2022年中考數(shù)學三輪沖刺過關回歸教材重難點11 二次函數(shù)與幾何的綜合應用-【查漏補缺】
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回歸教材重難點11 二次函數(shù)與幾何的綜合應用
二次函數(shù)的綜合應用是初中《二次函數(shù)》章節(jié)的重點內(nèi)容,考查的相對比較綜合,把二次函數(shù)圖像與性質(zhì)結(jié)合起來,聯(lián)系幾何圖形的性質(zhì)綜合考查。在中考數(shù)學中,主要是以解答題形式出現(xiàn)。通過熟練二次函數(shù)性質(zhì),提升數(shù)學學科素養(yǎng),提高邏輯思維推斷能力。
本考點是中考五星高頻考點,在全國各地的中考試卷中均有出現(xiàn),題目難度較大,甚至有些地方將其作為解答題的壓軸題。
1.幾何圖形存在性問題;
2.最值問題(長度、面積);
3.證明定值問題;
4.相似問題
1.(2021·甘肅蘭州·中考真題)如圖1,二次函數(shù)的圖象交坐標軸于點,,點為軸上一動點.
(1)求二次函數(shù)的表達式;
(2)過點作軸分別交線段,拋物線于點,,連接.當時,求的面積;
(3)如圖2,將線段繞點逆時針旋轉(zhuǎn)90得到線段.
①當點在拋物線上時,求點的坐標;
第1頁/共8頁
②點在拋物線上,連接,當平分時,直接寫出點P的坐標.
2.(2021·遼寧沈陽·中考真題)如圖,平面直角坐標系中,O是坐標原點,拋物線與x軸交于A、B兩點(點A在點B的左側(cè)),點B坐標是.拋物線與y軸交于點,點P是拋物線的頂點,連接.
(1)求拋物線的函數(shù)表達式并直接寫出頂點P的坐標.
(2)直線與拋物線對稱軸交于點D,點Q為直線上一動點.
①當?shù)拿娣e等于面積的2倍時,求點Q的坐標;
②在①的條件下,當點Q在x軸上方時,過點Q作直線l垂直于,直線交直線l于點F,點G在直線上,且時,請直接寫出的長.
第2頁/共8頁
3.(2021·四川德陽·中考真題)如圖,已知:拋物線y=x2+bx+c與直線l交于點A(﹣1,0),C(2,﹣3),與x軸另一交點為B.
(1)求拋物線的解析式;
(2)在拋物線上找一點P,使△ACP的內(nèi)心在x軸上,求點P的坐標;
(3)M是拋物線上一動點,過點M作x軸的垂線,垂足為N,連接BM.在(2)的條件下,是否存在點M,使∠MBN=∠APC?若存在,請求出點M的坐標;若不存在,請說明理由.
4.(2021·貴州畢節(jié)·中考真題)如圖,拋物線與軸相交于A,B兩點,與y軸相交于點C,對稱軸為直線,項點為D,點B的坐標為.
(1)填空:點A的坐標為_________,點D的坐標為_________,拋物線的解析式為_________;
(2)當二次函數(shù)的自變量:滿足時,函數(shù)y的最小值為,求m的值;
(3)P是拋物線對稱軸上一動點,是否存在點P,使是以AC為斜邊的直角三角形?若存在,請求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
第3頁/共8頁
5.(2021·湖南湘西·中考真題)如圖,已知拋物線經(jīng)過,兩點,交軸于點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)連接,求直線的解析式;
(3)請在拋物線的對稱軸上找一點,使的值最小,求點的坐標,并求出此時的最小值;
(4)點為軸上一動點,在拋物線上是否存在一點,使得以、、、四點為頂點的四邊形是平行四邊形?若存在,求出點的坐標;若不存在,請說明理由.
6.(2021·山東淄博·中考真題)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,連接.
(1)若,求拋物線對應的函數(shù)表達式;
(2)在(1)的條件下,點位于直線上方的拋物線上,當面積最大時,求點的坐標;
(3)設直線與拋物線交于兩點,問是否存在點(在拋物線上).點(在拋物線的對稱軸上),使得以為頂點的四邊形成為矩形?若存在,求出點的坐標;若不存在,說明理由.
第4頁/共8頁
7.(2021·山東棗莊·一模)如圖1,直線y=x﹣4與x軸交于點B,與y軸交于點A,拋物線經(jīng)過點B和點C(0,4),△ABO從點,開始沿射線AB方向以每秒個單位長度的速度平移,平移后的三角形記為△DEF(點A,B,O的對應點分別為點D,E,F(xiàn)),平移時間為t(0<t<4)秒,射線DF交x軸于點G,交拋物線于點M,連接ME.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當tan∠EMF=時,請求出t的值;
(3)如圖2,點N在拋物線上,點N的橫坐標是點M的橫坐標的,連接OM,NF,OM與NF相交于點P,當NP=FP時,請直接寫出t的值.
8.(2021·江蘇淮安·二模)如圖,在平面直角坐標系中,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于點A和點B(1,0),與y軸交于點C(0,﹣3).
