规律总结:
熟练把握关于二次函数解析式的确定、二次函数最值的应用以及直角三角形的判定、函数图象交点坐标的求法等知识是解此类综合性强的问题的关键.
【同步练】
(2016·内蒙古包头)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax+bx﹣2(a≠0)与x轴交于A(1,0)、B(3,0)两点,与y轴交于点C,其顶点为点D,点E的坐标为(0,﹣1),该抛物线与BE交于另一点F,连接BC.
(1)求该抛物线的解析式,并用配方法把解析式化为y=a(x﹣h)2+k的形式; (2)若点H(1,y)在BC上,连接FH,求△FHB的面积;
(3)一动点M从点D出发,以每秒1个单位的速度平沿行与y轴方向向上运动,连接OM,BM,设运动时间为t秒(t>0),在点M的运动过程中,当t为何值时,∠OMB=90°?
(4)在x轴上方的抛物线上,是否存在点P,使得∠PBF被BA平分?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
2
类型六:抛物线与相似的综合问题
【例题6】(烟台市 2014 中考 -26)如图,在平面直角坐标系中,Rt△ABC的顶点A,C分别在y轴,x轴上,∠ACB=90°,OA=与y轴交于点D.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点B关于直线AC的对称点是否在抛物线上?请说明理由; (3)延长BA交抛物线于点E,连接ED,试说明ED∥AC的理由.
,抛物线y=ax﹣ax﹣a经过点B(2,
2
),
【解析】(1)把点B的坐标代入抛物线的表达式即可求得.
(2)通过△AOC∽△CFB求得OC的值,通过△OCD≌△FCB得出DC=CB,∠OCD=∠FCB,然后得出结论.
(3)设直线AB的表达式为y=kx+b,求得与抛物线的交点E的坐标,然后通过解三角函数求得结果.
【解答】解:(1)把点B的坐标代入抛物线的表达式,得解得a=
,
x﹣
2
=a×2﹣2a﹣a,
2
∴抛物线的表达式为y=
x﹣.
(2)连接CD,过点B作BF⊥x轴于点F,则∠BCF+∠CBF=90° ∵∠ACB=90°, ∴∠ACO+∠BCF=90°, ∴∠ACO=∠CBF, ∵∠AOC=∠CFB=90°, ∴△AOC∽△CFB, ∴
=
,
=
,
设OC=m,则CF=2﹣m,则有
解得m1=m2=1, ∴OC=CF=1, 当x=0时,y=﹣∴OD=
,
,
∴BF=OD,
∵∠DOC=∠BFC=90°, ∴△OCD≌△FCB, ∴DC=CB,∠OCD=∠FCB, ∴点B、C、D在同一直线上, ∴点B与点D关于直线AC对称, ∴点B关于直线AC的对称点在抛物线上.
(3)过点E作EG⊥y轴于点G,设直线AB的表达式为y=kx+b,则
,
解得k=﹣∴y=﹣
x+
,
,代入抛物线的表达式﹣
x+
=
x﹣
2
x﹣.
解得x=2或x=﹣2, 当x=﹣2时y=﹣
x+
=﹣
×(﹣2)+
=
,
∴点E的坐标为(﹣2,∵tan∠EDG=
=
=
), ,
∴∠EDG=30° ∵tan∠OAC=
=
=
,
∴∠OAC=30°, ∴∠OAC=∠EDG, ∴ED∥AC.
【点评】本题考查了待定系数法求解析式,三角形相似的判定及性质,以及对称轴的性质和解三角函数等知识的理解和掌握.
【同步练】
(2016·湖北荆门·14分)如图,直线y=﹣
x+2
与x轴,y轴分别交于点A,点
B,两动点D,E分别从点A,点B同时出发向点O运动(运动到点O停止),运动速度分别是1个单位长度/秒和
个单位长度/秒,设运动时间为t秒,以点A为顶点的抛物线经过
点E,过点E作x轴的平行线,与抛物线的另一个交点为点G,与AB相交于点F.
(1)求点A,点B的坐标;
(2)用含t的代数式分别表示EF和AF的长;
(3)当四边形ADEF为菱形时,试判断△AFG与△AGB是否相似,并说明理由. (4)是否存在t的值,使△AGF为直角三角形?若存在,求出这时抛物线的解析式;若不存在,请说明理由.
【达标检测】
1. (2016·湖北黄石·8分)科技馆是少年儿童节假日游玩的乐园.
如图所示,图中点的横坐标x表示科技馆从8:30开门后经过的时间(分钟),纵坐标y表示到达科技馆的总人数.图中曲线对应的函数解析式为y=
,10:00之后来的游客较少可忽略不计.
(1)请写出图中曲线对应的函数解析式;
(2)为保证科技馆内游客的游玩质量,馆内人数不超过684人,后来的人在馆外休息区等待.从10:30开始到12:00馆内陆续有人离馆,平均每分钟离馆4人,直到馆内人数减少到624人时,馆外等待的游客可全部进入.请问馆外游客最多等待多少分钟?
2. (2016·广西百色·12分)正方形OABC的边长为4,对角线相交于点P,抛物线L经过O、P、A三点,点E是正方形内的抛物线上的动点.
(1)建立适当的平面直角坐标系, ①直接写出O、P、A三点坐标; ②求抛物线L的解析式;
(2)求△OAE与△OCE面积之和的最大值.
