2020年中考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 壓軸專題 二次函數(shù)(含解析)
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2020年中考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 壓軸專題 二次函數(shù)(含解析)
《二次函數(shù)》
1.如圖,平面直角坐標(biāo)系中,點A、點B在x軸上(點A在點B的左側(cè)),點C在第一象限,滿足∠ACB為直角,且恰使△OCA∽△OBC,拋物線y=ax2﹣8ax+12a(a<0)經(jīng)過A、B、C三點.
(1)求線段OB、OC的長.
(2)求點C的坐標(biāo)及該拋物線的函數(shù)關(guān)系式;
(3)在x軸上是否存在點P,使△BCP為等腰三角形?若存在,求出所有符合條件的P點的坐標(biāo):若不存在,請說明理由.
解:(1)y=ax2﹣8ax+12a=a(x﹣6)(x﹣2),
故OA=2,OB=6,
△OCA∽△OBC,則,即:OC2=OA?OB,
解得:CO=2;
(2)過點C作CD⊥x軸于點D,
△OCA∽△OBC,則,
設(shè)AC=2x,則BC=2x,而AB=4,
故16=(2x)2+(2x)2,解得:x=1,
故AC=2,BC=2,
S△ABC=AB×CD=AC×BC,解得:CD=,
故OD=3,
故點C(3,);
將點C的坐標(biāo)代入拋物線表達式并解得:a=﹣,
故拋物線的表達式為:y=﹣x2+x﹣4;
(3)設(shè)點P(m,0),而點B、C的坐標(biāo)分別為:(6,0)、(3,);
則BC2=12,PB2=(m﹣6)2,PC2=(m﹣3)2+3,
當(dāng)BC=PB時,12=(m﹣6)2,解得:m=6;
當(dāng)BC=PC時,同理可得:m=6(舍去)或0;
當(dāng)PB=PC時,同理可得:m=4,
綜上點P的坐標(biāo)為:(6,0)或(0,0)或(4,0).
2.直線y=﹣x+2與x軸交于點A,與y軸交于點B,拋物線y=﹣x2+bx+c經(jīng)過A、B兩點.
(1)求這個二次函數(shù)的表達式;
(2)若P是直線AB上方拋物線上一點;
①當(dāng)△PBA的面積最大時,求點P的坐標(biāo);
②在①的條件下,點P關(guān)于拋物線對稱軸的對稱點為Q,在直線AB上是否存在點M,使得直線QM與直線BA的夾角是∠QAB的兩倍?若存在,直接寫出點M的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
解:(1)直線y=﹣x+2與x軸交于點A,與y軸交于點B,則點A、B的坐標(biāo)分別為:(4,0)、(0,2),
將點A、B的坐標(biāo)代入拋物線表達式得:,解得:,
故拋物線的表達式為:y=﹣x2+x+2;
(2)①過點P作y軸的平行線交BC于點N,設(shè)P(m,﹣m2+m+2),點N(m,﹣m+2),
則:△PBA的面積S=PN×OA=×4×(﹣m2+m+2+m﹣2)=﹣m2+4m,
當(dāng)m=2時,S最大,此時,點P(2,5);
②點P(2,5),則點Q(,5),設(shè)點M(a,﹣a+2);
(Ⅰ)若:∠QM1B=2∠QAM1,則QM1=AM1,
則(a﹣)2+(a﹣3)2=(a﹣4)2+(﹣a+2)2,
解得:a=,
故點M1(,);
(Ⅱ)若∠QM2B=2∠QAM1,
則∠QM2B=∠QM1B,QM1=QM2,
作QH⊥AB于H,BQ的延長線交x軸于點N,
則tan∠BAO==,則tan∠QNA=2,
故直線QH表達式中的k為2,
設(shè)直線QH的表達式為:y=2x+b,將點Q的坐標(biāo)代入上式并解得:b=2,
故直線QH的表達式為:y=2x+2,故H(0,2)與B重合,
M2、M1關(guān)于B對稱,
∴M2(﹣,);
綜上,點M的坐標(biāo)為:(,)或(﹣,).
3.如圖已知直線y=x+與拋物線y=ax2+bx+c相交于A(﹣1,0),B(4,m)兩點,拋物線y=ax2+bx+c交y軸于點C(0,﹣),交x軸正半軸于D點,拋物線的頂點為M.