(1)求拋物線的函數(shù)表達式.
(2)若點P為第三象限內(nèi)拋物線上一動點,作PD⊥x軸于點D,交AC于點E,過點E作AC的垂線與拋物線的對稱軸和y軸分別交于點F、G,設點P的橫坐標為m.
①求PE+EG的最大值;②連接DF、DG,若∠FDG=45°,求m的值.
第5頁/共8頁
9.(2022·浙江·嘉興一中一模)如圖,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于點A(﹣2,0)和點B(8,0),與y軸交于點C,頂點為D,連接AC,BC,BC與拋物線的對稱軸l交于點E.
(1)求拋物線的表達式;
(2)點P是第一象限內(nèi)拋物線上的動點,連接PB,PC,當S△PBC=S△ABC時,求點P的坐標;
(3)點N是對稱軸l右側(cè)拋物線上的動點,在射線ED上是否存在點M,使得以點M,N,E為頂點的三角形與△OBC相似?若存在,求點M的坐標;若不存在,請說明理由.
10.(2022·重慶·模擬預測)如圖1,二次函數(shù)與x軸交于點A(﹣2,0)、點B(點A在點B左側(cè)),與y軸交于點C(0,3),.
(1)求二次函數(shù)解析式;
(2)如圖2,點P是直線BC上方拋物線上一點,PD∥y軸交BC于D,PE∥BC交x軸于點E,求PD+BE
第6頁/共8頁
的最大值及此時點P的坐標;
(3)在(2)的條件下,當PD+BE取最大值時,連接PC,將繞原點O順時針旋轉(zhuǎn)至;將原拋物線沿射線CA方向平移個單位長度得到新拋物線,點M在新拋物線的對稱軸上,點N為平面內(nèi)任意一點,當以點M,N,,D′為頂點的四邊形是矩形時,請直接寫出點N的坐標.
11.(2022·重慶·模擬預測)如圖,在平面直角坐標系中,拋物線的圖像開口向上,對稱軸為直線,與x軸交于A、B兩點,其中B點的坐標為(,0),與y軸交于點C,且OB=OC,連接AC.
(1)求該拋物線的解析式;
(2)如圖1,P為直線AC下方拋物線上一點,過點P作PE⊥x軸交直線AC于點E,過點A作AF⊥AC交直線PE于點F,若,求點P的坐標;
(3)如圖2,點D是拋物線y的頂點,將拋物線y沿著射線AC平移得到,為拋物線的頂點,過作⊥x軸于點M.在平移過程中,是否存在以D、、M為頂點的三角形是等腰三角形?若存在,直接寫出的坐標;若不存在,請說明理由.
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回歸教材重難點11 二次函數(shù)與幾何的綜合應用
二次函數(shù)的綜合應用是初中《二次函數(shù)》章節(jié)的重點內(nèi)容,考查的相對比較綜合,把二次函數(shù)圖像與性質(zhì)結(jié)合起來,聯(lián)系幾何圖形的性質(zhì)綜合考查。在中考數(shù)學中,主要是以解答題形式出現(xiàn)。通過熟練二次函數(shù)性質(zhì),提升數(shù)學學科素養(yǎng),提高邏輯思維推斷能力。
本考點是中考五星高頻考點,在全國各地的中考試卷中均有出現(xiàn),題目難度較大,甚至有些地方將其作為解答題的壓軸題。
1.幾何圖形存在性問題;
2.最值問題(長度、面積);
3.證明定值問題;
4.相似問題
1.(2021·甘肅蘭州·中考真題)如圖1,二次函數(shù)的圖象交坐標軸于點,,點為軸上一動點.
(1)求二次函數(shù)的表達式;
(2)過點作軸分別交線段,拋物線于點,,連接.當時,求的面積;
(3)如圖2,將線段繞點逆時針旋轉(zhuǎn)90得到線段.
①當點在拋物線上時,求點的坐標;
第1頁/共34頁
②點在拋物線上,連接,當平分時,直接寫出點P的坐標.
【答案】(1);(2);(3)①或;②或.
【分析】(1)根據(jù)點的坐標以及已知條件,將的坐標代入即可求得的值,進而求得拋物線的解析式;
(2)依題意根據(jù)(1)的解析式求得的坐標,進而求得,據(jù)此求得,根據(jù)進而求得的坐標,根據(jù)即可求得的面積;
(3)①過作軸,分點在軸上方和下方兩種情況討論,證明,設,將點的坐標代入(1)中拋物線解析式中即可求得點的坐標情形2,方法同情形1;
②分當不平行于軸和軸兩種情況討論,當當不平行于軸時,過點作交于點,過點作于點,證明進而可得的坐標,當軸時,結(jié)合已知條件即可求得的坐標.
