专题 二次函数的综合题专训之与角度有关的问题(专项训练)数学浙教版九年级上册
2025-10-30
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 初中数学浙教版(2012)九年级上册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 本章复习与测试 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 二次函数 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 浙江省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.26 MB |
| 发布时间 | 2025-10-30 |
| 更新时间 | 2025-07-25 |
| 作者 | ysyhm2023 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2024-07-01 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/46076662.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
九年级数学上册《第1章 二次函数》
二次函数的综合专训(八)
-----与角度有关的存在性问题
●●解决与角度有关的存在性问题的方法:
★一、等角存在性问题的方法……交点法
(1) 分类讨论:一般分两类,一是点在x轴上方;二是点在x轴下方.
(2) 画图找点:根据题意画草图找点帮助分析.
(3) 设点求解:构造等腰三角形或直角三角形求过动点的直线对应的函数解析式,利用直线和抛物线交点求法即可求解.
★二、二倍角存在性问题的方法:
二倍角求动点可以转化为角相等去求,转化的方法主要有三种:一是作角平分线,一是作等腰三角形,三是利用直角三角形斜边中线转化.
题型一 等角的存在性问题
1.(2023秋•余姚市期末)如图,二次函数的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连结AC,CD.
(1)求点A和点C的坐标;
(2)若在第一象限的二次函数图象上存在点D,使∠ACO=∠DCO,求点D的坐标.
2.(2023•惠东县一模)如图,直线yx+c与x轴交于点B(4,0),与y轴交于点C,抛物线ybx+c经过点B,C,与x轴的另一个交点为A.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是直线BC下方抛物线上一动点,求四边形ACPB面积最大时点P的坐标;
(3)若M是抛物线上一点,且∠MCB=∠ABC,请直接写出点M的坐标.
3.(2024•山西模拟)综合与探究
如图,抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,连接AC,BC.点D(m,0)为线段OB上的动点(与O,B不重合),过点D作x轴的垂线与线段BC交于点E,与抛物线交于点F.(1)求直线BC的函数表达式和点A的坐标.
(2)当点E为线段DF的中点时,求线段EF的长.
(3)在抛物线上是否存在点G,使得∠ABG=∠CAB?若存在,请直接写出点G的坐标;若不存在,请说明理由.
4.(2023秋•九原区期末)如图,抛物线与x轴相交于原点和点A(4,0),在第一象限内与直线y=x交于点B(5,5),抛物线的顶点为C点.
(1)求抛物线的解析式和顶点C的坐标;
(2)点M(3,m)在抛物线上,连接MO,MB,求△MOB的面积;
(3)抛物线上是否存在点D,使得∠DOB=∠OBC?若存在,求出所有点D的坐标;若不存在,请说明理由.
5.(2024•泸县二模)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图,点M是直线BC下方的二次函数图象上的一个动点,过点M作MH⊥x轴于点H,交BC于点N,求线段MN最大时点M的坐标;
(3)在(2)的条件下,该抛物线上是否存在点Q,使得∠QCB=∠CBM.若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
6.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)该抛物线的表达式为 ;
(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,在对称轴上是否存在一点Q,连接PQ,将线段PQ绕点Q顺时针旋转90°,使点P恰好落在抛物线上?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
题型二 二倍角存在性问题
8.(2023•五莲县二模)二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上一点,连接BP、AC交于点Q,过点P作PD⊥x轴于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图1,连接BC,当∠DPB=2∠BCO时,求直线BP的解析式;
9.(2023秋•槐荫区期末)二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上一点,连接BP、AC,交于点Q,过点P作PD⊥x轴于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接PA,PC,求S△PAC的最大值;
(3)连接BC,当∠DPB=2∠BCO时,求直线BP的表达式.
10.(2023•三江县校级一模)如图,抛物线y=ax2+6x+c交x轴于A、B两点,交y轴于点C,连接AC.直线y=x﹣5经过点B、C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P为抛物线上一点,连接AP,若AP将△ABC的面积分成相等的两部分,求P点坐标;
(3)在直线BC上是否存在点M,使直线AM与直线BC形成的夹角(锐角)等于∠ACB的2倍?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
11.(2024•思明区校级二模)在平面直角坐标系中,二次函数y=mx2﹣3mx﹣10m(m为常数,且m<0)的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C.过点D(1,0)且平行于y轴的直线l交该二次函数图象于点E,交线段BC于点F.
