2020年湖北省武汉市华中师大一附中自主招生数学试卷 解析版
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2020年湖北省武汉市华中师大一附中自主招生数学试卷
一、选择题(本大题共6小题,每小题4分,共24分,在每小题给出的四个选项中,有且只有一个是正确的)
1.(4分)在数轴上和有理数a,b,c对应的点的位置如图所示,有下列四个结论:①a2﹣a﹣2<0;②|a﹣b|+|b﹣c|=|a﹣c|;③(a+b)(b+c)(c+a)>0;④|a|<1﹣bc.其中正确的结论有()个
A.4B.3C.2D.1
2.(4分)已知a,b,c分别是Rt△ABC的三条边长,c为斜边长,∠C=90°,我们把关于x的形如y=x+的一次函数称为“勾股一次函数”.若点P(﹣1,)在“勾股一次函数”的图象上,且Rt△ABC的面积是4,则c的值是()
A.2B.24C.2D.12
3.(4分)5G时代悄然来临,为了研究中国手机市场现状,中国信通院统计了2019年手机市场每月出货量以及与2018年当月同比增长的情况,得到如图统计图:
根据该统计图,下列说法错误的是()
A.2019年全年手机市场出货量中,5月份出货量最多
B.2019年下半年手机市场各月份出货量相对于上半年各月份波动小
C.2019年全年手机市场总出货量低于2018年全年总出货量
D.2018年12月的手机出货量低于当年8月手机出货量
4.(4分)已知函数y=x2+x﹣1在m≤x≤1上的最大值是1,最小值是﹣,则m的取值范围是()
A.m≥﹣2B.0≤m≤C.﹣2≤m≤﹣D.m≤﹣
5.(4分)如图,△AOB中,∠AOB=90°,AO=4,BO=8,△AOB绕点O逆时针旋转到△A'OB'处,此时线段A'B'与BO的交点E为BO的中点,则线段B'E的长度为()
A.3B.C.D.
6.(4分)如图1,在矩形ABCD中,动点M从点A出发,沿A→B→C方向运动,当点M 到达点C时停止运动,过点M作MN⊥AM交CD于点N,设点M的运动路程为x,CN =y,图2表示的是y与x的函数关系的大致图象,则矩形ABCD的面积是()
A.20B.18C.10D.9
二、填空题(本大题共6小题,每小题4分,共24分)
7.(4分)2020年某校将迎来70周年校庆,学校安排3位男老师和2位女老师一起筹办大型文艺晚会,并随机地从中抽取2位老师主持晚会,则最后确定的主持人是一男一女的概率为.
8.(4分)在△ABC中,AB=AC,若cos A=,则=.
9.(4分)如图1是个轴对称图形,且每个角都是直角,长度如图所示,小王按照如图2所示的方法玩拼图游戏,两两相扣,相互不留空隙,那么小王用2020个这样的图形(图1)拼出来的图形的总长度是.(结果用m,n表示)
10.(4分)如图,在平面直角坐标系中,矩形MNPQ的顶点M,N分别在x轴,y轴正半
轴上滑动,顶点P、Q在第一象限,若MN=8,PN=4,在滑动过程中,点P与坐标原点O的距离的最大值为.
11.(4分)如图,已知直线y=kx(k>0)分别交反比例函数y=和y=在第一象限的图象于点A,B,过点B作BD⊥x轴于点D,交y=的图象于点C,连接AC.若△ABC 是等腰三角形,则k的值是.
12.(4分)如图,在正方形ABCD中,AB=4,点M在CD边上,且DM=1,△AEM与△ADM关于AM所在直线对称,将△ADM按顺时针方向绕点A旋转90°得到△ABF,连接EF,则线段EF的长为.
三、解答题(本大题共4小题,共52分,解答题应写出文字说明、证明过程和演算过程)13.(12分)(1)已知关于x的方程x2﹣(2k﹣1)x+k2=0有两个实根x1,x2,且满足x1x2﹣|x1|﹣|x2|=2,求实数k的值;
(2)已知a<b<0,且+=6,求()3的值.