(1)求拋物線的解析式;
(2)設(shè)點P為直線AB下方的拋物線上一動點,當(dāng)△PAB的面積最大時,求△PAB的面積及點P的坐標(biāo);
(3)若點Q為x軸上一動點,點N在拋物線上且位于其對稱軸右側(cè),當(dāng)△QMN與△MAD相似時,求N點的坐標(biāo).
解:(1)將點B(4,m)代入y=x+,
∴m=,
將點A(﹣1,0),B(4,),C(0,﹣)代入y=ax2+bx+c,
解得a=,b=﹣1,c=﹣,
∴函數(shù)解析式為y=x2﹣x﹣;
(2)設(shè)P(n, n2﹣n﹣),
則經(jīng)過點P且與直線y=x+垂直的直線解析式為y=﹣2x+n2+n﹣,
直線y=x+與其垂線的交點G(n2+n﹣, n2+n+),
∴GP=(﹣n2+3n+4),
當(dāng)n=時,GP最大,此時△PAB的面積最大,
∴P(,),
∵AB=,PG=,
∴△PAB的面積=××=;
(3)∵M(1,﹣2),A(﹣1,0),D(3,0),
∴AM=2,AB=4,MD=2,
∴△MAD是等腰直角三角形,
∵△QMN與△MAD相似,
∴△QMN是等腰直角三角形,
設(shè)N(t, t2﹣t﹣)
①如圖1,當(dāng)MQ⊥QN時,N(3,0);
②如圖2,當(dāng)QN⊥MN時,過點N作NR⊥x軸,過點M作MS⊥RN交于點S,
∵QN=MN,∠QNM=90°,
∴△MNS≌△NMS(AAS)
∴t﹣1=﹣t2+t+,
∴t=±,
∴t>1,
∴t=,
∴N(,1﹣);
③如圖3,當(dāng)QN⊥MQ時,過點Q作x軸的垂線,過點N作NS∥x軸,過點N作NR∥x軸,與過M點的垂線分別交于點S、R;
∵QN=MQ,∠MQN=90°,
∴△MQR≌△QNS(AAS),
∴SQ=QR=2,
∴t+2=1+t2﹣t﹣,
∴t=5,
∴N(5,6);
④如圖4,當(dāng)MN⊥NQ時,過點M作MR⊥x軸,過點Q作QS⊥x軸,
過點N作x軸的平行線,與兩垂線交于點R、S;
∵QN=MN,∠MNQ=90°,
∴△MNR≌△NQS(AAS),
∴SQ=RN,
∴t2﹣t﹣=t﹣1,
∴t=2±,
∵t>1,
∴t=2+,
∴N(2+,1+);
綜上所述:N(3,0)或N(2+,1+)或N(5,6)或N(,1﹣).
4.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,已知矩形ABCD的三個頂點B(4,0)、C(8,0)、D(8,8).拋物線的解析式為y=ax2+bx.
(1)如圖1,若拋物線經(jīng)過A,D兩點,直接寫出A點的坐標(biāo) (4,8) ;拋物線的對稱軸為直線 6 ;
(2)如圖2:①若拋物線經(jīng)過A、C兩點,求拋物線的表達式.
②若點P為線段AB上一動點,過點P作PE⊥AB交AC于點E,過點E作EF⊥AD于點F交拋物線于點G.當(dāng)線段EG最長時,求點E的坐標(biāo);
(3)若a=﹣1,且拋物線與矩形ABCD沒有公共點,直接寫出b的取值范圍.
解:(1)點A的坐標(biāo)為:(4,8);函數(shù)的對稱軸為:x=(4+8)=6;
故答案為:(4,8);6;
(2)①將點A、C的坐標(biāo)代入拋物線表達式并解得:a=﹣,b=4,
故拋物線的表達式為:y=﹣x2+4x;
②由點A、C的坐標(biāo)得,直線AC的表達式為:y=﹣2x+16;
設(shè)點E(x,﹣2x+16),則點G(x,﹣x2+4x),
EG=﹣x2+4x﹣(﹣2x+16)=﹣x2+6x﹣16,
當(dāng)x=6時,EG由最大值為:2,此時點E(2,4);
(3)若a=﹣1,則拋物線的表達式為:y=﹣x2+bx,
當(dāng)拋物線過點B和點D時,拋物線與矩形有一個交點,
將點B的坐標(biāo)代入拋物線表達式得:0=﹣16+4b,解得:b=4,
將點D的坐標(biāo)代入拋物線表達式并解得:b=9,
故b的取值范圍為:b<4或b>9.
