2020年九年级数学中考三轮冲刺:《二次函数综合训练》(含解析)
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中考三轮冲刺:《二次函数综合训练》
1.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c的图象与x轴交于A(﹣3,0)、B(2,0)两点,与y轴交于点C(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点E(m,2)是直线AC上方的抛物线上一点,连接EA、EB、EC,EB与y轴交于D.
①点F是x轴上一动点,连接EF,当以A、E、F为顶点的三角形与△BOD相似时,求
出线段EF的长;
②点G为y轴左侧抛物线上一点,过点G作直线CE的垂线,垂足为H,若∠GCH=∠EBA,
请直接写出点H的坐标.
解:(1)将A(﹣3,0)、B(2,0)、C(0,3)代入y=ax2+bx+c得,
,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x+3;
(2)①将E(m,2)代入y=﹣x+3中,
得﹣m+3=0,解得m=﹣2或1(舍去),
∴E(﹣2,2),
∵A(﹣3,0)、B(2,0),
∴AB=5,AE=,BE=2,
∴AB2=AE2+BE2,
∴∠AEB=∠DOB=90°,
∴∠EAB+∠EBA=∠ODB+∠EBA=90°,
∴∠EAB=∠ODB,
(Ⅰ)当△FEA∽△BOD时,
∴∠AEF=∠DOB=90°,
∴F与B点重合,
∴EF=BE=2,
(Ⅱ)当△EFA∽△BOD时,
∴∠AFE=∠DOB=90°,
∵E(﹣2,2),
∴EF=2,
故:EF的长为2或2;
②点H的坐标为(﹣,)或(﹣,),
(Ⅰ)过点H作HN⊥CO于点N,过点G作GM⊥HN于点M,
∴∠GMN=∠CNH=90°,
又∠GHC=90°,
∴∠CHN+∠GHM=∠MGH+∠GHM=90°,
∴∠CHN=∠MGH,
∵HN⊥CO,∠COP=90°,
∴HN∥AB,
∴∠CHN=∠APE=∠MGH,
∵E(﹣2,2),C(0,3),
∴直线CE的解析式为y=x+3,
∴P(﹣6,0),
∴EP=EB=2,
∴∠APE=∠EBA,
∵∠GCH=∠EBA,
∴∠GCH=∠APE=∠EBA=∠CHN=∠MGH,
∴GC∥PB,
又C(0,3),
∴G点的纵坐标为3,代入y=﹣x+3中,得:x=﹣1或0(舍去),∴MN=1,
∵∠AEB=90°,AE=,BE=2,
∴tan∠EBA=tan∠CHN=tan∠MGH=,
设CN=MG=m,则HN=2m,MH=m,
∴MH+HN=2m+m=1,
解得,m=,
∴H点的橫坐标为﹣,代入y=x+3,得:y=,
∴点H的坐标为(﹣,).
(Ⅱ)过点H作MN⊥PB,过点C作CN⊥MH于点N,过点G作GM⊥HM于点M,
∴CN∥PB,
∴∠NCH=∠APE,
由(Ⅰ)知:∠APE=∠EBA,则∠NCH=∠EBA,
∵∠GMN=∠CNH=90°,
又∠GHC=90°,
∴∠HCN+∠NHC=∠MHG+∠NHC=90°,
∴∠HCN=∠MHG,
∵∠GCH=∠EBA,
∴∠GCH=∠EBA=∠HCN=∠MHG,
由(Ⅰ)知:tan∠EBA=,
则tan∠MHG==tan∠GCH=,
设MG=a,则MH=2a,
∵∠NCH=∠MHG,∠N=∠M,
∴△HMG∽△CNH,
∴,
∴NH=2a,CN=4a,又C(0,3),
∴G(﹣3a,3﹣4a),代入y=﹣x+3中,得,a=或0(舍去),
∴CN=,
∴H点的橫坐标为﹣,代入y=x+3,得,y=.
∴点H的坐标为(﹣).
综合以上可得点H的坐标为(﹣,)或(﹣).
2.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)与x轴相交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,点C为抛物线的顶点.点M(0,m)为y轴上的动点,将抛物线绕点M旋转180°,得到新的抛物线,其中B、C旋转后的对应点分别记为B'、C′.
(1)若原抛物线经过点(﹣2,5),求原抛物线的函数表达式;
(2)在(1)条件下,当四边形BCB'C′的面积为40时,求m的值;
(3)探究a满足什么条件时,存在点M,使得四边形BCB'C′为菱形?请说明理由.
解:(1)由题意得:,
解得,
∴原抛物线的函数表达式为:y=x2﹣2x﹣3;(2)连接CC′、BB′,延长BC,与y轴交于点E,
∵二次函数y=x2﹣2x﹣3的顶点为(1,﹣4),∴C(1,﹣4),
∵B(3,0),
∴直线BC的解析式为:y=2x﹣6.
∴E(0,﹣6),
∵抛物线绕点M旋转180°,
∴MB=MB′,MC=MC′,
∴四边形BCB′C′是平行四边形,
∴S
△BCM
=×40=10,
∵S
△BCM =S
△MBE
﹣S
△MCE
=×(3﹣1)×ME=ME,
∴ME=10,
∴m=4或m=﹣16;
(3)如图,过点C作CD⊥y轴于点D,
当平行四边形BCB'C′为菱形时,应有MB⊥MC,故点M在O、D之间,当MB⊥MC时,△MOB∽△CDM,
∴=,
即MO•MD=BO•CD.
∵二次函数y=a(x+1)(x﹣3)的顶点为(1,﹣4a),M(0,m),B(3,0),∴CD=1,MO=﹣m,MD=m+4a,OB=3,
∴﹣m(m+4a)=3,
∴m2+4am+3=0,
∵△=16a2﹣12≥0,a>0,
∴a≥.