专题九:二次函数压轴题
【问题解析】
中考压轴题是中考必不可少的试题,这类题一般是融代数、几何为一体的综合题,或者是解决实际问题的综合题.此类题注重对数学思想方法、探究性思维能力和创新思维能力的考查,涉及的知识比较多,信息量大,题目灵活,要求学生有较高的分析问题、解决问题的能力.它符合新课标对学生能力提高的要求.
从近几年各省市中考数学压轴题来看,作为试卷的最后一题,一般都是循序渐进地设置几个问题,对学生的要求一步步的抬高.压轴题涉及知识多,覆盖面广,综合性强,难度系数大,关系比较复杂,解法灵活,既考查了学生的基础知识和基本技能,又考查了学生的数学思想方法和探索创新能力、解决问题能力,是必不可少的.近几年来主要以函数和几何综合题、二次函数与代数知识综合应用、一次函数与二次函数综合题、开放探究题等类型出现,
【热点探究】
类型一:抛物线与三角形的综合问题
【例题1】(2016·云南省昆明市)如图1,对称轴为直线x=C(0,4)两点,抛物线与x轴的另一交点为A
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P为第一象限内抛物线上的一点,设四边形COBP的面积为S,求S的最大值; (3)如图2,若M是线段BC上一动点,在x轴是否存在这样的点Q,使△MQC为等腰三角形且△MQB为直角三角形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
的抛物线经过B(2,0)、
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)由对称轴的对称性得出点A的坐标,由待定系数法求出抛物线的解析式;
(2)作辅助线把四边形COBP分成梯形和直角三角形,表示出面积S,化简后是一个关于S的二次函数,求最值即可;
(3)画出符合条件的Q点,只有一种,①利用平行相似得对应高的比和对应边的比相等列比例式;②在直角△OCQ和直角△CQM利用勾股定理列方程;两方程式组成方程组求解并取舍.
【解答】解:(1)由对称性得:A(﹣1,0), 设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣2), 把C(0,4)代入:4=﹣2a, a=﹣2,
∴y=﹣2(x+1)(x﹣2),
∴抛物线的解析式为:y=﹣2x+2x+4;
(2)如图1,设点P(m,﹣2m+2m+4),过P作PD⊥x轴,垂足为D, ∴S=S梯形+S△PDB=
m(﹣2m+2m+4+4)+
2
22
(﹣2m+2m+4)(2﹣m),
2
S=﹣2m2+4m+4=﹣2(m﹣1)2+6, ∵﹣2<0,
∴S有最大值,则S大=6;
(3)如图2,存在这样的点Q,使△MQC为等腰三角形且△MQB为直角三角形, 理由是:
设直线BC的解析式为:y=kx+b, 把B(2,0)、C(0,4)代入得:解得:
,
,
∴直线BC的解析式为:y=﹣2x+4, 设M(a,﹣2a+4), 过A作AE⊥BC,垂足为E, 则AE的解析式为:y=
x+
,
则直线BC与直线AE的交点E(1.4,1.2), 设Q(﹣x,0)(x>0), ∵AE∥QM,
∴△ABE∽△QBM, ∴
①,
2
2
2
2
由勾股定理得:x+4=2×[a+(﹣2a+4﹣4)]②, 由①②得:a1=4(舍),a2=当a=
时,x=
,
,
∴Q(﹣,0).
【同步练】
(2016·浙江省湖州市)如图,已知二次函数y=﹣x+bx+c(b,c为常数)的图象经过点A(3,1),点C(0,4),顶点为点M,过点A作AB∥x轴,交y轴于点D,交该二次函数图象于点B,连结BC.
(1)求该二次函数的解析式及点M的坐标;
(2)若将该二次函数图象向下平移m(m>0)个单位,使平移后得到的二次函数图象的顶点落在△ABC的内部(不包括△ABC的边界),求m的取值范围;
2
(3)点P是直线AC上的动点,若点P,点C,点M所构成的三角形与△BCD相似,请直接写出所有点P的坐标(直接写出结果,不必写解答过程).
类型二:抛物线与四边形的综合问题
【例题2】2016·青海西宁·12分)如图,在平面直角坐标系中,四边形ABCD是以AB为直径的⊙M的内接四边形,点A,B在x轴上,△MBC是边长为2的等边三角形,过点M作直线l与x轴垂直,交⊙M于点E,垂足为点M,且点D平分
(1)求过A,B,E三点的抛物线的解析式; (2)求证:四边形AMCD是菱形;
(3)请问在抛物线上是否存在一点P,使得△ABP的面积等于定值5?若存在,请求出所有的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
.
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)根据题意首先求出抛物线顶点E的坐标,再利用顶点式求出函数解析式;
(2)利用等边三角形的性质结合圆的有关性质得出∠AMD=∠CMD=得出DC=CM=MA=AD,即可得出答案;
∠AMC=60°,进而
(3)首先表示出△ABP的面积进而求出n的值,再代入函数关系式求出P点坐标. 【解答】(1)解:由题意可知,△MBC为等边三角形,点A,B,C,E均在⊙M上, 则MA=MB=MC=ME=2, 又∵CO⊥MB, ∴MO=BO=1,
∴A(﹣3,0),B(1,0),E(﹣1,﹣2), 抛物线顶点E的坐标为(﹣1,﹣2), 设函数解析式为y=a(x+1)﹣2(a≠0) 把点B(1,0)代入y=a(x+1)﹣2, 解得:a=
,
(x+1)﹣2;
22
2
故二次函数解析式为:y=
(2)证明:连接DM, ∵△MBC为等边三角形, ∴∠CMB=60°, ∴∠AMC=120°, ∵点D平分弧AC, ∴∠AMD=∠CMD=∵MD=MC=MA,
∠AMC=60°,
∴△MCD,△MDA是等边三角形, ∴DC=CM=MA=AD,
∴四边形AMCD为菱形(四条边都相等的四边形是菱形);
(3)解:存在. 理由如下:
设点P的坐标为(m,n)
∵S△ABP=∴
AB|n|,AB=4
×4×|n|=5,
即2|n|=5, 解得:n=±当
时,
,
(m+1)﹣2=
2
,
解此方程得:m1=2,m2=﹣4 即点P的坐标为(2,当n=﹣
时,
),(﹣4,
2
), ,
(m+1)﹣2=﹣
此方程无解, 故所求点P坐标为(2,
),(﹣4,
).
