時,求點P的坐標(biāo);
(3)如圖2,連接AC,點Q在拋物線上,且滿足∠QAB=2∠ACO,求點的坐標(biāo).
【分析】(1)將A(﹣2,0),B(4,0)代入y=ax2﹣x+c,求出拋物線的解析式,求出D點坐標(biāo)后,利用待定系數(shù)法求直線AD的解析式;
(2)由題意可得PF=PE,設(shè)P(x,x2﹣x﹣4),F(xiàn)(x,﹣x﹣2),則PF=﹣x2+2,當(dāng)PF最大時,PF+PE就最大,由此求解即可;
(3)在BO上截取ON=OA,連接CN,過點A作AH⊥CN,證明△OCN≌△OCA(SAS),則可推導(dǎo)出∠QAB=∠NCA,再由S△ANC=AN×OC=AH×CN,求出tan∠NCA=,分兩種情況討論:當(dāng)點Q在AB的下方時,設(shè)AQ與y軸交于點I,tan∠NCA=tan∠QAB=,可求點I(0,﹣),求出直線AQ解析式為y=﹣x﹣,聯(lián)立方程組得:,可求點Q坐標(biāo)為(,﹣),當(dāng)點Q在AB的上方時,同理可求直線AQ解析式為:y=x+,聯(lián)立方程組得:,可求點Q坐標(biāo)為(,).
【解答】解:(1)將A(﹣2,0),B(4,0)代入y=ax2﹣x+c,
得,
解得,
∴拋物線解析式為y=x2﹣x﹣4,
當(dāng)x=2時,y=﹣4,
∴D(2,﹣4),
設(shè)直線AD的解析式為y=kx+b,
將A(﹣2,0)D(2,﹣4)代入,
得,
解得,
∴直線AD的解析式為y=﹣x﹣2;
(2)根據(jù)題意作圖,如圖1,
在y=﹣x﹣2上,當(dāng)x=0時,y=﹣2,
∴AD與y軸的交點M的坐標(biāo)為(0,﹣2),
∴OA=OM,∠AOM=90°,
∴∠OAB=45°,
∵PE∥x軸,PF∥y軸,
∴∠PEF=∠OAB=45°,∠EPF=90°,
∴PF=PE,
設(shè)P(x,x2﹣x﹣4),F(xiàn)(x,﹣x﹣2),
∴PF=﹣x2+2,
∵P在AD的下方,
∴﹣2<x<2,
當(dāng)x=0時,PF有最大值為2,此時PF+PE最大,
∴P(0,﹣4);
(3)在BO上截取ON=OA,連接CN,過點A作AH⊥CN,如圖2,
∵點A(﹣2,0),點C(0,﹣4),
∴OA=2,OC=4,
∴AC=2,
∵ON=OA,∠CON=∠COA=90°,OC=OC,
∴△OCN≌△OCA(SAS),
∴∠ACO=∠NCO,CN=AC=2,
∴∠NCA=2∠ACO,
∵∠QAB=2∠ACO,
∴∠QAB=∠NCA,
∵S△ANC=AN×OC=AH×CN,
∴AH=,
∴CH=,
∴tan∠NCA=,
如圖3,當(dāng)點Q在AB的下方時,設(shè)AQ與y軸交于點I,
∵∠QAB=∠NCA,
∴tan∠NCA=tan∠QAB=,
∴OI=,
∴點I(0,﹣),
又∵點A(﹣2,0),
∴直線AQ解析式為:y=﹣x﹣,
聯(lián)立方程組得:,
解得:或(不合題意舍去),
∴點Q坐標(biāo)為(,﹣),
當(dāng)點Q在AB的上方時,同理可求直線AQ解析式為:y=x+,
聯(lián)立方程組得:,
解得:(不合題意舍去)或,
∴點Q坐標(biāo)為(,),
綜上所述:點Q的坐標(biāo)為(,﹣)或(,).
