(全國通用版)2022年中考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí) 專題復(fù)習(xí)(七)函數(shù)與幾何綜合探究題練習(xí)
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1、(全國通用版)2022年中考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí) 專題復(fù)習(xí)(七)函數(shù)與幾何綜合探究題練習(xí) 如圖,對(duì)稱軸為直線x=的拋物線經(jīng)過B(2,0),C(0,4)兩點(diǎn),拋物線與x軸的另一交點(diǎn)為A. (1)求拋物線的解析式; 【思路點(diǎn)撥】 已知對(duì)稱軸,可設(shè)頂點(diǎn)式y(tǒng)=a(x-)2+k,然后將點(diǎn)B,C的坐標(biāo)代入,解方程組即可得到拋物線的解析式.(一題多解) 【答題示范】 解法一:∵拋物線的對(duì)稱軸為直線x=, ∴設(shè)拋物線的解析式為y=a(x-)2+k(a≠0). ∵拋物線經(jīng)過點(diǎn)B(2,0),C(0,4), ∴解得 ∴拋物線的解析式為y=-2(x-)2+, 即y=-2x2+2x+4. 解法二:∵拋物線
2、的對(duì)稱軸為直線x=,A,B兩點(diǎn)關(guān)于直線x=對(duì)稱且B(2,0), ∴A(-1,0). ∴設(shè)拋物線的解析式為y=a(x+1)(x-2)(a≠0). ∵拋物線經(jīng)過點(diǎn)C(0,4), ∴-2a=4,解得a=-2. ∴拋物線的解析式為y=-2(x+1)(x-2), 即y=-2x2+2x+4. 解法三:設(shè)拋物線的解析式為y=ax2+bx+c(a≠0). ∵拋物線的對(duì)稱軸為直線x=且經(jīng)過點(diǎn)B(2,0),C(0,4), ∴解得 ∴拋物線的解析式為y=-2x2+2x+4. 二次函數(shù)的解析式的確定: 1.確定二次函數(shù)的解析式一般用待定系數(shù)法,由于二次函數(shù)解析式有三個(gè)待定系數(shù)a,b,c(a,h
3、,k或a,x1,x2),因而確定二次函數(shù)的解析式需要已知三個(gè)獨(dú)立的條件: (1)已知拋物線上任意三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí),選用一般式,即y=ax2+bx+c(a≠0); (2)已知拋物線的頂點(diǎn)坐標(biāo)和另外一點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí),選用頂點(diǎn)式,即y=a(x-h(huán))2+k(a≠0); (3)已知拋物線與x軸的兩個(gè)交點(diǎn)(或橫坐標(biāo)x1,x2)時(shí),選用交點(diǎn)式,即y=a(x-x1)(x-x2)(a≠0). 2.用待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式的步驟: (1)設(shè)二次函數(shù)的解析式; (2)根據(jù)已知條件,得到關(guān)于待定系數(shù)的方程(組); (3)解方程(組),求出待定系數(shù)的值,從而寫出函數(shù)的解析式. (2)若點(diǎn)P為第一象
4、限內(nèi)拋物線上一點(diǎn),設(shè)四邊形COBP的面積為S,求S的最大值;
【思路點(diǎn)撥】 先設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo),再利用割補(bǔ)法將四邊形COBP的面積表示成幾個(gè)容易計(jì)算的圖形面積的和差,然后根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)求最值.(一題多解)
【答題示范】 解法一:如圖1,連接BC,過點(diǎn)P作PF⊥x軸于點(diǎn)F,交BC于點(diǎn)E.
圖1
設(shè)直線BC的解析式為y=dx+t(d≠0).
∵直線經(jīng)過點(diǎn)B(2,0),C(0,4),
∴解得
∴直線BC的解析式為y=-2x+4.
∵P為第一象限內(nèi)拋物線上一點(diǎn),
設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(n,-2n2+2n+4)(0 5、2n2+2n+4|-|-2n+4|=-2n2+2n+4+2n-4=-2n2+4n.
∵S△BPC=S△BPE+S△CPE=PE·BF+PE·OF=PE·(BF+OF)=PE·OB=-2n2+4n.
∴S=S△BPC+S△OCB=-2n2+4n+4=-2(n-1)2+6.
∴當(dāng)n=1時(shí),S最大=6.
解法二:①當(dāng)點(diǎn)P位于點(diǎn)C下方時(shí),如圖2,
過點(diǎn)P作PE⊥y軸于E.
圖2
∵P為第一象限內(nèi)拋物線上一點(diǎn),
設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(n,-2n2+2n+4),
則E點(diǎn)坐標(biāo)為(0,-2n2+2n+4),
∴PE=n,CE=4+2n2-2n-4=2n2-2n.
∵S△PEC=n(2n2-2 6、n)=n3-n2,
S四邊形OBPE=(n+2)(-2n2+2n+4)=-n3-n2+4n+4,
∴S=S△PEC+S四邊形OBPE=n3-n2-n3-n2+4n+4=-2n2+4n+4=-2(n-1)2+6.
∴當(dāng)n=1時(shí),S最大=6;
②當(dāng)點(diǎn)P位于點(diǎn)C上方時(shí),過P′作P′H⊥OB于H.同①可設(shè)P′(m,-2m2+2m+4),則H(m,0).
∴P′H=-2m2+2m+4,BH=2-m.
∴S=S四邊形OCP′H+S△P′HB
=(4-2m2+2m+4)·m+(2-m)·(-2m2+2m+4)
=-2m2+4m+4
=-2(m-1)2+6.
∴當(dāng)m=1時(shí),S最大 =6.
7、
綜上可知,S的最大值為6.
1.探究面積最值的存在性:
第(2)問是與拋物線有關(guān)的三角形或四邊形,拋物線三角形就是三角形的三個(gè)頂點(diǎn)都在拋物線上,同樣,拋物線四邊形就是四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)都在拋物線上,要求三角形或四邊形的面積的最大值或最小值.K
解決這類問題的基本步驟:
(1)首先要確定所求三角形或四邊形面積最值,可設(shè)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t或動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)(t,at2+bt+c);
(2)①求三角形面積最值時(shí)要用含t的代數(shù)式表示出三角形的底和高,此時(shí)就應(yīng)先證明涉及底和高的三角形與已知線段長度的三角形相似,從而求得用含t的代數(shù)式表示的底和高;
②求四邊形的面積最值時(shí),常用到的方法是利用割補(bǔ)法 8、將四邊形分成兩個(gè)三角形,從而利用三角形的方法求得用含t的代數(shù)式表示的線段;
(3)用含有未知數(shù)的代數(shù)式表示出圖形的面積;
(4)用二次函數(shù)的知識(shí)來求最大值或最小值.(如P206T1(3)、P206T2(2)、P208T3(2)
2.探究面積等量關(guān)系的存在性問題:
對(duì)于圖形的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的相等關(guān)系問題,
解答時(shí)應(yīng)認(rèn)真審題,仔細(xì)研究圖形,分析動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過程,解題過程的一般步驟:
(1)弄清其取值范圍,畫出符合條件的圖形;
(2)確定其存在的情況有幾種,然后分別求解,在求解計(jì)算中一般由函數(shù)關(guān)系式設(shè)出圖形的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)并結(jié)合作輔助線,畫出所求面積為定值的三角形;
(3)過動(dòng)點(diǎn)作有關(guān)三 9、角形的高或平行于x軸、y軸的輔助線,利用面積公式或三角形相似求出有關(guān)線段長度或面積的代數(shù)式,列方程求解,再根據(jù)實(shí)際問題確定方程的解是否符合題意,從而證得面積等量關(guān)系的存在性.(如P206T2(3))
3.探究線段最值問題:
無論是線段和的最小值或是周長的最小值,還有兩條線段差的最大值等,解決這類問題最基本的定理就是“兩點(diǎn)之間線段最短”,最常見的基本圖形就是“將軍飲馬問題”,即已知一條直線和直線同旁的兩個(gè)點(diǎn),要在直線上找一點(diǎn),使得這兩個(gè)點(diǎn)與這點(diǎn)連接的線段之和最小,解決問題的方法就是通過軸對(duì)稱作出對(duì)稱點(diǎn)來解決.(如P203T1(3),P203T2(3),P208T1(2),P209T2(2)) 10、,
(3)若M是線段BC上一動(dòng)點(diǎn),在x軸上是否存在這樣的點(diǎn)Q,使△MQC為等腰三角形且△MQB為直角三角形?若存在,求出Q點(diǎn)坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【思路點(diǎn)撥】 在探究同時(shí)存在兩個(gè)結(jié)論時(shí),通常先假設(shè)一個(gè)結(jié)論成立,然后探究另一個(gè)結(jié)論是否也成立,方法一般也不唯一,詳見解答中的一題多解.