14.(12分)习总书记强调,实行垃圾分类,关系广大人民群众生活环境,关系节约使用资
源,也是社会文明水平的一个重要体现.为改善城市生态环境,某市决定从6月1日起,在全市实行生活垃圾分类处理,某街道计划建造垃圾初级处理点20个,解决垃圾投放问题.有A、B两种类型垃圾处理点,其占地面积、可供使用居民楼幢数及造价见表:类型占地面积可供使用幢数造价(万元)
A1518 1.5
B2030 2.1
(1)已知该街道可供建造垃圾初级处理点的占地面积不超过370m2,如何分配A、B两种类型垃圾处理点的数量,才能够满足该街道490幢居民楼的垃圾投放需求,且使得建造方案最省钱?
(2)当建造方案最省钱时,经测算,该街道垃圾月处理成本y(元)与月处理量x(吨)之间的函数关系可以近似的表示为:y=,若每个B 型处理点的垃圾月处理量是A型处理点的1.2倍,该街道建造的每个A型处理点每月处理量为多少吨时,才能使该街道每吨垃圾的月处理成本最低?(精确到0.1)
15.(14分)已知矩形ABCD中,AB=2,AD=5,点E是AD边上一动点,连接BE、CE,以BE为直径作⊙O,交BC于点F,过点F作FH⊥CE于H.
(1)当直线FH与⊙O相切时,求AE的长;
(2)当FH∥BE时,求AE的长;
(3)若线段FH交⊙O于点G,在点E运动过程中,△OFG能否成为等腰直角三角形?
如果能,求出此时AE的长;如果不能,说明理由.
16.(14分)如图①,已知抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于A,B两点(点A 在点B的左侧),与y轴交于点C,点A坐标为(﹣1,0),点C坐标为(0,),点D 是点C关于抛物线对称轴的对称点,连接CD,过点D作DH⊥x轴于点H,过点A作AE⊥AC交DH的延长线于点E.
(1)求a,c的值;
(2)求线段DE的长度;
(3)如图②,试在线段AE上找一点F,在线段DE上找一点P,且点M为直线PF上方抛物线上的一点,求当△CPF的周长最小时,△MPF面积的最大值是多少?
2020年湖北省武汉市华中师大一附中自主招生数学试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共6小题,每小题4分,共24分,在每小题给出的四个选项中,有且只有一个是正确的)
1.(4分)在数轴上和有理数a,b,c对应的点的位置如图所示,有下列四个结论:①a2﹣a﹣2<0;②|a﹣b|+|b﹣c|=|a﹣c|;③(a+b)(b+c)(c+a)>0;④|a|<1﹣bc.其中正确的结论有()个
A.4B.3C.2D.1
【分析】根据数轴上各数的位置得出a<﹣1<0<b<c<1,依此即可得出结论.
【解答】解:根据题意得:a<﹣1<0<b<c<1,
则①a2﹣a﹣2=(a﹣2)(a+1)>0;
②∵|a﹣b|+|b﹣c|=﹣a+b﹣b+c=﹣a+c,
|a﹣c|=﹣a+c,
∴|a﹣b|+|b﹣c|=|a﹣c|;
③∵a+b<0,b+c>0,c+a<0,
∴(a+b)(b+c)(c+a)>0;
④∵|a|>1,1﹣bc<1,
∴|a|>1﹣bc;
故正确的结论有②③,一共2个.
故选:C.
2.(4分)已知a,b,c分别是Rt△ABC的三条边长,c为斜边长,∠C=90°,我们把关于x的形如y=x+的一次函数称为“勾股一次函数”.若点P(﹣1,)在“勾股一次函数”的图象上,且Rt△ABC的面积是4,则c的值是()
A.2B.24C.2D.12
【分析】依据题意得到三个关系式:a﹣b=﹣c,ab=8,a2+b2=c2,运用完全平方公式即可得到c的值.