【詳解】(1)二次函數(shù)的圖象經(jīng)過,,解得
,
(2)由,令,解得,
,當時,
,,則
;
(3)如圖,當點在軸下方時,過點作于點,
由,令,
解得
第2頁/共34頁
,
,
將線段繞點逆時針旋轉(zhuǎn)90得到線段,
,,
設,
點在拋物線上,
解得(舍)
當點在軸上方時,如圖,
過點作于點,設
同理可得
第3頁/共34頁
點在拋物線上,
解得(舍去),
綜上所述,或;
②當不平行于軸時,過點作交于點,過點作于點,如圖,
平分,,
,
,
,
當不平行于軸時,重合,
第4頁/共34頁
,
當軸時,如圖,
此時
則
綜上所述,當平方時,點的坐標為或.
【點睛】本題考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式,二次函數(shù)與坐標軸交點,正切的定義,三角形全等的性質(zhì)與判定,分類討論是解題的關鍵.
2.(2021·遼寧沈陽·中考真題)如圖,平面直角坐標系中,O是坐標原點,拋物線與x軸交于A、B兩點(點A在點B的左側(cè)),點B坐標是.拋物線與y軸交于點,點P是拋物線的頂點,連接.
(1)求拋物線的函數(shù)表達式并直接寫出頂點P的坐標.
(2)直線與拋物線對稱軸交于點D,點Q為直線上一動點.
①當?shù)拿娣e等于面積的2倍時,求點Q的坐標;
②在①的條件下,當點Q在x軸上方時,過點Q作直線l垂直于,直線交直線l于點F,點G在直線上,且時,請直接寫出的長.
第5頁/共34頁
【答案】(1),頂點坐標為(1,4);(2)(2,1)或;②或.
【分析】(1)將和代入利用系數(shù)法求函數(shù)解析式,然后將一般式化為頂點式求頂點坐標;
(2)①求出的面積,設利用求得;
②利用列出方程,求出點的坐標,根據(jù)聯(lián)立直線和的關系式,求出的坐標,從而求得.
【詳解】解(1)由題意得,,,,.
(2)①如圖1,
作于,
,,
直線,
,可設,
第6頁/共34頁
,
,
,
或.
或.
②如圖2,
設,
由得,,
化簡,得,
,,
,,,
作于,
,
,
,
即:,
,
,,
第7頁/共34頁
設直線是:,
,解得
,
由,解得
,
,
,
綜上,的長為或.
【點睛】本題考查了二次函數(shù),一次函數(shù)圖象和性質(zhì)及相似三角形等知識,解決問題的關鍵將點的坐標化成長度,轉(zhuǎn)化成圖形的相似等知識.
3.(2021·四川德陽·中考真題)如圖,已知:拋物線y=x2+bx+c與直線l交于點A(﹣1,0),C(2,﹣3),與x軸另一交點為B.
(1)求拋物線的解析式;
(2)在拋物線上找一點P,使△ACP的內(nèi)心在x軸上,求點P的坐標;
(3)M是拋物線上一動點,過點M作x軸的垂線,垂足為N,連接BM.在(2)的條件下,是否存在點M,使∠MBN=∠APC?若存在,請求出點M的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)y=x2-2x-3;(2)P(4,5);(3)存在符合條件的點M,M的坐標為,,,
【分析】(1)把點A,C代入拋物線的解析式,利用待定系數(shù)法即可求出拋物線的解析式;
(2)先作出點C關于x軸的對稱點C',然后連接AC'并延長交拋物線與點P,根據(jù)對稱性可知P
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為所求的點;
(3)根據(jù)勾股定理先求出∠APC的正切值,再設出點M的坐標為(m,m2-2m-3),利用∠MBN=∠APC列出關于m的方程,求出m,即可確定M的坐標.
【詳解】解:(1)把點,代入,得到方程組:,解得,
拋物線的解析式為;
(2)作點關于軸的對稱點,則,連接并延長與拋物線交與點,由圖形的對稱性可知為所求的點,
設直線的解析式為,由題意得:,解得:,
直線的解析式為,
將直線和拋物線的解析式聯(lián)立得:解得(舍去)或,;
(3)存在點,過點作軸的垂線,由勾股定理得,
同理可求得,,
,,
,
,
第9頁/共34頁
,,
設點,則,解得或,
當時,,
,,
當,,
,,
存在符合條件的點,的坐標為,,,.
【點睛】本題主要考查二次函數(shù)的綜合應用,關鍵是要會用待定系數(shù)法求拋物線的解析式,第二問中三角形的內(nèi)角到三邊的距離是相等的,可考慮作關于軸的對稱圖形,此方法比較簡潔,當題目中出現(xiàn)相等的角時,一般要考慮它們的三角函數(shù)值相等.
4.(2021·貴州畢節(jié)·中考真題)如圖,拋物線與軸相交于A,B兩點,與y軸相交于點C,對稱軸為直線,項點為D,點B的坐標為.