【答題示范】 存在點(diǎn)Q,使△MQC為等腰三角形且△MQB為直角三角形.
理由如下:
分以下兩種情況:
圖3
(ⅰ)解法一:如圖3所示:當(dāng)∠BQM=90°時(shí),
∵∠CMQ>90°,∴只能CM=MQ.
由(2)的解法一得:直線BC的解析式為y=-2x+4.
設(shè)M點(diǎn)坐標(biāo)為(m 11、,-2m+4)(0 12、M=2-(2-m)=m.
∵CM=MQ,
∴-2m+4=m,m==4-8.
∴Q(4-8,0).
解法三:如圖4所示:當(dāng)∠BQM=90°時(shí),
圖4
∵∠CMQ>90°,
∴只能CM=MQ.
由(2)的解法一得:直線BC的解析式為y=-2x+4.
設(shè)M點(diǎn)坐標(biāo)為(m,-2m+4)(0 13、一:如圖5所示:當(dāng)∠QMB=90°時(shí),
圖5
∵∠CMQ=90°,
∴只能CM=MQ.
過點(diǎn)M作MN⊥x軸于點(diǎn)N,設(shè)M(m,-2m+4)(0 14、M=∠MNQ=90°,
∴Rt△BNM∽R(shí)t△MNQ.
∴=,即=.
∴NQ=.∴OQ=NQ-ON=-=.
∴Q(-,0).
解法二:如圖6所示:當(dāng)∠QMB=90°時(shí),
圖6
∵∠CMQ=90°,
∴只能CM=MQ.
設(shè)M點(diǎn)坐標(biāo)為(m,-2m+4)(0 15、∴Q(-,0).
綜上所述,滿足條件的點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(4-8,0)或(-,0).
1.在解答直角三角形的存在性問題時(shí),具體方法如下:
(1)先假設(shè)結(jié)論成立,根據(jù)直角頂點(diǎn)的不確定性,分情況討論;
(2)找點(diǎn):當(dāng)所給定長未說明是直角三角形的斜邊還是直角邊時(shí),需分情況討論,具體方法如下:
①當(dāng)定長為直角三角形的直角邊時(shí),分別以定長的某一端點(diǎn)作定長的垂線,與坐標(biāo)軸或拋物線有交點(diǎn)時(shí),此交點(diǎn)即為符合條件的點(diǎn);
②當(dāng)定長為直角三角形的斜邊時(shí),以此定長為直徑作圓,圓弧與所求點(diǎn)滿足條件的坐標(biāo)軸或拋物線有交點(diǎn)時(shí),此交點(diǎn)即為符合條件的點(diǎn);
(3)計(jì)算:把圖形中的點(diǎn)坐標(biāo)用含有自變量的代數(shù)式表示出來,從 16、而表示出三
角形的各邊(表示線段時(shí),還要注意代數(shù)式的符號(hào)),再利用相似三角形的性質(zhì)得出比例式,或者利用勾股定理進(jìn)行計(jì)算,或者利用三角函數(shù)建立方程求點(diǎn)的坐標(biāo).(如P207T2(2)②)
2.除了探究直角三角形外,還常常探究等腰三角形的存在性,這個(gè)和直角三角形的方法類似:
(1)假設(shè)結(jié)論成立;
(2)找點(diǎn):當(dāng)所給定長未說明是等腰三角形的底還是腰時(shí),需分情況討論,具體方法如下:
①當(dāng)定長為腰時(shí),找已知直線或拋物線上滿足條件的點(diǎn)時(shí),以定長的某一端點(diǎn)為圓心,以定長為半徑畫弧,若所畫弧與坐標(biāo)軸或拋物線有交點(diǎn)且交點(diǎn)不是定長的另一端點(diǎn)時(shí),交點(diǎn)即為符合條件的點(diǎn);
②當(dāng)定長為底邊時(shí),根據(jù)尺規(guī)作圖作出定 17、長的垂直平分線,若作出的垂直平分線與坐標(biāo)軸或拋物線有交點(diǎn),則交點(diǎn)即為所求的點(diǎn),若作出的垂直平分線與坐標(biāo)軸或拋物線無交點(diǎn),則滿足條件的點(diǎn)不存在;
以上方法即可找出所有符合條件的點(diǎn);
(3)計(jì)算:在求點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí),大多時(shí)候利用相似三角形求解,如果圖形中沒有相似三角形,可以通過添加輔助線構(gòu)造直角三角形,有時(shí)也可利用直角三角形的性質(zhì)進(jìn)行求解.(如P207T1(3),P208T3(3))
如圖,直線y=2x+2與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,把△AOB沿y軸翻折,點(diǎn)A落到點(diǎn)C,過點(diǎn)B的拋物線y=-x2+bx+c與直線BC交于點(diǎn)D(3,-4).
(1)求直線BD和拋物線的解析式;
【思路 18、點(diǎn)撥】 由直線y=2x+2可求出B點(diǎn)的坐標(biāo),把B,D兩點(diǎn)代入y=-x2+bx+c中即可求出拋物線解析式,由B,D兩點(diǎn)可求出直線BD的解析式.
【答題示范】 ∵y=2x+2,
∴當(dāng)x=0時(shí),y=2.
∴B(0,2).
∵當(dāng)y=0時(shí),x=-1,
∴A(-1,0).
∵拋物線y=-x2+bx+c過點(diǎn)B(0,2),D(3,-4),
∴解得
∴拋物線的解析式為y=-x2+x+2.
設(shè)直線BD的解析式為y=kx+m,由題意,得
解得
∴直線BD的解析式為y=-2x+2.
(2)在第一象限內(nèi)的拋物線上,是否存在點(diǎn)M,作MN垂直于x軸,垂足為點(diǎn)N,使得以M,O,N為頂點(diǎn) 19、的三角形與△BOC相似?若存在,求出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由;
【思路點(diǎn)撥】 與△BOC相似的△MON,只有兩個(gè)直角頂點(diǎn)可以確定對(duì)應(yīng),所以要分兩種情況討論,再利用△MON的兩條直角邊長恰好是點(diǎn)M的坐標(biāo),與△BOC的兩直角邊對(duì)應(yīng)成比例,便可列出方程,求解即可,注意是否符合條件.