【解答】解:∵点P(﹣1,)在“勾股一次函数”y=x+的图象上,
∴=﹣+的一次函数,即a﹣b=﹣c,
又∵a,b,c分别是Rt△ABC的三条变长,∠C=90°,Rt△ABC的面积是4,
∴ab=4,即ab=8,
又∵a2+b2=c2,
∴(a﹣b)2+2ab=c2,
即∴(﹣c)2+2×8=c2,
解得c=2,
故选:A.
3.(4分)5G时代悄然来临,为了研究中国手机市场现状,中国信通院统计了2019年手机市场每月出货量以及与2018年当月同比增长的情况,得到如图统计图:
根据该统计图,下列说法错误的是()
A.2019年全年手机市场出货量中,5月份出货量最多
B.2019年下半年手机市场各月份出货量相对于上半年各月份波动小
C.2019年全年手机市场总出货量低于2018年全年总出货量
D.2018年12月的手机出货量低于当年8月手机出货量
【分析】根据图象逐一分析即可.
【解答】解:对于A,由柱状图可得5月份出货量最高,故A正确;
对于B,根据曲线幅度可得下半年波动比上半年波动小,故B正确;
对于C,根据曲线上数据可得仅仅4月5月比同比高,其余各月均低于2018,且明显总出货量低于2018年,故C正确;
对于D,可计算得2018年12月出货量为:3044.4÷(1﹣14.7%)=3569.05,
8月出货量为:3087.5÷(1﹣5.3%)=3260.3,
因为3260.3<3569.05,
故12月更高,故D错误.
故选:D.
4.(4分)已知函数y=x2+x﹣1在m≤x≤1上的最大值是1,最小值是﹣,则m的取值范围是()
A.m≥﹣2B.0≤m≤C.﹣2≤m≤﹣D.m≤﹣
【分析】先求出二次函数的对称轴,再求得函数在顶点处的函数值,根据已知条件最小值是﹣,得出m≤﹣;再求得当x=1时的函数值,发现该值等于已知条件中的最大值,根据二次函数的对称性可得m的下限.
【解答】解:∵函数y=x2+x﹣1的对称轴为直线x=﹣,
∴当x=﹣时,y有最小值,此时y=﹣﹣1=﹣,
∵函数y=x2+x﹣1在m≤x≤1上的最小值是﹣,
∴m≤﹣;
∵当x=1时,y=1+1﹣1=1,对称轴为直线x=﹣,
∴当x=﹣﹣[1﹣(﹣)]=﹣2时,y=1,
∵函数y=x2+x﹣1在m≤x≤1上的最大值是1,且m≤﹣;
∴﹣2≤m≤﹣.
故选:C.
5.(4分)如图,△AOB中,∠AOB=90°,AO=4,BO=8,△AOB绕点O逆时针旋转到△A'OB'处,此时线段A'B'与BO的交点E为BO的中点,则线段B'E的长度为()
A.3B.C.D.
【分析】由勾股定理求出AB,由旋转的性质可得AO=A′O,A′B′=AB,再求出OE,从而得到OE=A′O,过点O作OF⊥A′B′于F,由三角形的面积求出OF,由勾股定理列式求出EF,再由等腰三角形三线合一的性质可得A′E=2EF,然后由B′E=A′B′﹣A′E代入数据计算即可得解.
【解答】解:∵∠AOB=90°,AO=4,BO=8,
∴AB===4,
∵△AOB绕顶点O逆时针旋转到△A′OB′处,
∴AO=A′O=4,A′B′=AB=4,
∵点E为BO的中点,
∴OE=BO=×8=4,
∴OE=A′O=4,
过点O作OF⊥A′B′于F,
S△A′OB′=×4•OF=×4×8,
解得OF=,
在Rt△EOF中,EF===,
∵OE=A′O,OF⊥A′B′,
∴A′E=2EF=2×=,
∴B′E=A′B′﹣A′E=4﹣=;
故选:B.
