
二次函數(shù)與等腰直角三角形的相結(jié)合的綜合問題,是中考數(shù)學(xué)壓軸題中比較常見的一種,涉及到的知識(shí)點(diǎn)有:等腰直角三角形的性質(zhì)、直角三角形的性質(zhì)、斜邊的中線、全等三角形與相似三角形、角平分線、方程與函數(shù)模型、函數(shù)的基本性質(zhì)等。等腰直角三角形與二次函數(shù)綜合問題常見的有三種類型:兩定一動(dòng)探索直角三角形問題;一定兩動(dòng)探索等腰直角三角形問題;三動(dòng)探索等腰直角三角形問題;常見的思路中,不管是哪種類型的等腰直角三角形三角形問題,分類討論的依據(jù)都是三個(gè)角分別為直角,解決的思路是通過構(gòu)造K型全等或相似圖來列方程解決。
【例1】(2022?棗莊)如圖①,已知拋物線L:y=x2+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A(0,3),B(1,0),過點(diǎn)A作AC∥x軸交拋物線于點(diǎn)C,∠AOB的平分線交線段AC于點(diǎn)E,點(diǎn)P是拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn).
(1)求拋物線的關(guān)系式;
(2)若動(dòng)點(diǎn)P在直線OE下方的拋物線上,連結(jié)PE、PO,當(dāng)△OPE面積最大時(shí),求出P點(diǎn)坐標(biāo);
(3)將拋物線L向上平移h個(gè)單位長(zhǎng)度,使平移后所得拋物線的頂點(diǎn)落在△OAE內(nèi)(包括△OAE的邊界),求h的取值范圍;
(4)如圖②,F(xiàn)是拋物線的對(duì)稱軸l上的一點(diǎn),在拋物線上是否存在點(diǎn)P,使△POF成為以點(diǎn)P為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形?若存在,直接寫出所有符合條件的點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法可得拋物線的解析式;
(2)過P作PG∥y軸,交OE于點(diǎn)G,設(shè)P(m,m2﹣4m+3),根據(jù)OE的解析式表示點(diǎn)G的坐標(biāo),表示PG的長(zhǎng),根據(jù)面積和可得△OPE的面積,利用二次函數(shù)的最值可得其最大值;
(3)求出原拋物線的對(duì)稱軸和頂點(diǎn)坐標(biāo)以及對(duì)稱軸與OE的交點(diǎn)坐標(biāo)、與AE的交點(diǎn)坐標(biāo),用含h的代數(shù)式表示平移后的拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo),列出不等式組求出h的取值范圍;
(4)存在四種情況:作輔助線,構(gòu)建全等三角形,證明△OMP≌△PNF,根據(jù)|OM|=|PN|,列方程可得點(diǎn)P的坐標(biāo);同理可得其他圖形中點(diǎn)P的坐標(biāo).
【解析】(1)∵拋物線L:y=x2+bx+c的圖象經(jīng)過點(diǎn)A(0,3),B(1,0),
∴,解得,
∴拋物線的解析式為:y=x2﹣4x+3;
(2)如圖,過P作PG∥y軸,交OE于點(diǎn)G,
設(shè)P(m,m2﹣4m+3),
∵OE平分∠AOB,∠AOB=90°,
∴∠AOE=45°,
∴△AOE是等腰直角三角形,
∴AE=OA=3,
∴E(3,3),
∴直線OE的解析式為:y=x,
∴G(m,m),
∴PG=m﹣(m2﹣4m+3)=﹣m2+5m﹣3,
∴S△OPE=S△OPG+S△EPG
=PG?AE
=×3×(﹣m2+5m﹣3)
=﹣(m2﹣5m+3)
=﹣(m﹣)2+,
∵﹣<0,
∴當(dāng)m=時(shí),△OPE面積最大,
此時(shí),P點(diǎn)坐標(biāo)為(,﹣);
(3)由y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,得拋物線l的對(duì)稱軸為直線x=2,頂點(diǎn)為(2,﹣1),
拋物線L向上平移h個(gè)單位長(zhǎng)度后頂點(diǎn)為F(2,﹣1+h).
設(shè)直線x=2交OE于點(diǎn)DM,交AE于點(diǎn)N,則E(2,3),
∵直線OE的解析式為:y=x,
∴M(2,2),
∵點(diǎn)F在△OAE內(nèi)(包括△OAE的邊界),
∴2≤﹣1+h≤3,
解得3≤h≤4;
(4)設(shè)P(m,m2﹣4m+3),分四種情況:
①當(dāng)P在對(duì)稱軸的左邊,且在x軸下方時(shí),如圖,過P作MN⊥y軸,交y軸于M,交l于N,
∴∠OMP=∠PNF=90°,
∵△OPF是等腰直角三角形,
∴OP=PF,∠OPF=90°,
∴∠OPM+∠NPF=∠PFN+∠NPF=90°,
∴∠OPM=∠PFN,
∴△OMP≌△PNF(AAS),
∴OM=PN,
∵P(m,m2﹣4m+3),
則﹣m2+4m﹣3=2﹣m,
解得:m=(舍)或,
∴P的坐標(biāo)為(,);
②當(dāng)P在對(duì)稱軸的左邊,且在x軸上方時(shí),
同理得:2﹣m=m2﹣4m+3,
解得:m1=(舍)或m2=,
∴P的坐標(biāo)為(,);
③當(dāng)P在對(duì)稱軸的右邊,且在x軸下方時(shí),
如圖,過P作MN⊥x軸于N,過F作FM⊥MN于M,
同理得△ONP≌△PMF,
∴PN=FM,
則﹣m2+4m﹣3=m﹣2,
解得:m1=或m2=(舍);
P的坐標(biāo)為(,);
④當(dāng)P在對(duì)稱軸的右邊,且在x軸上方時(shí),如圖,
同理得m2﹣4m+3=m﹣2,
解得:m=或(舍),
P的坐標(biāo)為:(,);
綜上所述,點(diǎn)P的坐標(biāo)是:(,)或(,)或(,)或(,).
方法二:作直線DE:y=x﹣2,
E(1,﹣1)是D點(diǎn)(1,0)繞O點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°并且OD縮小2倍得到,
易知直線DE即為對(duì)稱軸上的點(diǎn)繞O點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°,且到O點(diǎn)距離縮小倍的軌跡,
聯(lián)立直線DE和拋物線解析式得x2﹣4x+3=x﹣2,
解得x1=,x2=,
同理可得x3=或x4=;
綜上所述,點(diǎn)P的坐標(biāo)是:(,)或(,)或(,)或(,).
【例2】.(2022?東營(yíng))如圖,拋物線y=ax2+bx﹣3(a≠0)與x軸交于點(diǎn)A(﹣1,0),點(diǎn)B(3,0),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)求拋物線的表達(dá)式;
(2)在對(duì)稱軸上找一點(diǎn)Q,使△ACQ的周長(zhǎng)最小,求點(diǎn)Q的坐標(biāo);
(3)點(diǎn)P是拋物線對(duì)稱軸上的一點(diǎn),點(diǎn)M是對(duì)稱軸左側(cè)拋物線上的一點(diǎn),當(dāng)△PMB是以PB為腰的等腰直角三角形時(shí),請(qǐng)直接寫出所有點(diǎn)M的坐標(biāo).
【分析】(1)用待定系數(shù)法求函數(shù)的解析式即可;
(2)連接CB交對(duì)稱軸于點(diǎn)Q,當(dāng)C、B、Q三點(diǎn)共線時(shí),△ACQ的周長(zhǎng)最小,求出直線BC的解析式,再求Q點(diǎn)坐標(biāo)即可;
(3)分兩種情況討論:當(dāng)∠BPM=90°時(shí),PM=PB,M點(diǎn)與A點(diǎn)重合,則M(﹣1,0);當(dāng)∠PBM=90°時(shí),PB=BM,過點(diǎn)B作x軸的垂線GH,過點(diǎn)P作PH⊥GH交于H,過點(diǎn)M作MG⊥HG交于G,可證明△BPH≌△MBG(AAS),設(shè)P(1,t),則M(3﹣t,﹣2),求出M點(diǎn)坐標(biāo)為(1﹣,﹣2).
【解析】(1)將點(diǎn)A(﹣1,0),點(diǎn)B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,
∴,
解得,
∴y=x2﹣2x﹣3;
(2)連接CB交對(duì)稱軸于點(diǎn)Q,
∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴拋物線的對(duì)稱軸為直線x=1,
∵A、B關(guān)于對(duì)稱軸x=1對(duì)稱,
∴AQ=BQ,
∴AC+AQ+CQ=AC+CQ+BQ≥AC+BC,
當(dāng)C、B、Q三點(diǎn)共線時(shí),△ACQ的周長(zhǎng)最小,
∵C(0,﹣3),B(3,0),
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=x﹣3,
∴Q(1,﹣2);
(3)當(dāng)∠BPM=90°時(shí),PM=PB,
∴M點(diǎn)與A點(diǎn)重合,
∴M(﹣1,0);
當(dāng)∠PBM=90°時(shí),PB=BM,
過點(diǎn)B作x軸的垂線GH,過點(diǎn)P作PH⊥GH交于H,過點(diǎn)M作MG⊥HG交于G,
∵∠PBM=90°,
∴∠PBH+∠MBG=90°,
∵∠PBH+∠BPH=90°,
∴∠MBG=∠BPH,
∵BP=BM,
∴△BPH≌△MBG(AAS),
∴BH=MG,PH=BG=2,
設(shè)P(1,t),則M(3﹣t,﹣2),
∴﹣2=(3﹣t)2﹣2(3﹣t)﹣3,
解得t=2+或t=2﹣,
∴M(1﹣,﹣2)或(5+,﹣2),
∵M(jìn)點(diǎn)在對(duì)稱軸的左側(cè),
∴M點(diǎn)坐標(biāo)為(1﹣,﹣2);
綜上所述:M點(diǎn)的坐標(biāo)為(1﹣,﹣2)或(﹣1,0).
【例3】(2022?吉林)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=x2+bx+c(b,c是常數(shù))經(jīng)過點(diǎn)A(1,0),點(diǎn)B(0,3).點(diǎn)P在此拋物線上,其橫坐標(biāo)為m.
(1)求此拋物線的解析式.
(2)當(dāng)點(diǎn)P在x軸上方時(shí),結(jié)合圖象,直接寫出m的取值范圍.
(3)若此拋物線在點(diǎn)P左側(cè)部分(包括點(diǎn)P)的最低點(diǎn)的縱坐標(biāo)為2﹣m.
①求m的值.
