
例1.如圖,已知拋物線ybx過點A(﹣4,0)、頂點為B,一次函數(shù)yx+2的圖象交y軸于M,對稱軸與x軸交于點H.
(1)求拋物線的表達式;
(2)已知P是拋物線上一動點,點M關于AP的對稱點為N.
①若點N恰好落在拋物線的對稱軸上,求點N的坐標;
②請直接寫出△MHN面積的最大值.
【分析】(1)運用待定系數(shù)法即可求拋物線的表達式.
(2)①先求出拋物線的對稱軸為直線x=﹣2,設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A為圓心,AM為半徑作⊙A,過點A作AN⊥MH于點F,交⊙A于點N,則AN=AM,連接AM,AN,此時△MHN面積最大.運用勾股定理、三角函數(shù)、三角形面積公式即可求得答案.
【解答】解:(1)∵拋物線ybx過點A(﹣4,0),
∴(﹣4)2﹣4b=0,
解得:b=2,
∴該拋物線的表達式為yx2+2x;
(2)①∵yx2+2x,
∴拋物線對稱軸為直線x2,
∵對稱軸與x軸交于點H,
∴H(﹣2,0),
∵A(﹣4,0),
∴AH=2,
∵直線yx+2交y軸于M,
∴M(0,2),
∴AM2=OA2+OM2=42+22=20,
設N(﹣2,n),則NH=|n|,如圖1、圖2,
∵M、N關于直線AP對稱,
∴AN=AM,即AN2=AM2,
∴22+n2=20,
∴n=±4,
∴點N的坐標為(﹣2,﹣4)或(﹣2,4);
②如圖,連接MH,以點A為圓心,AM為半徑作⊙A,過點A作AN⊥MH于點F,交⊙A于點N,
則AN=AM,
在Rt△AMO中,OM=2,OA=4,
∴AM2,
∴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△MHNMH?NF2(2)=22,
故△MHN面積的最大值為22.
【點評】本題屬于二次函數(shù)綜合題,考查了待定系數(shù)法,一次函數(shù)的性質(zhì),軸對稱,圓的性質(zhì)及圖象上的動點問題,解題的關鍵是學會用建模的思想思考問題,學會添加常用輔助線,構造直角三角形解決問題,學會利用參數(shù)構建方程或方程組解決問題,屬于中考壓軸題.
題型二: 二次函數(shù)與三角形面積等積問題
例2.如圖,等腰直角三角形OAB的直角頂點O在坐標原點,直角邊OA,OB分別在y軸和x軸上,點C的坐標為(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軸的另一個交點為D,試判定OC與BD的大小關系;
(4)若點M是拋物線上的動點,當△ABM的面積與△ABC的面積相等時,求點M的坐標.
【分析】(1)利用等腰直角三角形的性質(zhì)與點C的坐標特征求得點A與點B的坐標,利用待定系數(shù)法即可求解;
(2)直接把點B與點C的坐標代入y=﹣x2+bx+c即可求解;
(3)由拋物線與x軸的交點關于對稱軸直線對稱求得點D的坐標,在利用點C的坐標分別求得OC,BD的長即可求解;
(4)分兩種情況:當點M在直線AB的上方時,如圖所示;當點M在直線AB的下方時,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.
【解答】解:(1)∵點C的坐標為(3,4),且AC平行于x軸,
∴點A的坐標為(0,4)且OA=4,
∵△OAB是等腰直角三角形,∠AOB=90°,
∴OB=OA=4,
∵點B的坐標為(4,0),
設直線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,
∴,
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B的坐標為(4,0),點B與點D關于對稱軸對稱,
∴點D的坐標為(﹣1,0),
∴BD=4﹣(﹣1)=5,
∵點C的坐標為(3,4),
∴OC5,
∴BD=OC;
(4)∵點C的坐標為(3,4),且AC平行于x軸,
∴AC=3,
∴S△ABC?yC3×4=6,
當點M在直線AB的上方時,如圖所示,
過點M作MN∥y軸,交直線AB于點N,設M的坐標為(t,﹣t2+3t+4),則N的坐標為(t,﹣t+4),
∴MN=﹣t2+3t+4﹣(﹣t+4)=﹣t2+4t,
∴S△AMBMN?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,該點為點C),
此時M的坐標為(1,6)或(3,4);
當點M在直線AB的下方時,如圖所示,
過點M作MN∥x軸,交直線AB于點N,設M的坐標為(t,﹣t2+3t+4),則N的坐標為(t2﹣3t,﹣t2+3t+4),
∴MN=t2﹣3t﹣t=t2﹣4t,
∴S△ABMMN?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M的坐標為(2,﹣1)或(2,1);
綜上可得,M的坐標為(2,﹣1)或(2,1)或(1,6).
【點評】本題是一次函數(shù)的綜合題,考查了待定系數(shù)法求函數(shù)的解析式,二次函數(shù)的圖象和性質(zhì)以及利用二次函數(shù)的性質(zhì)求與面積計算有關的問題,解題關鍵是熟練掌握二次函數(shù)的圖象和性質(zhì).
題型三: 二次函數(shù)與四邊形面積最值問題
例3.如圖,在平面直角坐標系中,拋物線y=﹣x2+bx+c與x軸交于A、B兩點,與y軸交于點C.已知A(3,0),該拋物線的對稱軸為直線x=1.
(1)求該拋物線的函數(shù)表達式;
(2)求點B、C的坐標;
(3)將線段BC平移,使得平移后線段的一個端點在這條拋物線上,另一個端點在x軸上,若將點B、C平移后的對應點分別記為點D、E,求以B、C、D、E為頂點的四邊形面積的最大值.
【分析】(1)由拋物線對稱軸為直線x=1可得b的值,再將(3,0)代入解析式求解.
(2)由拋物線對稱性及點A坐標可得點B坐標,將x=0代入解析式可得點C坐標.
(3)分別作出滿足題意的四邊形,結合圖形求解.
【解答】解:(1)∵拋物線對稱軸為直線x1,
∴b=2,
∴y=﹣x2+2x+c,
將(3,0)代入y=﹣x2+2x+c得0=﹣9+6+c,
解得c=3,
∴y=﹣x2+2x+3.
(2)∵拋物線對稱軸為直線x=1,點A坐標為(3,0),
∴由拋物線對稱性可得點B坐標為(﹣1,0),
將x=0代入y=﹣x2+2x+3得y=3,
∴點C坐標為(0,3).
(3)如圖,可得圖2中四邊形面積最大,
圖1
圖2
圖3
∵BC∥DE且BC=DE,
∵yC﹣yB=y(tǒng)E﹣yD,
∴yD=﹣3,
將y=﹣3代入y=﹣x2+2x+3得﹣3=﹣x2+2x+3,
解得x1=1(舍),x2=1,
∴點E橫坐標為11=2,
∴BE=21=3,
∴S四邊形BDECBE?yCBE?|yD|(3)×3(3)×3=9+3.