(1)求点A和点B的坐标;
(2)求证:∠ECF=2∠DBF;
(3)若点B关于CE的对称点B′恰好落在直线l上,求此时二次函数的表达式.
12.(2023•长清区一模)已知抛物线y=ax2+bx+3经过点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上的动点.
(1)抛物线的解析式为 ,抛物线的顶点坐标为 ;
(2)如图1,是否存在点P,使四边形BOCP的面积为8?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,连接OP交BC于点D,当S△CPD:S△BPD=1:2时,请求出点D的坐标;
(4)如图3,点E的坐标为(0,﹣1),点G为x轴负半轴上的一点,∠OGE=15°,连接PE,若∠PEG=2∠OGE,请求出点P的坐标.
题型三 45°角的存在性问题
13.(2023•武进区校级模拟)如图,函数y=﹣x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0)和点B,交y轴于点C(0,3).
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)点P在抛物线上,求当∠CBP=45°时点P的坐标.
14.(2024•市中区一模)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+2与x轴交于两点,B(点A在B左边),交y轴于C,点是抛物线上一点.
(1)求抛物线的关系式;
(2)在对称轴上找一点M,使MA+MC的值最小,求点M的坐标;
(3)如图2,抛物线上是否存在点Q,使∠QCP=45°?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
15.(2023秋•克州期末)【建立模型】(1)如图1,点B是线段CD上的一点,AC⊥BC,AB⊥BE,ED⊥BD,垂足分别为C,B,D,AB=BE.求证:△ACB≌△BDE;
【类比迁移】(2)如图2,点A(﹣3,a)在反比例函数图象上,连接OA,将OA绕点O逆时针旋转90°到OB,若反比例函数经过点B.
①求点B的坐标;
②求反比例函数的解析式;
【拓展延伸】(3)如图3,抛物线y=x2+2x﹣3与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于C点,已知点Q(0,﹣1),连接AQ,抛物线上是否存在点M,使得∠MAQ=45°,若存在,求出点M的横坐标.
16.(2024•武威二模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+2与x轴相交于A(﹣1,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是直线BC上方抛物线上一动点,连接PB,PC,求△PBC面积的最大值以及此时点P的坐标;
(3)抛物线上是否存在点Q,使∠QCB=45°?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
题型四 其它与角度有关的存在性问题
17.(2023•东平县校级模拟)如图,已知抛物线yx2+bx+c交x轴于A(﹣3,0),B(4,0)两点,交y轴于点C,点P是抛物线上一点,连接AC、BC.
(1)求抛物线的表达式;
(2)连接OP,BP,若S△BOP=2S△AOC,求点P的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得∠QBA=75°?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
18.(2024•凉州区校级模拟)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点P是直线BC上方抛物线上的一动点,过点P作y轴的平行线PE交直线BC于点E,过点P作x轴的平行线PF交直线BC于点F,求△PEF面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,连接AC,BC,抛物线上是否存在点Q,使∠CBQ+∠ACO=45°?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
19.(2024•冷水滩区校级模拟)如图①,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若点D是抛物线上第一象限内的一个动点,连接CD,BD,BC,AC.当△BCD的面积等于△AOC面积的2倍时,求点D的坐标;
(3)抛物线上是否存在点P,使得∠CBP+∠ACO=∠ABC?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
20.(2023•惠山区校级三模)已知抛物线的解析式y=ax2+bx+3与x轴交于A、B两点,点B的坐标为(﹣1,0)抛物线与y轴正半轴交于点C,△ABC面积为6.
(1)如图1,求此抛物线的解析式;
(2)P为第一象限抛物线上一动点,过P作PG⊥AC,垂足为点G,设点P的横坐标为t,线段PG的长为d,求d与t之间的函数关系式,并直接写出自变量t的取值范围;
(3)如图2,在(2)的条件下,过点B作CP的平行线交y轴上一点F,连接AF,在BF的延长线上取点E,连接PE,若PE=AF,∠AFE+∠BEP=180°,求点P的坐标.