(1)填空:點A的坐標為_________,點D的坐標為_________,拋物線的解析式為_________;
(2)當二次函數(shù)的自變量:滿足時,函數(shù)y的最小值為,求m的值;
(3)P是拋物線對稱軸上一動點,是否存在點P,使是以AC為斜邊的直角三角形?若存在,請求出點P的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)(1,0),(2,-1),;(2)m的值為或;(3)點P的坐標為:(2,1),(2,2)
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【分析】(1)根據(jù)拋物線的對稱軸及點B坐標可求出點A坐標,根據(jù)對稱軸可求出b的值,把點A或B的坐標代入拋物線解析式可求出C的值,通過配方可求出頂點坐標;
(2)根據(jù)拋物線開口向上,分兩種情況討論求解即可;
(3)設P(1,t),由為斜邊,則,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)求解即可.
【詳解】解:(1)∵拋物線的對稱軸為x=2,點B坐標為(3,0),且點A在B點的左側(cè),
∴A(1,0)
又x=
∴
把A(1,0)代入得,
∴拋物線的解析式為
∴頂點D坐標為(2,-1)
故答案為:(1,0),(2,-1),;
(2)∵拋物線開口向上,當時,y隨x的增大而減?。划敃r,y隨x的增大而增大,
①當,即時,
解得,(舍去)或
②當時,解得,或(舍去)
所以,m的值為或
(3)假設存在,設P(2,t)
當時,如圖,
過點C作CG⊥PE于點G,則CG=2,PG=3-t
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,∴ ,即
整理得, 解得,,
經(jīng)檢驗:,是原方程的根且符合題意,∴點P的坐標為(2,1),(2,2)
綜上,點P的坐標為:(2,1),(2,2)
【點睛】本題考查了二次函數(shù)綜合題,二次函數(shù)圖象的性質(zhì),相似三角形的判定與性質(zhì),靈活應用以上知識解決問題是本題的關鍵.
5.(2021·湖南湘西·中考真題)如圖,已知拋物線經(jīng)過,兩點,交軸于點.
(1)求拋物線的解析式;
(2)連接,求直線的解析式;
(3)請在拋物線的對稱軸上找一點,使的值最小,求點的坐標,并求出此時的最小值;
(4)點為軸上一動點,在拋物線上是否存在一點,使得以、、、四點為頂點的四邊形是平行四邊形?若存在,求出點的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2)直線的解析式為;(3),此時
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的最小值為;(4)存在,或.
【分析】(1)把點A、B的坐標代入求解即可;
(2)設直線的解析式為,然后把點B、C的坐標代入求解即可;
(3)由題意易得點A、B關于拋物線的對稱軸對稱,根據(jù)軸對稱的性質(zhì)可得,要使的值為最小,則需滿足點B、P、C三點共線時,即為BC的長,然后問題可求解;
(4)由題意可設點,然后可分①當AC為對角線時,②當AM為對角線時,③當AN為對角線時,進而根據(jù)平行四邊形的性質(zhì)及中點坐標公式可進行求解.
【詳解】解:(1)∵拋物線經(jīng)過,兩點,∴,解得:,
∴拋物線的解析式為;
(2)由(1)可得拋物線的解析式為,
∵拋物線與y軸的交點為C,∴,
設直線的解析式為,把點B、C的坐標代入得:,解得:,
∴直線的解析式為;
(3)由拋物線可得對稱軸為直線,由題意可得如圖所示:
連接BP、BC,
∵點A、B關于拋物線的對稱軸對稱,
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∴,
∴,
要使的值為最小,則需滿足點B、P、C三點共線時,即為BC的長,此時BC與對稱軸的交點即為所求的P點,
∵,
∴,
∴的最小值為,
∵點P在直線BC上,
∴把代入得:,
∴;
(4)存在,理由如下:
由題意可設點,,當以、、、四點為頂點的四邊形是平行四邊形,則可分:
①當AC為對角線時,如圖所示:
連接MN,交AC于點D,
∵四邊形ANCM是平行四邊形,
∴點D為AC、MN的中點,
∴根據(jù)中點坐標公式可得:,即,解得:,∴;
②當AM為對角線時,同理可得:,即,
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解得:,∴;
③當AN為對角線時,同理可得:
,即,解得:,∴;
∴綜上所述:當以、、、四點為頂點的四邊形是平行四邊形,點的坐標為或.
【點睛】本題主要考查二次函數(shù)的綜合,熟練掌握二次函數(shù)的性質(zhì)與圖象是解題的關鍵.
6.(2021·山東淄博·中考真題)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,連接.
(1)若,求拋物線對應的函數(shù)表達式;
(2)在(1)的條件下,點位于直線上方的拋物線上,當面積最大時,求點的坐標;
(3)設直線與拋物線交于兩點,問是否存在點(在拋物線上).點(在拋物線的對稱軸上),使得以為頂點的四邊形成為矩形?若存在,求出點的坐標;若不存在,說明理由.
【答案】(1);(2);(3)當以為頂點的四邊形成為矩形時,點,.