【點評】本題考查二次函數(shù)的綜合應用,解題關鍵是掌握二次函數(shù)與方程的關系,掌握坐標系內(nèi)圖形的面積求法.
題型四: 二次函數(shù)與面積分割問題
例4.已知拋物線y=x2+4mx+4m2﹣4m﹣3的頂點C在定直線l上.
(1)求C點的坐標(用含m的式子表示);
(2)求證:不論m為何值,拋物線與定直線l的兩交點間的距離d恒為定值;
(3)當拋物線的頂點C在y軸上,且與x軸交于A,B兩點(點A在點B的左側)時,是否存在直線n滿足以下三個條件:
①n與拋物線相交于點M,N(點M在點N的左側),且與線段AC交于點P;
②∠APN=2∠ACO;
③n將△ABC的面積分成1:2的兩部分.若存在,求出直線n的解析式;若不存在,請說明理由.
【分析】(1)利用頂點公式求解即可;
(2)求出定直線l為y=2x﹣3,聯(lián)立方程組,求出兩個交點的坐標,再求距離d=2即可;
(3)由對稱性可知∠APN=∠ACB,則MN∥BC,設直線MN的解析式為yx+t,直線MN與x軸的交點為H,根據(jù)已知可得S△PAHS△ACB或S△PAHS△ACB,即()2或()2,從而求出H(2,0)或(2,0),即可求直線MN的解析式為yx+3﹣2或yx+3﹣2.
【解答】(1)解:∵y=x2+4mx+4m2﹣4m﹣3=(x+2m)2﹣4m﹣3,
∴頂點C(﹣2m,﹣4m﹣3);
(2)證明:∵C(﹣2m,﹣4m﹣3),
∴C點在直線y=2x﹣3上,
∴定直線l為y=2x﹣3,
聯(lián)立方程組,
解得或,
∴兩個交點分別為(﹣2m,﹣4m﹣3),(2﹣2m,﹣4m+1),
∴d2,
∴拋物線與定直線l的兩交點間的距離d恒為定值;
(3)解:存在直線n,理由如下:
∵頂點C在y軸上,
∴m=0,
∴y=x2﹣3,
令y=0,則x2﹣3=0,
解得x或x,
∴A(,0),B(,0),
∴AB=2,
∵拋物線關于y軸對稱,
∴∠ACO=∠BCO,
∵∠APN=2∠ACO,
∴∠APN=∠ACB,
∴MN∥BC,
設直線BC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴yx﹣3,
設直線MN的解析式為yx+t,直線MN與x軸的交點為H,
∵直線MN將△ABC的面積分成1:2,
∴S△PAHS△ACB或S△PAHS△ACB,
∴()2或()2,
∴或,
解得AH=2或AH=2,
∴H(2,0)或(2,0),
∴直線MN的解析式為yx+3﹣2或yx+3﹣2.
【點評】本題考查二次函數(shù)的圖象及性質(zhì),熟練掌握二次函數(shù)的圖象及性質(zhì),平行線的性質(zhì)是解題的關鍵.
題型五: 二次函數(shù)與面積比問題
例5.如圖,在平面直角坐標系xOy中,二次函數(shù)yx2+bx﹣2的圖象與x軸交于點A(3,0),B(點B在點A左側),與y軸交于點C,點D與點C關于x軸對稱,作直線AD.
(1)填空:b= ;
(2)將△AOC平移到△EFG(點E,F(xiàn),G依次與A,O,C對應),若點E落在拋物線上且點G落在直線AD上,求點E的坐標;
(3)設點P是第四象限拋物線上一點,過點P作x軸的垂線,垂足為H,交AC于點T.若∠CPT+∠DAC=180°,求△AHT與△CPT的面積之比.
【分析】(1)把A(3,0)代入yx2+bx﹣2,求出b;
(2)令x=0,y=﹣2,求出C(0,﹣2),根據(jù)點D與點C關于x軸對稱,求出D(0,2),進而得到直線AD解析式:yx+2,根據(jù)平移的性質(zhì)及點的坐標特點,得出E(m,m2m﹣2),則G[m﹣3,(m﹣3)+2],F(xiàn)[m﹣3,(m﹣3)+4],再根據(jù)平行于x軸的直線點的縱坐標相等,得出m2m﹣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,
進而求出△AHT與△CPT的面積之比.
【解答】解:(1)把A(3,0)代入yx2+bx﹣2,
得9+3b﹣2=0,
解得b;
故答案為:;
(2)如圖所示:
由(1)得yx2x﹣2,
令x=0,y=﹣2,
∴C(0,﹣2),
∵點D與點C關于x軸對稱,
∴D(0,2),
設直線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:yx+2,
∵將△AOC平移到△EFG,
∴OA=EF=3,F(xiàn)G=OC=2,
設E(m,m2m﹣2),
則G(m﹣3,(m﹣3)+2),F(xiàn)(m﹣3,(m﹣3)+4),
∵EF∥x軸,
∴m2m﹣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P(n,n2n﹣2),
∴PQn2n,CQ=n,
∴,
解得n,
∴P(,),
∴CQ,AH=3,
∵tan∠OAC,
∴THAH,
∴TP,
∴,
即△AHT與△CPT的面積之比為8:147.
【點評】此題考查了二次函數(shù)的綜合應用,掌握待定系數(shù)法求解析式,勾股定理、銳角三角函數(shù)、圖形的變換這幾個知識點的綜合應用,其中正確的畫出圖形,作出輔助線是解題關鍵.
題型六: 函數(shù)關系與面積問題
例6.平面直角坐標系中,已知拋物線y=﹣x2+(1+m)x﹣m(m為常數(shù),m≠±1)與軸交于定點A及另一點B,與y軸交于點C.
(1)當點(2,2)在拋物線上時,求拋物線解析式及點A,B,C的坐標;
(2)如圖1,在(1)的條件下,D為拋物線x軸上方一點,連接BD,若∠DBA+∠ACB=90°,求點D的坐標;
(3)若點P是拋物線的頂點,令△ACP的面積為S,
①直接寫出S關于m的解析式及m的取值范圍;
②當時,直接寫出m的取值范圍.
【分析】(1)將點(2,2)代入y=﹣x2+(1+m)x﹣m,求出m即可確定函數(shù)的解析式;
(2)過D點作DE⊥x軸交于E,過A點作AF⊥BC交于F,由題意可知∠ACB=∠BDE,求出tan∠ACF=tan∠BDE,設D(t,﹣t2+5t﹣4)(0<t<4),求出t的值即可求D點坐標;
(3)①求出P(,),C(0,﹣m),定點A(1,0),B(m,0),AC的解析式為y=kx+b,y=mx﹣m,再畫出函數(shù)圖象結合函數(shù)圖象分類討即可;
②對①中求出的解析式分別進行求解即可.