6.(4分)如图1,在矩形ABCD中,动点M从点A出发,沿A→B→C方向运动,当点M 到达点C时停止运动,过点M作MN⊥AM交CD于点N,设点M的运动路程为x,CN
=y,图2表示的是y与x的函数关系的大致图象,则矩形ABCD的面积是()
A.20B.18C.10D.9
【分析】由图2知:AB+BC=9,设AB=m,则BC=9﹣m,则tan∠MAB=tan∠NMC,即,即,化简得:y=﹣x2+﹣9,当x=﹣=时,y=
﹣9+=,即可求解.
【解答】解:由图2知:AB+BC=9,设AB=m,则BC=9﹣m,
如图所示,当点M在BC上时,
则AB=m,BM=x﹣m,MC=9﹣x,NC=y,
∵MN⊥AM,则∠MAB=∠NMC,
tan∠MAB=tan∠NMC,即,
即,化简得:y=﹣x2+x﹣9,
当x=﹣=时,
y=﹣9+=,
解得:m=5,
则AM=5,BC=4,
故ABCD的面积=20,
故选:A.
二、填空题(本大题共6小题,每小题4分,共24分)
7.(4分)2020年某校将迎来70周年校庆,学校安排3位男老师和2位女老师一起筹办大型文艺晚会,并随机地从中抽取2位老师主持晚会,则最后确定的主持人是一男一女的概率为.
【分析】根据题意画出树状图得出所有等可能的情况数,再找出符合条件的情况数,然后根据概率公式即可得出答案.
【解答】解:根据题意画图如下:
共有20种等可能的情况数,其中最后确定的主持人是一男一女的有12种,
则最后确定的主持人是一男一女的概率为=.
故答案为:.
8.(4分)在△ABC中,AB=AC,若cos A=,则=.
【分析】过B点作BD⊥AC于点D,设AD=4x,根据三角函数和勾股定理用x表示AB 与BD,BC,然后求结果便可.
【解答】解:过B点作BD⊥AC于点D,
∵cos A=,
∴,
设AD=4x,则AB=5x,
∴,
∵AB=AC,
∴AC=5x,
∴CD=5x﹣4x=x,
∴BC=,
∴,
故答案为:.
9.(4分)如图1是个轴对称图形,且每个角都是直角,长度如图所示,小王按照如图2所示的方法玩拼图游戏,两两相扣,相互不留空隙,那么小王用2020个这样的图形(图1)拼出来的图形的总长度是m+2019n.(结果用m,n表示)
【分析】用2020个这样的图形(图1)的总长减去拼接时的重叠部分2019个(m﹣n),即可得到拼出来的图形的总长度.
【解答】解:由图可得,2个这样的图形(图1)拼出来的图形中,重叠部分的长度为m ﹣n,
∴用2020个这样的图形(图1)拼出来的图形的总长度=2020m﹣2019(m﹣n)=m+2019n,故答案为:m+2019n.
10.(4分)如图,在平面直角坐标系中,矩形MNPQ的顶点M,N分别在x轴,y轴正半轴上滑动,顶点P、Q在第一象限,若MN=8,PN=4,在滑动过程中,点P与坐标原点O的距离的最大值为4+4.
【分析】取MN的中点E,连接OE,PE,OP,根据勾股定理和矩形的性质解答即可.
【解答】解:如图,取MN的中点E,连接OE,PE,OP,
∵∠MON=90°,
∴Rt△MON中,OE=MN=4,
又∵∠MQP=90°,MN=8,PN=4,NE=4,
∴Rt△PNE中,PE=,
又∵OP≤PE+OE=4+4,
∴OP的最大值为4+4,
即点P到原点O距离的最大值是4+4,
故答案为:4+4.
11.(4分)如图,已知直线y=kx(k>0)分别交反比例函数y=和y=在第一象限的图象于点A,B,过点B作BD⊥x轴于点D,交y=的图象于点C,连接AC.若△ABC 是等腰三角形,则k的值是或.
【分析】根据一次函数和反比例函数的解析式,即可求得点A、B、C的坐标(用k表示),再讨论①AB=BC,②AC=BC,即可解题.