【同步练】
(2016·四川眉山)已知如图,在平面直角坐标系xOy中,点A、B、C分别为坐标轴上上的三个点,且OA=1,OB=3,OC=4,
(1)求经过A、B、C三点的抛物线的解析式;
(2)在平面直角坐标系xOy中是否存在一点P,使得以以点A、B、C、P为顶点的四边形为菱形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)若点M为该抛物线上一动点,在(2)的条件下,请求出当|PM﹣AM|的最大值时点M的坐标,并直接写出|PM﹣AM|的最大值.
类型三:抛物线与图形变换的综合问题
【例题3】(2016·陕西)如图,在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=ax+bx+5经过点M(1,3)和N(3,5)
(1)试判断该抛物线与x轴交点的情况;
(2)平移这条抛物线,使平移后的抛物线经过点A(﹣2,0),且与y轴交于点B,同时满足以A、O、B为顶点的三角形是等腰直角三角形,请你写出平移过程,并说明理由.
2
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)把M、N两点的坐标代入抛物线解析式可求得a、b的值,可求得抛物线解析式,再根据一元二次方程根的判别式,可判断抛物线与x轴的交点情况;
(2)利用A点坐标和等腰三角形的性质可求得B点坐标,设出平移后的抛物线的解析式,把A、B的坐标代入可求得平移后的抛物线的解析式,比较平移前后抛物线的顶点的变化即可得到平移的过程.
【解答】解:
(1)由抛物线过M、N两点,
把M、N坐标代入抛物线解析式可得∴抛物线解析式为y=x﹣3x+5, 令y=0可得x﹣3x+5=0,
2
2
,解得,
该方程的判别式为△=(﹣3)﹣4×1×5=9﹣20=﹣11<0, ∴抛物线与x轴没有交点;
(2)∵△AOB是等腰直角三角形,A(﹣2,0),点B在y轴上, ∴B点坐标为(0,2)或(0,﹣2), 可设平移后的抛物线解析式为y=x+mx+n,
①当抛物线过点A(﹣2,0),B(0,2)时,代入可得∴平移后的抛物线为y=x2+3x+2, ∴该抛物线的顶点坐标为(﹣
,﹣
),而原抛物线顶点坐标为(
,
),
,解得
,
2
2
∴将原抛物线先向左平移3个单位,再向下平移3个单位即可获得符合条件的抛物线; ②当抛物线过A(﹣2,0),B(0,﹣2)时,代入可得∴平移后的抛物线为y=x2+x﹣2, ∴该抛物线的顶点坐标为(﹣
,﹣
),而原抛物线顶点坐标为(
,
),
,解得
,
∴将原抛物线先向左平移2个单位,再向下平移5个单位即可获得符合条件的抛物线.
【同步练】
(2016·重庆市A卷·12分)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x+
2
x+3
与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,抛物线的顶点为点E.
(1)判断△ABC的形状,并说明理由;
(2)经过B,C两点的直线交抛物线的对称轴于点D,点P为直线BC上方抛物线上的一动点,当△PCD的面积最大时,Q从点P出发,先沿适当的路径运动到抛物线的对称轴上点M处,再沿垂直于抛物线对称轴的方向运动到y轴上的点N处,最后沿适当的路径运动到点A处停止.当点Q的运动路径最短时,求点N的坐标及点Q经过的最短路径的长;
(3)如图2,平移抛物线,使抛物线的顶点E在射线AE上移动,点E平移后的对应点为点E′,点A的对应点为点A′,将△AOC绕点O顺时针旋转至△A1OC1的位置,点A,C的
对应点分别为点A1,C1,且点A1恰好落在AC上,连接C1A′,C1E′,△A′C1E′是否能为等腰三角形?若能,请求出所有符合条件的点E′的坐标;若不能,请说明理由.
类型四:抛物线下的动态最值问题
【例题4】(2016·贵州安顺·14分)如图,抛物线经过A(﹣1,0),B(5,0),C(0,)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上有一点P,使PA+PC的值最小,求点P的坐标;
(3)点M为x轴上一动点,在抛物线上是否存在一点N,使以A,C,M,N四点构成的四边形为平行四边形?若存在,求点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)设抛物线的解析式为y=ax+bx+c(a≠0),再把A(﹣1,0),B(5,0),C(0,
)三点代入求出a、b、c的值即可;
2
(2)因为点A关于对称轴对称的点B的坐标为(5,0),连接BC交对称轴直线于点P,求出P点坐标即可;
(3)分点N在x轴下方或上方两种情况进行讨论.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式为y=ax+bx+c(a≠0), ∵A(﹣1,0),B(5,0),C(0,
)三点在抛物线上,
2
∴,
解得.