所以a≥时,存在点M,使得四边形BCB'C′为菱形.
3.已知抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A(4,3),顶点为B,对称轴是直线x=2.(1)求抛物线的函数表达式和顶点B的坐标;
(2)如图1,抛物线与y轴交于点C,连接AC,过A作AD⊥x轴于点D,E是线段AC 上的动点(点E不与A,C两点重合);
(i)若直线BE将四边形ACOD分成面积比为1:3的两部分,求点E的坐标;
(ii)如图2,连接DE,作矩形DEFG,在点E的运动过程中,是否存在点G落在y轴上的同时点F恰好落在抛物线上?若存在,求出此时AE的长;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A(4,3),对称轴是直线x=2,
∴,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为:y=﹣x2+x+3,
∵y=﹣x2+x+3=﹣(x﹣2)2+4,
∴顶点B的坐标为(2,4);
(2)(i)∵y=﹣x2+x+3,
∴x=0时,y=3,
则C点的坐标为(0,3),
∵A(4,3),
∴AC∥OD,
∵AD⊥x,
∴四边形ACOD是矩形,
设点E的坐标为(m,3),直线BE的函数表达式为:y=kx+n,直线BE交x轴于点M,如图1所示:
则,
解得:,
∴直线BE的函数表达式为:y=x+,
令y=x+=0,则x=4m﹣6,
∴点M的坐标为(4m﹣6,0),
∵直线BE将四边形ACOD分成面积比为1:3的两部分,
∴点M在线段OD上,点M不与点O重合,
∵C(0,3),A(4,3),M(4m﹣6,0),E(m,3),
∴OC=3,AC=4,OM=4m﹣6,CE=m,
∴S
=OC•AC=3×4=12,
矩形ACOD
S
=(OM+EC)•OC=(4m﹣6+m)×3=,
梯形ECOM
分两种情况:
①=,即=,
解得:m=,
∴点E的坐标为:(,3);
②=,即=,
解得:m=,
∴点E的坐标为:(,3);
综上所述,点E的坐标为:(,3)或(,3);
(ii)存在点G落在y轴上的同时点F恰好落在抛物线上;理由如下:由题意得:满足条件的矩形DEFG在直线AC的下方,
过点F作FN⊥AC于N,则NF∥CG,如图2所示:
设点F的坐标为:(a,﹣a2+a+3),
则NF=3﹣(﹣a2+a+3)=a2﹣a,NC=﹣a,
∵四边形DEFG与四边形ACOD都是矩形,
∴∠DAE=∠DEF=∠N=90°,EF=DG,EF∥DG,AC∥OD,
∴∠NEF=∠ODG,∠EMC=∠DGO,
∵NF∥CG,
∴∠EMC=∠EFN,
∴∠EFN=∠DGO,
在△EFN和△DGO中,,
∴△EFN≌△DGO(ASA),
∴NE=OD=AC=4,
∴AC﹣CE=NE﹣CE,即AE=NC=﹣a,
∵∠DAE=∠DEF=∠N=90°,
∴∠NEF+∠EFN=90°,∠NEF+∠DEA=90°,
∴∠EFN=∠DEA,
∴△ENF∽△DAE,
∴=,即=,
整理得:a2+a=0,
解得:a=﹣或0,
当a=0时,点E与点A重合,
∴a=0舍去,
∴AE=NC=﹣a=,
∴当点G落在y轴上的同时点F恰好落在抛物线上,此时AE的长为.
4.抛物线y=ax2+bx﹣5的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,其中点A坐标为
(﹣1,0),一次函数y =x +k 的图象经过点B 、C . (1)试求二次函数及一次函数的解析式;
(2)如图1,点D (2,0)为x 轴上一点,P 为抛物线上的动点,过点P 、D 作直线PD 交线段CB 于点Q ,连接PC 、DC ,若S △CPD =3S △CQD ,求点P 的坐标;
(3)如图2,点E 为抛物线位于直线BC 下方图象上的一个动点,过点E 作直线EG ⊥x 轴于点G ,交直线BC 于点F ,当EF +
CF 的值最大时,求点E 的坐标.
解:(1)∵抛物线y =ax 2+bx ﹣5的图象与y 轴交于点C , ∴C (0,﹣5),
∵一次函数y =x +k 的图象经过点B 、C , ∴k =﹣5, ∴B (5,0),
设抛物线的解析式为y =a (x +1)(x ﹣5)=ax 2﹣4ax ﹣5a , ∴﹣5a =﹣5, ∴a =1,
∴二次函数的解析式为y =x 2﹣4x ﹣5,一次函数的解析式为y =x ﹣5.
(2)①当点P 在直线BC 的上方时,如图2﹣1中,作DH ∥BC 交y 轴于H ,过点D 作直线DT 交y 轴于T ,交BC 于K ,作PT ∥BC 交抛物线于P ,直线PD 交抛物线于Q .
∵S △CPD =3S △CQD , ∴PD =3DQ , ∵PT ∥DH ∥BC , ∴
=
=
=3,
∵D (2,0),B (5,0),C (﹣5,0), ∴OA =OB =5,OD =OH =2, ∴HC =3, ∴TH =9,OT =7,
∴直线PT 的解析式为y =x +7,
由,解得或,
∴P (,)或(,),
②当点P 在直线BC 的下方时,如图2﹣2中,
当点P 与抛物线的顶点(2,﹣9)重合时,PD =9.DQ =3, ∴PQ =3DQ , ∴S △CPD =3S △CQD ,
过点P 作PP ′∥BC ,此时点P ′也满足条件, ∵直线PP ′的解析式为y =x ﹣11, 由
,解得
或
,
∴P ′(3,﹣8),
综上所述,满足条件的点P 的坐标为(,
)或(
,
)
或(2,﹣9)或(3,﹣8).