②以PA為邊作等腰直角三角形PAQ,當(dāng)點(diǎn)Q在此拋物線的對(duì)稱軸上時(shí),直接寫出點(diǎn)Q的坐標(biāo).
【分析】(1)通過待定系數(shù)法求解.
(2)令y=0,求出拋物線與x軸交點(diǎn)坐標(biāo),結(jié)合圖象求解.
(3)①分類討論點(diǎn)P在拋物線對(duì)稱軸右側(cè)及左側(cè)兩種情況,分別求出頂點(diǎn)為最低點(diǎn)和點(diǎn)P為最低點(diǎn)時(shí)m的值.
②根據(jù)m的值,作出等腰直角三角形求解.
【解析】(1)將(1,0),(0,3)代入y=x2+bx+c得,
解得,
∴y=x2﹣4x+3.
(2)令x2﹣4x+3=0,
解得x1=1,x2=3,
∴拋物線與x軸交點(diǎn)坐標(biāo)為(1,0),(3,0),
∵拋物線開口向上,
∴m<1或m>3時(shí),點(diǎn)P在x軸上方.
(3)①∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴拋物線頂點(diǎn)坐標(biāo)為(2,﹣1),對(duì)稱軸為直線x=2,
當(dāng)m>2時(shí),拋物線頂點(diǎn)為最低點(diǎn),
∴﹣1=2﹣m,
解得m=3,
當(dāng)m≤2時(shí),點(diǎn)P為最低點(diǎn),
將x=m代入y=x2﹣4x+3得y=m2﹣4m+3,
∴m2﹣4m+3=2﹣m,
解得m1=(舍),m2=.
∴m=3或m=.
②當(dāng)m=3時(shí),點(diǎn)P在x軸上,AP=2,
∵拋物線頂點(diǎn)坐標(biāo)為(2,﹣1),
∴點(diǎn)Q坐標(biāo)為(2,﹣1)或(2,1)符合題意.
當(dāng)m=時(shí),如圖,∠QPA=90°過點(diǎn)P作y軸平行線,交x軸于點(diǎn)F,作QE⊥PF于點(diǎn)E,
∵∠QPE+∠APF=∠APF+∠PAF=90°,
∴∠QPE=∠PAF,
又∵∠QEP=∠PFA=90°,QP=PA,
∴△QEP≌△PFA(AAS),
∴QE=PF,即2﹣m=m2﹣4m+3,
解得m1=(舍),m2=.
∴PF=2﹣,AF=PE=1﹣,
∴EF=PF+PE=2﹣+1﹣=,
∴點(diǎn)Q坐標(biāo)為(2,).
綜上所述,點(diǎn)Q坐標(biāo)為(2,﹣1)或(2,1)或(2,).
1.(2022?石獅市模擬)已知拋物線y=ax2﹣2ax+a+2與x軸交于A,B兩點(diǎn)(A在B的左側(cè)),與y軸正半軸交于點(diǎn)C,點(diǎn)P為該拋物線在第一象限內(nèi)的點(diǎn).當(dāng)點(diǎn)P為該拋物線頂點(diǎn)時(shí),△ABP為等腰直角三角形.
(1)求該拋物線的解析式;
(2)過點(diǎn)P作PD⊥x軸于點(diǎn)E,交△ABP的外接圓于點(diǎn)D,求點(diǎn)D的縱坐標(biāo);
(3)直線AP,BP分別與y軸交于M,N兩點(diǎn),求的值.
【分析】(1)運(yùn)用配方法將拋物線解析式化為頂點(diǎn)式,可得到頂點(diǎn)坐標(biāo),根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)可得A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法即可求解;
(2)根據(jù)等腰直角三角形△ABP的外接圓可得AB為直徑,點(diǎn)E為圓心,即可得點(diǎn)D的縱坐標(biāo);
(3)利用待定系數(shù)法可得直線AP,BP的解析式,分別求出M,N兩點(diǎn)的坐標(biāo),由y=﹣x2+x+得C(0,),求出CN、CM的值,即可求解.
【解析】(1)∵y=ax2﹣2ax+a+2=a(x2﹣2x)+a+2=a(x﹣1)2+2,
∴拋物線的頂點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1,2),
如圖:過點(diǎn)P作PE⊥x軸于點(diǎn)E,則E(1,0),
∴PE=2,
∵△ABP為等腰直角三角形,
∴AE=BE=PE=AB=2,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
將B(3,0)代入y=a(x﹣1)2+2得,
a(3﹣1)2+2=0,解得a=﹣,
∴該拋物線的解析式為y=﹣(x﹣1)2+2=﹣x2+x+;
(2)如圖:
∵△ABP為等腰直角三角形,PD⊥x軸于點(diǎn)E,
∴AB為直徑,點(diǎn)E為圓心,
∵點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1,2),
∴PE=2,
∴DE=2,
∴D(1,﹣2),
∴點(diǎn)D的縱坐標(biāo)為﹣2;
(3)設(shè)直線AP的解析式為y=kx+b,
∵點(diǎn)(1,2),A(﹣1,0),
∴,解得,
∴直線AP的解析式為y=x+1,
令x=0,則y=1,
∴M(0,1),
同理得直線BP的解析式為y=﹣x+3,
令x=0,則y=3,
∴N(0,3),
∵y=﹣x2+x+與y軸正半軸交于點(diǎn)C,
∴C(0,),
∴CM=﹣1=,CN=3﹣=,
∴=3.
2.(2022?福建模擬)如圖,已知拋物線y=ax2+bx+c與x軸相交于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C(2,﹣4)在拋物線上,且△ABC是等腰直角三角形.
(1)求拋物線的解析式;
(2)過點(diǎn)D(2,0)的直線與拋物線交于點(diǎn)M,N,試問:以線段MN為直徑的圓是否過定點(diǎn)?證明你的結(jié)論.
【分析】(1)等腰直角三角形斜邊中線等于斜邊一半,點(diǎn)的坐標(biāo),不難求出A、B兩點(diǎn)坐標(biāo),把點(diǎn)A、B、C代入二次函數(shù)解析式,解三元一次方程組就可得到函數(shù)解析式.
(2))通過設(shè)過點(diǎn)D(2,0)的直線MN解析式為y=k(x﹣2)=kx﹣2k,得到關(guān)于x、關(guān)于y的方程,利用跟與系數(shù)的關(guān)系,再得到圓的解析式,待定系數(shù)法確定定點(diǎn)的x、y的值,確定定點(diǎn)的坐標(biāo).
【解析】連接AC、BC,過點(diǎn)C作CP垂直于x軸于點(diǎn)P.
在Rt△CAB中,AC=BC,CP⊥AB,點(diǎn)C(2,﹣4),
∴CP=AP=PB=4,OP=2,
∴OA=AP﹣OP=4﹣2=2,OB=OP+PB=4+2=6,
∴點(diǎn)A(﹣2,0),點(diǎn)B(6,0),
把點(diǎn)A(﹣2,0),點(diǎn)B(6,0),點(diǎn)C(2,﹣4)代入函數(shù)解析式得
,
解得,
∴拋物線的解析式為:y=x2﹣x﹣3.
故答案為:y=x2﹣x﹣3.
(2)設(shè)過點(diǎn)D(2,0)的直線MN解析式為y=k(x﹣2)=kx﹣2k,
聯(lián)立直線與拋物線解析式得關(guān)于x的等式:kx﹣2k=x2﹣x﹣3,
化簡(jiǎn)得=0,
xN+xM=﹣=4(k+1),xNxM==8k﹣①,
聯(lián)立直線與拋物線解析式得關(guān)于y的等式:y=(+2)2﹣(+2)﹣3,
化簡(jiǎn)得y2+(﹣﹣1)y﹣4=0,
yM+yN=4k2,yMyN=﹣②,
線段MN的中點(diǎn)就是圓的圓心,
∴xO=(xN+xM)=2(K+1),
代入直線方程得yO=2k2,
∴圓心坐標(biāo)為(2k+2,2k2),
直徑MN==,
把①、②代入上式化簡(jiǎn)整理得直徑MN=,
設(shè)圓上某一點(diǎn)(x,y)到圓心的距離等于半徑,
∴=,
化簡(jiǎn)整理得16k2+12﹣8k=x2﹣4kx﹣4x+y2﹣4k2y=﹣4yk2﹣4kx+x2﹣4x+y2,
圓過定點(diǎn),所以與k值無關(guān),看作是關(guān)于k的二次等式,
k2、k的系數(shù),常量對(duì)應(yīng)相等,
得﹣8=﹣4x,
x=2,
16=﹣4y,
y=﹣4,
由以上分析,所以以MN為直徑的圓過定點(diǎn)(2,﹣4).
故答案為:以線段MN為直徑的圓過定點(diǎn)(2,﹣4).
3.(2022?碑林區(qū)校級(jí)四模)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線y=﹣x2+mx+n與x軸交于點(diǎn)A,B(A在B的左側(cè)).
(1)若拋物線的對(duì)稱軸為直線x=﹣3,AB=4.求拋物線的表達(dá)式;
(2)平移(1)中的拋物線,使平移后的拋物線經(jīng)過點(diǎn)O,且與x軸正半軸交于點(diǎn)C,記平移后的拋物線頂點(diǎn)為P,若△OCP是等腰直角三角形,求點(diǎn)P的坐標(biāo).
【分析】(1)先根據(jù)拋物線的對(duì)稱性求出點(diǎn)A、點(diǎn)B的坐標(biāo),再將點(diǎn)A、點(diǎn)B的坐標(biāo)代入y=﹣x2+mx+n,列方程組求出m、n的值即可;
(2)設(shè)平移后的拋物線的表達(dá)式為y=﹣x2+bx,將點(diǎn)P的坐標(biāo)用含b的式子表示,過該拋物線的頂點(diǎn)P作PD⊥x軸于點(diǎn)D,根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì),可列方程求出b的值及點(diǎn)P的坐標(biāo).
【解析】(1)∵拋物線y=﹣x2+mx+n與x軸交于A、B兩點(diǎn),且拋物線的對(duì)稱軸為直線x=﹣3,
∴點(diǎn)A與點(diǎn)B關(guān)于直線x=﹣3對(duì)稱,
∵點(diǎn)A在點(diǎn)B的左側(cè),且AB=4,
∴A(﹣5,0),B(﹣1,0),
把A(﹣5,0)、B(﹣1,0)代入y=﹣x2+mx+n,
得,
解得,
∴拋物線的表達(dá)式為y=﹣x2﹣6x﹣5.