【分析】(1)由題意易得,則有,然后把點C的坐標代入求解即可;
(2)由(1)可得,,然后可求出線段BC的解析式為,過點P作PE∥y軸,交BC于點E,設,則有,進而可根據(jù)鉛垂法進行求解點P的坐標;
(3)由題意易得,拋物線的對稱軸為,則可得,點
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F的橫坐標為,①當以GB為矩形的對角線時,根據(jù)中點坐標公式可得點E的橫坐標為,進而可得,,然后根據(jù)相似三角形可求解;②當以GB為矩形的對邊時,最后分類求解即可.
【詳解】解:(1)∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
把點C的坐標代入得:,解得:,
∴拋物線解析式為;
(2)由(1)可得拋物線解析式為,,,
設線段BC的解析式為,把點B、C代入得:
,解得:,
∴線段BC的解析式為,
過點P作PE∥y軸,交BC于點E,如圖所示:
設,則有,
∴,
設的面積為S,由鉛垂法可得△PCB的面積可以點B、C的水平距離為水平寬,PE為鉛垂高,則有:
,
∴當a=2時,S有最大值,
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∴點;
(3)存在,理由如下:
由題意可把點B的坐標代入直線得:,∴,
聯(lián)立拋物線與直線BG的解析式得:,解得:,∴,
由拋物線可得對稱軸為,∴點F的橫坐標為,
①當以GB為矩形的對角線時,如圖所示:
∴根據(jù)中點坐標公式可得點E的橫坐標為,即為,∴,
根據(jù)中點坐標公式可知,即,
∴,∴,
∵,且四邊形是矩形,
∴點E、F分別落在x軸的兩側(cè)才能構(gòu)成矩形,即,
分別作EH⊥x軸于點H,過點G、B作過點F與x軸平行的直線的垂線,分別交于點M、N,如圖,
∴,
∵四邊形是矩形,∴,
∴,
∴,∴,∴,
∴,
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∵,∴,∴,即,
∴,解得:(負根舍去),∴,;
②當以GB為矩形的邊時,不存在以點E、F、G、B頂點的四邊形為矩形;
綜上所述:當以為頂點的四邊形成為矩形時,點,.
【點睛】本題主要考查二次函數(shù)的綜合、矩形的性質(zhì)及相似三角形的性質(zhì)與判定,熟練掌握二次函數(shù)的綜合、矩形的性質(zhì)及相似三角形的性質(zhì)與判定是解題的關鍵.
7.(2021·山東棗莊·一模)如圖1,直線y=x﹣4與x軸交于點B,與y軸交于點A,拋物線經(jīng)過點B和點C(0,4),△ABO從點,開始沿射線AB方向以每秒個單位長度的速度平移,平移后的三角形記為△DEF(點A,B,O的對應點分別為點D,E,F(xiàn)),平移時間為t(0<t<4)秒,射線DF交x軸于點G,交拋物線于點M,連接ME.
(1)求拋物線的解析式;
(2)當tan∠EMF=時,請求出t的值;
(3)如圖2,點N在拋物線上,點N的橫坐標是點M的橫坐標的,連接OM,NF,OM與NF相交于點P,當NP=FP時,請直接寫出t的值.
【答案】(1)y= ;(2)或 ;(3) .
【分析】
(1)求出點B的坐標,把點B和點C的坐標代入拋物線解析式,利用待定系數(shù)法即可求解;
(2))設點D的坐標為(m,m﹣4),則點M的坐標為(m,﹣),用含m的式子表示出DM的長,求出DM=1或7,分類討論即可求解;
(3)連接OF,過點N作NH∥MF交OM于Q,交OB于H,證明四邊形OADF是平行四邊形,得到FG=
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OG=t,利用SAS證明△PQN≌△PMF,得到NQ=ME=,證明△OQH∽△OMG,得到﹣=2(),即可求解.
【詳解】(1)將y=0代入y=x﹣4,得x﹣4=0,∴x=4,∴B(4,0),
∵拋物線經(jīng)過點B(4,0)和點C(0,4),
∴,∴拋物線的解析式為y=﹣;
(2)設點D的坐標為(m,m﹣4),
則點M的坐標為(m,﹣),∴DM=(﹣)﹣(m﹣4)=﹣,
∵△ABO平移得到△DEF,∴DF=EF=4,
∵tan∠EMF=,∴MF=3,
如圖3,
當M位于EF上方時,MD=DF+MF=7,∴﹣=7,
∴解得:m1=,m2=﹣(不合題意,舍去),
如圖4,當M位于EF下方時,MD=DF﹣MF=1,
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∴﹣=1,解得:m=不合題意,舍去)或,
∵t==m,∴t=或,
(3)連接OF,過點N作NH∥MF交OM于Q,交OB于H,
將x=0代入y=x﹣4,解得:y=﹣4,∴A(0,﹣4),
∵B(4,0),∴OA=OB=4,
∵∠AOB=90°,∴∠OAB=45°,
由平移知OA∥FD,OA=FD,∴四邊形OADF是平行四邊形,∴OF=AD= t,∠OFD=∠OAD=45°,
∵∠OGF=90°,
FG=OG=t,∴MF=MG﹣FG=,
∵NH∥MF,∴∠PQN=∠PMF,∠PNQ=∠PFM,
∵PN=PF,∴△PQN≌△PMF(SAS),∴NQ=MF= ,
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由題意得點N的橫坐標是點M的橫坐標的,∴N(,),
QH=NH﹣NQ=﹣=,
∵QH∥MG,∴∠OQH=∠OMG,∠OHQ=∠OGM,∴△OQH∽△OMG,
∴= ,∴MG=2QH,∴﹣=2(),
解得:t1=,t2=﹣(不符合題意,舍去),
∴t=.