21.(2024•南岗区校级二模)在平面直角坐标系中,O为坐标原点,直线交x轴的正半轴于点D,交y轴的正半轴于点C,抛物线交x轴的负半轴于点A,交x轴的正半轴于点B,OC=8OA.
(1)如图1,求m的值;
(2)如图2,点P在第四象限的抛物线上,过点P作PQ∥y轴交CD于Q,设PQ为d,点P横坐标为t,求d与t的函数关系(不要求写t的取值范围);
(3)如图3,在(2)的条件下,连接PC交x轴于N,过P作PH⊥y轴于H,延长PH到E,连接EA,延长EA交y轴于F,连接FN并延长至T,使FT=FE,连接TE,将射线FT绕点F逆时针旋转45°,交直线PQ于点K,交PC于W,若∠EFT+∠EPC=135°,∠KFN=2∠PET,求点K的坐标.
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九年级数学上册《第1章 二次函数》
二次函数的综合专训(八)
-----与角度有关的存在性问题
●●解决与角度有关的存在性问题的方法:
★一、等角存在性问题的方法……交点法
(1) 分类讨论:一般分两类,一是点在x轴上方;二是点在x轴下方.
(2) 画图找点:根据题意画草图找点帮助分析.
(3) 设点求解:构造等腰三角形或直角三角形求过动点的直线对应的函数解析式,利用直线和抛物线交点求法即可求解.
★二、二倍角存在性问题的方法:
二倍角求动点可以转化为角相等去求,转化的方法主要有三种:一是作角平分线,一是作等腰三角形,三是利用直角三角形斜边中线转化.
题型一 等角的存在性问题
1.(2023秋•余姚市期末)如图,二次函数的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连结AC,CD.
(1)求点A和点C的坐标;
(2)若在第一象限的二次函数图象上存在点D,使∠ACO=∠DCO,求点D的坐标.
【分析】(1)根据函数的性质求点的坐标即可;
(2)设A点关于y轴的对称点为A'(2,0),由∠ACO=∠DCO,可知D点在直线CA'上,求出直线A'C与抛物线的交点即为所求.
【解答】解:(1)当x=0时,y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
当x2x﹣3=0时,解得x=﹣2或x=3,
∴A(﹣2,0);
(2)设A点关于y轴的对称点为A'(2,0),
∵∠ACO=∠DCO,
∴D点在直线CA'上,
设直线CA'的解析式为y=kx﹣3,
∴2k﹣3=0,
解得k,
∴直线A'C的解析式为yx﹣3,
当x2x﹣3x﹣3时,解得x=0或x=4,
∴D(4,3).
【点评】本题考查二次函数的图象及性质,熟练掌握二次函数的图象及性质是解题的关键.
2.(2023•惠东县一模)如图,直线yx+c与x轴交于点B(4,0),与y轴交于点C,抛物线ybx+c经过点B,C,与x轴的另一个交点为A.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是直线BC下方抛物线上一动点,求四边形ACPB面积最大时点P的坐标;
(3)若M是抛物线上一点,且∠MCB=∠ABC,请直接写出点M的坐标.
【分析】(1)先求出点C(0,﹣2),利用待定系数法可求解;
(2)过点P作PE⊥AB交BC于点E,先求出点A坐标,设点P(a,a2a﹣2),则点E(a,a﹣2),利用面积和差关系可求解;
(3)分两种情况讨论,先求出直线BM或BM'的解析式,联立方程组可求解.