2
∴抛物线的解析式为:y=
x﹣2x﹣;
(2)∵抛物线的解析式为:y=x﹣2x﹣
2
,
∴其对称轴为直线x=﹣连接BC,如图1所示, ∵B(5,0),C(0,﹣
=﹣=2,
),
∴设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),
∴,
解得,
x﹣,
,
∴直线BC的解析式为y=当x=2时,y=1﹣∴P(2,﹣
(3)存在.
);
=﹣
如图2所示,
①当点N在x轴下方时,
∵抛物线的对称轴为直线x=2,C(0,﹣∴N1(4,﹣
);
),
②当点N在x轴上方时,
如图,过点N2作N2D⊥x轴于点D, 在△AN2D与△M2CO中,
∴△AN2D≌△M2CO(ASA), ∴N2D=OC=∴
2
,即N2点的纵坐标为
=
,
,
.
x﹣2x﹣
解得x=2+或x=2﹣
∴N2(2+,),N3(2﹣,).
),(2+
,
)或(2﹣
,
).
综上所述,符合条件的点N的坐标为(4,﹣
【点评】本题考查的是二次函数综合题,涉及到用待定系数法求一次函数与二次函数的解析式、平行四边的判定与性质、全等三角形等知识,在解答(3)时要注意进行分类讨论.
【同步练】
(烟台市 2015 中考 -24)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax+bx+c与⊙M相交于A、B、C、D四点,其中A、B两点的坐标分别为(﹣1,0),(0,﹣2),点D在x轴上且AD为⊙M的直径.点E是⊙M与y轴的另一个交点,过劣弧且FH=1.5
(1)求点D的坐标及该抛物线的表达式;
(2)若点P是x轴上的一个动点,试求出△PEF的周长最小时点P的坐标; (3)在抛物线的对称轴上是否存在点Q,使△QCM是等腰三角形?如果存在,请直接写出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
上的点F作FH⊥AD于点H,
2
类型五:抛物线下的动态存在问题
【例题5】(枣庄市 2015 中考 -25)如图,直线y=x+2与抛物线y?ax2?bx?6(a≠0)相交于A(
15,)和B(4,m),点P是线段AB上异于A、B的动点,过点P作PC⊥x轴22于点D,交抛物线于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)是否存在这样的P点,使线段PC的长有最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由;
(3)求△PAC为直角三角形时点P的坐标.
思路分析:
此题主要考查了二次函数解析式的确定、二次函数最值的应用以及直角三角形的判定、函数图象交点坐标的求法等知识解题时注意联系,对于题(1)已知B(4,m)在直线y=x+2上,很容易求得m的值,又因为已知抛物线图象上的A、B两点坐标,可将其代入抛物线的解析式中,通过联立方程组即可求得待定系数的值.(2)要弄清PC的长,实际是直线AB与抛物线函数值的差.可设出P点横坐标,根据直线AB和抛物线的解析式表示出P、C的纵坐标,进而得到关于PC与P点横坐标的函数关系式,根据函数的性质即可求出PC的最大值.
对于题(3)当△PAC为直角三角形时,根据直角顶点的不同,需要结合图形从三种情况进行分类讨论,分别求解.
解题过程:
解:(1)∵B(4,m)在直线y=x+2上, ∴m=4+2=6, ∴B(4,6), ∵A(
15,)、B(4,6)在抛物线y?ax2?bx?6上, 22121?5?a?2??()a?b?6∴?2,解得, 22?b??8???6?16a?4b?6∴抛物线的解析式为y?2x2?8x?6.
(2)设动点P的坐标为(n,n+2),则C点的坐标为(n,2n2?8n?6), ∴PC=(n+2)﹣(2n2?8n?6), =?2n2?9n?4, 949=?2(n?)2?,
48∵PC>0, ∴当n=
949时,线段PC最大且为. 48(3)∵△PAC为直角三角形,
i)若点P为直角顶点,则∠APC=90°.
由题意易知,PC∥y轴,∠APC=45°,因此这种情形不存在; ii)若点A为直角顶点,则∠PAC=90°. 如答图3﹣1,过点A(
1515,)作AN⊥x轴于点N,则ON=,AN=. 2222过点A作AM⊥直线AB,交x轴于点M,则由题意易知,△AMN为等腰直角三角形, ∴MN=AN=
515,∴OM=ON+MN=+=3, 222∴M(3,0).
设直线AM的解析式为:y=kx+b, 5?1?k??1?k?b?则:?2, 2,解得?b?3???3k?b?0∴直线AM的解析式为:y=﹣x+3 ① 又抛物线的解析式为:y=2x﹣8x+6 ② 联立①②式,解得:x=3或x=
1(与点A重合,舍去) 22
∴C(3,0),即点C、M点重合. 当x=3时,y=x+2=5, ∴P1(3,5);
iii)若点C为直角顶点,则∠ACP=90°. ∵y=2x﹣8x+6=2(x﹣2)﹣2, ∴抛物线的对称轴为直线x=2. 如答图3﹣2,作点A(
15,)关于对称轴x=2的对称点C, 2275,). 222
2
则点C在抛物线上,且C(当x=
711时,y=x+2=. 22711,). 22∴P2(
∵点P1(3,5)、P2(
711,)均在线段AB上, 22
∴综上所述,△PAC为直角三角形时,点P的坐标为(3,5)或(
711,). 22
3. (2016·广西桂林·12分)如图1,已知开口向下的抛物线y1=ax﹣2ax+1过点A(m,1),与y轴交于点C,顶点为B,将抛物线y1绕点C旋转180°后得到抛物线y2,点A,B的对应点分别为点D,E.