【答題示范】 存在.由(1)知C(1,0),設(shè)M(a,-a2+a+2).
∵M(jìn)N⊥x軸,∴∠BOC=∠MNO=90°,即點(diǎn)O與點(diǎn)N對(duì)應(yīng),可分兩種情況討論:
①如圖1,當(dāng)△BOC∽△MNO時(shí),=.
∴=,解得a1=1,a2=-2(舍).∴M(1,2);
②如圖2,當(dāng)△BOC∽△ONM時(shí),=.
∴= 20、,解得a1=,a2=(舍).
∴M(,).
∴符合條件的點(diǎn)M的坐標(biāo)為(1,2)或(,).,
探究三角形相似的存在性問題的一般思路:
解答三角形相似的存在性問題時(shí),要具備分類討論的思想以及數(shù)形結(jié)合思想,要先找出三角形相似的分類標(biāo)準(zhǔn),一般涉及動(dòng)態(tài)問題要以靜制動(dòng),動(dòng)中求靜,具體如下:
(1)假設(shè)結(jié)論成立,分情況討論.探究三角形相似時(shí),往往沒有明確指出兩個(gè)三角形的對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)(尤其是以文字形式出現(xiàn)讓證明兩個(gè)三角形相似的題目),或者涉及動(dòng)點(diǎn)問題,因動(dòng)點(diǎn)問題中點(diǎn)的位置不確定,此時(shí)應(yīng)考慮不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系,分情況討論;
(2)確定分類標(biāo)準(zhǔn):在分類時(shí),先要找出分類的標(biāo)準(zhǔn),看兩個(gè)相似三角形是否有對(duì)應(yīng) 21、相等的角,若有,找出對(duì)應(yīng)相等的角后,再根據(jù)其他角進(jìn)行分類討論來確定相似三角形成立的條件;若沒有,則分別按三種角對(duì)應(yīng)來分類討論;
(3)建立關(guān)系式,并計(jì)算.由相似三角形列出相應(yīng)的比例式,將比例式中的線段用所設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)表示出來(其長度多借助勾股定理運(yùn)算),整理可得一元一次方程或者一元二次方程,解方程可得字母的值,再通過計(jì)算得出相應(yīng)的點(diǎn)的坐標(biāo).(如P208T(3)①,P210T1(2))
(3)在直線BD上方的拋物線上有一動(dòng)點(diǎn)P,過點(diǎn)P作PH垂直于x軸,交直線BD于點(diǎn)H,是否存在點(diǎn)P,使四邊形BOHP是平行四邊形,若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【思路點(diǎn)撥】 點(diǎn)P在 22、拋物線上,可設(shè)出點(diǎn)P的坐標(biāo),從而可表示出點(diǎn)H的坐標(biāo),因?yàn)樽鱌H⊥x軸,所以可得PH∥OB.要證四邊形BOHP是平行四邊形,只需證PH=OB,再利用PH的長可列方程求出P點(diǎn)的坐標(biāo).
【答題示范】 存在.
設(shè)P(t,-t2+t+2),H(t,-2t+2).如圖3,
∵四邊形BOHP是平行四邊形,
∴BO=PH=2.
∵PH=-t2+t+2+2t-2=-t2+3t.
∴2=-t2+3t,解得t1=1,t2=2.
當(dāng)t=1時(shí),P(1,2);
當(dāng)t=2時(shí),P(2,0).
∴存在點(diǎn)P(1,2)或(2,0),使四邊形BOHP為平行四邊形.
在解答平行四邊形的存在性問題時(shí),具體方法 23、如下:
(1)假設(shè)結(jié)論成立;
(2)探究平行四邊形通常有兩類,一類是已知兩定點(diǎn)去求未知點(diǎn)的坐標(biāo),一類是已知給定的三點(diǎn)去求未知點(diǎn)的坐標(biāo).第一類,以兩定點(diǎn)連線所成的線段作為要探究平行四邊形的邊或?qū)蔷€,畫出符合題意的平行四邊形;第二類,分別以已知三個(gè)定點(diǎn)中的任意兩個(gè)定點(diǎn)確定的線段為探究平行四邊形的邊或?qū)蔷€,畫出符合題意的平行四邊形;
(3)建立關(guān)系式,并計(jì)算.根據(jù)以上分類方法畫出所有符合條件的圖形后,可以利用平行四邊形的性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算,也可利用全等三角形、相似三角形或直角三角形的性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算,要具體情況具體分析,有時(shí)也可以利用直線的解析式聯(lián)立方程組,由方程組的解為交點(diǎn)坐標(biāo)求解.(如P208T 24、1(3))
類型1 探究線段最值問題
1.(xx·永州)如圖1,拋物線的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)為(1,4),拋物線與x軸相交于B,C兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)E(0,3).
(1)求拋物線的表達(dá)式;
(2)已知點(diǎn)F(0,-3),在拋物線的對(duì)稱軸上是否存在一點(diǎn)G,使得EG+FG最小,如果存在,求出點(diǎn)G的坐標(biāo);如果不存在,請(qǐng)說明理由;
(3)如圖2,連接AB,若點(diǎn)P是線段OE上的一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作線段AB的垂線,分別與線段AB.拋物線相交于點(diǎn)M,N(點(diǎn)M,N都在拋物線對(duì)稱軸的右側(cè)),當(dāng)MN最大時(shí),求△PON的面積.
圖1 圖2
解:(1)設(shè)拋物線的表達(dá)式為y=a(x-1) 25、2+4,
把(0,3)代入,得3=a(0-1)2+4,解得a=-1.
∴拋物線的表達(dá)式為y=-(x-1)2+4=-x2+2x+3.
(2)存在.
作點(diǎn)E關(guān)于對(duì)稱軸的對(duì)稱點(diǎn)E′,連接E′F交對(duì)稱軸于G,此時(shí)EG+FG的值最?。?
∵E(0,3),拋物線對(duì)稱軸為直線x=1,∴E′(2,3).
易得直線E′F的解析式為y=3x-3.
當(dāng)x=1時(shí),y=3×1-3=0.
∴G(1,0).
(3)∵A(1,4),B(3,0),
易得直線AB的解析式為y=-2x+6.
過點(diǎn)N作NH⊥x軸于點(diǎn)H,交AB于點(diǎn)Q,
設(shè)N(m,-m2+2m+3),則Q(m,-2m+6)(1≤m≤3).
∴N 26、Q=(-m2+2m+3)-(-2m+6)=-m2+4m-3.
∵AD∥NH,∴∠DAB=∠NQM.
∵∠ADB=∠QMN=90°,∴△QMN∽△ADB.
∴=.∴=.
∴MN=-(m-2)2+.
∵-<0,∴當(dāng)m=2時(shí),MN有最大值.
過點(diǎn)N作NG⊥y軸于點(diǎn)G,
∵∠GPN=∠ABD,∠NGP=∠ADB=90°,
∴△NGP∽△ADB.
∴===.∴PG=NG=m.
∴OP=OG-PG=-m2+2m+3-m=-m2+m+3.
∴S△PON=OP·GN=(-m2+m+3)·m.