【點睛】本題屬于二次函數(shù)綜合題,考查了二次函數(shù)的性質(zhì),待定系數(shù)法,解直角三角形等知識,解題的關鍵是學會利用參數(shù)構(gòu)建方程解決問題,屬于中考壓軸題.
8.(2021·江蘇淮安·二模)如圖,在平面直角坐標系中,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于點A和點B(1,0),與y軸交于點C(0,﹣3).
(1)求拋物線的函數(shù)表達式.
(2)若點P為第三象限內(nèi)拋物線上一動點,作PD⊥x軸于點D,交AC于點E,過點E作AC的垂線與拋物線的對稱軸和y軸分別交于點F、G,設點P的橫坐標為m.
①求PE+EG的最大值;
②連接DF、DG,若∠FDG=45°,求m的值.
【答案】(1)y=x2+2x﹣3;(2)①;②-1或
【分析】(1)運用待定系數(shù)法將B(1,0),C(0,﹣3)代入y=x2+bx+c,解方程組求出b、c即可;
(2)①利用待定系數(shù)法求出直線AC的解析式,過點E作EK⊥y軸于點K,設P(m,m2+2m﹣3),則E(m,﹣m﹣3),從而得出EG,運用二次函數(shù)求最值方法即可;
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②作EK⊥y軸于K,F(xiàn)M⊥y軸于M,直線EG與x軸交于點N.先證明△DGF∽△EGD,可得出DG2=FG?EG=×(﹣m)=﹣2m,再運用勾股定理建立方程求解即可.
【詳解】(1)∵拋物線y=x2+bx+c經(jīng)過點B(1,0),C(0,﹣3),∴,解得:,
∴拋物線的函數(shù)表達式為:y=x2+2x﹣3;
(2)①當y=0時,x2+2x﹣3=0,解得:x1=﹣3,x2=1,∴A(﹣3,0),
設直線AC的解析式為y=kx+n,把A(﹣3,0),C(0,﹣3)代入,
得:,解得:,∴直線AC的解析式為:y=﹣x﹣3,
∵OA=OC=3,∴∠OAC=∠OCA=45°,
過點E作EK⊥y軸于點K,
∵EG⊥AC,∴∠KEG=∠KGE=45°,∴EG==EK=OD,
設P(m,m2+2m﹣3),則E(m,﹣m﹣3),∴PE=﹣m﹣3﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2﹣3m,
∴PE+EG=PE+2OD=﹣m2﹣3m﹣2m=﹣m2﹣5m=﹣(m+)2+,
由題意有﹣3<m<0,且﹣3<﹣<0,﹣1<0,
當m=﹣時,PE+EG取最大值,PE+EG的最大值為;
②作EK⊥y軸于K,F(xiàn)M⊥y軸于M,記直線EG與x軸交于點N,
∵EK⊥y軸,PD⊥x軸,∠KEG=45°,∴∠DEG=∠DNE=45°,∴DE=DN.
∵∠KGE=∠ONG=45°,∴OG=ON,
∵y=x2+2x﹣3的對稱軸為直線x=﹣1,∴MF=1,
∵∠KGF=45°,∴GF==MF=,
∵∠FDG=45°,∴∠FDN=∠DEG.
又∵∠DGF=∠EGD,∴△DGF∽△EGD,∴=,
∴DG2=FG?EG=×(﹣m)=﹣2m,
在Rt△ONG中,OG=ON=|OD﹣DN|=|OD﹣DE|=|﹣m﹣(m+3)|=|﹣2m﹣3|,
OD=﹣m,
在Rt△ODG中,∵DG2=OD2+OG2=m2+(2m+3)2=5m2+12m+9,
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∴5m2+12m+9=﹣2m,解得m1=﹣1,m2=.
【點睛】本題考查二次函數(shù)解析式、線段和最短問題、相似三角形,能夠靈活使用方程思想解決問題是解題的關鍵,常用勾股定理、相似比列方程.
9.(2022·浙江·嘉興一中一模)如圖,拋物線y=x2+bx+c與x軸交于點A(﹣2,0)和點B(8,0),與y軸交于點C,頂點為D,連接AC,BC,BC與拋物線的對稱軸l交于點E.