(3)设E (m ,m 2﹣4m ﹣5),则F (m ,m ﹣5), ∴EF =(m ﹣5)﹣(m 2﹣4m ﹣5)=5m ﹣m 2,CF =m ,
∴EF +
CF =﹣m 2+6m =﹣(m ﹣3)2+9,
∵﹣1<0, ∴m =3时,EF +CF 的值最大,此时E (3,﹣8).
5.如图,直线y=x﹣2与x轴交于点B,y轴交于点A,抛物线y=ax2﹣x+c经过A,B 两点,与x轴的另一交点为C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)M为抛物线上一点,直线AM与x轴交于点N,当NA:NM=2:3时,求点M的坐标;
(3)在直线AB下方的抛物线上是否存在点P,使得∠PAB=2∠OBA,如果存在这样的点P,请求出点P的坐标,如果不存在,请说明理由.
解:(1)直线y=x﹣2与x轴交于点B,与y轴交于点A,令x=0,则y=﹣2,令y =0,则x=4,
故点A、B的坐标分别为:(0,﹣2)、(4,0),
抛物线过点A,则c=﹣2,
将点B的坐标代入抛物线表达式得:16a﹣×4﹣2=0,
解得:a=,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣x﹣2①;
(2)设点M(m,m2﹣m﹣2)、而点A(0,﹣2),
设直线MA的表达式为:y=kx+b,则,解得:,
故直线MA的表达式为:y=(m﹣)x﹣2,令y=0,则x=,
∴点N(,0),
过点M作MH⊥x轴于点H,
∵MH∥OA,
∴,
当=时,则=,即:=,
解得:m=5或﹣2或2或1,
故点M的坐标为:(5,3)或(﹣2,3)或(2,﹣3)或(1,﹣3);
(3)存在,理由:
由(1)知,点A、B的坐标分别为:(0,﹣2)、(4,0),
则tan∠OBA===,
过点A作AH∥x轴交抛物线于点H,
∵AH∥x轴,
∴∠BAH=∠OBA,而∠PAB=2∠OBA,
∴∠HAP=∠OBA,tan∠HAP=tan∠OBA=,
即直线AP水平线AH夹角的正切值为,
故设直线AP的表达式为:y=﹣x+b′,将点A的坐标代入上式并解得:b′=﹣2,故直线AP的表达式为:y=﹣x﹣2②,
联立①②并解得:x=0或2(舍去0),
当x=2时,y=﹣x﹣2=﹣3,
故点P的坐标为:(2,﹣3).
6.如图,抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(4,0)两点,与y轴交于点C,D为y 轴上一点,点D关于直线BC的对称点为D′.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点D在x轴上方,且△OBD的面积等于△OBC的面积时,求点D的坐标;
(3)当点D'刚好落在第四象限的抛物线上时,求出点D的坐标;
(4)点P在抛物线上(不与点B、C重合),连接PD、PD′、DD′,是否存在点P,使△PDD′是以D为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(4,0)
∴
解得,
∴抛物线解析式为:y=x2﹣3x﹣4;
(2)∵抛物线y=x2﹣3x﹣4与y轴交于点C,
∴点C(0,﹣4),
∴OC=4,
设点D(0,y)(y>0)
∵△OBD的面积等于△OBC的面积,
∴×OB×y=OB×4,
∴y=4,
∴点D(0,4)
(3)∵OB=OC=4,
∴∠OCB=45°,
∵点D关于直线BC的对称点为D′.
∴∠DCB=∠D'CB=45°,CD=CD',
∴∠DCD'=90°,
∴CD'∥OB,
∴点D'的纵坐标为﹣4,
∴﹣4=x2﹣3x﹣4,
∴x1=0(舍去),x2=3,
∴CD=CD'=3,
∴点D(0,﹣1)
(4)若点D在点C上方,如图1,过点P作PH⊥y轴,
∵∠DCD'=90°,CD=CD',
∴∠CDD'=45°,
∵∠D'DP=90°
∴∠HDP=45°,且PH⊥y轴,
∴∠HDP=∠HPD=45°,
∴HP=HD,
∵∠CDD'=∠HDP,∠PHD=∠DCD'=90°,DP=DD',∴△DPH≌△DD'C(AAS)
∴CD=CD'=HD=HP,
设CD=CD'=HD=HP=a,
∴点P(a,﹣4+2a)
∴a2﹣3a﹣4=﹣4+2a,
∴a=5,a=0(不合题意舍去),
∴点P(5,6)
若点D在点C下方,如图2,
∵DD'=DP,∠DCD'=90°,
∴CD=CP,∠DCP=∠COB,
∴CP∥AB,
∴点P纵坐标为﹣4,
∴﹣4=x2﹣3x﹣4,
∴x1=0(舍去),x2=3,
∴点P(3,﹣4)
综上所述:点P(5,6)或(3,﹣4).
7.如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,OA=2,OC=6,连接AC和BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D在抛物线的对称轴上,当△ACD的周长最小时,求点D的坐标;
(3)点E是第四象限内抛物线上的动点,连接CE和BE.求△BCE面积的最大值及此时点E的坐标;
解:(1)∵OA=2,OC=6,
∴A(﹣2,0),C(0,﹣6),
将A(﹣2,0),C(0,﹣6)代入y=x2+bx+c,
得,
解得,b=﹣1,c=﹣6,
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣x﹣6;
(2)在y=x2﹣x﹣6中,
对称轴为直线x=,
∵点A与点B关于对称轴x=对称,
∴如图1,可设BC交对称轴于点D,由两点之间线段最短可知,此时AD+CD有最小值,而AC的长度是定值,故此时△ACD的周长取最小值,
在y=x2﹣x﹣6中,
当y=0时,x1=﹣2,x2=3,
∴点B的坐标为(3,0),
设直线BC的解析式为y=kx﹣6,
将点B(3,0)代入,
得,k=2,
∴直线BC的解析式为y=2x﹣6,
当x=时,y=﹣5,
∴点D的坐标为(,﹣5);
(3)如图2,连接OE , 设点E (a ,a 2﹣a ﹣6), S △BCE =S △OCE +S △OBE ﹣S △OBC =×6a +×3(﹣a 2+a +6)﹣×3×6 =﹣a 2+a =﹣(a ﹣)2+
,
根据二次函数的图象及性质可知,当a =时,△BCE 的面积有最大值,
此时点E 坐标为(,﹣
).