【解答】解:∵点B是y=kx和y=的交点,y=kx=,
∴点B坐标为(,2),
同理可求出点A的坐标为(,),
∵BD⊥x轴,
∴点C横坐标为,纵坐标为,
∴BA=,AC=,BC=,
∴BA2﹣AC2=k>0,
∴BA≠AC,
若△ABC是等腰三角形,
①当AB=BC时,则=,
解得:k=±(舍去负值);
②当AC=BC时,同理可得:k=;
故答案为:或.
12.(4分)如图,在正方形ABCD中,AB=4,点M在CD边上,且DM=1,△AEM与△ADM关于AM所在直线对称,将△ADM按顺时针方向绕点A旋转90°得到△ABF,连接EF,则线段EF的长为5.
【分析】连接BM.先判定△F AE≌△MAB(SAS),即可得到EF=BM.再根据BC=CD =AB=4,CM=3,利用勾股定理即可得到,Rt△BCM中,BM=5,进而得出EF的长.【解答】解:如图,连接BM.
∵△AEM与△ADM关于AM所在的直线对称,
∴AE=AD,∠MAD=∠MAE.
∵△ADM按照顺时针方向绕点A旋转90°得到△ABF,
∴AF=AM,∠F AB=∠MAD.
∴∠F AB=∠MAE,
∴∠F AB+∠BAE=∠BAE+∠MAE.
∴∠F AE=∠MAB.
∴△F AE≌△MAB(SAS).
∴EF=BM.
∵四边形ABCD是正方形,
∴BC=CD=AB=4.
∵DM=1,
∴CM=3.
∴在Rt△BCM中,BM==5,
∴EF=5,
故答案为:5.
三、解答题(本大题共4小题,共52分,解答题应写出文字说明、证明过程和演算过程)13.(12分)(1)已知关于x的方程x2﹣(2k﹣1)x+k2=0有两个实根x1,x2,且满足x1x2﹣|x1|﹣|x2|=2,求实数k的值;
(2)已知a<b<0,且+=6,求()3的值.
【分析】(1)利用判别式的意义得到△=(2k﹣1)2﹣4k2≥0,然后解不等式可得k的取值范围,再根据根与系数的关系可得出x1+x2=2k﹣1、x1x2=k2,结合x1x2﹣|x1|﹣|x2|=2,即可得出关于k的一元一次方程,解之即可求实数k的值;
(2)先通分可得a2+b2=6ab,再根据完全平方公式的变形可得的值,进而可得()3的值.
【解答】解:(1)根据题意得△=(2k﹣1)2﹣4k2≥0,
解得k≤;
(2)x1+x2=2k﹣1,x1x2=k2,
∵k≤,
∴x1+x2=2k﹣1≤0,
而x1x2=k2≥0,
∴x1≤0,x2≤0,
∵x1x2﹣|x1|﹣|x2|=2,
∴x1•x2+x1+x2=2,
即k2+(2k﹣1)=2,
整理得k2+2k﹣3=0,
解得k1=﹣3,k2=1,
而k≤,
∴k=﹣3;
(2)∵+=6,
∴a2+b2=6ab,
∴(a+b)2=8ab,
∴(b﹣a)2=(a+b)2﹣4ab=4ab,
∴()2==2,
∴=±,
∵a<b<0,
∴a+b<0,b﹣a>0,
∴<0,
∴=﹣
∴()3=﹣2.
答:()3的值为﹣2.
14.(12分)习总书记强调,实行垃圾分类,关系广大人民群众生活环境,关系节约使用资源,也是社会文明水平的一个重要体现.为改善城市生态环境,某市决定从6月1日起,在全市实行生活垃圾分类处理,某街道计划建造垃圾初级处理点20个,解决垃圾投放问题.有A、B两种类型垃圾处理点,其占地面积、可供使用居民楼幢数及造价见表:类型占地面积可供使用幢数造价(万元)
A1518 1.5
B2030 2.1
(1)已知该街道可供建造垃圾初级处理点的占地面积不超过370m2,如何分配A、B两种类型垃圾处理点的数量,才能够满足该街道490幢居民楼的垃圾投放需求,且使得建造方案最省钱?