(1)求拋物線的表達式;
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(2)點P是第一象限內(nèi)拋物線上的動點,連接PB,PC,當S△PBC=S△ABC時,求點P的坐標;
(3)點N是對稱軸l右側(cè)拋物線上的動點,在射線ED上是否存在點M,使得以點M,N,E為頂點的三角形與△OBC相似?若存在,求點M的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2)P1(1,10.5),P2(7,4.5);(3)存在,(3,8)或或(3,11)
【分析】(1)直接將A(﹣2,0)和點B(8,0)代入y=x2+bx+c(a≠0),解出b,c的值即可得出答案;
(2)先求出點C的坐標及直線BC的解析式,再根據(jù)圖及題意得出三角形PBC的面積;過點P作PG⊥x軸,交x軸于點G,交BC于點F,設,根據(jù)三角形PBC的面積列關于t的方程,解出t的值,即可得出點P的坐標;
(3)由題意得出三角形BOC為等腰直角三角形,然后分MN=EM,MN=NE,NE=EM三種情況討論結(jié)合圖形得出邊之間的關系,即可得出答案.
【詳解】(1)解:∵拋物線y=x2+bx+c過點A(﹣2,0)和點B(8,0),
∴,∴拋物線解析式為:;
(2)解:當x=0時,y=8,∴C(0,8),∴直線BC解析式為:y=﹣x+8,
∵,∴ 14
過點P作PG⊥x軸,交x軸于點G,交BC于點F,
設,∴F(t,﹣t+8),∴,∴,
即 ,∴t1=1,t2=7,
∴P1(1,10.5),P2(7,4.5);
(3)解:存在,點M的坐標為:(3,8),或(3,11).
∵C(0,8),B(8,0),∠COB=90°,
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∴△OBC為等腰直角三角形,
拋物線的對稱軸為,∴點E的橫坐標為3,
又∵點E在直線BC上,∴點E的縱坐標為5,∴E(3,5),
設,
①當MN=EM,∠EMN=90°,△NME∽△COB,則, 解得或(舍去),
∴此時點M的坐標為(3,8),
②當ME=EN,當∠MEN=90°時,則,解得:或(舍去),
∴此時點M的坐標為;
③當MN=EN,∠MNE=90°時,此時△MNE與△COB相似,
此時的點M與點E關于①的結(jié)果(3,8)對稱,
設M(3,m),則m﹣8=8﹣5,解得m=11,∴M(3,11);此時點M的坐標為(3,11);
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故在射線ED上存在點M,使得以點M,N,E為頂點的三角形與△OBC相似,點M的坐標為:(3,8)或或(3,11).
【點睛】本題是一道綜合題,涉及二次函數(shù)的綜合、相似三角形的判定及性質(zhì)、等腰三角形的性質(zhì)、勾股定理、正方形的性質(zhì)等知識點,綜合性比較強,解答類似題的關鍵是添加合適的輔助線.
10.(2022·重慶·模擬預測)如圖1,二次函數(shù)與x軸交于點A(﹣2,0)、點B(點A在點B左側(cè)),與y軸交于點C(0,3),.
(1)求二次函數(shù)解析式;
(2)如圖2,點P是直線BC上方拋物線上一點,PD∥y軸交BC于D,PE∥BC交x軸于點E,求PD+BE的最大值及此時點P的坐標;
(3)在(2)的條件下,當PD+BE取最大值時,連接PC,將繞原點O順時針旋轉(zhuǎn)至;將原拋物線沿射線CA方向平移個單位長度得到新拋物線,點M在新拋物線的對稱軸上,點N為平面內(nèi)任意一點,當以點M,N,,D′為頂點的四邊形是矩形時,請直接寫出點N的坐標.
【答案】(1);(2)當時,PD+BE的最大值為,點P的坐標為(3,)
(3)當以點M,N,,D′為頂點的四邊形是矩形時,點N的坐標為(, )或(,)或(,)或(,).
【分析】(1)先求出點B的坐標為(6,0),然后利用待定系數(shù)法求解即可;
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(2)過P作PF∥x軸交BC于點F,則四邊形PEBF為平行四邊形,從而得到PD+BE=PD+PF,求出直線BC的解析式為,設點P的坐標為(m,),則點D的坐標為(m,),則,再求出點F的坐標為(,),得到,則,由此利用二次函數(shù)的性質(zhì)求解即可;
(3)分三種情況①以MN為對角線時,如圖①,有,,,②以為對角線時,如圖②,有,,,③以為對角線時,如圖③,有,,,由此討論求解即可.