當(dāng)m=2時(shí),S△PON=×2(-4+3+3)=2.
2.(xx·柳州)如圖,拋物 27、線y=ax2+bx+c與x軸交于A(,0),B兩點(diǎn)(點(diǎn)B在點(diǎn)A的左側(cè)),與y軸交于點(diǎn)C,且OB=3OA=OC,∠OAC的平分線AD交y軸于點(diǎn)D,過點(diǎn)A且垂直于AD的直線l交y軸于點(diǎn)E,點(diǎn)P是x軸下方拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PF⊥x軸,垂足為F,交直線AD于點(diǎn)H.
(1)求拋物線的解析式;
(2)設(shè)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為m,當(dāng)FH=HP時(shí),求m的值;
(3)當(dāng)直線PF為拋物線的對(duì)稱軸時(shí),以點(diǎn)H為圓心,HC為半徑作⊙H,點(diǎn)Q為⊙H上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求AQ+EQ的最小值.
解:(1)由題意,得A(,0),
B(-3,0),C(0,-3),
設(shè)拋物線的解析式為y=a(x+3)(x-),
把C 28、(0,-3)代入得到a=,
∴拋物線的解析式為y=x2+x-3.
(2)在Rt△AOC中,tan∠OAC==,
∴∠OAC=60°.
∵AD平分∠OAC,∴∠OAD=30°.
∴OD=OA·tan30°=1.∴D(0,-1).
∴直線AD的解析式為y=x-1.
由題意,得P(m,m2+m-3),H(m,m-1),F(xiàn)(m,0).
∵FH=PH,∴1-m=m-1-(m2+m-3),解得m=-或(舍去).
∴當(dāng)FH=HP時(shí),m的值為-.
(3)如圖,
∵PF是對(duì)稱軸,∴F(-,0),H(-,-2).
∵AH⊥AE,∴∠EAO=60°.EA=2OA=2.
∵C(0,-3),
29、
∴HC==2,AH=2FH=4.
∴QH=CH=1.
在HA上取一點(diǎn)K,使得HK=.
AK=AH-HK=.
∵HQ2=1,HK·HA=1,
∴HQ2=HK·HA,可得△QHK∽△AHQ.
∴==,即KQ=AQ.
∴AQ+QE=KQ+EQ.
∴當(dāng)E,Q,K共線時(shí),AQ+QE的值最小,最小值為EK===.
類型2 探究角度問題
1.(xx·萊蕪)如圖,拋物線y=ax2+bx+c經(jīng)過A(-1,0),B(4,0),C(0,3)三點(diǎn),D為直線BC上方拋物線上一動(dòng)點(diǎn),DE⊥BC于點(diǎn)E.
(1)求拋物線的函數(shù)表達(dá)式;
(2)如圖1,求線段DE長度的最大值;
(3)如圖2,設(shè)A 30、B的中點(diǎn)為F,連接CD,CF,是否存在點(diǎn)D,使得△CDE中有一個(gè)角與∠CFO相等?若存在,求點(diǎn)D的橫坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
圖1 圖2
解:(1)由題意,得解得
∴拋物線的函數(shù)表達(dá)式為y=-x2+x+3.
(2)設(shè)直線BC的解析式為y=kx+b,
由題意,得解得
∴y=-x+3.
設(shè)D(a,-a2+a+3)(0<a<4),過點(diǎn)D作DM⊥x軸交BC于點(diǎn)M,
則M(a,-a+3),DM=(-a2+a+3)-(-a+3)=-a2+3a.
∵∠DME=∠OCB,∠DEM=∠BOC,
∴△DEM∽△BOC.∴=.
∵OB=4,OC=3,∴BC=5 31、.∴DE=DM.
∴DE=-a2+a=-(a-2)2+.
∴當(dāng)a=2時(shí),DE取最大值,最大值是.
(3)假設(shè)存在這樣的點(diǎn)D,使得△CDE中有一個(gè)角與∠CFO相等.
∵點(diǎn)F為AB的中點(diǎn),
∴OF=,tan∠CFO==2.
過點(diǎn)B作BG⊥BC,交CD的延長線于點(diǎn)G,過點(diǎn)G作GH⊥x軸,垂足為H,
①若∠DCE=∠CFO,
∴tan∠DCE==2.∴BG=10.
∵△GBH∽BCO,∴==.
∴GH=8,BH=6.∴G(10,8).
設(shè)直線CG的解析式為y=k1x+b1,
∴解得
∴直線CG的解析式為y=x+3.
∴解得x=或x=0(舍).
②若∠CDE=∠CFO,
32、同理可得,BG=,GH=2,BH=,∴G(,2).
同理可得,直線CG的解析式為y=-x+3.
∴解得x=或x=0(舍).
綜上所述,存在點(diǎn)D,使得△CDE中有一個(gè)角與∠CFO相等,點(diǎn)D的橫坐標(biāo)為或.
2.(xx·揚(yáng)州)如圖1,四邊形OABC是矩形,點(diǎn)A的坐標(biāo)為(3,0),點(diǎn)C的坐標(biāo)為(0,6),點(diǎn)P從點(diǎn)O出發(fā),沿OA以每秒1個(gè)單位長度的速度向點(diǎn)A出發(fā),同時(shí)點(diǎn)Q從點(diǎn)A出發(fā),沿AB以每秒2個(gè)單位長度的速度向點(diǎn)B運(yùn)動(dòng),當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)運(yùn)動(dòng)停止.設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒.
(1)當(dāng)t=2時(shí),線段PQ的中點(diǎn)坐標(biāo)為(,2);
(2)當(dāng)△CBQ與△PAQ相似時(shí),求t的值;
(3)當(dāng)t= 33、1時(shí),拋物線y=x2+bx+c經(jīng)過P,Q兩點(diǎn),與y軸交于點(diǎn)M,拋物線的頂點(diǎn)為K,如圖2所示,問該拋物線上是否存在點(diǎn)D,使∠MQD=∠MKQ?若存在,求出所有滿足條件的D的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
圖1 圖2
解:(2)如圖1,∵當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)A重合時(shí)運(yùn)動(dòng)停止,且△PAQ可以構(gòu)成三角形,∴0<t<3.
∵四邊形OABC是矩形,∴∠B=∠PAQ=90°.
∴當(dāng)△CBQ與△PAQ相似時(shí),存在兩種情況:
①當(dāng)△PAQ∽△QBC時(shí),=.
∴=.解得t1=3(舍),t2=.
②當(dāng)△PAQ∽△CBQ時(shí),=.
∴=.解得t=.
∵0<t<3,∴x=不符合題意,舍去.
34、
綜上所述,當(dāng)△CBQ與△PAQ相似時(shí),t的值是或.
(3)當(dāng)t=1時(shí),P(1,0),Q(3,2),
把P(1,0),Q(3,2)代入拋物線y=x2+bx+c中,得
解得
∴拋物線解析式y(tǒng)=x2-3x+2=(x-)2-.
∴頂點(diǎn)K(,-).
∵Q(3,2),M(0,2),∴MQ∥x軸.
作拋物線對(duì)稱軸,交MQ于點(diǎn)E,
∴KM=KQ,KE⊥MQ.
∴∠MKE=∠QKE=∠MKQ.
如圖2,∠MQD=∠MKQ=∠QKE.
設(shè)DQ交y軸于點(diǎn)H.
∵∠HMQ=∠QEK=90°,∴△KEQ∽△QMH.