【解答】解:(1)將點(2,2)代入y=﹣x2+(1+m)x﹣m,
∴m=4,
∴y=﹣x2+5x﹣4,
令x=0,則y=﹣4,
∴C(0,﹣4),
令y=0,則﹣x2+5x﹣4=0,
∴x=1或x=4,
∴A(1,0),B(4,0);
(2)如圖1,過D點作DE⊥x軸交于E,過A點作AF⊥BC交于F,
∵∠DBA+∠ACB=90°,∠DBA+∠BDE=90°,
∴∠ACB=∠BDE,
∵B(4,0),C(0,﹣4),
∴OB=OC=4,
∴∠OBC=45°,
∵BA=3,
∴AF,
∵A(1,0),
∴AC,
∴CF,
∴tan∠ACF,
∴tan∠BDE,
設D(t,﹣t2+5t﹣4)(0<t<4),
∴,
解得x=4(舍)或x,
∴D(,);
(3)①∵y=﹣x2+(1+m)x﹣m=﹣(x)2,
∴P(,),
令x=0,則y=﹣m,
∴C(0,﹣m),
令y=0,則﹣x2+(1+m)x﹣m=0,
解得x=1或x=m,
∴定點A(1,0),B(m,0),
設AC的解析式為y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=mx﹣m,
如圖2,當m<﹣1時,S=S梯形PNOC+S△OCA﹣S△PAN(m)1×(﹣m)(1)m2;
如圖3,當﹣1<m<0時,S=S梯形PNOC+S△PNA﹣S△AOC(m)(1)1×(﹣m)m2;
如圖4,當0≤m<1時,設對稱軸與直線AC交于點M,
∴M(,),
∴PMm2,
∴S(m2)×1m2;
如圖5,當m>1時,過點C作CM⊥PN交于點M,
∴M(,﹣m),
∴S=S矩形OCMN+S△APN﹣S△OCA﹣S△CMPm(1)1×m(m)m2;
綜上所述:當m<﹣1時,Sm2;當﹣1<m<1,Sm2;當m>1時,Sm2;
②當m<﹣1時,m2,
解得﹣4≤m;
當﹣1<m<0,m2,
此時m無解;
當0≤m<1時,m2,
此時m無解;
當m>1時,m2,
解得m≤4;
綜上所述:當時,﹣4≤m或m≤4.
【點評】本題考查二次函數(shù)的圖象及性質(zhì),熟練掌握二次函數(shù)的圖象及性質(zhì),直角三角形的性質(zhì),數(shù)形結合,分類討論是解題的關鍵.
一、解答題
1.(2023春·全國·九年級專題練習)已知:如圖,拋物線與坐標軸分別交于點,,,點是線段上方拋物線上的一個動點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當點P運動到什么位置時,的面積有最大值,面積最大值是多少?
【答案】(1)
(2)當時,的面積有最大值,最大值是.
【分析】(1)由待定系數(shù)法即可求解;
(2)過點作軸的垂線,交線段于點,由,即可求解.
【詳解】(1)由題意得:
,解得:,
拋物線的表達式為:;
(2)
直線的表達式為:,
將點的坐標代入上式得:,解得:,
直線的表達式為:,
點的橫坐標為,則,
過點作軸的垂線,交線段于點,
則,
,
當時,的值取最大,此時;
【點睛】本題考查的是二次函數(shù)綜合運用,涉及到一次函數(shù)、等腰三角形的性質(zhì)、圖形的面積計算等,本題難度不大.
2.(2023春·全國·九年級專題練習)如圖,拋物線與x軸交于 與y軸交于點C,點P為第一象限內(nèi)拋物線上一動點,過點P作x軸的垂線,交直線BC于點D,交x軸于點E,連接 .
(1)求該拋物線的解析式;
(2)當與的面積之比為1:2時,求點P的坐標;
【答案】(1)y=﹣x2+5x+6
(2)
【分析】(1)待定系數(shù)法求出拋物線解析式;
(2)先求出一次函數(shù)解析式,根據(jù)面積比例列出等式,解出坐標
【詳解】(1)∵拋物線與x軸交于
∴,
∴,
∴拋物線的解析式為;
(2)∵拋物線過點C,
∴,
設直線的解析式為 ,
∴,
∴,
∴直線的解析式為,
設,則,
∴,
∵與的面積之比為,
∴,
∴,
∴,
解得,(舍去),
∴P();
【點睛】本題考查二次函數(shù)解析式求解、一次函數(shù)解析式求解、面積之比轉(zhuǎn)化成高之比,掌握這些是這個題的解題關鍵.
3.(2023春·全國·九年級專題練習)如圖,拋物線過點A、B,拋物線的對稱軸交x軸于點D,直線與x軸交于點B,與y軸交于點C,且.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點是x軸上的一個動點,點N是拋物線對稱軸上的一個動點,當,的面積為時,求出點M與點N的坐標;
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根據(jù)解析式求出B、C兩點的坐標,再根據(jù)求出A點坐標,用待定系數(shù)法求拋物線解析式即可;
(2)表示出 ,分和求解.
【詳解】(1)解:對于直線,
令,即,
解得:,
令,得,
∴,
∵A為x軸負半軸上一點,且,
∴.
將點A、B的坐標分別代入中,
得,
解得,
∴拋物線的解析式為;
(2)解:由(1)知:,,拋物線解析式為,
∴對稱軸,
∴D點坐標為,
∵
∴,
∵,即,
當時,,
化簡得: ,
∵,
∴方程無解;
當時,,
解得(舍),
∴,
∴點M的坐標為,點N的坐標為;
【點睛】本題考查二次函數(shù)的綜合問題,靈活運用所學知識是解題關鍵.
4.(2023·廣西貴港·統(tǒng)考一模)在平面直角坐標系中,已知拋物線經(jīng)過兩點.P是拋物線上一點,且在直線的上方.
(1)求拋物線的表達式;
(2)若面積是面積的倍,求點的坐標;
(3)如圖,交于點,交于點D.記,的面積分別為,判斷是否存在最大值.若存在,求出最大值;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)
(2)或
(3)見解析
【分析】(1)利用待定系數(shù)法求出拋物線的表達式;
(2)利用待定系數(shù)法求出直線的解析式,再利用平面直角坐標系內(nèi)兩點之間的距離列方程可得到點的坐標;
(3)利用相似三角形的判定與性質(zhì)得到相似比即可得到的最大值.
【詳解】(1)解:將代入
得,
解得:,
∴拋物線的解析式為: ;
(2)解:設直線的解析式為:,
將代入得,
解得:,
∴直線的解析式為:,
∵,
∴,
∴,
即,
過點作軸于點,與交于點,過點作于點,如圖,
∴,
∴,
設點的橫坐標為,
∴,
∴,
解得:或;
∴或;
(3)解:存在最大值.理由如下:
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
設直線交軸于點,則 ,
過點作軸,垂足為,交于點,如圖,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
設
由(2)可知,,
∴,
∵,
∴當時,的最大值為.