(2)当建造方案最省钱时,经测算,该街道垃圾月处理成本y(元)与月处理量x(吨)之间的函数关系可以近似的表示为:y=,若每个B 型处理点的垃圾月处理量是A型处理点的1.2倍,该街道建造的每个A型处理点每月处理量为多少吨时,才能使该街道每吨垃圾的月处理成本最低?(精确到0.1)
【分析】(1)首先依据题意得出不等关系即可供建造垃圾初级处理点占地面积<等于370m2,居民楼的数量大于等于490幢,由此列出不等式组;再根据题意求出总费用为y 与A型处理点的个数x之间的函数关系,进而求解;
(2)分0≤x<144、144≤x<300两种情况,分别利用二次函数和反比例函数的性质求出函数的最小值,进而求解.
【解答】解:(1)设建造A型处理点x个,则建造B型处理点(20﹣x)个.
依题意得:,
解得6≤x≤9.17,
∵x为整数,
∴x=6,7,8,9有四种方案;
设建造A型处理点x个时,总费用为y万元.则:y=1.5x+2.1(20﹣x)=﹣0.6x+42,∵﹣0.6<0,
∴y随x增大而减小,当x=9时,y的值最小,此时y=36.6(万元),
∴当建造A型处理点9个,建造B型处理点11个时最省钱;
(2)由题意得:每吨垃圾的处理成本为(元/吨),
当0≤x<144时,=(x3﹣80x2+5040x)=x2﹣80x+5040,
∵0,故有最小值,
当x=﹣=﹣=120(吨)时,的最小值为240(元/吨),
当144≤x<300时,=(10x+72000)=10+,
当x=300(吨)时,=250,即>250(元/吨),
∵240<250,
故当x=120吨时,的最小值为240元/吨,
∵每个B型处理点的垃圾月处理量是A型处理点的1.2倍且A型处理点9个,建造B型处理点11个,
∴每个A型处理点每月处理量=×120×≈5.4(吨),
故每个A型处理点每月处理量为5.4吨时,才能使该街道每吨垃圾的月处理成本最低.15.(14分)已知矩形ABCD中,AB=2,AD=5,点E是AD边上一动点,连接BE、CE,以BE为直径作⊙O,交BC于点F,过点F作FH⊥CE于H.
(1)当直线FH与⊙O相切时,求AE的长;
(2)当FH∥BE时,求AE的长;
(3)若线段FH交⊙O于点G,在点E运动过程中,△OFG能否成为等腰直角三角形?
如果能,求出此时AE的长;如果不能,说明理由.
【分析】(1)连接EF,F A,由CE为圆的切线且又和EB垂直,可知CE∥F A,推出∠CEF=∠AFE,而∠AFE=∠FEB可得∠CEF=∠BEF,所以EF为∠BEC的平分线.又因为∠EFB为直角可知EF⊥BC,所以△BEC为等腰三角形,得到BF为BC的一半,又因为EA∥CF,可知四边形CEAF为平行四边形,即AD=BF=2.5;
(2)根据平行线的性质得到BE⊥CE,由余角的性质得到∠ABE=∠DEC,证得△ABE ∽△CDE,根据相似三角形的性质即可得到结论;
(3)连接EF,由圆周角定理得出∠BFE=90°,设AE=x,则EF,=AB=2,BF=AE =x,CF=DE=5﹣x,由已知条件得出点G在点F上方,连接BG、EG,设BG、EF交于点K,得出△BFK和△EGK都是等腰直角三角形,得出BF=KF=x,BK=x,EK
=2﹣KF=2﹣x,GK=EG=(2﹣x),BG=GK+BK=(2+x),证明△BEG∽△CEF,得出=,得出方程,解方程即可.