8.如图,在平面直角坐标系中,∠ACB =90°,OC =2OB ,tan ∠ABC =2,点B 的坐标为(1,0).抛物线y =﹣x 2+bx +c 经过A 、B 两点. (1)求抛物线的解析式;
(2)点P 是直线AB 上方抛物线上的一点,过点P 作PD 垂直x 轴于点D ,交线段AB 于点E ,使PE 最大.
①求点P 的坐标和PE 的最大值.
②在直线PD 上是否存在点M ,使点M 在以AB 为直径的圆上;若存在,求出点M 的坐
标,若不存在,请说明理由.
解:(1)∵B(1,0),
∴OB=1,
∵OC=2OB=2,
∴BC=3,C(﹣2,0),
在Rt△ABC中,tan∠ABC=2,
∴=2,
∴AC=6,
∴A(﹣2,6),
把A(﹣2,6)和B(1,0)代入y=﹣x2+bx+c,
得,,
解得,b=﹣3,c=4,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣3x+4;
(2)①将点A(﹣2,6),B(1,0)代入y=kx+b,
得,,
解得,k=﹣2,b=2,
∴直线AB的解析式为:y=﹣2x+2,
设P(a,﹣a2﹣3a+4),则E(a,﹣2a+2),
∴PE=﹣a2﹣3a+4﹣(﹣2a+2)=﹣a2﹣a+2=﹣(a+)2+,根据二次函数的图象及性质可知,当a=﹣时,PE有最大值,∴此时P(﹣,);
②∵M在直线PD上,且P(﹣,),
设M(﹣,m),
∴AM2=()2+(m﹣6)2,
BM2=()2+m2,
AB2=32+62=45,
∵点M在以AB为直径的圆上,
此时∠AMB=90°,
∴AM2+BM2=AB2,
∴()2+(m﹣6)2+()2+m2=45,
解得,m1=,m2=,
∴M(﹣,)或(﹣,).
9.如图,已知抛物线y=ax2+bx﹣5(a≠0)与x轴相交于A、B两点,与y轴相交于C点,对称轴为x=﹣1,直线y=﹣x+3与抛物线相交于A、D两点.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)P为抛物线上一动点,且位于y=﹣x+3的下方,求出△ADP面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)设点Q在y轴上,且满足∠OQA+∠OCA=∠CBA,求CQ的长.
解:(1)∵对称轴为x=﹣1,
∴﹣=﹣1,
∴b=2a,
∴y=ax2+2ax﹣5,
∵y=﹣x+3与x轴交于点A(3,0),
将点A代入y=ax2+2ax﹣5可得a=;
(2)y=x2+x﹣5与y=﹣x+3的交点D(﹣8,11),
∴AD=11,
设P(m,m2+m﹣5),
则过点P与直线y=﹣x+3垂直的直线解析式为y=x+b,
将点P代入解析式得到m2+m﹣5=m+b,
∴b=m2﹣m﹣5,
∴过点P与直线y=﹣x+3垂直的直线解析式为y=x+m2﹣m﹣5,
两直线的交点为T(﹣m2+m+4,m2﹣m﹣1),
∴TP=|m2+m﹣4|=|(m+)2﹣|,
∴当m=﹣时,TP有最小值为,
∴P(﹣,﹣),
S=11×=;
(3)当Q点在y轴正半轴上时,过点Q作AC的垂线交AC延长线于点G,连接QA,由题意可求:OA=3,BO=5,OC=5,
∴△BOC是等腰直角三角形,
∴∠CBA=45°,
∵∠QAG=∠OCA+∠AQO,∠OQA+∠OCA=∠CBA,
∴∠QAG=45°,
∴△AQG是等腰直角三角形,
∴GQ=AG,
∵∠OCA=∠QCG,∠QGC=∠AOC,
∴△OAC∽△GQC,
∴=,
在Rt△AOC中,AC=,
∴=,
∴AG=,
∴=,
∴=,
∴CQ=17;
在y轴负半轴上截取OQ'=OQ,连接AQ',则∠OQA=∠OQ'A,
∴∠OQ'A+∠OCA=∠OQA+∠OCA=∠CBA=45°,
∴Q'也满足题意,
此时Q'C=OQ﹣OC=CQ﹣OC﹣OC=17﹣5﹣5=7;
综上所述:OQ的长为7或17.
10.如图,在平面直角坐标系xOy中,二次函数y=ax2+bx与x轴交于点A(10,0),点B (1,2)是抛物线上点,点M为射线OB上点(不含O,B两点),且MH⊥x轴于点H.(1)求直线OB及抛物线解析式;
(2)如图1,过点M作MC∥x轴,且与抛物线交于C,D两点(D位于C左边),若MC=MH,点Q为直线BC上方的抛物线上点,求△BCQ面积的最大值,并求出此时点Q的坐标;
(3)如图2,过点B作BE∥x轴,且与抛物线交于E,在线段OA上有点P,在点H从左向右运动时始终有AP=2OH,过点P作PN⊥x轴,且PN与直线OB交于点N,当M 与N重合时停止运动,试判断在此运动过程中△MNE与△BME能否全等,若能请求出全等时的HP长度,若不能请说明理由.