(1)直接写出点A,C,D的坐标;
(2)当四边形ABCD是矩形时,求a的值及抛物线y2的解析式;
(3)在(2)的条件下,连接DC,线段DC上的动点P从点D出发,以每秒1个单位长度的速度运动到点C停止,在点P运动的过程中,过点P作直线l⊥x轴,将矩形ABDE沿直线l折叠,设矩形折叠后相互重合部分面积为S平方单位,点P的运动时间为t秒,求S与t的函数关系.
4. (2016·黑龙江齐齐哈尔·8分)如图,对称轴为直线x=2的抛物线y=x+bx+c与x轴交于点A和点B,与y轴交于点C,且点A的坐标为(﹣1,0)
(1)求抛物线的解析式; (2)直接写出B、C两点的坐标;
(3)求过O,B,C三点的圆的面积.(结果用含π的代数式表示) 注:二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的顶点坐标为(﹣
,
)
2
2
5. (枣庄市 2014 中考 -25)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x﹣2x﹣3的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连接BC,点D为抛物线的顶点,点P是第四象限的抛物线上的一个动点(不与点D重合).
2
(1)求∠OBC的度数;
(2)连接CD、BD、DP,延长DP交x轴正半轴于点E,且S△OCE=S四边形OCDB,求此时P点的坐标;
(3)过点P作PF⊥x轴交BC于点F,求线段PF长度的最大值.
6. (郴州市 2014 中考 -26)已知抛物线y=ax+bx+c经过A(﹣1,0)、B(2,0)、C(0,2)三点.
(1)求这条抛物线的解析式;
(2)如图一,点P是第一象限内此抛物线上的一个动点,当点P运动到什么位置时,四边形ABPC的面积最大?求出此时点P的坐标;
(3)如图二,设线段AC的垂直平分线交x轴于点E,垂足为D,M为抛物线的顶点,那么在直线DE上是否存在一点G,使△CMG的周长最小?若存在,请求出点G的坐标;若不存在,请说明理由.
2
7. (2016·湖北荆州·14分)阅读:我们约定,在平面直角坐标系中,经过某点且平行于坐标轴或平行于两坐标轴夹角平分线的直线,叫该点的“特征线”.例如,点M(1,3)的特征线有:x=1,y=3,y=x+2,y=﹣x+4.
问题与探究:如图,在平面直角坐标系中有正方形OABC,点B在第一象限,A、C分别在x轴和y轴上,抛物线
经过B、C两点,顶点D在正方形内部.
(1)直接写出点D(m,n)所有的特征线;
(2)若点D有一条特征线是y=x+1,求此抛物线的解析式;
(3)点P是AB边上除点A外的任意一点,连接OP,将△OAP沿着OP折叠,点A落在点A′的位置,当点A′在平行于坐标轴的D点的特征线上时,满足(2)中条件的抛物线向下平移多少距离,其顶点落在OP上?
8. (2016·福建龙岩·14分)已知抛物线的两个交点分别为A(﹣4,0),B(1,0).
(1)求抛物线的解析式;
与y轴交于点C,与x轴2y??1x?bx?c2(2)已知点P在抛物线上,连接PC,PB,若△PBC是以BC为直角边的直角三角形,求点P的坐标;
(4)已知点E在x轴上,点F在抛物线上,是否存在以A,C,E,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【参考答案】
类型一:抛物线与三角形的综合问题 【同步练】
(2016·浙江省湖州市)如图,已知二次函数y=﹣x+bx+c(b,c为常数)的图象经过点A(3,1),点C(0,4),顶点为点M,过点A作AB∥x轴,交y轴于点D,交该二次函数图象于点B,连结BC.
(1)求该二次函数的解析式及点M的坐标;
(2)若将该二次函数图象向下平移m(m>0)个单位,使平移后得到的二次函数图象的顶点落在△ABC的内部(不包括△ABC的边界),求m的取值范围;
(3)点P是直线AC上的动点,若点P,点C,点M所构成的三角形与△BCD相似,请直接写出所有点P的坐标(直接写出结果,不必写解答过程).
2
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)将点A、点C的坐标代入函数解析式,即可求出b、c的值,通过配方法得到点M的坐标;
(2)点M是沿着对称轴直线x=1向下平移的,可先求出直线AC的解析式,将x=1代入求出点M在向下平移时与AC、AB相交时y的值,即可得到m的取值范围;
(3)由题意分析可得∠MCP=90°,则若△PCM与△BCD相似,则要进行分类讨论,分成△PCM∽△BDC或△PCM∽△CDB两种,然后利用边的对应比值求出点坐标.
【解答】解:(1)把点A(3,1),点C(0,4)代入二次函数y=﹣x+bx+c得,
解得
2
∴二次函数解析式为y=﹣x2+2x+4,
配方得y=﹣(x﹣1)+5, ∴点M的坐标为(1,5);
(2)设直线AC解析式为y=kx+b,把点A(3,1),C(0,4)代入得,
解得
2
∴直线AC的解析式为y=﹣x+4,如图所示,对称轴直线x=1与△ABC两边分别交于点E、点F
把x=1代入直线AC解析式y=﹣x+4解得y=3,则点E坐标为(1,3),点F坐标为(1,1)
∴1<5﹣m<3,解得2<m<4;
(3)连接MC,作MG⊥y轴并延长交AC于点N,则点G坐标为(0,5)
∵MG=1,GC=5﹣4=1 ∴MC=
=
,
把y=5代入y=﹣x+4解得x=﹣1,则点N坐标为(﹣1,5), ∵NG=GC,GM=GC, ∴∠NCG=∠GCM=45°, ∴∠NCM=90°,
由此可知,若点P在AC上,则∠MCP=90°,则点D与点C必为相似三角形对应点 ①若有△PCM∽△BDC,则有∵BD=1,CD=3, ∴CP=
=
=
,
∵CD=DA=3, ∴∠DCA=45°,
若点P在y轴右侧,作PH⊥y轴, ∵∠PCH=45°,CP=∴PH=把x=∴P1(
=
,
代入y=﹣x+4,解得y=
);
同理可得,若点P在y轴左侧,则把x=﹣∴P2(
);
代入y=﹣x+4,解得y=
②若有△PCM∽△CDB,则有∴CP=∴PH=3
÷
=3
=3,
若点P在y轴右侧,把x=3代入y=﹣x+4,解得y=1; 若点P在y轴左侧,把x=﹣3代入y=﹣x+4,解得y=7 ∴P3(3,1);P4(﹣3,7).