【點睛】本題考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)的解析式,平面直角坐標系內(nèi)兩點之間的距離,平行線的性質(zhì),相似三角形的性質(zhì),掌握相似三角形的性質(zhì)是解題的關鍵.
5.(2023·新疆克孜勒蘇·統(tǒng)考一模)如圖所示,拋物線的圖像與x軸交于A,B兩點,與y軸交于點C,連結.
(1)求拋物線頂點D的坐標;
(2)在直線上方的拋物線上有一點M,使得四邊形的面積最大,求點M的坐標及四邊形面積的最大值;
(3)點E在拋物線上,當時,直接寫出點E的坐標.
【答案】(1)
(2)當點時,四邊形ABMC面積最大,最大值為
(3)或
【分析】(1)化為頂點式求解即可;
(2)先求出的面積,然后判斷出的面積最大時四邊形面積最大,求出直線的解析式,設過點M與y軸平行的直線與相交于點N,表示出,再表示出的面積,然后利用二次函數(shù)的最值問題求出點M的橫坐標以及的面積,最后求解即可;
(3)①連接,作于點M,證明即可;②作點D關于的對稱點,作于點N. 求出直線的解析式,然后與二次函數(shù)解析式聯(lián)立即可求解.
【詳解】(1)∵.
∴拋物線頂點D的坐標為;
(2)令,則,解得,∴點,
令,則,
∴點C的坐標為
∴,
∴
∴的面積最大時四邊形面積最大.
設直線的解析式為,
則,
∴,
∴.
設過點M與y軸平行的直線交于點N,,,
則,
,
∴當時,的面積最大,最大值為,
此時,,
所以,當點時,四邊形面積最大,最大值為
(3)①連接,作于點M.
∵,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴.
∵,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴點E與點D重合,
∴點E的坐標為,
②作點D關于的對稱點,作于點N,
∵,,,
∴,
∴,
∴,
∴,
設直線的解析式為,
則,
解得,
所以,直線BD′的解析式為,
聯(lián)立,
解得(為點B坐標,舍去),,
所以,點H的坐標為,
綜上所述,點E的坐標為或時,.
【點睛】本題考查了二次函數(shù)與坐標軸的交點坐標的求法,待定系數(shù)法求一次函數(shù)解析式,二次函數(shù)的最值問題,二次函數(shù)與幾何綜合,軸對稱的性質(zhì),數(shù)形結合是解答本題的關鍵.
6.(2023·廣東珠?!そy(tǒng)考一模)如圖,拋物線與x軸交于點、,與y軸交于點.點D為拋物線第四象限一動點,連接、、、.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當時,求此時點D的坐標;
(3)在第(2)問的條件下,延長線段、交于點E.請判斷的形狀,并說明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)是等腰直角三角形,理由見詳解
【分析】(1)直接利用待定系數(shù)法即可求出拋物線的解析式;
(2)連接,設,由,得出,即可求出點D的坐標;
(3)先用待定系數(shù)法求出直線、的解析式,從而求出交點E的坐標,然后利用兩點間距離公式求出、、的長,再根據(jù)勾股定理的逆定理,即可判斷出的形狀.
【詳解】(1)設拋物線的解析式為,
∵拋物線與x軸交于點、,與y軸交于點,
∴,
解得:,
∴拋物線的解析式為;
(2)連接,
,
∵,,,
∴,,
∴,
設,
∵,
∴,
整理,得,
解得:,(舍去),
∴;
(3)是等腰直角三角形,理由如下:
設直線的解析式為,
把,代入,得
,
解得:
∴,
設直線的解析式為,
把,代入,得
,
解得:
∴,
聯(lián)立和得,
,
解得:,
∴,
又∵,,
∴,
,
,
∴,,
∴是等腰直角三角形.
【點睛】本題主要考查了待定系數(shù)法,三角形的面積,一次函數(shù)和二次函數(shù)的圖象與性質(zhì),以及兩點間的距離公式和勾股定理的逆定理,關鍵是靈活運用割補法表示出三角形的面積,以及利用勾股定理的逆定理判斷三角形的形狀.
7.(2023春·上?!ぐ四昙墝n}練習)在邊長為4的正方形中,點O是對角線的中點,P是對角線上一動點,過點P作于點F,作交直線CD于點E,設,.
(1)求證:;
(2)當點P在線段上時,求關于的函數(shù)關系式及自變量的取值范圍;
(3)點P在運動過程中能否使為等腰三角形?如果能,請直接寫出的長;如果不能,請簡單說明理由.
【答案】(1)證明見解析
(2),
(3)能使為等腰三角形,或
【分析】(1)延長交于點G,根據(jù)正方形的性質(zhì)和已知證明矩形,得出,然后證明,得出,即可得出結論;
(2)根據(jù)勾股定理求出,求出和,再求出三角形的面積即可;
(3)根據(jù)等腰三角形的性質(zhì),分兩種情況分別計算即可.
【詳解】(1)證明:延長交于點G,
∵正方形中,于點F,
∴四邊形是矩形,
∴,,
∵正方形,
∴,
∵,
∴,
∴,
同理可得:,
∵,,
∴,
∴,
在和中,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴;
(2)∵,
∴,,
則,
∴,
∵,
∴ ;
(3)點P在運動過程中能使為等腰三角形;
當點E在邊上時,
∵,若為等腰三角形,只能是,則,
∵,
∴,
∴,
于是點P在上,
又∵點P在上,
∴A與P重合,此時;
當點E在延長線上時,如圖,若為等腰三角形,只能是,
設, 則,,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴即;
綜上所述,當或時,為等腰三角形.
【點睛】本題主要考查正方形的性質(zhì)的綜合運用,等腰三角形的性質(zhì)和判定,全等三角形的判定和性質(zhì),三角形的面積等知識,綜合運用這些性質(zhì)進行推理,同時注意對等腰的分類討論是解題的關鍵.
8.(2023春·江蘇無錫·九年級統(tǒng)考期中)在平面直角坐標系中中,二次函數(shù)的圖像與x軸交于點、,與y軸交于點C.
(1)求二次函數(shù)的表達式;
(2)若點P是二次函數(shù)圖像上位于線段上方的一個動點.
①如圖,連接,,,交于點E,過點P作的平行線交于點Q,將與的面積比記為a,將與的面積比記為b,當有最大值時,求點P的坐標;
②已知點N是y軸上一點,若點N、P關于直線對稱,求的長.
【答案】(1)
(2)①當點的坐標為時,有最大值;②
【分析】(1)利用待定系數(shù)法即可求解;
(2)①求得的解析式為:,易知,,,過點作軸,,設與軸交于點,則,,可得,易證,,可得,,進而得,由題意得, ,,,當取最大值時,有最大值,設,,則,,即:當時,取最大值,進而求得點的坐標;
②由題意可知,點在點下方時,點關于直線的對稱點在的左側,不符合題意,點在點上方時,連接,交于,作軸,可知,設,則,,則,,,則,可知點的坐標為:,,代入函數(shù)表達式求解即可.