(2)根據(jù)題意,平移后的拋物線經(jīng)過原點(diǎn),
設(shè)平移后的拋物線的表達(dá)式為y=﹣x2+bx,
當(dāng)y=0時(shí),由﹣x2+bx=0得x1=0,x2=b,
∴C(b,0),
∴該拋物線的對(duì)稱軸為直線x=b,
當(dāng)x=b時(shí),y=﹣(b)2+b2=b2,
∴P(b,b2);
如圖,作PD⊥x軸于點(diǎn)D,則OD=CD,
∵△OCP是等腰直角三角形,
∴∠OPC=90°,
∴PD=OC=OD,
∴b2=b,
解得b1=2,b2=0(不符合題意,舍去),
∴P(1,1).
4.(2021秋?福清市期末)已知拋物線y=ax2+bx﹣2經(jīng)過(2,2),且頂點(diǎn)在y軸上.
(1)求拋物線解析式;
(2)直線y=kx+c與拋物線交于A,B兩點(diǎn).
①點(diǎn)P在拋物線上,當(dāng)k=0,且△ABP為等腰直角三角形時(shí),求c的值;
②設(shè)直線y=kx+c交x軸于點(diǎn)M(m,0),線段AB的垂直平分線交y軸于點(diǎn)N,當(dāng)c=1,m>6時(shí),求點(diǎn)N縱坐標(biāo)n的取值范圍.
【分析】(1)由題意可知b=0,再將(2,2)代入y=ax2+bx﹣2即可求解析式;
(2)①求出A(,0),B(﹣,0),再由2[c+2+(c+2)2]=4(c+2),即可求c;
②由題意可得m=﹣,k<0,再由m>6,可得﹣<k<0,聯(lián)立,得到AB的中點(diǎn)為(,+1),設(shè)AB的線段垂直平分線所在直線解析式為y=k'x+b,與x軸的交點(diǎn)P(﹣,0),與y軸的交點(diǎn)為N(0,b),由∠PNO=∠AMO,可得k'=m=﹣,則有線段AB的垂直平分線為y=﹣x++,所以N點(diǎn)縱坐標(biāo)為n=+,即可求<n<.
【解析】(1)∵頂點(diǎn)在y軸上,
∴b=0,
∵拋物線y=ax2+bx﹣2經(jīng)過(2,2),
∴4a﹣2=2,
∴a=1,
∴y=x2﹣2;
(2)①當(dāng)k=0時(shí),y=c,
聯(lián)立,
∴A(,c),B(﹣,c),
∵△ABP為等腰直角三角形,
∴P點(diǎn)在AB的垂直平分線上,
∴P點(diǎn)在拋物線的頂點(diǎn)(0,﹣2)處,
∵AB=2,AP=BP=,
∴2[c+2+(c+2)2]=4(c+2),
∴c=0;
②∵c=1,
∴y=kx+1,
∴m=﹣,
由題意可知,k<0,
∵m>6,
∴﹣<k<0,
聯(lián)立,
∴x2﹣kx﹣2=0,
∴xA+xB=k,
∴AB的中點(diǎn)為(,+1),
設(shè)AB的線段垂直平分線所在直線解析式為y=k'x+b,
∴與x軸的交點(diǎn)P(﹣,0),與y軸的交點(diǎn)為N(0,b),
∵PN⊥AB,
∴∠PNO=∠AMO,
∴=,
∴k'=m=﹣,
∴y=﹣x+b,
∴線段AB的垂直平分線為y=﹣x++,
∴N點(diǎn)縱坐標(biāo)為n=+,
∴<n<.
5.(2022?集美區(qū)二模)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線T:y=a(x+4)(x﹣m)與x軸交于A,B兩點(diǎn),m>﹣3,點(diǎn)B在點(diǎn)A的右側(cè),拋物線T的頂點(diǎn)為記為P.
(1)求點(diǎn)A和點(diǎn)B的坐標(biāo);(用含m的代數(shù)式表示)
(2)若a=m+3,且△ABP為等腰直角三角形,求拋物線T的解析式;
(3)將拋物線T進(jìn)行平移得到拋物線T',拋物線T'與x軸交于點(diǎn)B,C(4,0),拋物線T'的頂點(diǎn)記為Q.若0<a<,且點(diǎn)C在點(diǎn)B的右側(cè),是否存在直線AP與CQ垂直的情形?若存在,求m的取值范圍;若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)解方程(x+4)(x﹣m)=0可求A、B點(diǎn)坐標(biāo);
(2)求出頂點(diǎn)P(m﹣2,(﹣m﹣3)()2),利用等腰直角三角形斜邊的中線等腰斜邊的一半,求出m即可求解;
(3)分別求出直線AP與直線CQ的解析式,通過聯(lián)立方程組求出這兩條直線的交點(diǎn)M,過點(diǎn)M作NM⊥x軸交于N,可得△AMN∽△MCN,則(am2﹣8a)2=(﹣m+4)(4+m),得到a2=,再由a的取值范圍確定m的范圍即可.
【解析】(1)令y=0,則(x+4)(x﹣m)=0,
解得x=﹣4或x=m,
∴A(﹣4,0),B(m,0);
(2)∵a=m+3,
∴y=(m+3)(x+4)(x﹣m)=(m+3)(x2+4x﹣mx﹣4m),
∴P(m﹣2,(﹣m﹣3)()2),
∵△ABP為等腰直角三角形,
∵AB=m+4,
∴AB=(m+4)=(m+3)()2,
解得m=﹣2或m=﹣5,
∵m>﹣3,
∴m=﹣2,
∴y=x2+6x+8;
(3)存在直線AP與CQ垂直的情形,理由如下:
∵y=a(x+4)(x﹣m),
∴P(m﹣2,),
由題意可知拋物線T'的解析式為y=a(x﹣m)(x﹣4),
∴Q(,),
設(shè)直線AP的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣(m+4)x﹣2a(m+4),
同理可求直線CQ的解析式為y=﹣(m﹣4)x+2a(m﹣4),
聯(lián)立方程組,
解得,
設(shè)直線AP與直線CQ的交點(diǎn)為M,
∴M(﹣m,am2﹣8a),
過點(diǎn)M作NM⊥x軸交于N,
∵AM⊥CQ,
∴∠AMQ=90°,
∴∠AMN+∠NMC=90°,
∵∠AMN+∠NAM=90°,
∴∠NMC=∠NAM,
∴△AMN∽△MCN,
∴=,
∴(am2﹣8a)2=(﹣m+4)(4+m),
∴a2=,
∵0<a<,
∴0<<,
解得﹣3<m<4.
6.(2022?城廂區(qū)模擬)拋物線y=x2﹣(m+3)x+3m與x軸交于A、B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C(不與點(diǎn)O重合).
(1)若點(diǎn)A在x軸的負(fù)半軸上,且△OBC為等腰直角三角形.
①求拋物線的解析式;
②在拋物線上是否存在一點(diǎn)D,使得點(diǎn)O為△BCD的外心,若存在,請(qǐng)求出點(diǎn)D的坐標(biāo),若不存在,請(qǐng)說明理由.
(2)點(diǎn)P在拋物線對(duì)稱軸上,且點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為﹣9,將直線PC向下平移n(1≤n≤4)個(gè)單位長(zhǎng)度得到直線P′C′,若直線P′C′與拋物線有且只有一個(gè)交點(diǎn),求△ABC面積的取值范圍.
【分析】(1)①分別求出A(m,0),B(3,0),C(0,3m),再由OC=OB,求出m即可求解析式;
②由三角形外心的性質(zhì)可知OB=OC=OD=3,設(shè)D(t,t2﹣2t﹣3),則3=,求出t即可求D點(diǎn)坐標(biāo);
(2)由題可知P(,﹣9),求出平移后的直線P'C'的解析式為y=﹣6x+3m﹣n,聯(lián)立方程組,再由判別式Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,可得n=,由n的范圍求出m的范圍,再由S△ABC=(m﹣)2﹣,結(jié)合m的范圍即可求△ABC的面積的取值范圍.
【解析】(1)①令y=0,則x2﹣(m+3)x+3m=0,
解得x=3或x=m,
∴A(m,0),B(3,0),
令x=0,則y=3m,
∴C(0,3m),
∵△OBC為等腰直角三角形,
∴﹣3m=3
解得m=﹣1,
∴y=x2﹣2x﹣3;
②存在一點(diǎn)D,使得點(diǎn)O為△BCD的外心,理由如下:
∵點(diǎn)O為△BCD的外心,
∴OB=OC=OD=3,
設(shè)D(t,t2﹣2t﹣3),
∴3=,
解得t=,
∴D(,)或(,);
(2)∵y=x2﹣(m+3)x+3m,
∴拋物線的對(duì)稱軸為直線x=,
∵點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為﹣9,
∴P(,﹣9),
設(shè)直線PC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=﹣6x+3m,
∴平移后的直線P'C'的解析式為y=﹣6x+3m﹣n,
聯(lián)立方程組,
整理得,x2﹣(m﹣3)x+n=0,
∵直線P′C′與拋物線有且只有一個(gè)交點(diǎn),
∴Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,
∴n=,
∵1≤n≤4,
∴1≤≤4,
∴﹣1≤m≤1或5≤m≤7,
∵A(m,0),B(3,0),
∴AB=3﹣m,
∴S△ABC=×(3﹣m)×(﹣3m)=(m﹣)2﹣,
當(dāng)﹣1≤m≤1時(shí),0<S△ABC≤6;5≤m≤7時(shí),15≤S△ABC≤42.
7.(2022?將樂縣模擬)拋物線y=ax2+bx+c與直線y=﹣有唯一的公共點(diǎn)A,與直線y=交于點(diǎn)B,C(C在B的右側(cè)),且△ABC是等腰直角三角形.過C作x軸的垂線,垂足為D(3,0).
(1)求拋物線的解析式;
(2)直線y=2x與拋物線的交點(diǎn)為P,Q,且P在Q的左側(cè).
(?。┣驪,Q兩點(diǎn)的坐標(biāo);
(ⅱ)設(shè)直線y=2x+m(m>0)與拋物線的交點(diǎn)為M,N,求證:直線PM,QN,CD交于一點(diǎn).
【分析】(1)過點(diǎn)A作AM⊥BC交于M,由等腰直角三角形的性質(zhì)求出AM=BM=2,從而求出M(1,),A(1,﹣),B(﹣1,),再用待定系數(shù)法求解析式即可;
(2)(?。┞?lián)立方程組,即可求P、Q點(diǎn)的坐標(biāo);
(ⅱ)設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),聯(lián)立方程組,可得x1+x2=6,y1=2x1+m,y2=2=﹣2x1+m+12,求出直線PM的解析式后,求直線PM與CD的交點(diǎn)為(3,6+),求出QN的解析式后,求直線QN與CD的交點(diǎn)為(3,6+),從而所求得證.