解:(1)将点A(10,0),点B(1,2)代入y=ax2+bx中,
∴a=﹣,b=,
∴y=﹣x2+x,
直线OB的解析式为y=2x;
(2)设M(m,2m),
∵MC=MH,
∴C(3m,2m),
∴2m=﹣×9m2+×3m,
∴m=,
∴C(7,),M(,),
∴BC的直线解析为y=x+,
设Q(n,﹣n2+n),
∴过点Q与BC垂直的直线解析式为y=﹣x﹣n2+n,
则两直线的交点为T(﹣n2+n﹣,n2+n﹣),
∴QT=|n2﹣8n+7|,
∴当n=4时,△BCQ面积的最大值,
∴Q(4,);
(3)函数对称轴x=5,
∴E(9,2),
设P(t,0),
∴N(t,2t),
∵AP=2OH,
∴H(5﹣t,0),
∴M(5﹣t,10﹣t),
∴BM2=t2﹣8t+32,ME2=t2﹣11t+89,NE2=5t2﹣26t+85,MN2=t2﹣75t+125,当BM=MN,BE=EN时,
此时△BEN是等腰三角形,
M是BN的中点,BN⊥ME,
∴t+1=10﹣t,,
∴t=,t=,
∴此时不成立;
当BE=MN,BM=EN时,
t2﹣8t+32=5t2﹣26t+85,
∴△<0,
∴t不存在;
综上所述:在此运动过程中△MNE与△BME不能全等.
11.如图所示,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+6(a≠0)交x轴于A(﹣4,0),B(2,0),在y轴上有一点E(0,﹣2),连接AE.
(1)求二次函数的表达式;
(2)点D是第二象限内的抛物线上一动点.
①求△ADE面积最大值并写出此时点D的坐标;
②若tan∠AED=,求此时点D坐标;
(3)连接AC,点P是线段CA上的动点,连接OP,把线段PO绕着点P顺时针旋转90°至PQ,点Q是点O的对应点.当动点P从点C运动到点A,则动点Q所经过的路径长等于2(直接写出答案)
解:(1)将A(﹣4,0),B(2,0)代入y=ax2+bx+6(a≠0),
可得a=﹣,b=﹣,
∴y=﹣x2﹣x+6;
(2)①∵A(﹣4,0),E(0,﹣2),设D(m,﹣m2﹣m+6),
过点D作DK⊥y轴交于点K;
K(0,﹣m2﹣m+6),
S
△ADE =S
梯形DKOA
+S
△AOE
﹣S
△KED
=×(KD+AO)×OK+×AO×OE﹣×KD×KE
=(﹣m+4)×(﹣m2﹣m+6)+×4×2﹣×(﹣m)×(2﹣m2﹣m+6)=﹣(m+)2+,
当m=﹣时,S
△ADE
的面积最大,最大值为,此时D点坐标为(﹣,);
②过点A作AN⊥DE,DE与x轴交于点F,
∵tan∠AED=,
∴AN=,NE=3,
Rt△AFN∽Rt△EFO,
∴=,
∵EF2=OF2+4,
∴NF=3﹣EF,
∴=,
∴OF=2,
∴F(﹣2,0),
∴EF直线解析式为y=﹣x﹣2,
∴﹣x﹣2=﹣x2﹣x+6时,x=,
∴D(,);
(3)∵Q点随P点运动而运动,P点在线段AC上运动,
∴Q点的运动轨迹是线段,
当P点在A点时,Q(﹣4,﹣4),
当P点在C点时,Q(﹣6,6),
∴Q点的轨迹长为2,
故答案为2.
12.如图1,已知抛物线y=ax2+2x+c(a≠0),与y轴交于点A(0,6),与x轴交于点B (6,0).
(1)求这条抛物线的表达式及其顶点坐标;
(2)设点P是抛物线上的动点,若在此抛物线上有且只有三个P点使得△PAB的面积是定值S,求这三个点的坐标及定值S.
(3)若点F是抛物线对称轴上的一点,点P是(2)中位于直线AB上方的点,在抛物线上是否存在一点Q,使得P、Q、B、F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax2+2x+c(a≠0),与y轴交于点A(0,6),与x轴交于点B(6,0).
∴
∴
∴抛物线解析式为:y=﹣x2+2x+6,
∵y=﹣x2+2x+6=﹣(x﹣2)2+8,
∴顶点坐标为(2,8)
(2)∵点A(0,6),点B(6,0),
∴直线AB解析式y=﹣x+6,
当x=2时,y=4,
∴点D(2,4)
如图1,设AB上方的抛物线上有点P,过点P作AB的平行线交对称轴于点C,且与抛物线只有一个交点为P,
设直线PC解析式为y=﹣x+b,
∴﹣x2+2x+6=﹣x+b,且只有一个交点,
∴△=9﹣4××(b﹣6)=0
∴b=,
∴直线PC解析式为y=﹣x+,
∴当x=2,y=
∴点C坐标(2,),
∴CD=
∵﹣x2+2x+6=﹣x+,
∴x=3,
∴点P(3,)
∵在此抛物线上有且只有三个P点使得△PAB的面积是定值S,
∴另两个点所在直线与AB,PC都平行,且与AB的距离等于PC与AB的距离,∴DE=CD=,
∴点E(2,﹣),
设P'E的解析式为y=﹣x+m,
∴﹣=﹣2+m,
∴m=
∴P'E的解析式为y=﹣x+,
∴﹣x2+2x+6=﹣x+,
∴x=3±3,
∴点P'(3+3,﹣﹣3),P''(3﹣3,﹣+3),
∴S=×6×(﹣3)=.