∴=.∴=.
∴MH=2.∴H(0,4).
易得HQ的解析式為y=-x+ 35、4.
則解得x1=3(舍),x2=-.
∴D(-,).
同理,在M的下方,y軸上存在點(diǎn)H,如圖3,使∠HQM=∠MKQ=∠QKE,
圖3
由對(duì)稱性得,H(0,0),易得OQ的解析式為y=x.
則解得x1=3(舍),x2=.
∴D(,).
綜上所述,點(diǎn)D的坐標(biāo)為(-,)或(,).
類型3 探究面積問題
1.(xx·菏澤)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,拋物線y=ax2+bx-5交y軸于點(diǎn)A,交x軸于點(diǎn)B(-5,0)和點(diǎn)C(1,0),過點(diǎn)A作AD∥x軸交拋物線于點(diǎn)D.
(1)求此拋物線的表達(dá)式;
(2)點(diǎn)E是拋物線上一點(diǎn),且點(diǎn)E關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)在直線A 36、D上,求△EAD的面積;
(3)若點(diǎn)P是直線AB下方的拋物線上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí),△ABP的面積最大,求出此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo)和△ABP的最大面積.
解:(1)∵拋物線y=ax2+bx-5交x軸于點(diǎn)B(-5,0)和點(diǎn)C(1,0),
∴
解得
∴此拋物線的表達(dá)式是y=x2+4x-5.
(2)∵拋物線y=x2+4x-5交y軸于點(diǎn)A,
∴點(diǎn)A的坐標(biāo)為(0,-5).
∵AD∥x軸,點(diǎn)E是拋物線上一點(diǎn),且點(diǎn)E關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)在直線AD上,
∴點(diǎn)E的縱坐標(biāo)是5,點(diǎn)E到AD的距離是10.
當(dāng)y=-5時(shí),-5=x2+4x-5,得x=0或x=-4.
∴點(diǎn)D的坐標(biāo)為(-4,-5). 37、∴AD=4.
∴S△EAD==20.
(3)設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(p,p2+4p-5),
設(shè)直線AB的函數(shù)解析式為y=mx+n,由題意,得
解得
即直線AB的函數(shù)解析式為y=-x-5.
當(dāng)x=p時(shí),y=-p-5.
∵OB=5,∴S△ABP=·5=[-(p+)2+].
∵點(diǎn)P是直線AB下方的拋物線上一動(dòng)點(diǎn),
∴-5<p<0.
∴當(dāng)p=-時(shí),S取得最大值,此時(shí)S=,點(diǎn)P的坐標(biāo)是(-,-).
即點(diǎn)P的坐標(biāo)是(-,-)時(shí),△ABP的面積最大,此時(shí)△ABP的面積是.
2.(xx·內(nèi)江)如圖,已知拋物線y=ax2+bx-3與x軸交于點(diǎn)A(-3,0)和點(diǎn)B(1,0),交y軸于點(diǎn) 38、C,過點(diǎn)C作CD∥x軸,交拋物線于點(diǎn)D.
(1)求拋物線的解析式;
(2)若直線y=m(-3<m<0)與線段AD,BD分別交于G,H兩點(diǎn),過點(diǎn)G作EG⊥x軸于點(diǎn)E,過點(diǎn)H作HF⊥x軸于點(diǎn)F,求矩形GEFH的最大面積;
(3)若直線y=kx+1將四邊形ABCD分成左、右兩個(gè)部分,面積分別為S1,S2,且S1∶S2=4∶5,求k的值.
備用圖
解:(1)∵拋物線y=ax2+bx-3與x軸交于點(diǎn)A(-3,0)和點(diǎn)B(1,0),
∴解得
∴拋物線的解析式為y=x2+2x-3. 39、
(2)由(1)知,拋物線的解析式為y=x2+2x-3,
∴C(0,-3).
由x2+2x-3=-3,得x=0或x=-2.
∴D(-2,-3).
∵A(-3,0)和點(diǎn)B(1,0),
∴直線AD的解析式為y=-3x-9,直線BD的解析式為y=x-1.
∵直線y=m(-3<m<0)與線段AD,BD分別交于G,H兩點(diǎn),
∴G(-m-3,m),H(m+1,m).
∴GH=m+1-(-m-3)=m+4.
∴S矩形GEFH=-m(m+4)=-(m2+3m)
=-(m+)2+3.
∴當(dāng)m=-時(shí),矩形GEFH有最大面積為3.
(3)∵A(-3,0),B(1,0),∴AB=4.
∵C 40、(0,-3),D(-2,-3),∴CD=2.
∴S四邊形ABCD=×3×(4+2)=9.
∵S1∶S2=4∶5,∴S1=4.
設(shè)直線y=kx+1與線段AB相交于點(diǎn)M,與線段CD相交于點(diǎn)N,
∴M(-,0),N(-,-3).
∴AM=-+3,DN=-+2.
∴S1=(-+3-+2)×3=4.
∴k=.
類型4 探究特殊三角形的存在性問題
1.(xx·赤峰)已知拋物線y=-x2-x的圖象如圖所示:
(1)將該拋物線向上平移2個(gè)單位長度,分別交x軸于A,B兩點(diǎn),交y軸于點(diǎn)C,則平移后的解析式為y=-x2-x+2;
(2)判斷△ABC的形狀,并說明理由;
(3)在拋物線對(duì)稱軸上 41、是否存在一點(diǎn)P,使得以A,C,P為頂點(diǎn)的三角形是等腰三角形?若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
解:(2)當(dāng)y=0時(shí),-x2-x+2=0,解得x1=-4,x2=1,即B(-4,0),A(1,0).
當(dāng)x=0時(shí),y=2,即C(0,2).
AB=1-(-4)=5,AB2=25,
AC2=(1-0)2+(0-2)2=5,BC2=(-4-0)2+(0-2)2=20,
∵AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形.
(3)y=-x2-x+2的對(duì)稱軸是直線x=-,設(shè)P(-,n),
AP2=(1+)2+n2=+n2,CP2=+(2-n)2,AC2=12+22=5,
42、當(dāng)AP=AC時(shí),AP2=AC2,+n2=5,方程無解;
當(dāng)AP=CP時(shí),AP2=CP2,+n2=+(2-n)2,解得n=0,即P1(-,0).
當(dāng)AC=CP時(shí)AC2=CP2,+(2-n)2=5,解得n1=2+,n2=2-,P2(-,2+),P3(-,2-).
綜上所述:使得以A,C,P為頂點(diǎn)的三角形是等腰三角形,點(diǎn)P的坐標(biāo)(-,0),(-,2+),(-,2-).
2.(xx·臨沂)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,∠ACB=90°,OC=2OB,tan∠ABC=2,點(diǎn)B的坐標(biāo)為(1,0).拋物線y=-x2+bx+c經(jīng)過A,B兩點(diǎn).
(1)求拋物線的解析式;
(2)點(diǎn)P是直線AB上方 43、拋物線上的一點(diǎn),過點(diǎn)P作PD垂直x軸于點(diǎn)D,交線段AB于點(diǎn)E,使PE=DE.
①求點(diǎn)P的坐標(biāo);
②在直線PD上是否存在點(diǎn)M,使△ABM為直角三角形?若存在,求出符合條件的所有點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
解:(1)∵B(1,0),
∴OB=1.