【解答】(1)解:過點(diǎn)A作AM⊥BC交于M,
∵△ABC是等腰直角三角形,
∴AM=BM=﹣(﹣)=2,
∵CD⊥x軸,D(3,0),
∴C(3,),
∴M(1,),A(1,﹣),B(﹣1,),
設(shè)y=ax2+bx+c(a≠0),
∴,
解得,
∴y=x2﹣x;
(2)(?。┙猓郝?lián)立方程組,
解得或,
∵P在Q的左側(cè),
∴P(0,0),Q(6,12);
(ⅱ)證明:設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
聯(lián)立方程組,
整理得x2﹣6x﹣2m=0,
∴x1+x2=6,
∴y1=2x1+m,y2=2=﹣2x1+m+12,
設(shè)直線PM的解析式為y=k1x,
∴2x1+m=k1x1,
∴k1=2+,
∴y=(2+)x,
∴直線PM與CD的交點(diǎn)為(3,6+),
設(shè)QN的解析式為y=k2x+b2,
∴,
解得,
∴y=(2﹣)x+,
∴直線QN與CD的交點(diǎn)為(3,6+),
∴直線PM,QN,CD交于一點(diǎn).
8.(2022?贛州模擬)如圖,二次函數(shù)y=ax2+bx﹣3(x≤3)的圖象過點(diǎn)A(﹣1,0),B(3,0),C(0,c),記為L(zhǎng).將L沿直線x=3翻折得到“部分拋物線”K,點(diǎn)A,C的對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別為點(diǎn)A',C'.
(1)求a,b,c的值;
(2)畫出“部分拋物線”K的圖象,并求出它的解析式;
(3)某同學(xué)把L和“部分拋物線”K看作一個(gè)整體,記為圖形“W”,若直線y=m和圖形“W”只有兩個(gè)交點(diǎn)M,N(點(diǎn)M在點(diǎn)N的左側(cè)).
①直接寫出m的取值范圍;
②若△MNB為等腰直角三角形,求m的值.
【分析】(1)將A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,求出函數(shù)解析式即可求解;
(2)A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)關(guān)于x=3對(duì)稱的點(diǎn)分別為A'(7,0),B(3,0),C(6,﹣3),再由待定系數(shù)法求出拋物線解析式即可;
(3)①數(shù)形結(jié)合即可求m的取值范圍;
②當(dāng)m=﹣4時(shí),△MNB是等腰三角形但不是直角三角形;當(dāng)m>0時(shí),由2+=m,求出m=5.
【解析】(1)將A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,
∴,
解得,
∴y=x2﹣2x﹣3,
將C(0,c)代入y=x2﹣2x﹣3,可得c=﹣3;
(2)A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)關(guān)于x=3對(duì)稱的點(diǎn)分別為A'(7,0),B(3,0),C(6,﹣3),
設(shè)拋物線的解析式為y=x2+b'x+c',
∴,
解得,
∴y=x2﹣10x+21;
(3)①∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴拋物線的頂點(diǎn)為(1,﹣4),
∴當(dāng)m=﹣4時(shí),直線y=m和圖形“W”只有兩個(gè)交點(diǎn);
當(dāng)m>0時(shí),直線y=m和圖形“W”只有兩個(gè)交點(diǎn);
∴m>0或m=﹣4時(shí),直線y=m和圖形“W”只有兩個(gè)交點(diǎn);
②當(dāng)m=﹣4時(shí),M(1,﹣4),N(5,﹣4),
∴BM=BN,
∴△MNB是等腰三角形但不是直角三角形;
當(dāng)m>0時(shí),M(1﹣,m),N(5+,m),
∴BM=BN,
當(dāng)BM⊥AM時(shí),2+=m,
解得m=0(舍)或m=5,
∴m=5.
9.(2022?瓊海二模)如圖1,拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于點(diǎn)A(3,0)、B(﹣1,0),與y軸交于點(diǎn)C,點(diǎn)P為x軸上方拋物線上的動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)F為y軸上的動(dòng)點(diǎn),連接PA,PF,AF.
(1)求該拋物線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)解析式;
(2)如圖1,當(dāng)點(diǎn)F的坐標(biāo)為(0,﹣4),求出此時(shí)△AFP面積的最大值;
(3)如圖2,是否存在點(diǎn)F,使得△AFP是以AP為腰的等腰直角三角形?若存在,求出所有點(diǎn)F的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)如圖1,過點(diǎn)P作PQ∥y軸交直線AF于點(diǎn)Q,運(yùn)用待定系數(shù)法可得直線AF的解析式為y=x﹣4,設(shè)P(t,﹣t2+2t+3)(﹣1<t<3),則Q(t,t﹣4),利用三角形面積公式可得S△AFP=PQ?OA=(﹣t2+t+7)×3=﹣(t﹣)2+,再運(yùn)用二次函數(shù)性質(zhì)即可求得答案;
(3)設(shè)P(m,﹣m2+2m+3)(﹣1<m<3),F(xiàn)(0,n),分兩種情況:①當(dāng)AP=AF,∠PAF=90°時(shí),②當(dāng)AP=PF,∠APF=90°時(shí),分別討論計(jì)算即可.
【解析】(1)∵拋物線y=ax2+bx+3與x軸交于點(diǎn)A(3,0)、B(﹣1,0),
∴,
解得:,
∴該拋物線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)解析式為y=﹣x2+2x+3;
(2)如圖1,過點(diǎn)P作PQ∥y軸交直線AF于點(diǎn)Q,
設(shè)直線AF的解析式為y=kx+d,
∵A(3,0),F(xiàn)(0,﹣4),
∴,
解得:,
∴直線AF的解析式為y=x﹣4,
設(shè)P(t,﹣t2+2t+3)(﹣1<t<3),則Q(t,t﹣4),
∴PQ=﹣t2+2t+3﹣(t﹣4)=﹣t2+t+7,
∴S△AFP=PQ?OA=(﹣t2+t+7)×3=﹣(t﹣)2+,
∵<0,﹣1<t<3,
∴當(dāng)t=時(shí),△AFP面積的最大值為;
(3)設(shè)P(m,﹣m2+2m+3)(﹣1<m<3),F(xiàn)(0,n),
∵A(3,0),
∴OA=3,OF=|n|,
①當(dāng)AP=AF,∠PAF=90°時(shí),如圖2,過點(diǎn)P作PD⊥x軸于點(diǎn)D,
則∠ADP=90°=∠AOF,
∴∠PAD+∠APD=90°,
∵∠PAD+∠FAO=90°,
∴∠APD=∠FAO,
在△APD和△FAO中,
,
∴△APD≌△FAO(AAS),
∴PD=OA,AD=OF,
∵PD=﹣m2+2m+3,AD=3﹣m,
∴﹣m2+2m+3=3,
解得:m=0或2,
當(dāng)m=0時(shí),P(0,3),AD=3,
∴OF=3,即|n|=3,
∵點(diǎn)F在y的負(fù)半軸上,
∴n=﹣3,
∴F(0,﹣3);
當(dāng)m=2時(shí),P(2,3),AD=1,
∴OF=1,即|n|=1,
∵點(diǎn)F在y的負(fù)半軸上,
∴n=﹣1,
∴F(0,﹣1);
②當(dāng)AP=PF,∠APF=90°時(shí),如圖3,過點(diǎn)P作PD⊥x軸于點(diǎn)D,PG⊥y軸于點(diǎn)G,
則∠PDA=∠PDO=∠PGF=90°,
∵∠PDO=∠PGF=∠DOG=90°,
∴四邊形PDOG是矩形,
∴∠FPG+∠FPD=90°,
∵∠APD+∠FPD=∠APF=90°,
∴∠FPG=∠APD,
在△FPG和△APD中,
,
∴△FPG≌△APD(AAS),
∴PG=PD,F(xiàn)G=AD,
∵PD=﹣m2+2m+3,AD=3﹣m,PG=m,
∴﹣m2+2m+3=m,
解得:m=(舍去)或m=,
當(dāng)m=時(shí),P(,),
∴FG=AD=3﹣m=3﹣=,
∴F(0,﹣2);
綜上所述,點(diǎn)F的坐標(biāo)為(0,﹣3)或(0,﹣1)或(0,﹣2).
10.(2022?虹口區(qū)二模)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線y=ax2+bx+6與x軸交于點(diǎn)A(﹣2,0)和點(diǎn)B(6,0),與y軸交于點(diǎn)C,頂點(diǎn)為D,聯(lián)結(jié)BC交拋物線的對(duì)稱軸l于點(diǎn)E.
(1)求拋物線的表達(dá)式;
(2)聯(lián)結(jié)CD、BD,點(diǎn)P是射線DE上的一點(diǎn),如果S△PDB=S△CDB,求點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3)點(diǎn)M是線段BE上的一點(diǎn),點(diǎn)N是對(duì)稱軸l右側(cè)拋物線上的一點(diǎn),如果△EMN是以EM為腰的等腰直角三角形,求點(diǎn)M的坐標(biāo).
【分析】(1)由點(diǎn)A,B的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法即可求出拋物線的表達(dá)式;
(2)求出點(diǎn)C、D的坐標(biāo),利用勾股定理的逆定理可得△BCD是直角三角形,∠BCD=90°,可得S△BCD=BC?CD=12,由三角形的面積公式結(jié)合S△PDB=S△CDB可得出PD=6,即可求解;
(3)設(shè)M(m,﹣m+6),且2<m<6,分兩種情況:①當(dāng)∠MEN=90°,EM=EN時(shí),②當(dāng)∠EMN=90°,EM=MN時(shí),根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)求出點(diǎn)M的坐標(biāo)即可.
【解析】(1)將A(﹣2,0),B(6,0)代入y=ax2+bx+6,
得:,
解得:,
∴二次函數(shù)的解析式為y=﹣x2+2x+6;
(2)如圖:
∵y=﹣x2+2x+6=﹣(x﹣2)2+8,
∴C(0,6)、D(2,8),
∵B(6,0),
∴BC==6,
CD==2,
BD==4,
∴BC2+CD2=BD2,
∴△BCD是直角三角形,∠BCD=90°,
∴S△BCD=BC?CD=12,
∵S△PDB=PD?(6﹣2)=2PD=S△CDB=12,
∴PD=6,
∴P(2,2);
(3)∵B(6,0),C(0,6).