【詳解】(1)解:∵點C的坐標為(0,3),∴OC=3,
∵,∴OB=6,∴點B的坐標為(6,0),
由拋物線經(jīng)過點A(﹣2,0),B(6,0)設拋物線的解析式為,
將點C(0,3)代入解析式為,∴,
∴拋物線的解析式為;
(2)解:過P作PF∥x軸交BC于點F,
∵PE∥BC,∴四邊形PEBF為平行四邊形,∴PF=BE,∴PD+BE=PD+PF,
設直線BC的解析式為,則,解得:,
∴直線BC的解析式為,設點P的坐標為(m,),則點D的坐標為(m,),
∴,
∵PF∥x軸,∴點F和點P的縱坐標相等,即,
∴,∴點F的坐標為(,),
∴,
∴,
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∴當m=3時,的最大值為,
此時,點P的坐標為(3,);
(3)由(2)中得,點P的坐標為(3,),∴點D的坐標為(3,),
∵△PCD繞著點O順時針旋轉(zhuǎn)得到,C(0,3),
∴點C'的坐標為(3,0),點D'的坐標為(,﹣3),
∵A(﹣2,0),C(0,3),∴
∵拋物線沿射線CA方向平移,∴拋物線向左平移了1個單位長度,向下平移了個單位長度,
∴平移后拋物線的對稱軸為直線
設點M(1,y),N(m,n,C'(3,0),(,﹣3),
①以MN為對角線時,如圖①,
有,,,
∴,解得:或,
∴點N的坐標為(,)或(,);
②以MC'為對角線時,如圖②,
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有,,,
∴,解得:,∴點N的坐標為(,);
③以MD'為對角線時,如圖③,
有,,,
∴,解得:,∴點N的坐標為(,);
綜上所述,當以點M,N,C′,D′為頂點的四邊形是矩形時,點N的坐標為(,)或(,);或(,)或(,).
【點睛】本題考查二次函數(shù)綜合和一次函數(shù)綜合、二次函數(shù)的解析式和一次函數(shù)的解析式、二次函數(shù)的性質(zhì)及平移、矩形的性質(zhì)、銳角三角函數(shù),解題的關鍵是熟知函數(shù)圖像上點的坐標特征及二次函數(shù)的相關知識,并會用含由未知數(shù)的式子表示函數(shù)圖像上點的坐標.
11.(2022·重慶·模擬預測)如圖,在平面直角坐標系中,拋物線的圖像開口向上,對稱軸為直線,與x軸交于A、B兩點,其中B點的坐標為(,0),與y軸交于點C,且OB=OC,連接AC.
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(1)求該拋物線的解析式;
(2)如圖1,P為直線AC下方拋物線上一點,過點P作PE⊥x軸交直線AC于點E,過點A作AF⊥AC交直線PE于點F,若,求點P的坐標;
(3)如圖2,點D是拋物線y的頂點,將拋物線y沿著射線AC平移得到,為拋物線的頂點,過作⊥x軸于點M.在平移過程中,是否存在以D、、M為頂點的三角形是等腰三角形?若存在,直接寫出的坐標;若不存在,請說明理由.
【答案】(1);(2)P(﹣,﹣)
(3)存在,(2,﹣)或(,)或(,)
【分析】(1)利用對稱軸為直線,可求得A(,0),再根據(jù)OB=OC,可得C(0, ),再運用待定系數(shù)法即可求得答案;
(2)如圖1,設PE交x軸于點H,運用待定系數(shù)法可得:直線AC的解析式為,設P(t,),則E(t,),H(t,0),運用勾股定理可得,利用∽,可求得,再利用,建立方程求解即可;
(3)利用待定系數(shù)法求得直線DD′的解析式,設(m,),則M(m,0),可得出:,,,根據(jù)以D、D'、M為頂點的三角形是等腰三角形,分三種情況:或或,分別建立方程求解即可.
【詳解】(1)解:∵對稱軸為直線,與x軸交于A、B(,0)兩點,
∴A(,0),OB=,
∵OB=OC,∴C(0,),
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設拋物線為,將C(0,)代入,
得:,解得:,
∴,
∴該拋物線的解析式為;
(2)解:如圖3,設PE交x軸于點H,
設直線AC的解析式為,
∵A(,0),C(0,),∴ ,解得: ,
∴直線AC的解析式為,
設P(t,),則E(t,),H(t,0),
∴,EH=,
∵,∴ ,
∵AF⊥AC,∴,
∵,∴∽,∴ ,即,∴,
∵,∴,∴ ,
解得:,(舍去),又,
∴P(,);
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(3)解:存在以D、、M為頂點的三角形是等腰三角形.
如圖2,∵點D是拋物線y的頂點,將拋物線y沿著射線AC平移得到,D'為拋物線的頂點,
∴,
設直線的解析式為,將D(,)代入,得:,
解得:,∴直線的解析式為,
設(m,),則M(m,0),∴,
,,
∵以D、、M為頂點的三角形是等腰三角形,∴或或,
當時,,解得:,(舍去),
∴(,);
當時,,解得:,(舍去),
∴(,);
當時,,
解得:,(舍去),
∴(,);
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綜上,的坐標為(,)或(,)或(,).
【點睛】本題是二次函數(shù)綜合題,考查了待定系數(shù)法,二次函數(shù)圖像和性質(zhì),相似三角形的判定和性質(zhì),拋物線的平移變換,等腰三角形性質(zhì),勾股定理等,熟練掌握相似三角形的判定和性質(zhì)及等腰三角形性質(zhì),靈活運用分類討論思想是解題關鍵.
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