【詳解】(1)解:將、,代入中可得:
,解得:,
∴二次函數(shù)的表達式為:;
(2)①當時,,則,設的解析式為:,
將,,代入可得:,解得:,
∴的解析式為:,
由題意可知,,則是等腰直角三角形,
∴,
∵,則,
∴,
∴,,
過點作軸,,設與軸交于點,則,,即:為等腰直角三角形,
∴,
∵,
∴,,則,
又∵,,
∴,
則:,
,
則,即:,
∵, ,,
∴,
∴,則當取最大值時,有最大值,
設,,則,
∴,
即:當時,取最大值,此時點的縱坐標為1,
即:當點的坐標為時,有最大值;
②由題意可知,點在點下方時,點關于直線的對稱點在的左側,不符合題意,點在點上方時,連接,交于,作軸,
由對稱可知,,,則,
∴,
∴
∵,,,
∴,
設,則,
∴,
則,
∴,則,
∴點的坐標為:,,即,
∵點在二次函數(shù)圖象上,
∴,
解得:(舍去),,
∴.
【點睛】本題考查利用待定系數(shù)法求函數(shù)解析式,相似三角形的判定及性質(zhì),解直角三角形,熟練掌握相關性質(zhì),利用數(shù)形結合的思想是解決問題的關鍵.
9.(2023·黑龍江哈爾濱·統(tǒng)考一模)如圖,在平面直角坐標系中,直線BC的解析式為,直線BC交x軸和y軸分別于點B和點C,拋物線交x軸于點A和點B,交y軸于點C.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點P是第二象限拋物線上的點,連接PB、PC,設點P的橫坐標為t,的面積為S.求S與t的函數(shù)關系式(不要求寫出t的取值范圍);
(3)在(2)的條件下,點D在線段上,連接PD、CD,,點F在線段BC上,,F(xiàn)E的延長線交x軸于點G,交PD于點E,連接CE,若,,,求點P的橫出標.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)通過A、B兩點坐標求出二次函數(shù)中的b,c
(2)求出P點到底邊BC的距離,再用三角形公式求解;
(3)添加輔助線,逐步證明;
【詳解】(1)解:直線交x軸和y軸于點B和點C
令時,,即,
令時,,即,
∵點B、C在拋物線上,∴代入解析式可得:
,
解得:,
∴解析式為;
(2)過點P作x軸的垂線交BC延長線于點M,交x軸于點N,過點C作于R
∵P在拋物線上,P橫坐標為t
∴,
∵M在直線BC上,∴,
∴,
,
即;
(3)由(1)得,,∴
又交x軸于點G,∴
即
又設,
又(已知)
(平角定義)
,
又
,
,
過點D作于R,如圖所示
在中,,
,,
,
∵,,,
∴,
,,,
又,
作軸于M,于N,于T,如圖所示
∵,,,
∴,
∴,,
∵,,,
∴四邊形為矩形,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴四邊形是正方形
∴,
設,則,如圖所示:
∴,
在中,
解得:,,
∵,
∴,即,
∴不符合題意,應舍去;
當時,,
∴,
又點,
設直線的解析式為,則
,
解得:,
∴直線的解析式為:
,
∴或(舍),
∴P的橫坐標是
【點睛】本題考查待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式、動點問題中的三角形面積求解、三角形全等判定和性質(zhì)、平角定義、一元二次方程的求解,掌握這些是本題關鍵.
10.(2023春·江蘇宿遷·九年級統(tǒng)考階段練習)如圖,在平面直角坐標系中,拋物線與軸交于、兩點,與軸交于點,且.
(1)試求拋物線的解析式;
(2)直線與軸交于點,與拋物線在第一象限交于點,與直線交于點,記,試求的最大值及此時點的坐標;
(3)在(2)的條件下,取最大值時,點是軸上的一個動點,點是坐標平面內(nèi)的一點,是否存在這樣的點、,使得以、、、四點組成的四邊形是矩形?請直接寫出滿足條件的點的坐標.
【答案】(1)
(2)取得最大值,此時點的坐標為
(3)存在,滿足條件的的坐標為或
【分析】(1)根據(jù)已知條件求得點的坐標,用待定系數(shù)法即可求出拋物線的解析式;
(2)過點作軸交直線于,連接,先求得直線的解析式,設,則,可得,再由,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)及等高三角形的面積比等于底的比可得,利用二次函數(shù)的性質(zhì)解決問題即可;
(3)存在這樣的點、,使得以、、、四點組成的四邊形是矩形,分是矩形的邊和是矩形的對角線兩種情況求點的坐標.
【詳解】(1)解: ,
,
,
,
,
拋物線經(jīng)過點,,,
,
解得:,
該拋物線的解析式為;
(2)解:如圖1,過點作軸交直線于,連接,
設直線的解析式為,
,,
,
解得:,
直線的解析式為,
設,則,
,
直線與軸交于點,
,
,
軸,即,
,
,
,
,
,
當時,取得最大值,此時點的坐標為;
(3)解:存在這樣的點、,使得以、、、四點組成的四邊形是矩形.
①當是矩形的邊時,有兩種情形,
a、如圖2﹣1中,四邊形是矩形時,
由(2)可知,代入中,得到 ,
直線的解析式為,可得,,
由可得,
,
,
,
.
根據(jù)矩形的性質(zhì),將點向右平移個單位,向下平移1個單位得到點,
,即,
b、如圖2﹣2中,四邊形是矩形時,
直線的解析式為,,
直線的解析式為,
,
根據(jù)矩形的性質(zhì)可知,將點D向右平移6個單位,向下平移4個單位得到點N,
,即.
②當是對角線時,設,
則,,,
是直角頂點,
,
,
整理得,方程無解,此種情形不存在,
綜上所述,滿足條件的的坐標為或.
【點睛】本題為二次函數(shù)壓軸題,綜合考查了二次函數(shù)、待定系數(shù)法、最大值問題、相似三角形、矩形等知識點.第(3)問涉及存在型問題,有一定的難度.在解題過程中,注意數(shù)形結合思想、分類討論思想及方程思想等的應用.
11.(2023·山東濟寧·統(tǒng)考一模)如圖,拋物線與坐標軸分別交于A,B,C三點,其中、,M是第二象限內(nèi)拋物線上的一動點且橫坐標為m,
(1)求拋物線的解析式;
(2)連接BM,交線段AC于點D,求的最大值(其中符號S表示面積);
(3)連接CM,是否存在點M,使得,若存在,求m的值,若不存在,請說明理由.