5.如圖,直線y=x﹣1與拋物線y=﹣x2+6x﹣5相交于A、D兩點.拋物線的頂點為C,連結(jié)AC.
(1)求A,D兩點的坐標(biāo);
(2)點P為該拋物線上一動點(與點A、D不重合),連接PA、PD.
①當(dāng)點P的橫坐標(biāo)為2時,求△PAD的面積;
②當(dāng)∠PDA=∠CAD時,直接寫出點P的坐標(biāo).
解:(1)聯(lián)立方程組,
解得,,,
∴A(1,0),D(4,3),
(2)①過P作PE⊥x軸,與AD相交于點E,
∵點P的橫坐標(biāo)為2,
∴P(2,3),E(2,1),
∴PE=3﹣1=2,
∴=3;
②過點D作DP∥AC,與拋物線交于點P,則∠PDA=∠CAD,
∵y=﹣x2+6x﹣5=﹣(x﹣3)2+4,
∴C(3,4),
設(shè)AC的解析式為:y=kx+b(k≠0),
∵A(1,0),
∴,
∴,
∴AC的解析式為:y=2x﹣2,
設(shè)DE的解析式為:y=2x+n,
把D(4,3)代入,得3=8+n,
∴n=﹣5,
∴DE的解析式為:y=2x﹣5,
聯(lián)立方程組,
解得,,,
∴此時P(0,﹣5),
當(dāng)P點在直線AD上方時,延長DP,與y軸交于點F,過F作FG∥AC,F(xiàn)G與AD交于點G,
則∠FGD=∠CAD=∠PDA,
∴FG=FD,
設(shè)F(0,m),
∵AC的解析式為:y=2x﹣2,
∴FG的解析式為:y=2x+m,
聯(lián)立方程組,
解得,,
∴G(﹣m﹣1,﹣m﹣2),
∴FG=,F(xiàn)D=,
∵FG=FD,
∴=,
∴m=﹣5或1,
∵F在AD上方,
∴m>﹣1,
∴m=1,
∴F(0,1),
設(shè)DF的解析式為:y=qx+1(q≠0),
把D(4,3)代入,得4q+1=3,
∴q=,
∴DF的解析式為:y=x+1,
聯(lián)立方程組
∴,,
∴此時P點的坐標(biāo)為,
綜上,P點的坐標(biāo)為(0,﹣5)或.
6.綜合與探究
如圖,拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)經(jīng)過點A、B、C,已知點C(0,4),△AOC∽△COB,且,點P為拋物線上一點(異于A,B)
(1)求拋物線和直線AC的表達式
(2)若點P是直線AC上方拋物線上的點,過點P作PF⊥AB,與AC交于點E,垂足為F.當(dāng)PE=EF時,求點P的坐標(biāo)
(3)若點M為x軸上一動點,是否存在點P,使得由B,C,P,M四點組成的四邊形為平行四邊形?若存在,直接寫出點P的坐標(biāo);若不存在,請說明理由
解:(1),則OA=4OC=8,故點A(﹣8,0);
△AOC∽△COB,則△ABC為直角三角形,
則CO2=OA?OB,解得:OB=2,故點B(2,0);
則拋物線的表達式為:y=a(x﹣2)(x+8),將點C的坐標(biāo)代入上式并解得:
a=﹣,
故拋物線的表達式為:y=﹣x2﹣x+4;
由點A、C的坐標(biāo)可得直線AC的表達式為:y=x+4;
(2)設(shè)點P(x,﹣x2﹣x+4),則點E(x, x+4),
PE=EF,即﹣x2﹣x+4﹣x﹣4=x+4;
解得:x=﹣8(舍去)或﹣2,
故點P(﹣2,6);
(3)設(shè)點P(m,n),n=﹣m2﹣m+4,點M(s,0),而點B、C的坐標(biāo)分別為:(2,0)、(0,4);
①當(dāng)BC是邊時,
點B向左平移2個單位向上平移4個單位得到C,
同樣點P(M)向左平移2個單位向上平移4個單位得到M(P),
即m﹣2=s,n+4=0或m+2=s,n﹣4=0,
解得:m=﹣6或﹣3,
故點P的坐標(biāo)為:(﹣6,4)或(﹣3,﹣4)或(﹣﹣3,﹣4);
②當(dāng)BC是對角線時,
由中點公式得:2=m+s,n=4,
故點P(﹣6,4);
綜上,點P的坐標(biāo)為:(﹣6,4)或(﹣3,﹣4)或(﹣﹣3,﹣4).