(3)设点Q(x,y)
若PB是对角线,
∵P、Q、B、F为顶点的四边形是平行四边形
∴BP与FQ互相平分,
∴
∴x=7
∴点Q(7,﹣);
若PB为边,
∵P、Q、B、F为顶点的四边形是平行四边形,
∴BF∥PQ,BF=PQ,或BQ∥FP,BQ=PF,
∴x B﹣x F=x P﹣x Q,或x B﹣x Q=x P﹣x F,
∴x Q=3﹣(6﹣2)=﹣1,或x Q=6﹣(3﹣2)=5,
∴点Q(﹣1,)或(5,);
综上所述,点Q(7,﹣)或(﹣1,)或(5,).
13.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,对称轴为直线x=2,点A的坐标为(1,0).
(1)求该抛物线的表达式及顶点坐标;
(2)点P为抛物线上一点(不与点A重合),连接PC.当∠PCB=∠ACB时,求点P 的坐标;
(3)在(2)的条件下,将抛物线沿平行于y轴的方向向下平移,平移后的抛物线的顶点为点D,点P的对应点为点Q,当OD⊥DQ时,求抛物线平移的距离.
解:(1)∵对称轴为直线x=2,点A的坐标为(1,0),
∴点B的坐标是(3,0).
将A(1,0),B(3,0)分别代入y=x2+bx+c,得
.
解得.
则该抛物线解析式是:y=x2﹣4x+3.
由y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1知,该抛物线顶点坐标是(2,﹣1);
(2)如图1,过点P作PN⊥x轴于N,过点C作CM⊥PN,交NP的延长线于点M,
∵∠CON=90°,
∴四边形CONM是矩形.
∴∠CMN=90°,CO=MN、
∴y=x2﹣4x+3,
∴C(0,3).
∵B(3,0),
∴OB=OC=3.
∵∠COB=90°,
∴∠OCB=∠BCM=45°.
又∵∠ACB=∠PCB,
∴∠OCB﹣∠ACB=∠BCM﹣∠PCB,即∠OCA=∠PCM.
∴tan∠OCA=tan∠PCM.
∴=.
故设PM=a,MC=3a,PN=3﹣a.
∴P(3a,3﹣a),
将其代入抛物线解析式y=x2﹣4x+3,得(3a)2﹣4(3﹣a)+3=3﹣a.
解得a1=,a2=0(舍去).
∴P(,).
(3)设抛物线平移的距离为m,得y=(x﹣2)2﹣1﹣m.
∴D(2,﹣1﹣m).
如图2,过点D作直线EF∥x轴,交y轴于点E,交PQ延长线于点F,
∵∠OED=∠QFD=∠ODQ=90°,
∴∠EOD+∠ODE=90°,∠ODE+∠QDP=90°.
∴∠EOD=∠QDF.
∴tan∠EOD=tan∠QDF,
∴=.
∴=.
解得m=.
故抛物线平移的距离为.
14.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2+bx+c经过点A(2,﹣3)和点B(5,0),顶点为C.
(1)求这条抛物线的表达式和顶点C的坐标;
(2)点A关于抛物线对称轴的对应点为点D,联结OD、BD,求∠ODB的正切值;
(3)将抛物线y=x2+bx+c向上平移t(t>0)个单位,使顶点C落在点E处,点B落在点F处,如果BE=BF,求t的值.
解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(2,﹣3)和点B(5,0),∴
解得:
∴抛物线解析式为y=x2﹣6x+5=(x﹣3)2﹣4,
∴顶点C坐标为(3,﹣4);
(2)∵点A关于抛物线对称轴x=3的对应点为点D,
∴点D的坐标(4,﹣3),
∴OD=5,
如图1,过O作OG⊥BD于G,
∵点B(5,0),
∴OB=OD,
∴DG=BG=BD==,
∴OG===,
∴tan∠ODB===3;
(3)如图2,∵抛物线y=x2+bx+c向上平移t(t>0)个单位,
∴E(3,﹣4+t),F(5,t),
∵BE=BF,B(5,0),
∴(3﹣5)2+(﹣4+t)2=(5﹣5)2+t2,
t=.
15.小新对函数y=a|x2+bx|+c(a≠0)的图象和性质进行了探究.已知当自变量x的值为0或4时,函数值都为﹣3;当自变量x的值为1或3时,函数值都为0.探究过程如下,请补充完整.
(1)这个函数的表达式为y=|x2﹣4x|﹣3;
(2)在给出的平面直角坐标系中,画出这个函数的图象并写出这个函数的一条性质:函数关于x=2对称;
(3)进一步探究函数图象并解决问题:
①直线y=k与函数y=a|x2+bx|+c有三个交点,则k=1;
②已知函数y=x﹣3的图象如图所示,结合你所画的函数图象,写出不等式a|x2+bx|+c≤x ﹣3的解集:0或3≤x≤5.
解:(1)将x=0,y=﹣3;x=4,y=﹣3;x=1,y=0代入y=a|x2+bx|+c(a≠0),得到:c=﹣3,b=﹣4,a=1,
∴y=|x2﹣4x|﹣3,
故答案为y=|x2﹣4x|﹣3.
(2)如图:
函数关于x=2对称;
(3)①当x=2时,y=1,
∴k=1时直线y=k与函数y=|x2﹣4x|﹣3有三个交点,
故答案为1;
②y=x﹣3与y=x2﹣4x﹣3的交点为x=0或x=5,
结合图象,y=|x2﹣4x|﹣3≤x﹣3的解集为3≤x≤5,
故答案为0或3≤x≤5.
16.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y =ax 2+bx +c (a ≠0)的顶点为A (﹣2,0),且经过点B (﹣5,9),与y 轴交于点C ,连接AB ,AC ,BC . (1)求该抛物线对应的函数表达式;
(2)点P 为该抛物线上点A 与点B 之间的一动点. ①若S △PAB =S △ABC ,求点P 的坐标.
②如图②,过点B 作x 轴的垂线,垂足为D ,连接AP 并延长,交BD 于点M .连接BP 并延长,交AD 于点N .试说明DN (DM +DB )为定值.