∵OC=2OB=2,
∴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
∴拋物線的解析式為y=-x2-3x+4.
(2)①∵A(-2,6),B(1,0),易得AB的解析式為y=-2x+2.
設(shè)P(x 44、,-x2-3x+4),則E(x,-2x+2).
∵PE=DE,∴-x2-3x+4-(-2x+2)=(-2x+2),解得x=1(舍)或-1.
∴P(-1,6).
②∵M(jìn)在直線PD上,且P(-1,6),設(shè)M(-1,y),
∴AM2=(-1+2)2+(y-6)2=1+(y-6)2.
BM2=(1+1)2+y2=4+y2.
AB2=(1+2)2+62=45.
分三種情況:
i)當(dāng)∠AMB=90°時(shí),有AM2+BM2=AB2,
∴1+(y-6)2+4+y2=45,解得y=3±.
∴M(-1,3+)或(-1,3-).
ii)當(dāng)∠ABM=90°時(shí),有AB2+BM2=AM2,
∴45+ 45、4+y2=1+(y-6)2,解得y=-1.
∴M(-1,-1).
iii)當(dāng)∠BAM=90°時(shí),有AM2+AB2=BM2,
∴1+(y-6)2+45=4+y2,解得y=.
∴M(-1,).
綜上所述,點(diǎn)M的坐標(biāo)為(-1,3+)或(-1,3-)或(-1,-1)或(-1,).
3.(xx·眉山)如圖1,已知拋物線y=ax2+bx+c的圖象經(jīng)過點(diǎn)A(0,3),B(1,0),其對(duì)稱軸為直線l:x=2,過點(diǎn)A作AC∥x軸交拋物線于點(diǎn)C,∠AOB的平分線交線段AC于點(diǎn)E,點(diǎn)P是拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),設(shè)其橫坐標(biāo)為m.
(1)求拋物線的解析式;
(2)若動(dòng)點(diǎn)P在直線OE下方的拋物線上 46、,連接PE,PO,當(dāng)m為何值時(shí),四邊形AOPE面積最大,并求出其最大值;
(3)如圖2,F(xiàn)是拋物線的對(duì)稱軸l上的一點(diǎn),在拋物線上是否存在點(diǎn)P,使△POF成為以點(diǎn)P為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形?若存在,直接寫出所有符合條件的點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
圖1 圖2
解:(1)設(shè)拋物線與x軸的另一個(gè)交點(diǎn)為D,由對(duì)稱性,得D(3,0).
設(shè)拋物線的解析式為y=a(x-1)(x-3).
把A(0,3)代入,得3=3a,a=1.
∴拋物線的解析式為y=x2-4x+3.
(2)設(shè)P(m,m2-4m+3),
∵OE平分∠AOB,∠AOB=90°,∴∠AOE=4 47、5°.
∴△AOE是等腰直角三角形.
∴AE=OA=3.∴E(3,3).
易得OE的解析式為y=x.
過P作PG∥y軸,交OE于點(diǎn)G,∴G(m,m).
∴PG=m-(m2-4m+3)=-m2+5m-3.
∴S四邊形AOPE=S△AOE+S△POE=×3×3+PG·AE=+×3×(-m2+5m-3)=-m2+=-(m-)2+.
∵-<0,∴當(dāng)m=時(shí),S有最大值是.
(3)當(dāng)點(diǎn)P在對(duì)稱軸左側(cè)時(shí),過點(diǎn)P作MN⊥y軸,交y軸于點(diǎn)M,交l于點(diǎn)N,
∵△OPF是等腰直角三角形,且OP=PF,
易得△OMP≌△PNF,∴OM=PN.
∵P(m,m2-4m+3),則-m2+4m-3=2- 48、m,
解得m=或.
∴P的坐標(biāo)為(,)或(,).
當(dāng)P在對(duì)稱軸右側(cè)時(shí),過P′作M′N′⊥x軸于點(diǎn)N′,過F′作F′M′⊥M′N′于點(diǎn)M′,
同理得,△ON′P′≌△P′M′F′,∴P′N′=F′M′.
則-m2+4m-3=m-2,解得x=或;
P′的坐標(biāo)為(,)或(,).
綜上所述,點(diǎn)P的坐標(biāo)是:(,)或(,)或(,)或(,).
類型5 探究特殊四邊形存在性問題
1.(xx·自貢)如圖,拋物線y=ax2+bx-3過A(1,0),B(-3,0),直線AD交拋物線于點(diǎn)D,點(diǎn)D的橫坐標(biāo)為-2,點(diǎn)P(m,n)是線段AD上的動(dòng)點(diǎn).
(1)求直線AD及拋物線的解析式 49、;
(2)過點(diǎn)P的直線垂直于x軸,交拋物線于點(diǎn)Q,求線段PQ的長度l與m的關(guān)系式,m為何值時(shí),PQ最長?
(3)在平面內(nèi)是否存在整點(diǎn)R(橫、縱坐標(biāo)都為整數(shù)),使得P,Q,D,R為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形?若存在,直接寫出點(diǎn)R的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
解:(1)把A(1,0),B(-3,0)代入拋物線解析式,得
解得
∴拋物線的解析式為y=x2+2x-3.
∴當(dāng)x=-2時(shí),y=-3,即D(-2,-3).
設(shè)AD的解析式為y=kx+b,將A(1,0),D(-2,-3)代入,得
解得
∴直線AD的解析式為y=x-1.
(2)設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(m,m-1),Q(m,m2+2m- 50、3),
∴l(xiāng)=(m-1)-(m2+2m-3)=-(m+)2+.
∴當(dāng)m=-時(shí),l最大=,即PQ長度最長為.
(3)由(2)可知,0<PQ≤.當(dāng)PQ為邊時(shí),DR∥PQ且DR=PQ.
∵R是整點(diǎn),D(-2,-3),∴PQ是正整數(shù).
∴PQ=1或2.當(dāng)PQ=1時(shí),DR=1.
此時(shí)點(diǎn)R的橫坐標(biāo)為-2,縱坐標(biāo)為-3+1=-2或-3-1=-4,
∴R(-2,-2)或R(-2,-4).
當(dāng)PQ=2時(shí),DR=2.
此時(shí)點(diǎn)R的橫坐標(biāo)為-2,縱坐標(biāo)為-3+2=-1或-3-2=-5.
∴R(-2,-1)或R(-2,-5).
當(dāng)QR為邊時(shí),QR∥DP,且QR=DP.
設(shè)點(diǎn)R的坐標(biāo)為(n,n+m 51、2+m-3),則QR2=2(m-n)2.
又∵P(m,m-1),D(-2,-3),∴PD2=2(m+2)2.
∴(m+2)2=(m-n)2,解得n=-2(不合題意,舍去)或n=2m+2.
∴點(diǎn)R的坐標(biāo)為(2m+2,m2+3m-1).
∵R是整點(diǎn),-2<m<1,
∴當(dāng)m=-1時(shí),點(diǎn)R的坐標(biāo)為(0,-3);
當(dāng)m=0時(shí),點(diǎn)R的坐標(biāo)為(2,-1).
綜上所述,存在滿足R的點(diǎn),它的坐標(biāo)為(-2,-2)或(-2,-4)或(-2,-1)或(-2,-5)或(0,-3)或(2,-1).
2.(xx·齊齊哈爾)綜合與探究
如圖1所示,直線y=x+c與x軸交于點(diǎn)A(-4,0),與 52、y軸交于點(diǎn)C,拋物線y=-x2+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A,C.