7.如圖1,拋物線y=x2+mx+4m與x軸交于點A(x1,0)和點B(x2,0),與y軸交于點C,且x1,x2滿足x12+x22=20,若對稱軸在y軸的右側(cè).
(1)求拋物線的解析式.
(2)如圖2,若點P為線段AB上的一動點(不與A、B重合),分別以AP、BP為斜邊,在直線AB的同側(cè)作等腰直角三角形△APM和△BPN,試確定△MPN最大時P點的坐標(biāo).
(3)若P(x1,y1),Q(x2,y2)是拋物線上的兩點,當(dāng)a≤x1≤a+2,x2≥時,均有y1≤y2,求a的取值范圍.
解:(1)x1+x2=﹣2m,x1x2=8m,
則x12+x22=(x1+x2)2﹣2x1x2=20,
即(﹣2m)2﹣16m=20,
解得:m=5(舍去)或﹣1;
故拋物線的表達式為:y=x2﹣x﹣4;
(2)令y=0,則x=﹣2或4,故點A、B的坐標(biāo)分別為:(﹣2,0)、(4,0),則AB=6;
設(shè):AP=a,則PN=6﹣a,∠MPN=180°﹣∠MPA﹣∠NPB=90°;
S△MPN=×PN×PM
=a××(6﹣a)
=a(6﹣a)
=﹣(a﹣3)2+;
∴當(dāng)a=3時,S△MPN最大,此時OP=1,故點P(1,0);
(3)函數(shù)的對稱軸為x=1,如圖,
x=﹣2.5和x=關(guān)于函數(shù)對稱軸對稱,縱坐標(biāo)均為,
由圖象看,a≥﹣且a+2≤,
解得:﹣≤a≤.
8.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,矩形ABCD的頂點B,C,D的坐標(biāo)分別(1,0),(3,0),(3,4),以A為頂點的拋物線y=ax2+bx+c過點C.動點P從點A出發(fā),以每秒個單位的速度沿線段AD向點D勻速運動,過點P作PE⊥x軸,交對角線AC于點N.設(shè)點P運動的時間為t(秒).
(1)求拋物線的解析式;
(2)若PN分△ACD的面積為1:2的兩部分,求t的值;
(3)若動點P從A出發(fā)的同時,點Q從C出發(fā),以每秒1個單位的速度沿線段CD向點D勻速運動,點H為線段PE上一點.若以C,Q,N,H為頂點的四邊形為菱形,求t的值.
解:(1)∵四邊形ABCD為矩形,且B(1,0),C(3,0),D(3,4),
∴A(1,4),
設(shè)拋物線的解析式為y=a(x﹣1)2+4,
將C(3,0)代入y=a(x﹣1)2+4,
得0=4a+4,
解得a=﹣1,
∴拋物線的解析式為y=﹣(x﹣1)2+4=﹣x2+2x+3;
(2)∵PE⊥x軸,DC⊥x軸,
∴PE∥DC,
∴△APN∽△ADC,
∵PN分△ACD的面積為1:2的兩部分,
∴=或,
當(dāng)=時,==,
∵AD=2,
∴AP=,
∴t的值為×2=;
當(dāng)=時,==,
∵AD=2,
∴AP=,
∴t的值為×2=,
綜上所述,t的值為或;
(3)如圖2﹣1,當(dāng)CN為菱形的對角線時,
點P,N的橫坐標(biāo)均為,
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,
將A(1,4),C(3,0)代入y=kx+b,
得,
解得,
∴直線AC的表達式為y=﹣2x+6,
將點N的橫坐標(biāo)代入y=﹣2x+6,
得,
即EN=4﹣t,
由菱形CQNH可得,CQ=NH=t=CH,
可得EH=(4﹣t)﹣t=4﹣2t,
∵,
∴,
在Rt△CHE中,
∵CE2+EH2=CH2,
∴,
解得,t1=,t2=4(舍);
如圖2﹣2,當(dāng)CN為菱形的邊時,
由菱形CQHN可得,CQ=CN=t,
在Rt△CNE中,
∵NE2+CE2=CN2,
∴(4﹣t)2+(2﹣t)2=t2,
解得,t1=20﹣8,t2=20+8(舍);
綜上所述,t的值為或.