【解答】解:(1)如图1,连接EF,F A,
∵CE为圆的切线且又和EB垂直,
∴CE∥AF
∴∠CEF=∠AFE;
又∵∠AFE=∠FEB,
∴∠CEF=∠BEF,
∴EF为∠BEC的平分线;
∵∠EFB=90°,
∴EF⊥BC,
∴BE=CE
∴△BEC为等腰三角形,
∴BF为BC的一半;
∵EA∥CF,
∴四边形CEAF为平行四边形,
即AE=CF=2.5;
(2)解:∵FH∥BE,FH⊥CE,
∴BE⊥CE,
∴∠AEB+∠DEC=90°,
∵∠ABE+∠AEB=90°,
∴∠ABE=∠DEC,
∵∠A=∠D=90°,
∴△ABE∽△CDE,
∴=,
∵AB=2,AD=5,
∴CD=AB=2,
∴=,
∴AE=1或AE=4.
(3)连接EF、OF、OG,如图3所示:
则∠BFE=90°,
设AE=x,则EF,=AB=2,BF=AE=x,CF=DE=5﹣x,
若△OFG是等腰直角三角形,则∠FOG=90°,
连接BG、EG,设BG、EF交于点K,
∴△BFK和△EGK都是等腰直角三角形,
∴BF=KF=x,BK=x,EK=2﹣KF=2﹣x,
在等腰直角△EGK中,根据勾股定理得:GK=EG=(2﹣x),BG=GK+BK=(2+x),又∵∠EBG=∠EFG=∠FCH,
∴△BEG∽△CEF,
∴=,即=,
解得:x=,或x=,
∴AE的长度是或.
16.(14分)如图①,已知抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于A,B两点(点A 在点B的左侧),与y轴交于点C,点A坐标为(﹣1,0),点C坐标为(0,),点D 是点C关于抛物线对称轴的对称点,连接CD,过点D作DH⊥x轴于点H,过点A作AE⊥AC交DH的延长线于点E.
(1)求a,c的值;
(2)求线段DE的长度;
(3)如图②,试在线段AE上找一点F,在线段DE上找一点P,且点M为直线PF上方抛物线上的一点,求当△CPF的周长最小时,△MPF面积的最大值是多少?
【分析】(1):(1)将A(﹣1,0),C(0,)代入抛物线y=ax2+x+c(a≠0),求出a、c的值;
(2)由(1)得抛物线解析式:y=,点D是点C关于抛物线对称轴的对称点,C(0,),所以D(2,),DH=,再证明△ACO∽△EAH,于是=即=,解得:EH=2,则DE=2;
(3)找点C关于DE的对称点N(4,),找点C关于AE的对称点G(﹣2,﹣),连接GN,交AE于点F,交DE于点P,即G、F、P、N四点共线时,△CPF周长=CF+PF+CP =GF+PF+PN最小,根据S△MFP==,m =时,△MPF面积有最大值.
【解答】解:(1)将A(﹣1,0),C(0,)代入抛物线y=ax2+x+c(a≠0),
,
∴a=﹣,c=
(2)由(1)得抛物线解析式:y=
∵点D是点C关于抛物线对称轴的对称点,C(0,)
∴D(2,),
∴DH=,
令y=0,即﹣x2+x+=0,
得x1=﹣1,x2=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
∵AE⊥AC,EH⊥AH,
∴△ACO∽△EAH,
∴=即=,
解得:EH=2,
则DE=2;
(3)找点C关于DE的对称点N(4,),找点C关于AE的对称点G(﹣2,﹣),连接GN,交AE于点F,交DE于点P,即G、F、P、N四点共线时,△CPF周长=CF+PF+CP =GF+PF+PN最小,
∴直线GN的解析式:y=x﹣,
由(2)得E(2,﹣),A(﹣1,0),
∴直线AE的解析式:y=﹣x﹣,
联立
解得
∴F(0,﹣),
∵DH⊥x轴,
∴将x=2代入直线AE的解析式:y=﹣x﹣,
∴P(2,)
∴F(0,﹣)与P(2,)的水平距离为2
过点M作y轴的平行线交FH于点Q,
设点M(m,﹣m2+m+),则Q(m,m﹣)(<m<);∴S△MFP=S△MQF+S△MQP=MQ×2=MQ=(﹣m2+m+)﹣(m﹣),S△MFP==
∵对称轴为:直线m=,
∵开口向下,<m,
∴m=时,△MPF面积有最大值为..。