∴直線BC的解析式為y=﹣x+6,OB=OC,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵y=﹣x2+2x+6,
∴對(duì)稱軸l為x=﹣=2,
當(dāng)x=2時(shí),y=﹣x+6=4,
∴E(2,4),
設(shè)M(m,﹣m+6),且2<m<6,
①當(dāng)∠MEN=90°,EM=EN時(shí),
過點(diǎn)E作EH⊥MN于H,
∴MN=2EH,∠EMN=∠ENM=45°,
∵∠OBC=∠OCB=45°,
∴∠NME=∠OCB,
∴MN∥y軸,
∴N(m,﹣m2+2m+6),
∴MN=﹣m2+2m+6+m﹣6=﹣m2+3m,EH=m﹣2,
∴﹣m2+3m=2(m﹣2),解得m=4或m=﹣2(不合題意,舍去),
∴M(4,2);
②當(dāng)∠EMN=90°,EM=MN時(shí),
∴EH=NH=MH=EN,∠MEN=∠ENM=45°,
∵∠OBC=∠OCB=45°,
∴∠MEN=∠OBC,
∴EN∥x軸,
∴點(diǎn)N的縱坐標(biāo)為4,
當(dāng)y=4時(shí),﹣x2+2x+6=4,
解得x=2+2或x=2﹣2(不合題意,舍去),
∴N(2+2,4),
∴EN=2+2﹣2=2,
∴EH=MH=EN=,
∴m=2+,
∴M(2+,4﹣);
綜上所述,點(diǎn)M的坐標(biāo)為(4,2)或(2+,4﹣).
11.(2022?順城區(qū)模擬)如圖,拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于點(diǎn)A和B(5,0),與y軸交于點(diǎn)C(0,5).
(1)求拋物線的解析式;
(2)拋物線的對(duì)稱軸與x軸交于點(diǎn)M,與BC交于點(diǎn)F,點(diǎn)D是對(duì)稱軸上一點(diǎn),當(dāng)點(diǎn)D關(guān)于直線BC的對(duì)稱點(diǎn)E在拋物線上時(shí),求點(diǎn)E的坐標(biāo);
(3)點(diǎn)P在拋物線的對(duì)稱軸上,點(diǎn)Q在直線BC上方的拋物線上,是否存在以O(shè),P,Q為頂點(diǎn)的三角形是等腰直角三角形,若存在,請(qǐng)直接寫出點(diǎn)Q的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法,將B,C的坐標(biāo)代入y=﹣x2+bx+c,即可求得二次函數(shù)的解析式;
(2)設(shè)點(diǎn)M關(guān)于直線BC的對(duì)稱點(diǎn)為點(diǎn)M′,連接MM′,BM′,則直線FM′為拋物線對(duì)稱軸關(guān)于直線BC的對(duì)稱直線,,可得△OBC是等腰直角三角形,求得點(diǎn)M′的坐標(biāo)為(5,3),由﹣x2+4x+5=3,解方程即可求解;
(3)設(shè)Q(m,﹣m2+4m+5),P(2,p),分三種情況討論,O,P,Q分別為等腰直角三角形的頂點(diǎn),分別作出圖形,構(gòu)造全等三角形,利用全等的性質(zhì),建立方程,解方程求解即可.
【解析】(1)∵點(diǎn)B(5,0),C(0,5)在拋物線y=﹣x2+bx+c上,
∴,解得,,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+4x+5;
(2)設(shè)點(diǎn)M關(guān)于直線BC的對(duì)稱點(diǎn)為點(diǎn)M′,連接MM′,BM′,
則直線FM′為拋物線對(duì)稱軸關(guān)于直線BC的對(duì)稱直線,
∵點(diǎn)E是點(diǎn)D關(guān)于直線BC的對(duì)稱點(diǎn),點(diǎn)E落在拋物線上,
∴直線FM′與拋物線的交點(diǎn)E1,E2為D1,D2落在拋物線上的對(duì)稱點(diǎn),
∵對(duì)稱軸與x軸交于點(diǎn)M,與BC交于點(diǎn)F,
∴,
∴點(diǎn)M的坐標(biāo)為(2,0),
∵點(diǎn)C的坐標(biāo)為(0,5),點(diǎn)B的坐標(biāo)為(5,0),
∴OB=OC,
∴△OBC是等腰直角三角形,
∴∠OBC=45°,
∴△MBF是等腰直角三角形,
∴MB=MF,
∴點(diǎn)F的坐標(biāo)為F(2,3),
∵點(diǎn)M關(guān)于直線BC的對(duì)稱點(diǎn)為點(diǎn)M′,
∴BM′=BM,∠MBM′=90°,
∴△MBM′是等腰直角三角形,
∴BM′=BM=3,
∴點(diǎn)M′的坐標(biāo)為(5,3),
∴FM′∥x軸,
∴﹣x2+4x+5=3,解得,x1=,x2=,
∴E1(,3),E2(,3),
∴點(diǎn)E的坐標(biāo)為(,3)或(,3);
(3)存在,Q1(,),Q2(,),Q3(,2).
設(shè)Q(m,﹣m2+4m+5),P(2,p),
①當(dāng)OP=PQ,∠OPQ=90°時(shí),作PL⊥y軸于L,過Q作QK⊥x軸,交PL于K,
∴∠LPO=90°﹣∠LOP=90°﹣KPQ,∠PLO=∠QKP=90°,
∴∠LOP=∠KPQ,
∵OP=PQ,
∴△LOP≌△KPQ(AAS),
∴LO=PK,LP=QK,
∴,
解得m1=,m2=(舍去),
當(dāng)m1=時(shí),﹣m2+4m+5=,
∴Q(,);
②當(dāng)QO=PQ,∠PQO=90°時(shí),作PL⊥y軸于L,過Q作QK⊥x軸于T,交PL于K,
同理可得△PKQ≌△QTO(AAS),
∴QT=PK,TO=QK,
∴,
解得m1=,m2=(舍去),
當(dāng)m1=時(shí),﹣m2+4m+5=,
∴Q(,);
③當(dāng)QO=OP,∠POQ=90°時(shí),作PL⊥y軸于L,過Q作QK⊥x軸于T,交PL于K,
同理可得△OLP≌△QSO(AAS),
∴SQ=OL,SO=LP,
∴,
解得m1=2+,m2=2﹣(舍去),
當(dāng)m1=2+時(shí),﹣m2+4m+5=2,
∴Q(,2);
綜上,Q1(,),Q2(,),Q3(,2).
12.(2022?襄城區(qū)模擬)拋物線y=x2﹣(m+3)x+3m與x軸交于A、B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C.
(1)如圖1,若點(diǎn)A在x軸的負(fù)半軸上,△OBC為等腰直角三角形,求拋物線的解析式;
(2)在(1)的條件下,點(diǎn)D(﹣2,5)是拋物線上一點(diǎn),點(diǎn)M為直線BC下方拋物線上一動(dòng)點(diǎn),令四邊形BDCM的面積為S,求S的最大值及此時(shí)點(diǎn)M的坐標(biāo);
(3)若點(diǎn)P是拋物線對(duì)稱軸上一點(diǎn),且點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為﹣9,作直線PC,將直線PC向下平移n(n>0)個(gè)單位長(zhǎng)度得到直線P'C',若直線P'C'與拋物線有且僅有一個(gè)交點(diǎn).
①直接寫出n關(guān)于m的函數(shù)關(guān)系式;
②直接寫出當(dāng)1≤n≤5時(shí)m的取值范圍.
【分析】(1)求出A(﹣m,0),B(3,0),C(0,3m),由題意可得3=﹣3m,求出m=﹣1,即可求解;
(2)求出S△ABC=16,過點(diǎn)M作MQ∥y軸交直線BC于點(diǎn)Q,設(shè)M(m,m2﹣2m﹣3),則Q(m,m﹣3),則S△BCM=﹣(m﹣)2+,可得S=16﹣(m﹣)2+,即可求解;
(3)①求出P(,﹣9),直線PC的解析式為y=﹣6x+3m,則直線P'C'的解析式為y=﹣6x+3m﹣n,聯(lián)立方程組,整理得x2﹣(m﹣3)x+n=0,由Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,可求n=(m﹣3)2;
②當(dāng)n=1時(shí),m=1或m=5,當(dāng)n=5時(shí),m=2+3或m=﹣2+3,則﹣2+3≤m≤1或5≤m≤2+3.
【解析】(1)令y=0,則x2﹣(m+3)x+3m=0,
解得x=3或x=﹣m,
∴A(﹣m,0),B(3,0),
令x=0,則y=3m,
∴C(0,3m),
∵△OBC為等腰直角三角形,
∴3=﹣3m,
∴m=﹣1,
∴y=x2﹣2x﹣3;
(2)由(1)知A(﹣1,0),D(﹣2,5),
∴AB=4,
∴S△BDC=5×8﹣×2×8﹣×3×3﹣×5×5=15,
過點(diǎn)M作MQ∥y軸交直線BC于點(diǎn)Q,
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=x﹣3,
設(shè)M(m,m2﹣2m﹣3),則Q(m,m﹣3),
∴MQ=﹣m2+3m,
∴S△BCM=×3×(﹣m2+3m)=﹣(m﹣)2+,
∴S=15﹣(m﹣)2+,
∴當(dāng)m=時(shí),S有最大值15+=,
此時(shí)M(,﹣);
(3)①y=x2﹣(m+3)x+3m的對(duì)稱軸為直線x=,
∴P(,﹣9),
設(shè)直線PC的解析式為y=k'x+b',
∴,
解得,
∴y=﹣6x+3m,
∴直線PC平移后的直線P'C'的解析式為y=﹣6x+3m﹣n,
聯(lián)立方程組,
整理得x2﹣(m﹣3)x+n=0,
∵直線P'C'與拋物線有且僅有一個(gè)交點(diǎn),
∴Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,
∴n=(m﹣3)2;
②當(dāng)n=1時(shí),m=1或m=5,
當(dāng)n=5時(shí),m=2+3或m=﹣2+3,
∴﹣2+3≤m≤1或5≤m≤2+3.
13.(2022?山西二模)綜合與探究
如圖,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于A,B兩點(diǎn)(點(diǎn)A在點(diǎn)B的左側(cè)),與y軸交于點(diǎn)C,且A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別是A(﹣2,0),B(8,0).點(diǎn)P是拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為m,過點(diǎn)P作直線l⊥x軸,交直線AC于點(diǎn)G,交直線BC于點(diǎn)H.
(1)求拋物線的函數(shù)表達(dá)式及點(diǎn)C的坐標(biāo).