【解答】解:(1)直线yx+c与x轴交于点B(4,0),
∴04+c,
∴c=﹣2,
∴点C(0,﹣2),
∵抛物线ybx+c经过点B,C,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为:yx﹣2;
(2)如图1,过点P作PE⊥AB交BC于点E,
∵抛物线yx﹣2与x轴的交点为A、B,
∴0x﹣2,
∴x1=4,x2=﹣1,
∴点A(﹣1,0),
设点P(a,a2a﹣2),则点E(a,a﹣2),
∴PEa﹣2﹣(a2a﹣2)a2+2a,
∵四边形ACPB面积(4+1)×2(a2+2a)×4=﹣(a﹣2)2+9,
∴当a=2时,四边形ACPB面积有最大值,
此时点P(2,﹣3);
(3)如图2,当点M在BC上方时,设CM交AB于点H,
∵∠MCB=∠ABC,
∴CH=BH,
∵CH2=OC2+OH2,
∴BH2=4+(4﹣BH)2,
∴BH,
∴OH,
∴点H(,0),
∵点C(0,﹣2),点H(,0),
∴直线CH解析式为:yx﹣2,
联立方程组可得,
解得:或,
∴点M(,),
当点M'在BC下方时,
∵∠M'CB=∠ABC,
∴M'C∥AB,
∴点M'的纵坐标为﹣2,
∴点M'的坐标为(3,﹣2);
综上所述:点M(,)或(3,﹣2).
【点评】本题考查的二次函数综合运用,涉及到一次函数、解直角三角形等相关知识,利用勾股定理求出点H的坐标是本题的关键.
3.(2024•山西模拟)综合与探究
如图,抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,连接AC,BC.点D(m,0)为线段OB上的动点(与O,B不重合),过点D作x轴的垂线与线段BC交于点E,与抛物线交于点F.(1)求直线BC的函数表达式和点A的坐标.
(2)当点E为线段DF的中点时,求线段EF的长.
(3)在抛物线上是否存在点G,使得∠ABG=∠CAB?若存在,请直接写出点G的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)先求得A(﹣3,0),B(4,0),C(0,﹣4),再利用待定系数法求解即可;
(2)用m表示出DE和DF,根据,列方程,解之即可得解;
(3)分两种情况讨论,点G在x轴下方和上方时,分别求解即可.
【解答】解:(1)令y=0,则,
解得x=﹣3或x=4;
令x=0,则y=﹣4,解得x=﹣3或x=4;
∴A(﹣3,0),B(4,0),C(0,﹣4),
设直线BC的函数表达式为y=kx﹣4,
将B(4,0)代入得0=4k﹣4,
解得k=1,
∴直线BC的函数表达式为y=x﹣4;
(2)∵点D(m,0),且0<m<4,
∴点E(m,m﹣4),,
∴DE=4﹣m,,
由题意得,
∴,
整理得m2﹣7m+12=0,
解得m=3或m=4(舍去),
∴EF=DE=4﹣3=1;
(3)在抛物线上存在点G,使得∠ABG=∠CAB;理由如下:
点G在x轴下方时,如图2,
∵∠ABG=∠CAB,
∴CG∥AB,
∴点G的纵坐标为﹣4,
解方程,
得x=0或x=1,
此时点G的坐标为(1,﹣4);
点G在x轴上方时,如图3,
∵∠ABG=∠CAB,
∴BG∥AC,
同理求得直线AC的函数表达式为,
∴设直线BG的函数表达式为,
将B(4,0)代入得,
解得,
∴直线BC的函数表达式为;
联立,
整理得x2+3x﹣28=0,
解得x=4或x=﹣7,
此时点G的坐标为;
综上,点G的坐标为或(1,﹣4);
【点评】本题考查了二次函数综合题,待定系数法求一次函数的解析式、二次函数的图象和性质、解一元二次方程,掌握相关性质是解题的关键.
4.(2023秋•九原区期末)如图,抛物线与x轴相交于原点和点A(4,0),在第一象限内与直线y=x交于点B(5,5),抛物线的顶点为C点.
(1)求抛物线的解析式和顶点C的坐标;
(2)点M(3,m)在抛物线上,连接MO,MB,求△MOB的面积;
(3)抛物线上是否存在点D,使得∠DOB=∠OBC?若存在,求出所有点D的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)运用待定系数法即可求出抛物线解析式,将抛物线化为顶点式,即可得顶点C的坐标;
(2)过点M作MN⊥x轴交直线y=x于N,求出点M(3,﹣3),则N(3,3),根据S△MOBMN•yB即可得出结论;
(3)分当点D在直线OB的上方和下方两种情况分别运用待定系数法求出直线OD的解析式,再联立方程组求解即可求出点D的坐标.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,
把原点(0,0),点A(4,0),B(5,5)代入得:
,
解得:,
∴抛物线解析式为y=x2﹣4x,
∵y=x2﹣4x=(x﹣2)2﹣4,
∴抛物线的顶点为C(2,﹣4);
(2)∵点M(3,m)在抛物线y=x2﹣4x上,
∴m=9﹣12=﹣3,
∴点M(3,﹣3),
如图1,过点M作MN⊥x轴交直线y=x于N,
∵点M(3,﹣3),
∴N(3,3),
∴MN=6,
∴S△MOBMN•yB6×5=15;
(3)存在点D,使得∠DOB=∠OBC.