解:(1)∵抛物线y =ax 2+bx +c (a ≠0)的顶点为A (﹣2,0), ∴设抛物线的解析式为y =a (x +2)2,
将点B (﹣5,9)代入y =a (x +2)2中,得,9=a (﹣5+2)2, ∴a =1,
∴抛物线的解析式为y =(x +2)2=x 2+4x +4;
(2)①如图①,由(1)知,抛物线的解析式为y=x2+4x+4,∴C(0,4),
∵B(﹣5,9),
∴直线BC的解析式为y=﹣x+4,
过点A作AH∥y轴,交直线BC于H,
过P作PG∥y轴,交直线BA于HG,
∵A(﹣2,0),
∴H(﹣2,6),
∴S
△ABC
=AH×(x C﹣x B)=×6×5=15,
∵S
△PAB =S
△ABC
,
∴S
△PAB
=×15=3,
∵A(﹣2,0),B(﹣5,9),
∴直线AB的解析式为y=﹣3x﹣6
设点P(p,p2+4p+4),
∴G(p,﹣3p﹣6),
∴S
△PAB
=PG×(x A﹣x B)=[﹣3p﹣6﹣(p2+4p+4)]×(﹣2+5)=3,∴p=﹣3或p=﹣4,
∴P(﹣3,1)或(﹣4,4);
②如图②,
∵BD⊥x轴,且B(﹣5,9),
∴D(﹣5,0),
设直线BN的解析式为y=k(x+5)+9①,
令y=0,则k(x+5)+9=0,
∴x=﹣=﹣5﹣,
∴N(﹣5﹣,0),
∴DN=﹣5﹣+5=﹣,
∵点A(﹣2,0),
∴设直线AM的解析式为y=k'(x+2)②,
当x=﹣5时,y=﹣3k',
∴M(﹣5,﹣3k'),
∴DM=﹣3k',
联立①②得,
解得,,
∴P(﹣2﹣3×,﹣3k'×),
∵点P在抛物线y=(x+2)2上,
∴(﹣2﹣3×+2)2=﹣3k'×,
∴,
∴k=k'﹣3,
∴DN(DM+DB)=﹣(﹣3k'+9)=27×(k'﹣3)=27××k=27;即:DN(DM+DB)为定值27.
17.如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴分别交于A(﹣3,0),B两点,与y轴交于点C,抛物线的顶点E(﹣1,4),对称轴交x轴于点F.
(1)请直接写出这条抛物线和直线AE、直线AC的解析式;
(2)连接AC、AE、CE,判断△ACE的形状,并说明理由;
(3)如图2,点D是抛物线上一动点,它的横坐标为m,且﹣3<m<﹣1,过点D作DK⊥x轴于点K,DK分别交线段AE、AC于点G、H.在点D的运动过程中,
①DG、GH、HK这三条线段能否相等?若相等,请求出点D的坐标;若不相等,请说明
理由;
②在①的条件下,判断CG与AE的数量关系,并直接写出结论.
解:(1)抛物线的表达式为:y=a(x+1)2+4=a(x2+2x+1)+4=ax2+2ax+a+4,
故a+4=3,解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+3;
将点A、E的坐标代入一次函数表达式并解得:
直线AE的表达式为:y=2x+6;
同理可得:直线AC的表达式为:y=x+3;
(2)点A、C、E的坐标分别为:(﹣3,0)、(0,3)、(﹣1,4),
则AC2=18,CE2=2,AE2=20,
故AC2+CE2=AE2,则△ACE为直角三角形;
(3)①设点D、G、H的坐标分别为:(x,﹣x2﹣2x+3)、(x,2x+6)、(x,x+3),DG=﹣x2﹣2x+3﹣2x﹣6=﹣x2﹣4x﹣3;HK=x+3;GH=2x+6﹣x﹣3=x+3;
当DG=HK时,﹣x2﹣4x﹣3=x+3,解得:x=﹣2或﹣3(舍去﹣3),故x=﹣2,当x=﹣2时,DG=HK=GH=1,
故DG、GH、HK这三条线段相等时,点D的坐标为:(﹣2,3);
②CG==;AE==2,
故AE=2CG.
18.已知抛物线y=ax2﹣2ax+3与x轴交于点A、B(A左B右),且AB=4,与y轴交于C 点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,证明:对于任意给定的一点P(0,b)(b>3),存在过点P的一条直线交抛物线于M、N两点,使得PM=MN成立;
(3)将该抛物线在0≤x≤4间的部分记为图象G,将图象G在直线y=t上方的部分沿y =t翻折,其余部分保持不变,得到一个新的函数的图象,记这个函数的最大值为m,最小值为n,若m﹣n≤6,求t的取值范围.
解:(1)抛物线y=ax2﹣2ax+3的对称轴为x=1,又AB=4,由对称性得A(﹣1,0)、B(3,0).
把A(﹣1,0)代入y=ax2﹣2ax+3,得a+2a+3=0,∴a=﹣1.
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3.
(2)如图,过M作GH⊥x轴,PG∥x轴,NH∥x轴,
由PM=MN,则△PMG≌△NMH(AAS),
∴PG=NH,MG=MH.
设M(m,﹣m2+2m+3),则N(2m,﹣4m2+4m+3),
∵P(0,b),GM=MH,
∴y G+y H=2y M,
即b+(﹣4m2+4m+3)=2(﹣m2+2m+3),∴2m2=b﹣3,
∵b>3,
∴关于m的方程总有两个不相等的实数根,
此即说明了点M、N存在,并使得PM=MN.证毕;
(3)图象翻折前后如右图所示,其顶点分别为D(1,4)、D′(1,2t﹣4).