【答案】(1)
(2)的最大值為
(3)存在,
【分析】(1)代入點A和點B的坐標到二次函數(shù)解析式即可求解;
(2)和是等高的兩個三角形,面積比的最大值即是底邊的最大值,構造相似三角形,用m表示相似比求最大值即可;
(3)做輔助線構造等腰三角形可得二倍角關系,建立一次函數(shù)圖像,與二次函數(shù)交點的橫坐標即為所求.
【詳解】(1)解:(1)分別代入、到拋物線解析式,
解得:;
故答案為:.
(2)設直線的解析式為,
將點和點代入中,
,
解得:,
直線的解析式為,
如圖所示,過點M作軸交于于點G,過點A作交與點F,
G點的縱坐標與M點的縱坐標相同,
M為拋物線上的一點,
設M(m,),
又G點在直線AC上,直線的解析式為,
,
,
又 ,
,
,
,
,
的最大值為.
故答案為:.
(3)過點C作軸,延長交x軸于點T.
,
,
,
,
為等腰三角形,
.
在中,,
,
,
,
設直線的解析式為,
將點和點代入中,
解得:,
直線的解析式為,
M是直線和拋物線的交點,,
令,
,
,
,
解得(舍去)或
故答案為:.
【點睛】本題是二次函數(shù)綜合題,主要考查的是待定系數(shù)求解析式,平行線分線段成比例定理的推論,角度的存在性等相關內(nèi)容,解本題的關鍵在于是否能將面積比轉(zhuǎn)化為線段比,解本題的難點在于是否能通過已知角度條件建立有關m的一次函數(shù)解析式.
12.(2023·海南??凇ず?谑械诰胖袑W??级#┤鐖D①,已知拋物線的圖象經(jīng)過點,.過點作軸交拋物線于點,的平分線交線段于點,連結.
(1)求拋物線的關系式并寫出點的坐標;
(2)若動點在軸下方的拋物線上,連結、,當面積最大時,求出此時點橫坐標;
(3)若將拋物線向上平移個單位,且其頂點始終落在的內(nèi)部或邊上,寫出的取值范圍;
(4)如圖②,是拋物線的對稱軸上的一點,在拋物線上是否存在點,使成為以點為直角頂點的等腰直角三角形?若存在,求出所有符合條件的點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);
(2)的橫坐標為;
(3);
(4)存在,點P的坐標是:或或或
【分析】(1)利用待定系數(shù)法可得拋物線的解析式;
(2)過作 軸,交于點,設,,根據(jù)的解析式表示點的坐標,表示的長,根據(jù)面積和可得的面積,利用二次函數(shù)的最值可得其最大值;
(3)求出原拋物線的對稱軸和頂點坐標以及對稱軸與的交點坐標、與的交點坐標,用含的代數(shù)式表示平移后的拋物線的頂點坐標,列出不等式組求出的取值范圍;
(4)存在四種情況:作輔助線,構建全等三角形,證明,根據(jù),列方程可得點的坐標;同理可得其他圖形中點的坐標.
【詳解】(1)解:拋物線:的圖象經(jīng)過點,,
,
解得,
拋物線的解析式為:;
平分,,
,
是等腰直角三角形,
,
,
(2)如圖1,過作 軸,交于點,
設,
設直線的解析式為,把點,代入得,
,
解得,
直線的解析式為:,
,,
,
,
,
當 時,面積最大,
的橫坐標為
(3)由,得拋物線的對稱軸為直線,頂點為,,
拋物線向上平移個單位長度后頂點為,.
設直線交于點,交于點,則,,如圖,
直線的解析式為:,
,,
點在內(nèi)包括的邊界,
,
解得;
(4)設,分四種情況:
①當在對稱軸的左邊,且在軸下方時,如圖,過作軸,交軸于,交于,
,
是等腰直角三角形,
,,
,
,
,
,
,
則,
解得: 或,
,不合題意,舍去,
,
此時 ,
的坐標為;
②當P在對稱軸的左邊,且在x軸上方時,
同理得:,
解得: 或 ,
,不合題意,舍去,
,
此時 ,
的坐標為;
③當在對稱軸的右邊,且在軸下方時,如圖,過作軸于,過作于,
同理得,
,
則,
解得: 或 ,
,不合題意,舍去,
,
此時 ,
的坐標為;
④當在對稱軸的右邊,且在軸上方時,如圖,
同理得,
解得: 或 舍,
的坐標為:;
綜上所述,點的坐標是:或或或.
【點睛】本題屬于二次函數(shù)綜合題,主要考查了二次函數(shù)的綜合應用,二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)及圖形的平移,全等三角形的判定與性質(zhì)以及解一元二次方程的方法,運用分類討論思想和方程的思想是解決問題的關鍵.
13.(2023·廣東珠海·??家荒#┤鐖D,在平面直角坐標系中,拋物線與軸交于點,,其中點的坐標為,與軸交于點.
(1)求拋物線和直線的函數(shù)表達式;
(2)點是直線上方的拋物線上一個動點,當面積最大時,求點的坐標;
(3)連接B和(2)中求出點P,點Q為拋物線上的一點,直線下方是否存在點Q使得?若存在,求出點Q的坐標.
【答案】(1),
(2)
(3)存在,,
【分析】(1)用待定系數(shù)法可得拋物線的函數(shù)表達式為;直線的函數(shù)表達式為;
(2)過作軸交于,設,可得,故,根據(jù)二次函數(shù)性質(zhì)可得答案;
(3)過作交的延長線于,過作軸,過作于,過作于,由,得是等腰直角三角形,可證明,從而,,即得,用待定系數(shù)法得直線函數(shù)表達式為,聯(lián)立,即可解得的坐標為,.
【詳解】(1)把,代入得:
,
解得,
拋物線的函數(shù)表達式為;
設直線的函數(shù)表達式為,把代入得:
,
解得,
直線的函數(shù)表達式為;
(2)過作軸交于,如圖:
設,則,
,
,
,
當時,取最大值4,
此時的坐標為;
(3)直線下方存在點,使得,理由如下:
過作交的延長線于,過作軸,過作于,過作于,如圖:
由(2)知,
,
,,
,
是等腰直角三角形,
,,
,
,
,
,,
,
由,得直線函數(shù)表達式為,
聯(lián)立,解得或,
的坐標為,.
【點睛】本題考查二次函數(shù)的綜合應用,涉及待定系數(shù)法,三角形面積,等腰直角三角形等知識,解題的關鍵是作輔助線,構造全等三角形.