17.(2022?平房區(qū)二模)如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中,點O為坐標(biāo)原點,拋物線y=ax2+bx+4與x軸交于點A、B(點A在點B左側(cè)),與y軸交于點C,直線y=﹣x+4經(jīng)過B、C兩點,OB=4OA.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖2,點P為第四象限拋物線上一點,過點P作PD⊥x軸交BC于點D,垂足為N,連接PC交x軸于點E,設(shè)點P的橫坐標(biāo)為t,△PCD的面積為S,求S與t的函數(shù)關(guān)系式;
(3)在(2)的條件下,如圖3,過點P作PF⊥PC交y軸于點F,PF=PE.點G在拋物線上,連接PG,∠CPG=45°,連接BG,求直線BG的解析式.
【分析】(1)求出點A、B的坐標(biāo),將A(1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4,即可求函數(shù)的解析式;
(2)由P(t,t2﹣5t+4)(0<t<4),則D(t,﹣t+4),求出PD的長,然后再求S=×PD×t=﹣t3+2t2;
(3)過點P作PM⊥y軸交于M,可證明△PFM≌△PEN(ASA),進而求出P點坐標(biāo),再由PD∥OC,則=,可求EN的長,能求出tan∠ECB==,過點G作GH⊥PD交PD的延長線于點H,設(shè)G(m,m2﹣5m+4),可求點G(5,4),再由待定系數(shù)法求直線BG的解析式即可.
【解答】解:(1)在直線y=﹣x+4中,令x=0,則y=4,
∴C(0,4),
令y=0,則x=4,
∴B(4,0),
∴OB=4,
∵OB=4OA,
∴OA=1,
∴A(1,0),
將A(1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4,
∴,
解得,
∴y=x2﹣5x+4;
(2)∵點P的橫坐標(biāo)為t,
∴P(t,t2﹣5t+4)(1<t<4),
∵PD⊥x軸,
∴D(t,﹣t+4),
∴PD=﹣t+4﹣t2+5t﹣4=﹣t2+4t,
∴S=×t×(﹣t2+4t)=﹣t3+2t2;
(3)過點P作PM⊥y軸交于M,
∵PN⊥x軸,
∴∠NPM=90°,
∵PF⊥PC,
∴∠FPE=90°,
∴∠FPM=∠EPN,
∵PE=PF,
∴△PFM≌△PEN(ASA),
∴PM=PN,
∴t=﹣(t2﹣5t+4),
解得t=2,
∴P(2,﹣2),
∵PD∥OC,
∴∠OCA=∠CPD,
∵∠OCB=∠CPG=45°,
∴∠PCB=∠DPG,
又∵PD∥OC,
∴=,即=,
解得EN=,
∴BE=2+=,
過點E作EK⊥BC交于K,
∵∠OBC=45°,
∴EK=BK=,
∴CK=4﹣=,
∴tan∠ECB==,
過點G作GH⊥PD交PD的延長線于點H,
設(shè)G(m,m2﹣5m+4),
∴=,
解得m=2(舍)或m=5,
∴G(5,4),
設(shè)直線BG的解析式為y=kx+n,
∴,
解得,
∴y=4x﹣16.
18.(2022?新民市一模)如圖,已知拋物線y=﹣x2+bx+c經(jīng)過點A(0,2),B(8,0),點D是第一象限拋物線上的一點,CD⊥AB于點C.
(1)直接寫出拋物線的表達式 y=﹣++2 ;
(2)如圖1,當(dāng)CD取得最大值時,求點D的坐標(biāo),并求CD的最大值;
(3)如圖2,點D滿足(2)的條件,點P在x軸上,且∠APD=45°,直接寫出點P的橫坐標(biāo) 或 .
【分析】(1)將x=0,y=2;x=8,y=0代入得拋物線的表達式,進一步求得結(jié)果;
(2)作DF⊥OB于F,交AB于E,根據(jù)△DCE∽△BOA,可得出CD=DE,設(shè)D(m,﹣++2),E(m,﹣+2),從而得出DE=(﹣++2)﹣(﹣m+2)=﹣(m﹣4)2+2,進一步求得結(jié)果;
(3)作△APD的外接圓I,連接AI,DI,作IR⊥y軸于R,作DT⊥RI,交RI的延長線于T,設(shè)I(a,b),可推出△ARI≌△ITD,從而得出AR=IT=2﹣b,RI=DT=a,進而得出a=3﹣b,a+2﹣b=4,從而求得a,b的值,根據(jù)PI2=AI2,進而求得結(jié)果.