①当D′在点H(4,﹣5)上方时,
2t﹣4≥﹣5,∴t≥﹣,
此时,m=t,n=﹣5,∵m﹣n≤6,∴t+5≤6,∴t≤1,
∴﹣≤t≤1;
②当点D′在点H(4,﹣5)下方时,
同理可得:t<﹣,m=t,n=2t﹣4,
由m﹣n≤6,得t﹣(2t﹣4)≤6,
∴t≥﹣2,∴﹣2≤t<﹣.
综上所述,t的取值范围为:﹣2≤t≤1.
19.如图,在平面直角坐标系中,直线y=﹣x+n与x轴,y轴分别交于点B,点C,抛物线y=ax2+bx+(a≠0)过B,C两点,且交x轴于另一点A(﹣2,0),连接AC.(1)求抛物线的表达式;
(2)已知点P为第一象限内抛物线上一点,且点P的横坐标为m,请用含m的代数式表示点P到直线BC的距离;
(3)抛物线上是否存在一点Q(点C除外),使以点Q,A,B为顶点的三角形与△ABC 相似?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)点C(0,),则直线y=﹣x+n=﹣x+,则点B(3,0),
则抛物线的表达式为:y=a(x﹣3)(x+2)=a(x2﹣x﹣6),
故﹣6a=,解得:a=﹣,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+…①;
(2)过点P作y轴的平行线交BC于点G,作PH⊥BC于点H,
则∠HPG=∠CBA=α,tan∠CBA===tanα,则cosα=,
设点P(m,﹣m2+m+),则点G(m,﹣m+),
则PH=PG cosα=(﹣m2+m++m﹣)=﹣m2+m;
(3)①当点Q在x轴上方时,
则点Q,A,B为顶点的三角形与△ABC全等,此时点Q与点C关于函数对称轴对称,则点Q(1,);
②当点Q在x轴下方时,
(Ⅰ)当∠BAQ=∠CAB时,△QAB∽△BAC,
则=,
由勾股定理得:AC=,AQ===10,
过点Q作QH⊥x轴于点H,由△HAQ∽△OAC得:==,
∵OC=,AQ=10,
∴QH=6,则AH=8,OH=8﹣2=6,
∴Q(6,﹣6);该点在抛物线上;
根据点的对称性,当点Q在第三象限时,符合条件的点Q(﹣5,﹣6);
故点Q的坐标为:(6,﹣6)或(﹣5,﹣6);
(Ⅱ)当∠BAQ=∠CBA时,
则直线AQ∥BC,直线BC表达式中的k为:﹣,
则直线AQ的表达式为:y=﹣x﹣1…②,
联立①②并解得:x=5或﹣2(舍去﹣2),故点Q(5,﹣),
=,而=,故≠,即Q,A,B为顶点的三角形与△ABC不相似,故舍去,Q的对称点(﹣4,﹣)同样也舍去,
即点Q的为:(﹣4,﹣)、(5,﹣)均不符合题意,都舍去;
综上,点Q的坐标为:(1,)或(6,﹣6)或(﹣5,﹣6).
20.如图(1)已知矩形AOCD在平面直角坐标系xOy中,∠CAO=60°,OA=2,B点的坐标为(2,0),动点M以每秒2个单位长度的速度沿A→C→B运动(M点不与点A、点B重合),设运动时间为t秒.
(1)求经过B、C、D三点的抛物线解析式;
(2)点P在(1)中的抛物线上,当M为AC中点时,若△PAM≌△PDM,求点P的坐标;
(3)当点M在CB上运动时,如图(2)过点M作ME⊥AD,MF⊥x轴,垂足分别为E、F,设矩形AEMF与△ABC重叠部分面积为S,求S与t的函数关系式,并求出S的最大值;
(4)如图(3)点P在(1)中的抛物线上,Q是CA延长线上的一点,且P、Q两点均在第三象限内,Q、A是位于直线BP同侧的不同两点,若点P到x轴的距离为d,△QPB 的面积为2d,求点P的坐标.
解:(1)∵四边形ABCD是矩形,
∴CD=AO=2,∠AOC=90°,且∠CAO=60°,OA=2,
∴OC=2,
∴点C(0,2),点D(﹣2,2),
设抛物线解析式为y=a(x+1)2+c,代B(2,0),C(0,2)
∴
解得:
∴抛物线解析式为y=﹣(x+1)2+=,(2)∵M为AC中点,
∴MA=MD,
∵△PAM≌△PDM,
∴PA=PD,
∴点P在AD的垂直平分线上
∴点P纵坐标为,
∴
∴x1=﹣1+,x2=﹣1﹣
∴点P(﹣1+,)或(﹣1﹣,)
(3)如图2,
∵AO=BO=2,CO⊥AB,
∴AC=BC=4,∠CAO=60°,
∴△ACB是等边三角形,
由题意可得:CM=2t﹣4,BF=(8﹣2t)=4﹣t,MF=4﹣t,AF=t.∵四边形AEMF是矩形,
∴AE=MF,EM=AF,EM∥AB,
∴∠CMH=∠CBA=60°,∠CHM=∠CAO=60°,
∴△CMH是等边三角形,
∴CM=MH=2t﹣4,
∵S=(2t﹣4+t)(4﹣t)=﹣(t﹣)2+
当t=时,S
最大
=,
(4)∵S
△ABP
=4×d=2d,
又S
△BPQ
=2d
∴S
△ABP =S
△BPQ
,
∴AQ∥BP
设直线AC解析式为y=kx+b,
把A(﹣2,0),C(0,2)代入其中,得
∴
∴直线AC解析式为:y=x+2,
设直线BP的解析式为y=x+n,把B(2,0)代入其中,得0=2+n,
∴b=﹣2
∴直线BP解析式为:y=x﹣2,
∴=x﹣2,
∴x1=2(舍去),x2=﹣8,
∴P(﹣8,).。