9.如圖1,過原點的拋物線與x軸交于另一點A,拋物線頂點C的坐標(biāo)為,其對稱軸交x軸于點B.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖2,點D為拋物線上位于第一象限內(nèi)且在對稱軸右側(cè)的一個動點,求使△ACD面積最大時點D的坐標(biāo);
(3)在對稱軸上是否存在點P,使得點A關(guān)于直線OP的對稱點A'滿足以點O、A、C、A'為頂點的四邊形為菱形.若存在,請求出點P的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
解:(1)設(shè)拋物線解析式為y=a(x﹣h)2+k,(a≠0)
∵頂點,
∴,
又∵圖象過原點,
∴,
解出:,
∴,
即;
(2)令y=0,即,
解得:x1=0,x2=4,
∴A(4,0),
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,
將點A(4,0),代入,
得,
解得,
∴直線AC的解析式為y=﹣x+4,
過點D作DF∥y軸交AC于點F,
設(shè),則,
∴,
∴=,
∴當(dāng)m=3時,S△ACD有最大值,
當(dāng)m=3時,,
∴;
(3)∵∠CBO=∠CBA=90°,OB=AB=2,,
∴,
∴OA=OC=AC=4,
∴△AOC為等邊三角形,
①如圖3﹣1,當(dāng)點P在C時,OA=AC=CA'=OA',
∴四邊形ACA'O是菱形,
∴;
②作點C關(guān)于x軸的對稱點C',當(dāng)點A'與點C'重合時,OC=AC=AA'=OA',
∴四邊形OCAA'是菱形,
∴點P是∠AOA'的角平分線與對稱軸的交點,記為P2,
∴,
∵∠OBP2=90°,OB=2,
∴OP2=2BP2,
∵∠OBP2=90°,OB=2,
∴OP2=2BP2,
設(shè)BP2=x,
∴OP2=2x,
又∵,
∴(2x)2=22+x2,
解得或,
∴;
綜上所述,點P的坐標(biāo)為或.
10.已知二次函數(shù)與x軸交于A、B(A在B的左側(cè))與y軸交于點C,連接AC、BC.
(1)如圖1,點P是直線BC上方拋物線上一點,當(dāng)△PBC面積最大時,點M、N分別為x、y軸上的動點,連接PM、PN、MN,求△PMN的周長最小值;
(2)如圖2,點C關(guān)于x軸的對稱點為點E,將拋物線沿射線AE的方向平移得到新的拋物線y',使得y'交x軸于點H、B(H在B的左側(cè)).將△CHB繞點H順時針旋轉(zhuǎn)90°至△C'HB'.拋物線y'的對稱軸上有一動點S,坐標(biāo)系內(nèi)是否存在一點K,使得以O(shè)、C'、K、S為頂點的四邊形是菱形,若存在,請直接寫出點K的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
解:(1)如圖1,A(﹣2,0),B(8,0),C(0,4),
∴直線BC的解析式為,
過點P作y軸平行線,交線段BC于點Q,
設(shè),
∴=,
∵0<m<8,
∴P(4,6).
作P點關(guān)于y軸的對稱點P1,P點關(guān)于x軸的對稱點P2,連接P1P2交x軸、y軸分別為M,N,
此時△PMN的周長最小,其周長等于線段P1P2的長;
∵P1(﹣4,6),P2(4,﹣6),
∴.