【解答】解:(1)將x=0,y=2代入拋物線的表達式得:c=2,
將x=8,y=0代入得,
﹣×82+8b+2=0,
∴b=,
∴y=﹣+,
故答案為:y=﹣+;
(2)如圖1,
作DF⊥OB于F,交AB于E,
∴∠DCE=∠BFE=90°,
∵∠CED=∠BEF,
∴∠D=∠ABO,
∴△DCE∽△BOA,
∴,
∵OB=8,AB===2,
∴,
∴CD=DE,
設(shè)D(m,﹣++2),
∵A(0,2),B(8,0),
∴直線AB的表達式為:y=﹣x+2,
∴E(m,﹣+2),
∴DE=(﹣++2)﹣(﹣m+2)=﹣(m﹣4)2+2,
∴當(dāng)m=4時,DE最大=2,
∴CD最大=,
當(dāng)x=4時,y=﹣++2=3,
∴D(4,3);
(3)如圖2,
作△APD的外接圓I,連接AI,DI,
∴∠AID=2∠APD=90°,
設(shè)I(a,b),P(n,0),
作IR⊥y軸于R,作DT⊥RI,交RI的延長線于T,
∴∠ARI=∠T=90°,
∴∠AIR+∠RAI=90°,
∵∠AID=90°,
∴∠AIR+∠DIT=90°,、
∴∠RAI=∠DIT,
∵AI=DI,
∴△ARI≌△ITD(AAS),
∴AR=IT=2﹣b,RI=DT=a,
∵DT=3﹣b,
∴a=3﹣b,
∵RI+IT=4,
∴a+2﹣b=4,
∴a=,b=,
∴I(,),
由PI2=AI2得,
(n﹣)2+()2=()2+(2﹣)2,
∴n=,
∴P點橫坐標(biāo)為:或.
19.(2022?大慶二模)如圖,拋物線y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9)與x軸交于點A,B,與y軸交于點C,已知點B(3,0).
(1)求直線BC及拋物線的函數(shù)表達式;
(2)P為x軸上方拋物線上一點.
①若S△PBC=S△ABC,請直接寫出點P的坐標(biāo);
②如圖,PD∥y軸交BC于點D,DE∥x軸交AC于點E,求PD+DE的最大值;
(3)Q為拋物線上一點,若∠ACQ=45°,求點Q的坐標(biāo).
【分析】(1)將點B(3,0)代入y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9),求出m即可求函數(shù)是解析式;再由待定系數(shù)法求直線BC的解析式即可;
(2)①過點A作AP∥BC,則S△PBC=S△ABC,直線直線BC和直線AP的交點即為P點;
②設(shè)點P(t,﹣t2+4t﹣3),則點D(t,t﹣3),,可得=﹣(t﹣)2+,則當(dāng)時,PD+DE取最大值;
(3)在拋物線上取點Q,使∠ACQ=45°,過點B作BM⊥BC,交CQ的延長線于點M,過點M作MN⊥x軸于點N,△OBC和△BMN都是等腰直角三角形,由此可知∠OCA=∠BCM,利用三角形函數(shù)求出M(4,﹣1),從而能確定直線CQ的解析式為,設(shè)點,再將Q點代入函數(shù)解析式即可求解.
【解答】解:(1)將點B(3,0)代入y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9),
∴m2+m=0,
解得m=0(舍)或m=﹣1,
∴y=﹣x2+4x﹣3,
令x=0,則y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
設(shè)直線BC的函數(shù)表達式為y=kx+b,
將點B(3,0),C(0,﹣3)代入,
得,
解得,
∴y=x﹣3;
(2)①如圖1,過點A作AP∥BC,則S△PBC=S△ABC,
∵直線BC的解析式為y=x﹣3,
∴直線AP的表達式為y=x﹣1.
聯(lián)立.