(1)求拋物線的解析式;
(2)點(diǎn)E在拋物線的對(duì)稱軸上,求CE+OE的最小值;
(3)如圖2所示,M是線段OA的上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)M垂直于x軸的直線與直線AC和拋物線分別交于點(diǎn)P,N.
①若以C,P,N為頂點(diǎn)的三角形與△APM相似,則△CPN的面積為或4;
②若點(diǎn)P恰好是線段MN的中點(diǎn),點(diǎn)F是直線AC上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),在坐標(biāo)平面內(nèi)是否存在點(diǎn)D,使以點(diǎn)D,F(xiàn),P,M為頂點(diǎn)的四邊形是菱形?若存在,請(qǐng)直接寫出點(diǎn)D的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
注:二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的頂點(diǎn)坐標(biāo)為(-,)
圖1 53、 圖2
解:(1)將A(-4,0)代入y=x+c,∴c=4.
將A(-4,0)和c=4代入y=-x2+bx+c,
∴b=-3.
∴拋物線解析式為y=-x2-3x+4.
(2)作點(diǎn)C關(guān)于拋物線的對(duì)稱軸直線l的對(duì)稱點(diǎn)C′,連接OC′,交直線l于點(diǎn)E.連接CE,此時(shí)CE+OE的值最?。?
∵拋物線對(duì)稱軸為直線x=-,∴CC′=3.
由勾股定理,得OC′=5,∴CE+OE的最小值為5.
②存在.
設(shè)M坐標(biāo)為(a,0),
則N為(a,-a2-3a+4).
則P點(diǎn)坐標(biāo)為(a,).
把點(diǎn)P坐標(biāo)代入y=x+4.
解得a1=-4(舍去),a2=-1,則P(-1,3).
當(dāng)PF=FM時(shí), 54、點(diǎn)D在PM的垂直平分線上,則D(,).
當(dāng)PM=PF時(shí),由菱形性質(zhì)得,點(diǎn)D坐標(biāo)為(-1+,)或(-1-,-).
當(dāng)MP=MF時(shí),M,D關(guān)于直線y=x+4對(duì)稱,點(diǎn)D坐標(biāo)為(-4,3).
類型6 探究全等、相似三角形的存在性問題
1.(xx·衡陽)如圖,已知直線y=-2x+4分別交x軸,y軸于點(diǎn)A,B,拋物線過A,B兩點(diǎn),點(diǎn)P是線段AB上一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作PC⊥x軸于點(diǎn)C,交拋物線于點(diǎn)D.
(1)若拋物線的解析式為y=-2x2+2x+4,設(shè)其頂點(diǎn)為M,其對(duì)稱軸交AB于點(diǎn)N.
①求點(diǎn)M,N的坐標(biāo);
②是否存在點(diǎn)P,使四邊形MNPD為菱形?并說明理由;
(2)當(dāng)點(diǎn)P的橫坐 55、標(biāo)為1時(shí),是否存在這樣的拋物線,使得以B,P,D為頂點(diǎn)的三角形與△AOB相似?若存在,求出滿足條件的拋物線的解析式;若不存在,請(qǐng)說明理由.
解:(1)①如圖1,
圖1
∵y=-2x2+2x+4=-2(x-)2+,
∴頂點(diǎn)為M的坐標(biāo)為(,).
當(dāng)x=時(shí),y=-2×+4=3,則點(diǎn)N坐標(biāo)為(,3).
②不存在.理由如下:
MN=-3=.
設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(m,-2m+4),則D(m,-2m2+2m+4),
∴PD=-2m2+2m+4-(-2m+4)=-2m2+4m.
∵PD∥MN,
當(dāng)PD=MN時(shí),四邊形MNPD為平行四邊形,即-2m2+4m=,解得m1=(舍去),m2=.
56、此時(shí)P點(diǎn)坐標(biāo)為(,1).
∵PN==,∴PN≠M(fèi)N.
∴平行四邊形MNPD不為菱形.
∴不存在點(diǎn)P,使四邊形MNPD為菱形.
(2)存在.
如圖2,OB=4,OA=2,則AB==2.
圖2
當(dāng)x=1時(shí),y=-2x+4=2,則P(1,2).
∴PB==.
設(shè)拋物線的解析式為y=ax2+bx+4.
把A(2,0)代入,得4a+2b+4=0,解得b=-2a-2.
∴拋物線的解析式為y=ax2-2(a+1)x+4.
當(dāng)x=1時(shí),y=ax2-2(a+1)x+4=a-2a-2+4=2-a,則D(1,2-a).
∴PD=2-a-2=-a.
∵DC∥OB,∴∠DPB=∠OBA. 57、
∴當(dāng)=時(shí),△PDB∽△BOA,即=,解得a=-2,此時(shí)拋物線解析式為y=-2x2+2x+4.
當(dāng)=時(shí),△PDB∽△BAO,即=,解得a=-,此時(shí)拋物線解析式為y=-x2+3x+4.
綜上所述,滿足條件的拋物線的解析式為y=-2x2+2x+4或y=-x2+3x+4.
2.如圖,拋物線y=ax2+c(a≠0)與y軸交于點(diǎn)A,與x軸交于B,C兩點(diǎn)(點(diǎn)C在x軸正半軸上),△ABC為等腰直角三角形,且面積為4.現(xiàn)將拋物線沿BA方向平移,平移后的拋物線經(jīng)過點(diǎn)C時(shí),與x軸的另一交點(diǎn)為E,其頂點(diǎn)為F,對(duì)稱軸與x軸的交點(diǎn)為H.
(1)求a,c的值;
(2)連接OF,試判斷△OEF是 58、否為等腰三角形,并說明理由;
(3)現(xiàn)將一足夠大的三角板的直角頂點(diǎn)Q放在射線AF或射線HF上,一直角邊始終過點(diǎn)E,另一直角邊與y軸相交于點(diǎn)P,是否存在這樣的點(diǎn)Q,使以點(diǎn)P,Q,E為頂點(diǎn)的三角形與△POE全等?若存在,求出點(diǎn)Q的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
圖1 圖2
圖3 圖4
圖5 圖6
解:(1)∵△ABC為等腰直角三角形,
∴OA=BC.
又∵S△ABC=BC·OA=4,即OA2=4,
∴OA=2.
∴A(0,2),B(-2,0),C(2,0).
∴解得
∴a=-,c=2.
(2)△OEF是等腰三角形.理由如下:
如圖1, 59、∵A(0,2),B(-2,0),
∴直線AB的函數(shù)解析式為y=x+2.
又∵平移后的拋物線頂點(diǎn)F在射線BA上,
∴設(shè)頂點(diǎn)F的坐標(biāo)為(m,m+2).
∴平移后的拋物線函數(shù)表達(dá)式為y=-(x-m)2+m+2.
∵拋物線過點(diǎn)C(2,0).
∴-(2-m)2+m+2=0.解得m1=0(舍去),m2=6.
∴平移后的拋物線函數(shù)解析式為y=-(x-6)2+8,即y=-x2+6x-10.
當(dāng)y=0時(shí),-x2+6x-10=0,
解得x1=2,x2=10.
∴E(10,0),OE=10.
又∵F(6,8),OH=6,F(xiàn)H=8.
∴OF===10.