∴所有符合题意得点P坐标有4个,分别为P1(1),P4(﹣3,7).
类型二:抛物线与四边形的综合问题 【同步练】
(2016·四川眉山)已知如图,在平面直角坐标系xOy中,点A、B、C分别为坐标轴上上的三个点,且OA=1,OB=3,OC=4,
(1)求经过A、B、C三点的抛物线的解析式;
),P2(
),P3(3,
(2)在平面直角坐标系xOy中是否存在一点P,使得以以点A、B、C、P为顶点的四边形为菱形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)若点M为该抛物线上一动点,在(2)的条件下,请求出当|PM﹣AM|的最大值时点M的坐标,并直接写出|PM﹣AM|的最大值.
【分析】(1)设抛物线的解析式为y=ax+bx+c,把A,B,C三点坐标代入求出a,b,c的值,即可确定出所求抛物线解析式;
(2)在平面直角坐标系xOy中存在一点P,使得以点A、B、C、P为顶点的四边形为菱形,理由为:根据OA,OB,OC的长,利用勾股定理求出BC与AC的长相等,只有当BP与AC平行且相等时,四边形ACBP为菱形,可得出BP的长,由OB的长确定出P的纵坐标,确定出P坐标,当点P在第二、三象限时,以点A、B、C、P为顶点的四边形只能是平行四边形,不是菱形;
(3)利用待定系数法确定出直线PA解析式,当点M与点P、A不在同一直线上时,根据三角形的三边关系|PM﹣AM|<PA,当点M与点P、A在同一直线上时,|PM﹣AM|=PA,
当点M与点P、A在同一直线上时,|PM﹣AM|的值最大,即点M为直线PA与抛物线的交点,联立直线AP与抛物线解析式,求出当|PM﹣AM|的最大值时M坐标,确定出|PM﹣AM|的最大值即可.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式为y=ax+bx+c, ∵A(1,0)、B(0,3)、C(﹣4,0),
2
2
∴,
解得:a=﹣,b=﹣,c=3,
2
∴经过A、B、C三点的抛物线的解析式为y=﹣x﹣x+3;
(2)在平面直角坐标系xOy中存在一点P,使得以点A、B、C、P为顶点的四边形为菱形,理由为:
∵OB=3,OC=4,OA=1, ∴BC=AC=5,
当BP平行且等于AC时,四边形ACBP为菱形, ∴BP=AC=5,且点P到x轴的距离等于OB, ∴点P的坐标为(5,3),
当点P在第二、三象限时,以点A、B、C、P为顶点的四边形只能是平行四边形,不是菱形,
则当点P的坐标为(5,3)时,以点A、B、C、P为顶点的四边形为菱形; (3)设直线PA的解析式为y=kx+b(k≠0), ∵A(1,0),P(5,3), ∴
,
解得:k=,b=﹣,
∴直线PA的解析式为y=x﹣,
当点M与点P、A不在同一直线上时,根据三角形的三边关系|PM﹣AM|<PA, 当点M与点P、A在同一直线上时,|PM﹣AM|=PA,
∴当点M与点P、A在同一直线上时,|PM﹣AM|的值最大,即点M为直线PA与抛物线的交点,
解方程组,得或,
∴点M的坐标为(1,0)或(﹣5,﹣大值为5.
)时,|PM﹣AM|的值最大,此时|PM﹣AM|的最
【点评】此题属于二次函数综合题,涉及的知识有:二次函数的性质,待定系数法确定抛物线解析式、一次函数解析式,菱形的判定,以及坐标与图形性质,熟练掌握待定系数法是解本题的关键..
类型三:抛物线与图形变换的综合问题 【同步练】
(2016·重庆市A卷·12分)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x+与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,抛物线的顶点为点E.
2
x+3
(1)判断△ABC的形状,并说明理由;
(2)经过B,C两点的直线交抛物线的对称轴于点D,点P为直线BC上方抛物线上的一动点,当△PCD的面积最大时,Q从点P出发,先沿适当的路径运动到抛物线的对称轴上点M处,再沿垂直于抛物线对称轴的方向运动到y轴上的点N处,最后沿适当的路径运动到点A处停止.当点Q的运动路径最短时,求点N的坐标及点Q经过的最短路径的长;
(3)如图2,平移抛物线,使抛物线的顶点E在射线AE上移动,点E平移后的对应点为点E′,点A的对应点为点A′,将△AOC绕点O顺时针旋转至△A1OC1的位置,点A,C的对应点分别为点A1,C1,且点A1恰好落在AC上,连接C1A′,C1E′,△A′C1E′是否能为等腰三角形?若能,请求出所有符合条件的点E′的坐标;若不能,请说明理由.