解得(舍)或,
∴P(2,1);
②由(1)知直線BC的表達式為y=x﹣3,
設(shè)直線AC的解析式為y=k'x+b',
∴,
解得,
∴y=3x﹣3,
設(shè)點P(t,﹣t2+4t﹣3),則點D(t,t﹣3),,
∴PD=﹣t2+4t﹣3﹣(t﹣3)=﹣t2+3t,,
∴=﹣(t﹣)2+,
∴當(dāng)時,PD+DE取最大值;
(3)如圖2,在拋物線上取點Q,使∠ACQ=45°,
過點B作BM⊥BC,交CQ的延長線于點M,過點M作MN⊥x軸于點N,
∵B(3,0),C(0,﹣3)
∴OB=OC=3,BC=3,
∴△OBC為等腰直角三角形,
∴△BMN為等腰直角三角形,
∵∠ACQ=45°,
∴∠OCA=∠BCM,
∵A(1,0),
∴,
∴,
∵,
∴,
∴BN=NM=1,
∴M(4,﹣1),
∴直線CQ的解析式為,
設(shè)點,
∴,
整理得:,
解得或n=0(舍),
∴.
20.(2022?運城二模)如圖,已知拋物線y=ax2+bx﹣8與x軸交于點A(﹣2,0),B(8,0)兩點,與y軸交于點C,點P是直線BC下方拋物線上一動點,過點P作直線PE∥y軸,交直線BC于點D,交x軸于點F,以PD為斜邊,在PD的右側(cè)作等腰直角△PDF.
(1)求拋物線的表達式,并直接寫出直線BC的表達式;
(2)設(shè)點P的橫坐標(biāo)為m(0<m<3),在點P運動的過程中,當(dāng)?shù)妊苯恰鱌DF的面積為9時,請求出m的值;
(3)連接AC,該拋物線上是否存在一點M,使∠ACO+∠BCM=∠ABC,若存在,請直接寫出所有符合條件的點M的坐標(biāo),若不存在,請說明理由.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法求出拋物線的解析式,再求出C點坐標(biāo),然后利用待定系數(shù)法求直線BC的表達式即可;
(2)設(shè)出P(m,﹣3m﹣8),D(m,m﹣8),然后根據(jù)兩點間距離公式表示出PD長,再根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)列出△PDF的面積表達式,結(jié)合面積為9建立方程求解,即可解決問題;
(3)分點M在BC的上方和點M在BC的下方兩種情況討論,根據(jù)題意畫出圖形,構(gòu)造三角形全等,求出直線CM上的一點坐標(biāo),則可利用待定系數(shù)法求出直線CM的解析式,最后和拋物線的解析式聯(lián)立求解,即可求出點M的坐標(biāo).
【解答】解:(1)把A(﹣2,0),B(8,0)分別代入y=ax2+bx﹣8中,
則,
解得,
∴拋物線的表達式為y=x2﹣3x﹣8;
令x=0.則y=﹣8,
∴C(0,﹣8),
設(shè)直線BC解析式為y=kx﹣8(k≠0),
把B(8,0)代入解析式得,8k﹣8=0,
解得:k=1,
∴直線BC解析式為y=x﹣8;
(2)∵點P的橫坐標(biāo)為m(0<m<3),
∴P(m,﹣3m﹣8),D(m,m﹣8),
∴PD=(m﹣8)﹣(﹣3m﹣8)=﹣+4m,
過點P作PN⊥PD于N,
∵△PDF是等腰直角三角形,PD為斜邊,
∴PN=DN,
∴FN=PD,
∴S△PDF=PD?FN=PD2=9,
∴PD=6,
∴﹣+4m=6,
解得:m1=6,m2=2,
又∵0<m<3,
∴m=2;
(3)存在,理由如下:由(2)得△BOC為等腰直角三角形,
∴∠ACO+∠BCM=∠ABC=∠BCO=45°,
①如圖,當(dāng)點M在BC的上方時,設(shè)CM與x軸交于一點D,