(2)如果點(diǎn)D是拋物線的頂點(diǎn),點(diǎn)P在點(diǎn)C和點(diǎn)D之間運(yùn)動(dòng)時(shí),試判斷在拋物線的對(duì)稱軸上是否存在一點(diǎn)N,使得△NGH是等腰直角三角形,若存在,請(qǐng)求出點(diǎn)N的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
(3)試探究在拋物線的對(duì)稱軸上是否存在點(diǎn)Q,使得以點(diǎn)P,Q,B,C為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形,若存在,請(qǐng)直接寫出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法把A(﹣2,0),B(8,0)代入y=x2+bx+c,解方程組即可得出拋物線解析式,令x=0,即可求得點(diǎn)C的坐標(biāo);
(2)求出拋物線對(duì)稱軸,利用待定系數(shù)法分別求出直線AC、BC的解析式,由P(m,m2﹣m﹣2),可得:G(m,﹣m﹣2),H(m,m﹣2),GH=m﹣2﹣(﹣m﹣2)=m,設(shè)N(3,n),分三種情況:①當(dāng)∠GHN=90°,GH=HN時(shí),②當(dāng)∠HGN=90°,GH=GN時(shí),③當(dāng)∠GNH=90°,GN=HN時(shí),分別建立方程求解即可得出答案;
(3)分三種情況:①當(dāng)BP為平行四邊形的對(duì)角線時(shí),②當(dāng)CP為平行四邊形的對(duì)角線時(shí),③當(dāng)QP為平行四邊形的對(duì)角線時(shí),分別依據(jù)平行四邊形的對(duì)角線互相平分和中點(diǎn)坐標(biāo)公式可求得點(diǎn)P的橫坐標(biāo)的值,然后將點(diǎn)P的橫坐標(biāo)代入拋物線的解析式可求得點(diǎn)P的縱坐標(biāo).
【解析】(1)∵拋物線y=x2+bx+c經(jīng)過A(﹣2,0),B(8,0),
∴,
解得:,
∴y=x2﹣x﹣2,
當(dāng)x=0時(shí),y=﹣2,
∴C(0,﹣2);
(2)存在.理由如下:
∵y=x2﹣x﹣2=(x﹣3)2﹣,
∴拋物線頂點(diǎn)D(3,﹣),
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+d,則,
解得:,
∴直線AC的解析式為y=﹣x﹣2,
設(shè)直線BC的解析式為y=k′x+d′,則,
解得:,
∴直線BC的解析式為y=x﹣2,
∵點(diǎn)P在點(diǎn)C和點(diǎn)D之間拋物線上運(yùn)動(dòng),
∴P(m,m2﹣m﹣2),且0≤m≤3,
∴G(m,﹣m﹣2),H(m,m﹣2),
∴GH=m﹣2﹣(﹣m﹣2)=m,
∵點(diǎn)N在對(duì)稱軸上,
∴N(3,n),
如圖1,①當(dāng)∠GHN=90°,GH=HN時(shí),△NGH是等腰直角三角形,
∴,
解得:,
∴N(3,﹣);
②當(dāng)∠HGN=90°,GH=GN時(shí),△NGH是等腰直角三角形,
∴,
解得:,
∴N(3,﹣);
③當(dāng)∠GNH=90°,GN=HN時(shí),△NGH是等腰直角三角形,
∴,
解得:,
∴N(3,﹣);
綜上所述,點(diǎn)N的坐標(biāo)為(3,﹣)或(3,﹣)或(3,﹣);
(3)存在點(diǎn)Q,使以點(diǎn)P,Q,B,C為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形,
設(shè)P(m,m2﹣m﹣2),Q(3,t),又B(8,0),C(0,﹣2),
①當(dāng)BP為平行四邊形的對(duì)角線時(shí),如圖2,
由中點(diǎn)公式可得:=,
解得:m=﹣5,
∵當(dāng)m=﹣5時(shí),m2﹣m﹣2=×(﹣5)2﹣×(﹣5)﹣2=,
∴P(﹣5,);
②當(dāng)CP為平行四邊形的對(duì)角線時(shí),
由中點(diǎn)公式可得:=,
解得:m=11,
當(dāng)m=11時(shí),m2﹣m﹣2=×112﹣×11﹣2=,
∴P(11,);
③當(dāng)QP為平行四邊形的對(duì)角線時(shí),
由中點(diǎn)公式可得:=,
解得:m=5,
當(dāng)m=5時(shí),m2﹣m﹣2=×52﹣×5﹣2=﹣,
∴P(5,﹣);
綜上所述,當(dāng)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(﹣5,)或(11,)或(5,﹣)時(shí),以點(diǎn)P,Q,B,C為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形.
14.(2022?長(zhǎng)沙模擬)已知拋物線C1:y=mx2+n與x軸于A,B兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)C,△ABC為等腰直角三角形,且n=﹣1.
(1)求拋物線C1的解析式;
(2)將C1向上平移一個(gè)單位得到C2,點(diǎn)M、N為拋物線C2上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),且∠MON=90°,連接點(diǎn)M、N,過點(diǎn)O作OE⊥MN于點(diǎn)E.求點(diǎn)E到y(tǒng)軸距離的最大值;
(3)如圖,若點(diǎn)F的坐標(biāo)為(0,﹣2),直線l分別交線段AF,BF(不含端點(diǎn))于G,H兩點(diǎn).若直線l與拋物線C1有且只有一個(gè)公共點(diǎn),設(shè)點(diǎn)G的橫坐標(biāo)為b,點(diǎn)H的橫坐標(biāo)為a,則a﹣b是定值嗎?若是,請(qǐng)求出其定值,若不是,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)根據(jù)已知條件得到點(diǎn)C(0,﹣1),A(﹣1,0),B(1,0),根據(jù)待定系數(shù)法即可求解;
(2)將C1向上平移一個(gè)單位得到C2:y=x2,設(shè)MN的直線解析式為y=kx+b,設(shè)M點(diǎn)坐標(biāo)為(xM,xM2),N(xN,xN2),聯(lián)立方程組,整理得x2﹣kx﹣b=0,由根與系數(shù)的關(guān)系可得xM?xN=﹣b,過點(diǎn)M作ME⊥x軸交于E,過點(diǎn)N作NF⊥x軸交于點(diǎn)F,證明△MEO∽△OFN,可得xN?xM=﹣1,能夠確定直線MN經(jīng)過定點(diǎn)(0,1),則E點(diǎn)在以(0,)為圓心,直徑為1的圓上運(yùn)動(dòng),所以點(diǎn)E到y(tǒng)軸距離的最大值為;
(3)分別求出直線BF的表達(dá)式為y=2x﹣2①,直線AF的表達(dá)式為y=﹣2x﹣2②,設(shè)直線l的表達(dá)式為y=tx+n,聯(lián)立方程組,由Δ=0,可得n=﹣t2﹣1,則直線l的表達(dá)式為y=tx﹣t2﹣1③,聯(lián)立①③并解得a=,聯(lián)立②③可得,b=,可求a﹣b=1.
【解析】(1)∵n=﹣1,
∴點(diǎn)C(0,﹣1),
∴拋物線C1:y=mx2﹣1,對(duì)稱軸為x=0,
∴AC=BC,
∵△ABC為等腰直角三角形,C為頂點(diǎn),
∴OA=OB=OC=1,
∴A(﹣1,0),B(1,0),
將B(1,0)代入y=mx2﹣1得,
m﹣1=0,
∴m=1,
∴拋物線C1:y=x2﹣1;
(2)∵將C1向上平移一個(gè)單位得到C2,
∴拋物線C2:y=x2,
設(shè)MN的直線解析式為y=kx+b,
∴直線MN與y軸的交點(diǎn)為(0,b),
設(shè)M點(diǎn)坐標(biāo)為(xM,xM2),N(xN,xN2),
聯(lián)立方程組,
整理得x2﹣kx﹣b=0,
∴xM?xN=﹣b,
過點(diǎn)M作ME⊥x軸交于E,過點(diǎn)N作NF⊥x軸交于點(diǎn)F,
∵∠MON=90°,
∴∠MOE+∠NOF=90°,
∵∠MOE+∠OME=90°,
∴∠NOF=∠OME,
∴△MEO∽△OFN,
∴=,
∴xN?xM=﹣1,
∴b=1,
∴直線MN經(jīng)過定點(diǎn)(0,1),
∵OE⊥MN,
∴E點(diǎn)在以(0,)為圓心,直徑為1的圓上運(yùn)動(dòng),
∴點(diǎn)E到y(tǒng)軸距離的最大值為;
(3)a﹣b是定值,理由如下:
∵F的坐標(biāo)為(0,﹣2),
設(shè)直線BF的解析式為y=k1x+b1,
∴,
解得,
∴直線BF的表達(dá)式為y=2x﹣2①,
同理可得,直線AF的表達(dá)式為y=﹣2x﹣2②,
設(shè)直線l的表達(dá)式為y=tx+n,
聯(lián)立方程組,
整理得:x2﹣tx﹣n﹣1=0,
∵直線l與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn),
故Δ=(﹣t)2﹣4(﹣n﹣1)=0,
解得n=﹣t2﹣1,
∴直線l的表達(dá)式為y=tx﹣t2﹣1③,
聯(lián)立①③并解得a=,
聯(lián)立②③可得,b=,
∴a﹣b=﹣=1為常數(shù).
15.(2022?永川區(qū)模擬)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,已知拋物線y=ax2+4x+c與直線AB相交于點(diǎn)A(0,1)和點(diǎn)B(3,4).
(1)求該拋物線的解析式;
(2)設(shè)C為直線AB上方的拋物線上一點(diǎn),連接AC,BC,以AC,BC為鄰邊作平行四邊形ACBP,求四邊形ACBP面積的最大值;
(3)將該拋物線向左平移2個(gè)單位長(zhǎng)度得到拋物線(a1≠0),平移后的拋物線與原拋物線相交于點(diǎn)D,是否存在點(diǎn)E使得△ADE是以AD為腰的等腰直角三角形?若存在,直接寫出點(diǎn)E的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)將A,B兩點(diǎn)代入到解析式中,得到a與c的值,即可求得拋物線的解析式;
(2)設(shè)C(m,﹣m2+4m+1),過C作CM∥y軸交AB于M,則可以得到M的坐標(biāo)(m,m+1),表示出線段CM的長(zhǎng),則S四邊形ACBP=2S△ABC,△ABC的面積可以分解為△ACM與△BCM之和,可以用m表示出△ABC的面積,得到關(guān)于m的二次函數(shù),根據(jù)m的范圍,確定函數(shù)的最值,從而求得C點(diǎn)坐標(biāo);
(3)將拋物線配成頂點(diǎn)式,直接寫出平移后的拋物線解析式,聯(lián)立兩個(gè)拋物線解析式,求得D的坐標(biāo),以AD為腰夠等腰直角三角形,分四類討論,即A和D可以均為直角頂點(diǎn),同時(shí),E的位置可以在AD右側(cè),也可以在AD左側(cè),構(gòu)造一線三等角模型,求出E點(diǎn)坐標(biāo)即可.