如图2,当点D在直线OB的上方时,
∵∠DOB=∠OBC,
∴OD∥BC,
设直线BC的解析式为y=kx+d,则,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=3x﹣10,
∴直线OD的解析式为y=3x,
联立,得:x2﹣4x=3x,
解得:x1=0(舍去),x2=7,
当x=7时,y=3×7=21,
∴D(7,21);
当点D′在直线OB的下方时,如图3,过点B作BH⊥x轴于点H,过点H作HK⊥OB于点K,交BC于点Q,连接OM交抛物线于点D′,
则H(5,0),BH=OH=5,
∴点K是OB的中点,即K(,),
∴HK是线段OB的垂直平分线,
∴QB=QO,
∴∠D′OB=∠OBC,
设直线HK的解析式为y=k′x+b′,则,
解得:,
∴直线HK的解析式为y=﹣x+5,
联立,得,
解得:,
∴Q(,),
设直线OQ的解析式为y=k″x,则k″,
解得:k″,
∴直线OQ的解析式为yx,
与y=x2﹣4x联立,得x2﹣4xx,
解得:x1=0(舍去),x2,
当x时,y,
∴D(,);
综上所述,存在点D,使得∠DOB=∠OBC,点D的坐标为(7,21)或(,).
【点评】本题属于二次函数综合题,主要考查二次函数的性质,二次函数图象上的坐标特征,三角形的面积和两直线平行或相交问题,解题的关键是注意分类思想的运用.
5.(2024•泸县二模)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴交于点A(﹣1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图,点M是直线BC下方的二次函数图象上的一个动点,过点M作MH⊥x轴于点H,交BC于点N,求线段MN最大时点M的坐标;
(3)在(2)的条件下,该抛物线上是否存在点Q,使得∠QCB=∠CBM.若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)代入y=ax2+bx+c中得到关于a,b,c的方程组,解方程组求出a,b,c即可得到二次函数的表达式;
(2)先求出直线BC的解析式为y=x﹣3,设点M的横坐标为t,则点M的纵坐标为:t2﹣2t﹣3,由于点N的横坐标为t,则点N的纵坐标为t﹣3,据此可得出MN关于t的函数关系式,然后根据函数的最大值即可求出点M的坐标;
(3)先求出直线BM的解析式为,分两种情况进行讨论:①当点Q在直线BC上方时,则CQ∥BM,再求出直线CQ的解析式为,然后与抛物线的解析式联立成方程组求解即可得点Q的坐标;②当点Q在直线BC的下方时,设CQ与BM交于点R,连接OR,先证OR为BC的垂直平分线,OR为∠BOC的平分线,再证点N为BC的中点,则OR经过点N,据此得直线OR的解析式为y=﹣x,将直线OR的解析式与直线BM的解析式联立成方程组求解的点R的坐标,进而可得直线CR的解析式为,然后与抛物线的解析式联立成方程组求解即可得点Q的坐标.
【解答】解:(1)将点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)代入y=ax2+bx+c,
得:,解得:,
∴二次函数的表达式为:y=x2﹣2x﹣3,
(2)设直线BC的解析式为:y=k1x+b1,
将B(3,0),C(0,﹣3)代入y=k1x+b1,
得:,解得:,
∴直线BC的解析式为:y=x﹣3,
设点M的横坐标为t,
∵点M在BC下方的二次函数图象上,
∴点M的纵坐标为:t2﹣2t﹣3,
∵MH⊥x轴交BC于点N,
∴点N的横坐标为t,
∴点N的纵坐标为:t﹣3,
∴,
∴当时,MN为最大,
当时,,
∴点M的坐标为.