∵∠ACO+∠BCD=∠ABC=∠BCO=∠OCD+∠BCD,
∴∠ACO=∠DCO,
∵OC⊥AD,OC=OC,
∴△AOC≌△COD(ASA),
∴OD=OA=2,
∴D(2,0),
設(shè)直線CM解析式為y=nx﹣8(n≠0),
則2n﹣8=0,
解得:n=4,
∴直線CM解析式為y=4x﹣8,
則,
解得:或(舍去),
∴此時點M的坐標(biāo)為(14,48);
②如圖,當(dāng)點M在BC的下方時,
過B作x軸的垂線,過C作y軸的垂線,兩條垂線交于一點H,作∠HCK=∠ACO,CK交拋物線與點M,
由(2)得△BOC為等腰直角三角形,
∴∠ABC=∠BCO=45°,
∴∠BCH=45°,
即∠BCM+∠MCH﹣45°,
∵∠ACO+∠BCM=∠ABC=45°,
∴∠ACQ=∠MCH,
又∵∠AOC=∠KHC=90°,
∵OB=OC.∠COB=∠OCH=∠OBH=90°,
∴四邊形OCHB正方形,
∵OC=OH,
∴△AOC≌△KHC(ASA),
∴KH=OA=2,
∴BK=BH﹣KH=8﹣2=6,
∴K(8,﹣6),
設(shè)直線CK的解析式為y=ex﹣8(e≠0),
∴﹣6=8e﹣8,
解得:e=,
∴直線CK的解析式為y=x﹣8,
則,
解得或(舍去),
∴M(,﹣);
綜上所述,點M坐標(biāo)為(14,48)或(,﹣).
21.(2022?永安市模擬)已知二次函數(shù)y=x2+(k﹣2)x﹣2k.
(1)當(dāng)此二次函數(shù)的圖象與x軸只有一個交點時,求該二次函數(shù)的解析式;
(2)當(dāng)k>0時,直線y=kx十2交拋物線于A,B兩點(點A在點B的左側(cè)),點P在線段AB上,過點P做PM垂直x軸于點M,交拋物線于點N.
①求PN的最大值(用含k的代數(shù)式表示);
②若拋物線與x軸交于E,F(xiàn)兩點,點E在點F的左側(cè).在直線y=kx+2上是否存在唯一一點Q,使得∠EQO=90°?若存在,請求出此時k的值;若不存在,請說明理由.
【分析】(1)可求得二次函數(shù)與x軸的交點為(2,0)(﹣k,0),進而得出結(jié)果;
(2)①設(shè)點P(m,km+2),從而表示出點N的坐標(biāo),進而表示出PN的函數(shù)關(guān)系式,進一步求得結(jié)果;
②只需以O(shè)E為直徑的圓與直線y=kx+2相切,即OE的中點I到GH的距離等于半徑,根據(jù)面積法可求得k的值.
【解答】解:(1)當(dāng)y=0時,x2+2(k﹣2)x﹣2k=0,
∴(x﹣2)?(x+k)=0,
∴x1=2,x2=﹣k,
∵二次函數(shù)的圖象與x軸只有一個交點,
∴k=﹣2,
∴該二次函數(shù)的解析式為y=x2﹣4x+4;
(2)①設(shè)點P的坐標(biāo)為(m,km+2),則點N的坐標(biāo)為(m,m2+(k﹣2)m﹣2k),
∴PN=km+2﹣[m2+(k﹣2)m﹣2k]=﹣m2+2m+2+2k=﹣(m﹣1)2+3+2k,
∴當(dāng)m=1時,PN取得最大值,最大值為3+2k;
②如圖,
存在唯一的Q點,使∠EQO=90°:
設(shè)直線y=kx+2交x周于G,交y軸于H,OE的中點記作I,作IQ⊥GH于Q,連接IH,
當(dāng)IQ=,∠EQO=90°且有唯一的點Q,
當(dāng)y=0時,kx+2=0,
∴x=﹣,
∴OG=,
當(dāng)x=0時,y=2,
∴OH=2,
∴GH==,
由(1)知:OE=k,
∴OI=IQ=,
∵S△GOH=S△HOI+S△GIH,
∴,
∴2×=2×+,
∴k=.