【分析】(1)先求出抛物线与x轴和y轴的交点坐标,再用勾股定理的逆定理判断出△ABC是直角三角形;
(2)先求出S△PCD最大时,点P(路径的长为PM+MN+NA的长,计算即可;
,
),然后判断出所走的路径最短,即最短
(3)△A′C1E′是等腰三角形,分三种情况分别建立方程计算即可. 【解答】解:(1)△ABC为直角三角形, 当y=0时,即﹣x2+∴x1=﹣∴A(﹣∴OA=
,x2=3
,0), x+3=0,
2
2
2
2
2
2
,0),B(3,OB=3
,
当x=0时,y=3, ∴C(0,3), ∴OC=3,
根据勾股定理得,AC=OB+OC=12,BC=OB+OC=36, ∴AC2+BC2=48, ∵AB=[3
2
)]=48,
2
﹣(﹣
∴AC2+BC2=AB2, ∴△ABC是直角三角形, (2)如图,
∵B(3,0),C(0,3),
x+3,
∴直线BC解析式为y=﹣过点P作∥y轴, 设P(a,﹣ a2+∴G(a,﹣
a+3),
a+3),
∴PG=﹣a+
2
a,
2
设点D的横坐标为xD,C点的横坐标为xC, S△PCD=×(xD﹣xC)×PG=﹣∵0<a<3∴当a=
,
时,S△PCD最大,此时点P(
(a﹣
)+ ,
), ,
将点P向左平移称轴于点M,
个单位至P′,连接AP′,交y轴于点N,过点N作MN⊥抛物线对
连接PM,点Q沿P→M→N→A,运动,所走的路径最短,即最短路径的长为PM+MN+NA的长,
∴P(∴P′(∵点A(﹣
,,
) ), ,0),
x+,
,
+
=
∴直线AP′的解析式为y=当x=0时,y=, ∴N(0,),
过点P′作P′H⊥x轴于点H, ∴AH=
,P′H=
,AP′=
∴点Q运动得最短路径长为PM+MN+AN=(3)在Rt△AOC中, ∵tan∠OAC=
=
,
;
∴∠OAC=60°, ∵OA=OA1,
∴△OAA1为等边三角形, ∴∠AOA1=60°, ∴∠BOC1=30°, ∵OC1=OC=3,
∴C1(∵点A(﹣∴AE=2
,), ,0),E(
,
x+2, ,4),
+2﹣)=a﹣
2
2
a+7,
,
∴A′E′=AE=2
∵直线AE的解析式为y=设点E′(a,∴A′(a﹣2∴C1E′=(a﹣2C1A′2=(a﹣2
﹣
2
a+2), ,
2
﹣2) )+(
)2+(
2
2
﹣2﹣)2=a2﹣
a+49,
①若C1A′=C1E′,则C1A′=C1E′ 即: a﹣∴a=∴E′(
,
2
a+7=a﹣
2
a+49,
, ),或(
(舍),
,7﹣
,5),
②若A′C1=A′E′, ∴A′C1=A′E′ 即: a2﹣∴a1=∴E′(
a+49=28, ,a2=,7+
2
2
),
③若E′A′=E′C1, ∴E′A′=E′C1 即: a2﹣∴a1=∴E′(
a+7=28, ,a2=,3+
2
2
),
即,符合条件的点E′(﹣
),(
,3+
,5),().
,7+),或(
,7
【点评】此题是二次函数综合题,主要考查了函数极值的确定方法,等边三角形的判定和性质,勾股定理的逆定理,等腰三角形的性质,解本题的关键是分类讨论,也是解本题的难点.
类型四:抛物线下的动态最值问题 【同步练】
(烟台市 2015 中考 -24)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax+bx+c与⊙M相交于A、B、C、D四点,其中A、B两点的坐标分别为(﹣1,0),(0,﹣2),点D在x轴上且AD为⊙M的直径.点E是⊙M与y轴的另一个交点,过劣弧且FH=1.5
(1)求点D的坐标及该抛物线的表达式;
(2)若点P是x轴上的一个动点,试求出△PEF的周长最小时点P的坐标; (3)在抛物线的对称轴上是否存在点Q,使△QCM是等腰三角形?如果存在,请直接写出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
上的点F作FH⊥AD于点H,
2
【解析】
(1)首先根据圆的轴对称性求出点D的坐标,将A、B、D三点代入,即可求出本题的答案;
(2)由于点E与点B 关于x轴对称,所以,连接BF,直线BF与x轴的交点,即为点P,据此即可得解;
(3)从CM=MQ,CM=CQ,MQ=CQ三个方面进行分析,据此即可得解. 【解答】
解:(1)连接BD,
∵AD是⊙M的直径,∴∠ABD=90° ∴△AOB∽△ABD, ∴
=
,
在Rt△AOB中,AO=1,BO=2, 根据勾股定理得:AB=∴∴AD=5,
∴DO=AD﹣AO=5﹣1=4, ∴D(4,0),
把点A(﹣1,0)、B(0,﹣2)、D(4,0)代入y=ax+bx+c可得:
2
,
,
,
解得:,
∴抛物线表达式为:;
(2)连接FM,
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)以O点为原点,线段OA所在的直线为x轴,线段OC所在的直线为y轴建立直角坐标系.①根据正方形的边长结合正方形的性质即可得出点O、P、A三点的坐标;②设抛物线L的解析式为y=ax2+bx+c,结合点O、P、A的坐标利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)由点E为正方形内的抛物线上的动点,设出点E的坐标,结合三角形的面积公式找出S△OAE+SOCE关于m的函数解析式,根据二次函数的性质即可得出结论.