(3)存在,点Q的坐标为或.
理由如下:
设直线BM的解析式为:y=k2x+b2,
将点B(3,0),M(3/2,﹣15/4)代入y=k2x+b2,
得:,解得:,
∴直线BM的解析式为:,
当∠QCB=∠CBM时,有以下两种情况:
①当点Q在直线BC上方时,
∵∠QCB=∠CBM,
∴CQ∥BM,
设直线CQ的解析式为:y=k3x+b3,
则,b3=﹣3,
∴直线CQ的解析式为:,
解方程组,得:,,
∴点Q的坐标为;
②当点Q在直线BC的下方时,
设CQ与BM交于点R,连接OR,
∵∠QCB=∠CBM,
∴RB=RC,
又点A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∴OB=OC=3,
∴OR为BC的垂直平分线,且为∠BOC的平分线,
由(2)知:点N的横坐标为,
∴,
∴,
∴H为OB的中点,
∵NH∥OC,
∴点N为BC的中点,
∴OR经过点N,
∵OR为∠BOC的平分线,
∴直线OR的解析式为:y=﹣x,
解方程组,得:,
∴点R的坐标为,
设直线CR的解析式为:y=k4x+b4,
将C(0,﹣3),代入y=k4x+b4,
得:,解得:,
∴直线CR的解析式为:,
解方程组,得:,,
∴点Q的坐标为.
综上所述:点Q的坐标为或.
【点评】此题主要考查了求函数解析式,二次函数的最值,函数的交点坐标等,解答此题的关键是熟练掌握待定系数法求二次函数、一次函数的解析式,以及求函数交点坐标的方法,难点是分类讨论思想在解题中的应用,漏解是解答此题的易错点之一.
6.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)该抛物线的表达式为 ;
(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,在对称轴上是否存在一点Q,连接PQ,将线段PQ绕点Q顺时针旋转90°,使点P恰好落在抛物线上?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由对称轴为直线x=2,点A的坐标为(1,0),得出B(3,0),由交点式得出函数关系式;
(2)方法一:作AD⊥BC于D,可知D在对称轴上,求出E的坐标,得出直线CE的关系式与抛物线求交点即可;
方法二:过点B作BD垂直于x轴,交CP于D,证明△ABC≌△DBC,得AB=BD,可得D的坐标,从而求出CP解析式,得到P的坐标;
(3)分P在Q上方和下方两种情况,当P在Q上方时,构造出△PKQ≌△QTP',得P'(m+2,m)代入抛物线即可求得m的值,从而可得Q的坐标,当Q在P上方时,由抛物线的对称性可得出Q(2,).
【解答】解:(1)∵对称轴为直线x=2,点A的坐标为(1,0),
∴B(3,0),
∴y=(x﹣1)(x﹣3)=x2﹣4x+3,
故答案为:y=x2﹣4x+3;
(2)方法一:作AD⊥BC于D,交CP于E,如图:
在y=x2﹣4x+3中,令x=0得y=3,
∴C(0,3),
∵B(3,0),
∴OB=OC,
∴∠OBC=45°,
∴△ABD是等腰直角三角形,
∵A(1,0),B(3,0),
∴D(2,1),
∵∠PCB=∠ACB,
∴AD=DE,
∴E(3,2),
∴直线CE的关系式为:yx+3,
由x+3=x2﹣4x+3得:x1=0(舍去),x2,
∴P(,),
方法二:过点B作BD垂直于x轴,交CP于D,如图:
∵OC=OB,
∴△OCB为等腰直角三角形,
∴∠DBC=∠ABC=45°,
∵∠PCB=∠ACB,BC=BC,
∴△ABC≌△DBC(ASA),
∴BD=AB=2,
∴D(3,2),
∴直线CP的解析式为yx+3,
由x+3﹣=x2﹣4x+3得:x1=0(舍去),x2,
∴P(,);
(3)在对称轴上存在一点Q,将线段PQ绕点Q顺时针旋转90°,使点P恰好落在抛物线上,理由如下:
点P旋转后的对应点为P',
当P在Q上方时,作PK⊥对称轴于K,P'T⊥对称轴于T,
∵P(,),对称轴为直线x=2,
∴PK,
设KQ=m,
∵将线段PQ绕点Q顺时针旋转90°得线段QP',
∴∠PQP'=90°,PQ=P'Q,
∴∠PQK=90°﹣∠TQP'=∠QP'T,∠PKQ=90°=∠P'TQ,
∴△PKQ≌△QTP'(AAS),
∴P'T=KQ=m,QT=PK,
∴P'(m+2,m),
∵P'恰好落在抛物线上,
∴(m+2)2﹣4(m+2)+3m,
解得m1,m2,
∴Q(2,),
当Q在P上方时,作PW⊥对称轴于W,如图:
由图可得,P,P'关于直线x=2对称,
∴△PQP'是等腰直角三角形,
∴△P'QW,△PQW是等腰直角三角形,
∴QW=PW,
∴Q(2,),
综上所述:Q(2,)或Q(2,).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数关系式、等腰直角三角形的性质以及运算能力,用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来,利用点的坐标的意义表示线段的长度,从而求出线段之间的关系是解题的关键.