(2)如圖2中,∵E(0,﹣4),平移后的拋物線經(jīng)過E,B,
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+bx﹣4,把B(8,0)代入得到b=4,
∴平移后的拋物線的解析式為y=﹣x+4x﹣4=﹣(x﹣2)(x﹣8),
令y=0,得到x=2或8,
∴H(2,0),
∵△CHB繞點H順時針旋轉(zhuǎn)90°至△C′HB′,
∴C′(6,2),
當(dāng)OC′=C′S時,可得菱形OC′S1K1,菱形OC′S2K2,
∵OC′=C′S==2,
∴可得S1(5,2﹣),S2(5,2+),
∵點C′向左平移一個單位,向下平移得到S1,
∴點O向左平移一個單位,向下平移個單位得到K1,
∴K1(﹣1,﹣),同法可得K2(﹣1,),
當(dāng)OC′=OS時,可得菱形OC′K3S3,菱形OC′K4S4,
同法可得K3(11,2﹣),K4(11,2+),
當(dāng)OC′是菱形的對角線時,設(shè)S5(5,m),則有52+m2=12+(2﹣m)2,
解得m=﹣5,
∴S5(5,﹣5),
∵點O向右平移5個單位,向下平移5個單位得到S5,
∴C′向上平移5個單位,向左平移5個單位得到K5,
∴K5(1,7),
綜上所述,滿足條件的點K的坐標(biāo)為(﹣1,﹣)或(﹣1,)或(11,2﹣)或(11,2+)或(1,7).
11.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,已知拋物線y=ax2+bx+2(a≠0)與x軸交于A(﹣1,0),B(3,0)兩點,與y軸交于點C.
(1)求該拋物線的解析式;
(2)如圖①,若點D是拋物線上一個動點,設(shè)點D的橫坐標(biāo)為m(0<m<3),連接CD、BD、BC、AC,當(dāng)△BCD的面積等于△AOC面積的2倍時,求m的值;
(3)若點N為拋物線對稱軸上一點,請在圖②中探究拋物線上是否存在點M,使得以B,C,M,N為頂點的四邊形是平行四邊形?若存在,請直接寫出所有滿足條件的點M的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
解:(1)把A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx+2中,得:,解得:,
∴拋物線解析式為;
(2)過點D作y軸平行線交BC于點E,
把x=0代入中,得:y=2,
∴C點坐標(biāo)是(0,2),又B(3,0)
∴直線BC的解析式為,
∵
∴
∴=,
由S△BCD=2S△AOC得:
∴,
整理得:m2﹣3m+2=0
解得:m1=1,m2=2
∵0<m<3
∴m的值為1或2;
(3)存在,理由:
設(shè):點M的坐標(biāo)為:(m,n),n=﹣x2+x+2,點N(1,s),點B(3,0)、C(0,2),
①當(dāng)BC是平行四邊形的邊時,
當(dāng)點C向右平移3個單位,向下平移2個單位得到B,
同樣點M(N)向右平移3個單位,向下平移2個單位N(M),
故:m+3=1,n﹣2=s或m﹣3=1,n+2=s,
解得:m=﹣2或4,
故點M坐標(biāo)為:(﹣2,﹣)或(4,﹣);
②當(dāng)BC為對角線時,
由中點公式得:m+1=3,n+3=2,
解得:m=2,故點M(2,2);
綜上,M的坐標(biāo)為:(2,2)或(﹣2,)或(4,).
12.已知拋物線y=ax2﹣2ax+3與x軸交于點A、B(A左B右),且AB=4,與y軸交于C點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)如圖,證明:對于任意給定的一點P(0,b)(b>3),存在過點P的一條直線交拋物線于M、N兩點,使得PM=MN成立;
(3)將該拋物線在0≤x≤4間的部分記為圖象G,將圖象G在直線y=t上方的部分沿y=t翻折,其余部分保持不變,得到一個新的函數(shù)的圖象,記這個函數(shù)的最大值為m,最小值為n,若m﹣n≤6,求t的取值范圍.
解:(1)拋物線y=ax2﹣2ax+3的對稱軸為x=1,又AB=4,由對稱性得A(﹣1,0)、B(3,0).
把A(﹣1,0)代入y=ax2﹣2ax+3,得a+2a+3=0,∴a=﹣1.
∴拋物線的解析式為y=﹣x2+2x+3.