【解答】解:(1)以O点为原点,线段OA所在的直线为x轴,线段OC所在的直线为y轴建立直角坐标系,如图所示.
①∵正方形OABC的边长为4,对角线相交于点P,
∴点O的坐标为(0,0),点A的坐标为(4,0),点P的坐标为(2,2). ②设抛物线L的解析式为y=ax2+bx+c, ∵抛物线L经过O、P、A三点, ∴有
,
解得:,
∴抛物线L的解析式为y=﹣+2x.
(2)∵点E是正方形内的抛物线上的动点, ∴设点E的坐标为(m,﹣∴S△OAE+SOCE=
OA?yE+
+2m)(0<m<4),
2
2
OC?xE=﹣m+4m+2m=﹣(m﹣3)+9,
∴当m=3时,△OAE与△OCE面积之和最大,最大值为9.
3. (2016·广西桂林·12分)如图1,已知开口向下的抛物线y1=ax2﹣2ax+1过点A(m,1),与y轴交于点C,顶点为B,将抛物线y1绕点C旋转180°后得到抛物线y2,点A,B的对应点分别为点D,E.
(1)直接写出点A,C,D的坐标;
(2)当四边形ABCD是矩形时,求a的值及抛物线y2的解析式;
(3)在(2)的条件下,连接DC,线段DC上的动点P从点D出发,以每秒1个单位长度的速度运动到点C停止,在点P运动的过程中,过点P作直线l⊥x轴,将矩形ABDE沿直线l折叠,设矩形折叠后相互重合部分面积为S平方单位,点P的运动时间为t秒,求S与t的函数关系.
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)直接将点A的坐标代入y1=ax﹣2ax+1得出m的值,因为由图象可知点A在第一象限,所以m≠0,则m=2,写出A,C的坐标,点D与点A关于点C对称,由此写出点D的坐标;
(2)根据顶点坐标公式得出抛物线y1的顶点B的坐标,再由矩形对角线相等且平分得:BC=CD,在直角△BMC中,由勾股定理列方程求出a的值得出抛物线y1的解析式,由旋转的性质得出抛物线y2的解析式;
2
(3)分两种情况讨论:①当0≤t≤1时,S=S△GHD=S△PDH+S△PDG,作辅助线构建直角三角形,求出PG和PH,利用面积公式计算;②当1<t≤2时,S=S直角三角形+S矩形﹣S不重合,这里不重合的图形就是△GE′F,利用30°角和60°角的直角三角形的性质进行计算得出结论.
【解答】解:(1)由题意得:
将A(m,1)代入y1=ax﹣2ax+1得:am﹣2am+1=1, 解得:m1=2,m2=0(舍),
∴A(2,1)、C(0,1)、D(﹣2,1);
(2)如图1,由(1)知:B(1,1﹣a),过点B作BM⊥y轴, 若四边形ABDE为矩形,则BC=CD, ∴BM+CM=BC=CD, ∴1+(﹣a)=2, ∴a=
,
2
2
2
2
2
2
2
2
2
∵y1抛物线开口向下, ∴a=﹣
,
),
∵y2由y1绕点C旋转180°得到,则顶点E(﹣1,1﹣∴设y2=a(x+1)+1﹣∴y2=
x+2
2
2
,则a=,
x+1;
(3)如图1,当0≤t≤1时,则DP=t,构建直角△BQD, 得BQ=
,DQ=3,则BD=2
,
∴∠BDQ=30°, ∴PH=∴S=
,PG=
t,
t2,
(t﹣1),E′F=2(t﹣1),
(PE+PF)×DP=
如图2,当1<t≤2时,EG=E′G=S不重合=
(t﹣1),
+
2
S=S1+S2﹣S不重合==﹣
(t﹣1)﹣;
(t﹣1)2,
综上所述:S=t(0≤t≤1)或S=﹣
2
(1<t≤2).
4. (2016·黑龙江齐齐哈尔·8分)如图,对称轴为直线x=2的抛物线y=x2+bx+c与x轴交于点A和点B,与y轴交于点C,且点A的坐标为(﹣1,0)
(1)求抛物线的解析式; (2)直接写出B、C两点的坐标;
(3)求过O,B,C三点的圆的面积.(结果用含π的代数式表示) 注:二次函数y=ax+bx+c(a≠0)的顶点坐标为(﹣
2
,)
【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)利用对称轴方程可求得b,把点A的坐标代入可求得c,可求得抛物线的解析式;
(2)根据A、B关于对称轴对称可求得点B的坐标,利用抛物线的解析式可求得B点坐标;
(3)根据B、C坐标可求得BC长度,由条件可知BC为过O、B、C三点的圆的直径,可求得圆的面积.
【解答】解:
(1)由A(﹣1,0),对称轴为x=2,可得∴抛物线解析式为y=x2﹣4x﹣5;
(2)由A点坐标为(﹣1,0),且对称轴方程为x=2,可知AB=6, ∴OB=5,
∴B点坐标为(5,0), ∵y=x2﹣4x﹣5, ∴C点坐标为(0,﹣5);
(3)如图,连接BC,则△OBC是直角三角形,
,解得
,
∴过O、B、C三点的圆的直径是线段BC的长度, 在Rt△OBC中,OB=OC=5, ∴BC=5
,
,
)2=
π.
∴圆的半径为∴圆的面积为π(