14.(2023·廣西梧州·統(tǒng)考一模)如圖1,在平面直角坐標系中,的頂點,點P為線段上的一動點(點P與點A,C不重合),過點P作交于點Q,將沿翻折,點A的對應點為點D,連接.設點P的坐標為
(1)當點D恰好落在上時,求點P的坐標;
(2)若與重疊部分面積S與點P橫坐標t之間的函數(shù)解析式為,其圖象如圖2所示,求a、b的值;
(3)是否存在點P,使得為直角?若存在,請求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)
(2),
(3)
【分析】(1)由題意可得,.結合平行線的性質(zhì)可得.由折疊的性質(zhì)可得,,即可求出.又易求出直線的解析式為,由點D恰好落在上,可得出,進而可求出,,由此可列出關于t的等式,解出t的值即得出點P的坐標;
(2)由題意易求出直線的解析式為,直線的解析式為:.聯(lián)立兩個解析式,即可求出.分類討論:當時,點D在內(nèi)部,此時重疊部分面積為的面積,根據(jù)折疊的性質(zhì)可知,即得出;當時,點D在外部,由圖象可得當時,,代入中,解出b的值即可;
(3)過點Q和點B分別作的垂線,交于點M和延長線于點N,易求出,即得出,即.根據(jù)各點坐標可求出,,,,從而可列出關于t的等式,解出t的值即得出答案.
【詳解】(1)解:∵,
∴,
∴.
∵,
∴.
由折疊的性質(zhì)可得,,
∴.
∵,
∴直線的解析式為,
∵,
∴.
∵點D恰好落在上,
∴,
∴,
∴,
解得:,
∴點P的坐標為;
(2)解:∵,
∴可設直線的解析式為,
∴,
解得:,
直線的解析式為.
∵,
∴直線的解析式為:.
聯(lián)立,解得:,
∴.
當時,點D在內(nèi)部,此時重疊部分面積為的面積,
由折疊可知,
∴;
當時,點D在外部,
由圖象可得當時,,
∴,
解得:;
(3)解:如圖,過點Q和點B分別作的垂線,交于點M和延長線于點N,
∵為直角,
∴
∵,
∴,
∴,即.
∵,,,,,
∴,,,,
∴,
解得:,(舍).
∴存在,點P的坐標為.
【點睛】本題考查坐標與圖形,折疊的性質(zhì),平行線的性質(zhì),一次函數(shù)的綜合,二次函數(shù)的綜合,解直角三角形等知識.利用數(shù)形結合和分類討論的思想是解題關鍵.
15.(2023·吉林長春·統(tǒng)考一模)在平面直角坐標系中,拋物線(a為常數(shù)),經(jīng)過點,點Q在拋物線上,其橫坐標為m,將此拋物線上P、Q兩點間的部分(包括P、Q兩點)記為圖像G.
(1)求拋物線的解析式.
(2)若點B是拋物線上一點,橫坐標為1.過點B作x軸的平行線交拋物線于另一點C,連結,求的面積.
(3)當拋物線的頂點是圖像G的最高點,且圖像G的最高點與最低點到x軸的距離和為定值時,求m的取值范圍.
(4)已知點、、,順次連接得到矩形,當圖像G與該矩形的邊有兩個公共點時,直接寫出m的取值范圍.
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)或.
【分析】(1)把點代入拋物線,用待定系數(shù)法即可求解;
(2)先求出點B的坐標是,點C的坐標是,,即可求出的面積;
(3)由得到圖象G的最高點是,由點Q在拋物線上,其橫坐標為m,點Q的縱坐標為,則點Q的坐標是,又由點,則圖像G的最高點與最低點到x軸的距離和為是定值,當時,解得即可得到m的范圍;
(4)分在拋物線頂點上方和在拋物線下方兩種情況分別畫圖,列不等式組進行求解即可.
【詳解】(1)解:∵拋物線(a為常數(shù))經(jīng)過點,
∴,
解得,,
∴拋物線解析式為.
(2)當時,,
∴點B的坐標是,
當時,,
解得、
∴點C的坐標是,
∴,
∴的面積為;
(3)∵,
∴圖象G的最高點是,
∵點Q在拋物線上,其橫坐標為m,
∴點Q的縱坐標為,
∴點Q的坐標是,
又∵點,
∴圖像G的最高點與最低點到x軸的距離和為是定值,
當時,
解得
∴點Q的橫坐標m的范圍為,
即m的取值范圍為.
(4)解:當圖形G與該矩形的邊有兩個公共點時,
如圖所示,當在拋物線頂點上方時,
可得,解得,
如圖所示,當在拋物線頂點下方時,
可得,解得,
綜上可知,m的取值范圍是或.
【點睛】此題考查了二次函數(shù)和幾何綜合題,二次函數(shù)的圖象和性質(zhì),待定系數(shù)法,不等式組等知識,數(shù)形結合和分類討論是解題的關鍵
16.(2023·廣西賀州·統(tǒng)考一模)如圖1,拋物線與軸交于A,B兩點(點A在左側),與y軸交于點C,點P為直線上方拋物線上的一個動點,過點作軸交直線于點D,
(1)求點A,B,C的坐標;
(2)設點的橫坐標為,請用含的式子表示線段的長;
(3)如圖2,連接,交線段于點Q,連接PC,若的面積為,的面積為,則是否有最大值?如果有,請求出最大值;如果沒有,請說明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)有,
【分析】(1)令和,即可求得答案;
(2)求得直線的函數(shù)解析式,設點的橫坐標為,則,,即可求得線段的長;
(3)過點作線段的垂線段,垂足為,利用面積公式求得,證明,推出關于m的二次函數(shù),利用二次函數(shù)的性質(zhì)即可求解.
【詳解】(1)解:當時,,解得
當時,,
;
(2)解:設點的橫坐標為,則
,
設直線的函數(shù)解析式為,
∴,
解得,
直線的函數(shù)解析式為
過點作軸交直線于點,
;
(3)解:過點作線段的垂線段,垂足為,
∵軸,
,
,
當時
故的最大值為.
【點睛】本題考查的是二次函數(shù)綜合運用,涉及到一次函數(shù)的性質(zhì)、相似三角形的判定和性質(zhì)的運用等,其中(3),要注意利用二次函數(shù)的性質(zhì)求解.
17.(2023·遼寧遼陽·統(tǒng)考一模)如圖,在平而直角坐標系中,拋物線與x軸交于,兩點,與y軸交于點C.
(1)試求拋物線的解析式;
(2)直線與y軸交于點D,與拋物線在第一象限交于點P,與直線交于點M,記,試求m的最大值及此時點P的坐標;
(3)在(2)的條件下,m取最大值時,是否存在x軸上的點Q及坐標平面內(nèi)的點N,使得P,D,Q,N四點組成的四邊形是矩形?若存在,請直接寫出所有滿足條件的Q點和N點的坐標:若不存在,請說明理由.
【答案】(1)
(2)m的最大值,此時點P的坐標為
(3)存在,,;,
【分析】(1)根據(jù)已知條件求得點C的坐標,用待定系數(shù)法求出拋物線的解析式;
(2)作軸于E,交于F,先證,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)可得,設,則,用n表示出的長,從而得到m、n的二次函數(shù)關系式,利用二次函數(shù)的性質(zhì)解決問題即可;
(3)存在這樣的點Q、N,使得以P、D、Q、N四點組成的四邊形是矩形,分是矩形的邊和是矩形的對角線兩種情況求點N的坐標.