【解析】(1)將A、B兩點(diǎn)代入到解析式中,得,
,
解得,
∴拋物線的解析式為:y=﹣x2+4x+1;
(2)設(shè)直線AB為:y=k1x+1,
代入點(diǎn)B,得,3k1+1=4,
解得k1=1,
∴直線AB為:y=x+1,
設(shè)C(m,﹣m2+4m+1),過C作CM∥y軸交AB于M,如圖,
則M(m,m+1),
∴CM=﹣m2+4m+1﹣m﹣1=﹣m2+3m,
∵四邊形ACBP為平行四邊形,
∴S四邊形ACBP=2S△ABC=2(S△ACM+S△BCM)=2×CM×3=4CM=3(﹣m2+3m)=﹣3(m﹣)2+,
∵﹣3<0,
∴m=時(shí),四邊形ACBP面積的最大值為;
(3)∵拋物線y=﹣x2+4x+1=﹣(x﹣2)2+5,
∴將拋物線向左平移2個(gè)單位后得到的拋物線為:y=﹣x2+5,
聯(lián)立,解得,
∴D(1,4),
①如圖,當(dāng)DA=DE,∠EDA=90°,E在AD右側(cè)時(shí),過D作x軸平行線交y軸于N,過E作y軸平行線,兩線交于F點(diǎn),
∵∠DAN+∠NDA=∠NDA+∠EDF=90
∴∠DAN=∠EDF,
又∠DNA=∠EFD=90°,DA=DE,
∴△DNA≌△EFD(AAS),
∴DN=EF=1,AN=DF=3,
∴E(4,3),
②當(dāng)DA=DE,∠EDA=90°,E在AD左側(cè),
同理可得,E(﹣2,5),
③當(dāng)AD=AE,∠DAE=90°,E在AD左側(cè)時(shí),
同理可得,E(﹣3,2),
④當(dāng)AD=AE,∠DAE=90°,E在AD右側(cè)時(shí),
同理可得,E(3,0),
綜上所述,E(4,3)或(﹣2,5)或(﹣3,2)或(3,0).
16.(2022?興城市一模)如圖,拋物線與x軸交于點(diǎn)A和點(diǎn)B(5,0),與y軸交于點(diǎn)C(0,﹣3),連接AC,BC,點(diǎn)E是對(duì)稱軸上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn).
(1)求拋物線的解析式;
(2)當(dāng)S△BCE=2S△ABC時(shí),求點(diǎn)E的坐標(biāo);
(3)在拋物線上是否存在點(diǎn)P,使△BPE是以BE為斜邊的等腰直角三角形?若存在,請(qǐng)直接寫出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)運(yùn)用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)設(shè)E(3,m),對(duì)稱軸交BC于點(diǎn)F,運(yùn)用待定系數(shù)法可得直線BC的解析式為y=x﹣3,則F(3,﹣),進(jìn)而可得EF=|m+|,再運(yùn)用三角形面積公式建立方程求解即可得出答案;
(3)設(shè)E(3,m),P(n,﹣n2+n﹣3),分兩種情況:①當(dāng)點(diǎn)P1在x軸上方時(shí),如圖2,過點(diǎn)P1作對(duì)稱軸的垂線,垂足為F,過點(diǎn)B作BG⊥P1F于點(diǎn)G,可證得△BP1G≌△P1E1F(AAS),得出BG=P1F,P1G=E1F,建立方程求解即可求得點(diǎn)P的坐標(biāo);②當(dāng)點(diǎn)P2在x軸下方時(shí),如圖2,過點(diǎn)P2作x軸的垂線,垂足為H,過點(diǎn)E作EK⊥P2H于點(diǎn)K,同理可證△BP2H≌△P2E2K(AAS),得出BH=P2K,P2H=E2K,建立方程求解即可得出答案.
【解析】(1)∵拋物線經(jīng)過B(5,0),C(0,﹣3),
∴,
解得:,
∴該拋物線的解析式為y=﹣x2+x﹣3;
(2)∵y=﹣x2+x﹣3,
∴拋物線對(duì)稱軸為直線x=﹣=3,
∵點(diǎn)A與B(5,0)關(guān)于直線x=3對(duì)稱,
∴A(1,0),
∴AB=5﹣1=4,
∴S△ABC=×4×3=6,
設(shè)E(3,m),對(duì)稱軸交BC于點(diǎn)F,
設(shè)直線BC的解析式為y=kx+d,則,
解得:,
∴直線BC的解析式為y=x﹣3,
∴F(3,﹣),
∴EF=|m+|,
∴S△BCE=EF×OB=|m+|,
∵S△BCE=2S△ABC,
∴|m+|=12,
解得:m=或﹣6,
∴點(diǎn)E的坐標(biāo)為(3,)或(3,﹣6);
(3)設(shè)E(3,m),P(n,﹣n2+n﹣3),
①當(dāng)點(diǎn)P在x軸上方時(shí),如圖2,過點(diǎn)P作對(duì)稱軸的垂線,垂足為F,過點(diǎn)B作BG⊥PF于點(diǎn)G,
∵△BPE是以BE為斜邊的等腰直角三角形,
∴∠BPE=90°,PB=PE,
∴∠BPG+∠EPF=90°,
∵∠G=∠PFE=90°,
∴∠BPG+∠PBG=90°,
∴∠PBG=∠EPF,
∴△BPG≌△PEF(AAS),
∴BG=PF,PG=EF,
∴,
解得:,,
當(dāng)n=0時(shí),P(0,﹣3);
當(dāng)n=時(shí),BG=PF=n﹣3=﹣3=,
∴P(,);
②當(dāng)點(diǎn)P在x軸下方時(shí),如圖2,過點(diǎn)P作x軸的垂線,垂足為H,過點(diǎn)E作EK⊥PH于點(diǎn)K,
∵△BPE是以BE為斜邊的等腰直角三角形,
∴∠BPE=90°,PB=PE,
∴∠BPH+∠EPK=90°,
∵∠K=∠PHB=90°,
∴∠BPH+∠PBH=90°,
∴∠PBH=∠EPK,
∴△BPH≌△PEK(AAS),
∴BH=PK,PH=EK,
∴n2﹣n+3=n﹣3,
解得:n=6或n=(舍去),
∴P(6,3);
綜上所述,點(diǎn)P的坐標(biāo)為(0,﹣3)或(,)或(6,3).
17.(2021?昆明模擬)已知拋物線:y=ax2﹣2ax+c(a>0)過點(diǎn)(﹣1,0)與(0,﹣3).直線y=x﹣6交x軸、y軸分別于點(diǎn)A、B.
(1)求拋物線的解析式;
(2)若點(diǎn)P是拋物線上的任意一點(diǎn).連接PA,PB,使得△PAB的面積最小,求△PAB的面積最小時(shí),P的橫坐標(biāo);
(3)作直線x=t分別與拋物線y=ax2﹣2ax+c(a>0)和直線y=x﹣6交于點(diǎn)E,F(xiàn),點(diǎn)C是拋物線對(duì)稱軸上的任意點(diǎn),若△CEF是以點(diǎn)E或點(diǎn)F為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形,求點(diǎn)C的縱坐標(biāo).
【分析】(1)將點(diǎn)(﹣1,0)、(0,﹣3)分別代入得到方程組,然后求出a、c,最后得到解析式;
(2)對(duì)于直線y=x﹣6,先求出點(diǎn)A、B的坐標(biāo),過點(diǎn)P作x軸的垂線交直線AB于點(diǎn)D,然后設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo),然后即可表示出點(diǎn)D的坐標(biāo),最后利用三角形的面積表示出△PAB的面積,從而利用二次函數(shù)的性質(zhì)求得面積小值時(shí)點(diǎn)P的橫坐標(biāo);
(3)用含有t的式子表示點(diǎn)E和點(diǎn)F的坐標(biāo),然后表示出EC和EF的長(zhǎng)度,最后利用等腰直角三角形的性質(zhì)列出方程求解.
【解答】解:(1)將點(diǎn)(﹣1,0)、(0,﹣3)分別代入y=ax2﹣2ax+c(a>0)得,
,解得:,
∴拋物線的解析式為y=x2﹣2x﹣3.
(2)對(duì)直線y=x﹣6,當(dāng)x=0時(shí),y=﹣6,當(dāng)y=0時(shí),x=6,
∴A(6,0),B(0,﹣6),
過點(diǎn)P作x軸的垂線交直線AB于點(diǎn),連接PA和PB,
設(shè)P(x,x2﹣2x﹣3),則D(x,x﹣6),
∴PD=x2﹣2x﹣3﹣(x﹣6)=x2﹣3x+3,
∴S△PAB=S△PBD+S△PAD=?x?PD+?(6﹣x)?PD=3(x2﹣3x+3)=3(x﹣)2+,
∴x=時(shí),S△PAB有最小值,
∴△PAB的面積最小時(shí),點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為.
(3)由題意可設(shè),E(m,m2﹣2m﹣3),F(xiàn)(m,m﹣6),
∴EF=m2﹣2m﹣3﹣(m﹣6)=m2﹣3m+3,
由y=x2﹣2x﹣3可知拋物線的對(duì)稱軸為直線x=1,
∵△CEF是以點(diǎn)E或點(diǎn)F為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形,點(diǎn)C在拋物線對(duì)稱軸上,
∴點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為1,m≠1,
當(dāng)點(diǎn)E為直角頂點(diǎn)時(shí),CE=EF,C(1,m2﹣2m﹣3),
∴CE=|m﹣1|,
∴|m﹣1|=m2﹣3m+3,
解得:m=2,
∴點(diǎn)C的縱坐標(biāo)為22﹣2×2﹣3=﹣3;
當(dāng)點(diǎn)F為直角頂點(diǎn)時(shí),CF=EF,C(1,m﹣6),
∴CF=|m﹣1|,
∴|m﹣1|=m2﹣3m+3,
解得:m=2,
∴點(diǎn)C的縱坐標(biāo)為2﹣6=﹣4;
綜上所述,點(diǎn)C的縱坐標(biāo)為﹣3或﹣4.
18(2021?新泰市一模)如圖,拋物線y=ax2+bx+2交x軸于點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0),交y軸于點(diǎn)C.已知點(diǎn)D的坐標(biāo)為(﹣1,0),點(diǎn)P為第二象限內(nèi)拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),連接AP、PC、CD.
(1)求這個(gè)拋物線的表達(dá)式.
(2)點(diǎn)P為第二象限內(nèi)拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求四邊形ADCP面積的最大值.