22.(2022?南崗區(qū)三模)在平面直角坐標(biāo)系中,點O為坐標(biāo)系的原點,經(jīng)過點B(3,6)的拋物線與x軸的正半軸交于點A.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖1,點P為第一象限拋物線上的一點,且點P在拋物線對稱軸的右側(cè),連接OP,AP,設(shè)點P的橫坐標(biāo)為t,△OPA的面積為S,求S與t的函數(shù)解析式(不要求寫出自變量t的取值范圍);
(3)如圖2,在(2)的條件下,當(dāng)時,連接BP,點C為線段OA上的一點,過點C作x軸的垂線交BP的延長線于點D,連接OD,BC,若,求點C的坐標(biāo).
【分析】(1)根據(jù)拋物線經(jīng)過點B(3,6)得:6=﹣×32+3b,解得拋物線的解析式為:y=﹣x2+x;
(2)過點P作PE⊥x軸,垂足為點E,由點P的橫坐標(biāo)為t,得P(t,﹣t2+t),PE=﹣t2+t,由y=﹣x2+x可得點A的坐標(biāo)為(7,0),故S=OA?PE=×7?(﹣t2+t)=﹣t2+t;
(3)過點P作PE⊥x軸,垂足為點E,過點B作FG⊥y軸,垂足為點F,F(xiàn)G交EP的延長線于點G,取OD的中點M,連接BM,CM,延長BM交x軸于點N,延長CM至點H,當(dāng)S=時,結(jié)合(2)可得t=5,點P的坐標(biāo)為(5,5),在Rt△OBF中,,在Rt△PBG中,,即得∠BOF=∠PBG,設(shè)∠CBD=2α,由,可證明∠CMN=90°﹣2α=∠OMN,從而BN⊥x軸,CN=ON,又CN=ON=3,即得OC=6,點C的坐標(biāo)為(6,0).
【解答】解:(1)根據(jù)題意得:6=﹣×32+3b,
解得:b=,
∴拋物線的解析式為:y=﹣x2+x;
(2)過點P作PE⊥x軸,垂足為點E,如圖:
∵點P在拋物線y=﹣x2+x上,點P的橫坐標(biāo)為t,
∴P(t,﹣t2+t),
∴PE=﹣t2+t,
在y=﹣x2+x中,令y=0,得﹣x2+x=0,
解得x1=0,x2=7,
∴點A的坐標(biāo)為(7,0),
∴S=OA?PE=×7?(﹣t2+t)=﹣t2+t;
答:S與t的函數(shù)解析式為S=﹣t2+t;
(3)過點P作PE⊥x軸,垂足為點E,過點B作FG⊥y軸,垂足為點F,F(xiàn)G交EP的延長線于點G,取OD的中點M,連接BM,CM,延長BM交x軸于點N,延長CM至點H,如圖:,
當(dāng)S=時,=﹣t2+t,
解得t1=2,t2=5,
∵拋物線y=﹣x2+x的對稱軸為直線x=,點P在對稱軸的右側(cè),
∴t=5,
∴點P的坐標(biāo)為(5,5),
∵FG⊥y軸,
∴∠BFO=∠PEA=90°,
又∵∠FOA=90°,
∴∠BFO+∠FOA=180°,
∴FG∥OA,
∴∠G=∠PEA=90°,
∵點P的坐標(biāo)為(5,5),
∴PE=OE,
∴∠POE=∠OPE=45°,
∵B(3,6),
∴BG=2,PG=1,
在Rt△OBF中,,
在Rt△PBG中,,
∴tan∠BOF=tan∠PBG,
∴∠BOF=∠PBG,
又∵∠BOF+∠OBF=90°,
∴∠PBG+∠OBF=90°,
∴∠OBP=90°,
設(shè)∠CBD=2α,
∵,
∴∠ODB=∠CBD+POA=α+45°,
∵∠OBD=∠OCD=90°,
∴BM=OM=DM=CM,
∴∠MBD=∠BDM=α+45°,
∴∠MCB=∠MBC=α+45°﹣2α=45°﹣α,∠OMN=∠BMD=180°﹣2(α+45°)=90°﹣2α,∠BMO=2α+90°,
∴∠BMH=∠MCB+∠MBC=90°﹣2α,
∴∠OMH=∠BMO﹣∠BMH=(2α+90°)﹣(90°﹣2α)=4α,
∴∠CMN=180°﹣∠OMH﹣∠OMN=180°﹣4α﹣(90°﹣2α)=90°﹣2α=∠OMN,
∵OM=CM,
∴BN⊥x軸,CN=ON,
∴CN=ON=3,
∴OC=6,
∴點C的坐標(biāo)為(6,0).