(2)如圖,過M作GH⊥x軸,PG∥x軸,NH∥x軸,
由PM=MN,則△PMG≌△NMH(AAS),
∴PG=NH,MG=MH.
設(shè)M(m,﹣m2+2m+3),則N(2m,﹣4m2+4m+3),
∵P(0,b),GM=MH,
∴yG+yH=2yM,
即b+(﹣4m2+4m+3)=2(﹣m2+2m+3),∴2m2=b﹣3,
∵b>3,
∴關(guān)于m的方程總有兩個不相等的實數(shù)根,
此即說明了點M、N存在,并使得PM=MN.證畢;
(3)圖象翻折前后如右圖所示,其頂點分別為D(1,4)、D′(1,2t﹣4).
①當(dāng)D′在點H(4,﹣5)上方時,
2t﹣4≥﹣5,∴t≥﹣,
此時,m=t,n=﹣5,∵m﹣n≤6,∴t+5≤6,∴t≤1,
∴﹣≤t≤1;
②當(dāng)點D′在點H(4,﹣5)下方時,
同理可得:t<﹣,m=t,n=2t﹣4,
由m﹣n≤6,得t﹣(2t﹣4)≤6,
∴t≥﹣2,∴﹣2≤t<﹣.
綜上所述,t的取值范圍為:﹣2≤t≤1.
13.如圖,拋物線y=ax2+bx﹣2的對稱軸是直線x=1,與x軸交于A,B兩點,與y軸交于點C,點A的坐標(biāo)為(﹣2,0),點P為拋物線上的一個動點,過點P作PD⊥x軸于點D,交直線BC于點E.
(1)求拋物線解析式;
(2)若點P在第一象限內(nèi),當(dāng)OD=4PE時:
①求點D、P、E的坐標(biāo);
②求四邊形POBE的面積.
(3)在(2)的條件下,若點M為直線BC上一點,點N為平面直角坐標(biāo)系內(nèi)一點,是否存在這樣的點M和點N,使得以點B,D,M,N為頂點的四邊形是菱形?若存在,直接寫出點N的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
解:(1)∵拋物線y=ax2+bx﹣2的對稱軸是直線x=1,A(﹣2,0)在拋物線上,∴x=﹣=1,解得:a=,b=﹣,
拋物線解析式為y=x2﹣x﹣2;
(2)令y=x2﹣x﹣2=0,(x﹣4)(x+2)=0,解得:x1=﹣2,x2=4,
當(dāng)x=0時,y=﹣2,
由B(4,0),C(0,﹣2),得,直線BC的表達式為:y=x﹣2
設(shè)D(m,0),∵DP∥y軸,∴E(m, m﹣2),P(m, m2﹣m﹣2),
∵OD=4PE,
∴m=4(m2﹣m﹣2﹣m+2),
∴m=5,m=0(舍去),
∴D(5,0),P(5,),E(5,),
∴四邊形POBE的面積=S△OPD﹣S△EBD=×5×﹣×1×=;
(3)存在,設(shè)M(n, n﹣2),
①以BD為對角線,如圖1,
∵四邊形BNDM是菱形,
∴MN垂直平分BD,
∴n=4+,
∴M(,),
∵M,N關(guān)于x軸對稱,
∴N(,﹣);
②以BD為邊,如圖2,
∵四邊形BDMN是菱形,
∴MN∥BD,MN=BD=MD=1,
過M作MH⊥x軸于H,
∴MH2+DH2=DM2,
即(n﹣2)2+(n﹣5)2=12,
∴n1=4(不合題意),n2=5.6,
∴N(4.6,),
同理(n﹣2)2+(4﹣n)2=1,
∴n1=4+(不合題意,舍去),n2=4﹣,
∴N(5﹣,﹣),
③以BD為邊,如圖3,
過M作MH⊥x軸于H,
∴MH2+BH2=BM2,
即(n﹣2)2+(n﹣4)2=12,
∴n1=4+,n2=4﹣(不合題意,舍去),
∴N(5+,),
綜上所述,點N坐標(biāo)為:()或 (,)或(5﹣,)或 (5+,).