【詳解】(1)解:∵拋物線與x軸交于,兩點,
∴,解得:,
∴該拋物線的解析式為;
(2)解:當時,,
∴點,
如圖1,過點P作軸交直線于E,連接,
設直線的解析式為,
∵,,
∴,解得:,
∴直線的解析式為,
設,則,
∴,
∵直線與y軸交于點D,
∴,
∴,
∵軸,即,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴當時,m取得最大值,此時點P的坐標為;
(3)解:存在這樣的點Q、N,使得以P、D、Q、N四點組成的四邊形是矩形.
①當是矩形的邊時,有兩種情形,
a、如圖2-1中,四邊形是矩形時,
有(2)可知,代入中,得到,
∴直線的解析式為,可得,
由可得,
∴,
∴,
∴,
∴.
根據(jù)矩形的性質(zhì),將點P向右平移個單位,向下平移1個單位得到點N,
∴,即
b、如圖22中,四邊形是矩形時,
∵直線的解析式為,,
∴直線的解析式為,
∴,
根據(jù)矩形的性質(zhì)可知,將點D向右平移6個單位,向下平移4個單位得到點N,
∴,即.
②當是對角線時,設,
則,,,
∵Q是直角頂點,
∴,
∴,
整理得,方程無解,此種情形不存在,
綜上所述,滿足條件的,;,.
【點睛】本題為二次函數(shù)壓軸題,綜合考查了二次函數(shù)、待定系數(shù)法、最大值問題、相似三角形、矩形等知識點.第(3)問涉及存在型問題,有一定的難度.在解題過程中,注意數(shù)形結合思想、分類討論思想及方程思想等的應用.
18.(2023·河北衡水·校聯(lián)考模擬預測)如圖1,拋物線與x軸交于點,點,與y軸交于點C,頂點是D.
(1)求拋物線的解析式及頂點坐標D;
(2)如圖1,點是線段上的動點(不與B,D重合),軸于F,設四邊形的面積為S,求S與x之間的函數(shù)關系式,并求S的最大值;
(3)如圖2,將拋物線向下平移k個單位長度,平移后的頂點為,與x軸的交點是,.若的外心在該三角形的內(nèi)部,直接寫出k的取值范圍.
【答案】(1),
(2),
(3)
【分析】(1)利用二次函數(shù)的雙根式得拋物線的解析式,并根據(jù)頂點式求頂點;
(2)先求出直線的解析式,E在直線上,所以可表示出E的坐標,利用梯形面積公式,用x表示四邊形的面積S,得二次函數(shù),配方求最值;
(3)找臨界條件,恰好是直角三角形,可求出k的值.
【詳解】(1)把,和,代入
可得,解得,
故拋物線解析式為,,
故D的坐標為;
(2)由拋物線解析式可得,設所在直線的解析式為,
把,和,代入
可得,解得,
∴,
∴設.
由于四邊形為梯形,
∴,
∵,
∴當時,S有最大值為.
(3)由題意得,為銳角三角形,
設平移后的拋物線解析式為,
當為直角三角形時,
根據(jù)拋物線對稱性可知,為等腰直角三角形,
∵,
∴,,
將或代入
得或(三點重合,舍去),
∴.
【點睛】此題考查了利用待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式,二次函數(shù)最值問題,圖象的平移等知識,解題的關鍵是熟練掌握二次函數(shù)的圖象和性質(zhì).
19.(2023·福建漳州·統(tǒng)考一模)已知拋物線與軸交于點和點,對稱軸是直線,與軸交于點,點在拋物線上(不與A,重合).
(1)當時.
①求拋物線的解析式;
②點在直線的下方,且的面積最大,求此時點的坐標;
(2)若直線,分別與軸交于點、判斷是否為定值?若是,求出定值;若不是,說明理由.
【答案】(1)①;②
(2)是定值,3
【分析】(1)①將,對稱軸為直線,代入求解即可得到答案;②設,直線的解析式為,解出直線解析式,過點作軸,交于點,用m表示出H點,列出面積關于m的解析式,利用函數(shù)性質(zhì)即可得到答案;
(2)根據(jù)對稱軸是直線,得到,,設點,求出直線、的解析式,求出D、E坐標,即可得到答案;
【詳解】(1)解:①當時,二次函數(shù)的解析式為.
∵對稱軸為直線,,
∴,
解得,
∴二次函數(shù)解析式為;
②設,直線的解析式為.
∵,,
∴解得
∴直線的解析式為.
過點作軸,交于點.
∴,
∴,
∴
,
∴當時,最大,
∴;
(2)解:是定值,理由如下,
∵對稱軸是直線,,
∴,
∴,
∴,
設,
則直線的解析式為,
直線的解析式為,
∴,,
∴,
,
∴;
【點睛】本題考查求二次函數(shù)的解析式,二次函數(shù)動點最大面積問題,二次函數(shù)動點線段問題,解題的關鍵是作輔助線表示出點的坐標.
20.(2023·江蘇常州·??级#┮阎喝鐖D,拋物線交x軸于E、F兩點,交y軸于A點,直線:交x軸于E點,交y軸于A點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)若Q為拋物線上一點,連接,設點Q的橫坐標為,的面積為S,求S與t函數(shù)關系式;(不要求寫出自變量t的取值范圍)
(3)在(2)的條件下,點M在線段上,點N是位于Q、E兩點之間的拋物線上一點,,,且,求點N的坐標.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)先求出一次函數(shù)解析式,再將代入二次函數(shù)解析式求解即可;
(2)利用梯形面積減去兩個直角三角形的面積即可求解;
(3)先求出直線的解析式,分別過點Q,點N作x軸的垂線,分別過與點A,點M作的x軸的平行線分別交于點K,點H,過點M作x軸的垂線,垂足為G,通過證明,根據(jù)全等三角形的性質(zhì)可得,設,建立方程求解即可.
【詳解】(1)當時,,
∴,
將代入中,得,
∴,
∵,
將代入得,
解得,
∴拋物線的解析式為;
(2)令,
解得或,
∴,
∴,
過點Q作于B,如圖,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴
,
即;
(3)當時,解得(正值舍去),
當時,,
∴,
設直線的解析式為:,
∴,解得,
∴直線的解析式為:,
如圖,分別過點Q,點N作x軸的垂線,分別過與點A,點M作的x軸的平行線分別交于點K,點H,過點M作x軸的垂線,垂足為G,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
設,
∴,,
∴,
∴(負值舍去),
∴
∴.
【點睛】本題考查了求一次函數(shù)解析式,求二次函數(shù)解析式,全等三角形的判定和性質(zhì),二次函數(shù)與幾何綜合等,熟練掌握知識點是解題的關鍵.
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