23.(2022?同安區(qū)二模)已知拋物線y=ax2+bx+c(a<0)過點A(﹣1,0)和C(0,3),與x軸交于另一點B,頂點為D.
(1)求a、b滿足的關(guān)系式;
(2)對于拋物線上的任意兩點P1(x1,y1),P2(x2,y2),當(dāng)y1=y(tǒng)2時,恒有|x1﹣1|=|x2﹣1|.
①求拋物線解析式;
②AC與BD的延長線交于點H,在x軸上方的拋物線上是否存在點P,使得∠OPB=∠AHB.若存在,求出一個符合條件的點P的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法解答即可;
(2)①利用已知條件可知拋物線的對稱軸為直線x=1,利用二次函數(shù)的性質(zhì)與(1)中的結(jié)論得到關(guān)于a,b的關(guān)系式即可求得a,b的值,則結(jié)論可得;
②利用待定系數(shù)法求得直線AC,BD的解析式,聯(lián)立即可求得點H的坐標(biāo),過點H作HE⊥OB于點E,過點A作AF⊥HB于點F,利用點的坐標(biāo)的特征,勾股定理和相似三角形的判定與性質(zhì)求得線段HB,HF,AF的長度,利用等腰直角三角形的性質(zhì)可得∠AHB=45°,利用∠OCB=45°,即可得到當(dāng)點P與點C重合時,滿足∠OPB=∠AHB=45°,由此可求得滿足條件的點P 的坐標(biāo).
【解答】解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+c(a<0)過點A(﹣1,0)和C(0,3),
∴,
∴a﹣b+3=0,
∴a﹣b=﹣3;
(2)①∵對于拋物線上的任意兩點P1(x1,y1),P2(x2,y2),當(dāng)y1=y(tǒng)2時,恒有|x1﹣1|=|x2﹣1|,
∴該拋物線的對稱軸為直線x=1.
∴=1.
∴b=﹣2a.
∵a﹣b=﹣3,
∴a﹣(﹣2a)=﹣3,
∴a=﹣1.
∴b=﹣2a=2.
∴拋物線解析式為y=﹣x2+2x+3;
②在x軸上方的拋物線上存在點P,使得∠OPB=∠AHB,符合條件的點P的坐標(biāo)為(0,3).理由:
令y=0,則﹣x2+2x+3=0,
解:x=3或﹣1,
∴B(3,0).
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4).
設(shè)直線AC的解析式為y=dx+e,
∴,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=3x+3.
設(shè)直線BD的解析式為y=kx+n,
,
解得:.
∴直線BD的解析式為y=﹣2x+6.
∴,
解得:,
∴H(,).
過點H作HE⊥OB于點E,過點A作AF⊥HB于點F,如圖,
則HE=,OE=.
∵B(3,0),A(﹣1,0),C(0,3),
∴OB=3,OC=3,OA=1.
∴BE=OB﹣OE=,AB=OA+OB=4.
∴BH==.
∵∠HEB=∠OFB=90°,∠HBE=∠OBF,
∴△HEB∽△OFB,
∴,
∴,
∴BF=,AF=.
∴HF=HB﹣BF=,
∴AF=HF,
∵AF⊥BD,
∴△AFH為等腰直角三角形,
∴∠AHB=45°.
∵OB=OC=3,∠COB=90°,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
∴當(dāng)點P與點C重合時,滿足∠OPB=∠AHB=45°,
∴在x軸上方的拋物線上存在點P,使得∠OPB=∠AHB,符合條件的點P的坐標(biāo)為(0,3).
24.(2022?伊寧市模擬)拋物線y=﹣x2+bx+c經(jīng)過點A(﹣1,0)和點B(3,0),與y軸交于點C.