14.如圖,矩形OABC中,O為原點,點A在y軸上,點C在x軸上,點B的坐標(biāo)為(4,3),拋物線y=﹣x2+bx+c與y軸交于點A,與直線AB交于點D,與x軸交于C,E兩點.
(1)求拋物線的表達式;
(2)點P從點C出發(fā),在線段CB上以每秒1個單位長度的速度向點B運動,與此同時,點Q從點A出發(fā),在線段AC上以每秒個單位長度的速度向點C運動,當(dāng)其中一點到達終點時,另一點也停止運動.連接DP、DQ、PQ,設(shè)運動時間為t(秒).
①當(dāng)t為何值時,△DPQ的面積最???
②是否存在某一時刻t,使△DPQ為直角三角形?
若存在,直接寫出t的值;若不存在,請說明理由.
解:(1)點A(0,3),點C(4,0),
將點A、C的坐標(biāo)代入拋物線表達式,解得:b=,c=3,
故拋物線的表達式為:y=﹣x2+x+3;
(2)y=﹣x2+x+3=﹣(x﹣4)(x+2),故點E(﹣2,0);
拋物線的對稱軸為:x=1,則點D(2,3),
由題意得:點Q(t,3﹣t),點P(4,t),
①△DPQ的面積=S△ABC﹣(S△ADQ+S△PQC+S△BPD)=3×4﹣ [2×t+2(3﹣t)+(5﹣)×t×]=t2﹣2t.
∵>0,故△DPQ的面積有最小值,此時,t=;
②點D(2,3),點Q(t,3﹣t),點P(4,t),
(Ⅰ)當(dāng)PQ是斜邊時,如圖1,
過點Q作QM⊥AB于點M,則MQ=t,MD=2﹣t,BD=4﹣2=2,PB=3﹣t,
則tan∠MQD=tan∠BDP,即,解得:t=(舍去);
(Ⅱ)當(dāng)PD為斜邊時,
過點Q作y軸的平行線交AB于點N,交過點P于x軸的平行線于點M,
則ND=2﹣t,QN=t,MP=4﹣t,QM=3﹣t﹣t=3﹣2t,
同理可得:,
解得:t=或;
(Ⅲ)當(dāng)QD為斜邊時,
同理可得:故t=;
綜上,t=或或或.
15.如圖,已知拋物線y=ax2+bx+3經(jīng)過點A(﹣1,0)、B(3,0),且與y軸交于點C,拋物線的頂點為D,連接BD,點P是線段BD上的一個動點(不與B、D)重合.
(1)求拋物線的解析式,并寫出頂點D的坐標(biāo);
(2)過點P作PE⊥y軸于點E,求△PBE面積的最大值及取得最大值時P點的坐標(biāo);
(3)在(2)的條件下,若點M是x軸上一動點,點N是拋物線上一動點,試判斷是否存在這樣的點M,使得以點B,P,M,N為頂點的四邊形是平行四邊若存在,請直接寫出點M的坐標(biāo):若不存在,請說明理由.
解:(1)∵二次函數(shù)y=ax2+bx+3經(jīng)過點A(﹣1,0)、B(3,0)
∴所以二次函數(shù)的解析式為:y=﹣x2+2x+3
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4
∴D的坐標(biāo)為(1,4);
(2)設(shè)BD的解析式為y=kx+b
∵過點B(3,0),D(1,4)
∴解得
BD的解析式為y=﹣2x+6
設(shè)P(m,﹣2m+6),
∵PE⊥y軸于點E,
∴PE=m,
△BPE的PE邊上的高h=﹣2m+6,
∴S△BPE=×PE×h=m(﹣2m+6)
=﹣m2+3m=,
∵a=﹣1<0,
∴當(dāng)m=時△BPE的面積取得最大值為,
當(dāng)m=時,y=﹣2×+6=3,
∴P的坐標(biāo)是(,3);
(3)設(shè)點M(s,0),點N(m,n),n=﹣m2+2m+3,
①當(dāng)BP是邊時,
點P向右平移個單位向下平移3個單位得到B,
同理點M(N)向右平移個單位向下平移3個單位得到N(M),
即s=m,0±3=n,
解得:s=﹣或或;
②當(dāng)PB為對角線時,
m+s=3+,n=3,
解得:s=或,
故:M點的坐標(biāo)為:;;;;;?。?