∴OE=OF,即△OEF為等腰三角形. 60、
(3)存在.點(diǎn)Q的位置分兩種情形:
情形一:點(diǎn)Q在射線HF上,
當(dāng)點(diǎn)P在x軸上方時(shí),如圖2.
∵△PQE≌△POE,∴QE=OE=10.
在Rt△QHE中,QH===2,∴Q(6,2);
當(dāng)點(diǎn)P在x軸下方時(shí),如圖3,有PQ=OE=10,
過P點(diǎn)作PK⊥HF于點(diǎn)K,則PK=6.
在Rt△PQK中,QK===8.
∵∠PQE=90°,∴∠PQK+∠HQE=90°.
∵∠HQE+∠HEQ=90°,∴∠PQK=∠HEQ.
又∵∠PKQ=∠QHE=90°,
∴△PKQ∽△QHE.
∴=,即=,解得QH=3.
∴Q(6,3).
情形二:點(diǎn)Q在射線AF上,
當(dāng)PQ=OE=1 61、0時(shí),如圖4,有QE=PO,
∴四邊形POEQ為矩形,∴Q的橫坐標(biāo)為10.
當(dāng)x=10時(shí),y=x+2=12,∴Q(10,12).
當(dāng)QE=OE=10時(shí),如圖5.
過Q點(diǎn)作QM⊥y軸于點(diǎn)M,過E點(diǎn)作x軸的垂線交QM于點(diǎn)N.
設(shè)Q的坐標(biāo)為(x,x+2),
∴MQ=x,QN=10-x,EN=x+2.
在Rt△QEN中,QE2=QN2+EN2,
即102=(10-x)2+(x+2)2,解得x=4±.
當(dāng)x=4+時(shí),如圖5,y=x+2=6+,
∴Q(4+,6+).
當(dāng)x=4-時(shí),如圖6,y=x+2=6-,
∴Q(4-,6-).
綜上所述,存在點(diǎn)Q(6,2)或(6,3)或(10, 62、12)或(4+,6+)或(4-,6-),使以P,Q,E三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形與△POE全等.
類型7 反比例函數(shù)與幾何圖形的綜合
1.(xx·宜昌)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,矩形OADB的頂點(diǎn)A,B的坐標(biāo)分別為A(-6,0),B(0,4).過點(diǎn)C(-6,1)的雙曲線y=(k≠0)與矩形OADB的邊BD交于點(diǎn)E.
(1)填空:OA=6,k=-6,點(diǎn)E的坐標(biāo)為(-,4);
(2)當(dāng)1≤t≤6時(shí),經(jīng)過點(diǎn)M(t-1,-t2+5t-)與點(diǎn)N(-t-3,-t2+3t-)的直線交y軸于點(diǎn)F,點(diǎn)P是過M,N兩點(diǎn)的拋物線y=-x2+bx+c的頂點(diǎn).
①當(dāng)點(diǎn)P在雙曲線y=上時(shí),求證: 63、直線MN與雙曲線y=?jīng)]有公共點(diǎn);
②當(dāng)拋物線y=-x2+bx+c與矩形OADB有且只有三個(gè)公共點(diǎn),求t的值;
③當(dāng)點(diǎn)F和點(diǎn)P隨著t的變化同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)時(shí),求t的取值范圍,并求在運(yùn)動(dòng)過程中直線MN在四邊形OAEB中掃過的面積.
解:(1)∵A點(diǎn)坐標(biāo)為(-6,0),∴OA=6.
∵點(diǎn)C(-6,1)在雙曲線y=上,∴k=-6.
當(dāng)y=4時(shí),x=-=-.
∴點(diǎn)E的坐標(biāo)為(-,4).
(2)①證明:設(shè)直線MN解析式為y1=k1x+b1.
由題意,得解得
∵拋物線y=-x2+bx+c過點(diǎn)M,N,
∴解得
∴拋物線解析式為y=-x2-x+5t-2.
∴頂點(diǎn)P坐標(biāo)為(-1,5t-). 64、
∵P在雙曲線y=-上,
∴(5t-)×(-1)=-6.∴t=.
此時(shí)直線MN解析式為y=x+.
聯(lián)立
∴8x2+35x+48=0.
∵Δ=352-4×8×48=1 225-1 536<0,
∴直線MN與雙曲線y=-沒有公共點(diǎn).
②當(dāng)拋物線過點(diǎn)B,此時(shí)拋物線y=-x2+bx+c與矩形OADB有且只有三個(gè)公共點(diǎn),
∴4=5t-2,得t=.
當(dāng)拋物線頂點(diǎn)在線段DB上,此時(shí)拋物線與矩形OADB有且只有三個(gè)公共點(diǎn),
∴5t-=4,得t=.
∴t=或t=.
③∵點(diǎn)P的坐標(biāo)為(-1,5t-),∴yP=5t-.
當(dāng)1≤t≤6時(shí),yP隨t的增大而增大,此時(shí),點(diǎn)P在直線x=-1上向上 65、運(yùn)動(dòng).
∵點(diǎn)F的坐標(biāo)為(0,-t2+4t-),
∴yF=-(t-4)2+.
∴當(dāng)1≤t≤4時(shí),yF隨t的增大而增大.
此時(shí),隨著t的增大,點(diǎn)F在y軸上向上運(yùn)動(dòng).
∴1≤t≤4.
當(dāng)t=1時(shí),直線MN:y=x+3與x軸交于點(diǎn)G(-3,0),與y軸交于點(diǎn)H(0,3).
當(dāng)t=4-時(shí),直線MN過點(diǎn)A.
∴當(dāng)1≤t≤4時(shí),直線MN在四邊形AEBO中掃過的面積為S=S四邊形AEBO-S△GHO=×(+6)×4-×3×3=.
類型8 其他問題
1.(xx·武漢)拋物線L:y=-x2+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A(0,1),與它的對(duì)稱軸直線x=1交于點(diǎn)B.
(1)直接寫出拋物線L的 66、解析式;
(2)如圖1,過定點(diǎn)的直線y=kx-k+4(k<0)與拋物線L交于點(diǎn)M,N.若△BMN的面積等于1,求k的值;
(3)如圖2,將拋物線L向上平移m(m>0)個(gè)單位長度得到拋物線L1,拋物線L1與y軸交于點(diǎn)C,過點(diǎn)C作y軸的垂線交拋物線L1于另一點(diǎn)D.F為拋物線L1的對(duì)稱軸與x軸的交點(diǎn),P為線段OC上一點(diǎn).若△PCD與△POF相似,并且符合條件的點(diǎn)P恰有2個(gè),求m的值及相應(yīng)點(diǎn)P的坐標(biāo).
圖1 圖2
解:(1)由題意,知解得
∴拋物線L的解析式為y=-x2+2x+1.
(2)∵y=kx-k+4=k(x-1)+4,
∴當(dāng)x=1時(shí),y=4,即該直線所過定點(diǎn)G坐標(biāo)為(1,4).
∵y=-x2+2x+1=-(x-1)2+2,
∴點(diǎn)B(1,2).則BG=2.
∵S△BMN=1,即S△BNG-S△BMG=BG·xN-BG·xM=1,∴xN-xM=1.
由得x2+(k-2)x-k+3=0.
解得x=.
則xN=,xM=.
由xN-xM=1,得=1,∴k=±3.
∵k<0,∴k=-3.
(3)設(shè)拋物線L1的解析式為y=-x2+2x+1
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