(3)①點(diǎn)M在平面內(nèi),當(dāng)△CDM是以CM為斜邊的等腰直角三角形時(shí),求出滿足條件的所有點(diǎn)M的坐標(biāo);
②在①的條件下,點(diǎn)N在拋物線對(duì)稱軸上,當(dāng)∠MNC=45°時(shí),求出滿足條件的所有點(diǎn)N的坐標(biāo).
【分析】(1)由交點(diǎn)式可求a的值,即可求解;
(2)由S四邊形ADCP=S△APO+S△CPO﹣S△ODC,即可求解;
(3)①分兩種情況討論,通過證明△MAD≌△DOC,可得AM=DO,∠MAD=∠DOC=90°,可求解;
②可證點(diǎn)M,點(diǎn)C,點(diǎn)M'在以MM'為直徑的圓上,當(dāng)點(diǎn)N在以MM'為直徑的圓上時(shí),∠M'NC=∠M'MC=45°,延長(zhǎng)M'C交對(duì)稱軸與N'',可證∠MM'C=∠MN''C=45°,即可求解.
【解答】解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+2交x軸于點(diǎn)A(﹣3,0)和點(diǎn)B(1,0),
∴拋物線的表達(dá)式為:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+2ax﹣3a,
即﹣3a=2,解得:a=﹣,
故拋物線的表達(dá)式為:y=﹣x2﹣x+2;
(2)連接OP,設(shè)點(diǎn)P(x,﹣x2﹣x+2),
∵拋物線y=﹣x2﹣x+2交y軸于點(diǎn)C,
∴點(diǎn)C(0,2),
則S=S四邊形ADCP=S△APO+S△CPO﹣S△ODC
=
=×3×(﹣x2﹣x+2)+×2×(﹣x)﹣×2×1
=﹣x2﹣3x+2,
∵﹣1<0,S有最大值,
∴當(dāng)x=時(shí),S的最大值為.
(3)①如圖2,若點(diǎn)M在CD左側(cè),連接AM,
∵∠MDC=90°,
∴∠MDA+∠CDO=90°,且∠CDO+∠DCO=90°,
∴∠MDA=∠DCO,且AD=CO=2,MD=CD,
∴△MAD≌△DOC(SAS)
∴AM=DO,∠MAD=∠DOC=90°,
∴點(diǎn)M坐標(biāo)(﹣3,1),
若點(diǎn)M在CD右側(cè),同理可求點(diǎn)M'(1,﹣1);
②如圖3,
∵拋物線的表達(dá)式為:y=﹣x2﹣x+2=﹣(x+1)2+;
∴對(duì)稱軸為直線x=﹣1,
∴點(diǎn)D在對(duì)稱軸上,
∵M(jìn)D=CD=M'D,∠MDC=∠M'DC=90°,
∴點(diǎn)D是MM'的中點(diǎn),
∵∠MCD=∠M'CD=45°,
∴∠MCM'=90°,
∴點(diǎn)M,點(diǎn)C,點(diǎn)M'在以MM'為直徑的圓上,
當(dāng)點(diǎn)N在以MM'為直徑的圓上時(shí),∠M'NC=∠M'MC=45°,符合題意,
∵點(diǎn)C(0,2),點(diǎn)D(﹣1,0)
∴DC=,
∴DN=DN'=,且點(diǎn)N在拋物線對(duì)稱軸上,
∴點(diǎn)N(﹣1,),點(diǎn)N'(﹣1,﹣)
延長(zhǎng)M'C交對(duì)稱軸與N'',
∵點(diǎn)M'(1,﹣1),點(diǎn)C(0,2),
∴直線M'C解析式為:y=﹣3x+2,
∴當(dāng)x=﹣1時(shí),y=5,
∴點(diǎn)N''的坐標(biāo)(﹣1,5),
∵點(diǎn)N''的坐標(biāo)(﹣1,5),點(diǎn)M'(1,﹣1),點(diǎn)C(0,2),
∴N''C==M'C,且∠MCM'=90°,
∴MM'=MN'',
∴∠MM'C=∠MN''C=45°
∴點(diǎn)N''(﹣1,5)符合題意,
綜上所述:點(diǎn)N的坐標(biāo)為(﹣1,)或(﹣1,﹣)或(﹣1,5).
19.(2021?廣安)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,二次函數(shù)y=﹣x2+bx+c的圖象與坐標(biāo)軸相交于A、B、C三點(diǎn),其中A點(diǎn)坐標(biāo)為(3,0),B點(diǎn)坐標(biāo)為(﹣1,0),連接AC、BC.動(dòng)點(diǎn)P從點(diǎn)A出發(fā),在線段AC上以每秒個(gè)單位長(zhǎng)度向點(diǎn)C做勻速運(yùn)動(dòng);同時(shí),動(dòng)點(diǎn)Q從點(diǎn)B出發(fā),在線段BA上以每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度向點(diǎn)A做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)其中一點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí),另一點(diǎn)隨之停止運(yùn)動(dòng),連接PQ,設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒.
(1)求b、c的值.
(2)在P、Q運(yùn)動(dòng)的過程中,當(dāng)t為何值時(shí),四邊形BCPQ的面積最小,最小值為多少?
(3)在線段AC上方的拋物線上是否存在點(diǎn)M,使△MPQ是以點(diǎn)P為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形?若存在,請(qǐng)求出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)利用待定系數(shù)法求解即可;
(2)過點(diǎn)P作PH⊥x軸,垂足為E,利用S四邊形BCPQ=S△ABC﹣S△APQ表示出四邊形BCPQ的面積,求出t的范圍,利用二次函數(shù)的性質(zhì)求出最值即可;
(3)畫出圖形,過點(diǎn)P作x軸的垂線,交x軸于E,過M作y軸的垂線,與EP交于F,證明△PFM≌△QEP,得到MF=PE=t,PF=QE=4﹣2t,得到點(diǎn)M的坐標(biāo),再代入二次函數(shù)表達(dá)式,求出t值,即可算出M的坐標(biāo).
【解答】解:(1)∵二次函數(shù)y=﹣x2+bx+c的圖象經(jīng)過點(diǎn)A(3,0),B(﹣1,0),
則 ,
解得:;
(2)由(1)得:拋物線表達(dá)式為y=﹣x2+2x+3,C(0,3),A(3,0),
∴△OAC是等腰直角三角形,
∴∠BAC=45°,
由點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)可知:AP=t,
過點(diǎn)P作PH⊥x軸,垂足為H,如圖,
∴AH=PH==t,即H(3﹣t,0),
又Q(﹣1+t,0),
∴S四邊形BCPQ=S△ABC﹣S△APQ
=
=
=(t﹣2)2+4,
∵當(dāng)其中一點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí),另一點(diǎn)隨之停止運(yùn)動(dòng),
AC=,AB=4,
∴0≤t≤3,
∴當(dāng)t=2時(shí),四邊形BCPQ的面積最小,最小值為4;
(3)存在.假設(shè)點(diǎn)M是線段AC上方的拋物線上的點(diǎn),
如圖,過點(diǎn)P作x軸的垂線,交x軸于E,過M作y軸的垂線,與EP交于F,連接MQ,MP.
∵△PMQ是等腰直角三角形,PM=PQ,∠MPQ=90°,
∴∠MPF+∠QPE=90°,又∠MPF+∠PMF=90°,
∴∠PMF=∠QPE,
在△PFM和△QEP中,
,
∴△PFM≌△QEP(AAS),
∴MF=PE=t,PF=QE=4﹣2t,
∴EF=4﹣2t+t=4﹣t,
又OE=3﹣t,
∴點(diǎn)M的坐標(biāo)為(3﹣2t,4﹣t),
∵點(diǎn)M在拋物線y=﹣x2+2x+3上,
∴4﹣t=﹣(3﹣2t)2+2(3﹣2t)+3,
解得:t=或(舍),
∴M點(diǎn)的坐標(biāo)為(,).
20.(2021?上海)已知拋物線y=ax2+c(a≠0)經(jīng)過點(diǎn)P(3,0)、Q(1,4).
(1)求拋物線的解析式;
(2)若點(diǎn)A在直線PQ上,過點(diǎn)A作AB⊥x軸于點(diǎn)B,以AB為斜邊在其左側(cè)作等腰直角三角形ABC.
①當(dāng)Q與A重合時(shí),求C到拋物線對(duì)稱軸的距離;
②若C在拋物線上,求C的坐標(biāo).
【分析】(1)P(3,0)、Q(1,4)代入y=ax2+c即可得拋物線的解析式為y=﹣x2+;
(2)①過C作CH⊥AB于H,交y軸于G,A與Q(1,4)重合時(shí),AB=4,GH=1,由△ABC是等腰直角三角形,得CH=AH=BH=AB=2,C到拋物線對(duì)稱軸的距離是CG=1;
②過C作CH⊥AB于H,先求出直線PQ為y=﹣2x+6,設(shè)A(m,﹣2m+6),則AB=﹣2m+6,yC=﹣m+3,xC=﹣(﹣m+3﹣m)=2m﹣3,將C(2m﹣3,﹣m+3)代入y=﹣x2+解得m=或m=3(與P重合,舍去),即可求出C(﹣2,).
【解答】解:(1)P(3,0)、Q(1,4)代入y=ax2+c得:
,解得,
∴拋物線的解析式為:y=﹣x2+;
(2)①過C作CH⊥AB于H,交y軸于G,如圖:
當(dāng)A與Q(1,4)重合時(shí),AB=4,GH=1,
∵△ABC是等腰直角三角形,
∴△ACH和△BCH也是等腰直角三角形,
∴CH=AH=BH=AB=2,
∴CG=CH﹣GH=1,
而拋物線y=﹣x2+的對(duì)稱軸是y軸(x=0),
∴C到拋物線對(duì)稱軸的距離是CG=1;
②過C作CH⊥AB于H,如圖:
設(shè)直線PQ解析式為y=kx+b,將P(3,0)、Q(1,4)代入得:
,解得,
∴直線PQ為y=﹣2x+6,
設(shè)A(m,﹣2m+6),則AB=|﹣2m+6|,
∴CH=AH=BH=AB=|﹣m+3|,
當(dāng)﹣m+3≥0,yC=﹣m+3時(shí),xC=﹣(﹣m+3﹣m)=2m﹣3,
將C(2m﹣3,﹣m+3)代入y=﹣x2+得:
﹣m+3=﹣(2m﹣3)2+,
解得m=或m=3(與P重合,舍去),
∴m=,2m﹣3=﹣2,﹣m+3=,
∴C(﹣2,)
當(dāng)﹣m+3<0,yC=﹣m+3時(shí),xC=m﹣(m﹣3)=3,
C(3,﹣m+3),由P(3,0)可知m=3,
此時(shí)A、B、C重合,舍去,
∴C(﹣2,)
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