(1)求該拋物線的函數(shù)表達式;
(2)如圖1,點M是第一象限內(nèi)拋物線上一動點,過點M作MF⊥x軸于點F,作ME⊥y軸于點E,當(dāng)矩形MEOF周長最大時,求M點坐標(biāo).
(3)如圖2,點P是該拋物線上一動點,連接PC,AC,直接寫出使得∠PCB=∠ACO時點P的坐標(biāo).
【分析】(1)把點A(﹣1,0)和點B(3,0)代入y=﹣x2+bx+c解方程組即可得到結(jié)論;
(2)設(shè)M(m,﹣m2+2m+3),求得F(m,0),E(0,﹣m2+2m+3),根據(jù)矩形的性質(zhì)得到EM=OF=m,OE=MF=﹣m2+2m+3,求得矩形MEOF的周長=﹣2(m﹣)2+,當(dāng)m=時,矩形MEOF周長最大,于是得到結(jié)論;
(3)在y=﹣x2+2x+3中,令x=0,則y=3,求得C(0,3),根據(jù)勾股定理得到BC=3,如圖2,作QB⊥CB,QH⊥x軸,得到∠CBQ=∠BHQ=90°,根據(jù)勾股定理得到BQ=,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得到BH=QH=1,求得Q(4,1)或(2,﹣1),于是得到直線CQ函數(shù)為y=﹣x+3或y=﹣2x+3,解方程組即可得到結(jié)論.
【解答】解:(1)把點A(﹣1,0)和點B(3,0)代入y=﹣x2+bx+c得,,
解得,
∴該拋物線的函數(shù)表達式為y=﹣x2+2x+3;
(2)∵點M是第一象限內(nèi)拋物線上一動點,
∴設(shè)M(m,﹣m2+2m+3),
∵MF⊥x軸于點F,作ME⊥y軸于點E,
∴F(m,0),E(0,﹣m2+2m+3),
∵四邊形MEOF是矩形,
∴EM=OF=m,OE=MF=﹣m2+2m+3,
∴矩形MEOF的周長=2m+2(﹣m2+2m+3)=﹣2m2+6m+6=﹣2(m﹣)2+,
∴當(dāng)m=時,矩形MEOF周長最大,
∴M點坐標(biāo)為(,);
(3)在y=﹣x2+2x+3中,令x=0,則y=3,
∴C(0,3),
∵B(3,0),
∴OC=3,OB=3,
∴BC=3,
如圖2,在CP上找一點Q,作QB⊥CB,QH⊥x軸
∴∠CBQ=∠BHQ=90°,
∵∠PCB=∠ACO,∠AOC=∠CBQ=90°,
∴△AOC∽△QBC,
∴BC:BQ=CO:AO=3:1,
∴BQ=,
∵∠OCB+∠CBO=∠CBO+∠QBH=90°,
∴∠OCB=∠QBH,
∴△COB∽△BHQ,
∴,
∴==,
∴BH=QH=1,
∴Q(4,1)或(2,﹣1),
則直線CQ函數(shù)為y=﹣x+3或y=﹣2x+3,
解或,
得或,
∴P坐標(biāo)為(,)或(4,﹣5).
這是一份2024年中考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)壓軸題培優(yōu)練習(xí)專題16二次函數(shù)與動點綜合問題(2份打包,原卷版+教師版),文件包含2024年中考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)壓軸題培優(yōu)練習(xí)專題16二次函數(shù)與動點綜合問題原卷版doc、2024年中考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)壓軸題培優(yōu)練習(xí)專題16二次函數(shù)與動點綜合問題教師版doc等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共87頁, 歡迎下載使用。
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15二次函數(shù)與角綜合問題(教師版),共96頁。試卷主要包含了角的數(shù)量關(guān)系問題,角的最值問題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份中考數(shù)學(xué)二輪壓軸培優(yōu)專題 二次函數(shù)的計算與證明綜合問題(2份打包,教師版+原卷版),文件包含中考數(shù)學(xué)二輪壓軸培優(yōu)專題二次函數(shù)的計算與證明綜合問題教師版doc、中考數(shù)學(xué)二輪壓軸培優(yōu)專題二次函數(shù)的計算與證明綜合問題原卷版doc等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共24頁, 歡迎下載使用。
注冊成功