题型二 二倍角存在性问题
8.(2023•五莲县二模)二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上一点,连接BP、AC交于点Q,过点P作PD⊥x轴于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图1,连接BC,当∠DPB=2∠BCO时,求直线BP的解析式;
【分析】(1)利用待定系数法即可求出答案;
(2)设BP与y轴交于点E,设OE=a,则CE=4﹣a,BE=4﹣a,运用勾股定理可求得,得出E,再利用待定系数法即可求出答案;
【解答】解:(1)∵二次函数 y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),
,
解得:,
∴该二次函数的表达式为y=﹣x2﹣3x+4;
(2)如图,设BP与y轴交于点E,
∵PD∥y轴,
∴∠DPB=∠OEB,
∵∠DPB=2∠BCO,
∴∠OEB=2∠BCO,
∴∠ECB=∠EBC,
∴BE=CE,
令x=0,得y=4,
∴C(0,4),OC=4,
设OE=a,则CE=4﹣a,
∴BE=4﹣a,
在Rt△BOE中,由勾股定理得:BE2=OE2+OB2,
∴(4﹣a)2=a2+12,
解得 ,
∴,
设BE所在直线表达式为 y=kx+e(k≠0),
∴,
解得:,
∴直线BP的表达式为;
【点评】本题是与二次函数有关的综合题,主要考查了待定系数法,一次函数图象和性质,二次函数图象和性质,勾股定理等,属于中考数学压轴题,综合性强,难度较大,熟练掌握二次函数图象和性质等相关知识是解题关键.
9.(2023秋•槐荫区期末)二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上一点,连接BP、AC,交于点Q,过点P作PD⊥x轴于点D.
(1)求二次函数的表达式;
(2)连接PA,PC,求S△PAC的最大值;
(3)连接BC,当∠DPB=2∠BCO时,求直线BP的表达式.
【分析】(1)先将点A和点B代入二次函数的解析式,然后求得a和b的值,最后得到二次函数的表达式;
(2)先求出点C的坐标,然后求得直线AC的解析式,将PD与AC的交点记为点N,过点C作CH⊥PD于点H,然后求得△PAC的面积,最后根据二次函数的性质求得△PAC的面积最大值;
(3)记BP与y轴的交点为点E,由PD∥y轴得到∠DPB=∠OEB,然后由∠DPB=2∠BCO得到∠ECB=∠EBC,从而得到CE=BE,然后设OE=a,通过直角三角形OEB中的勾股定理列出方程求得a的值得到点E的坐标,最后求得直线PB的解析式.
【解答】解:(1)∵二次函数y=ax2+bx+4(a≠0)的图象经过点A(﹣4,0),B(1,0),
∴,
解得:,
∴二次函数的表达式为y=﹣x2﹣3x+4.
(2)将x=0代入y=﹣x2﹣3x+4得,y=4,
∴点C(0,4),
设直线AC所在直线的表达式为y=k1x+b1,则
,解得:,
∴直线AC的表达式为y=x+4,
如图,设PD与线段AC交于点N,
设P(t,﹣t2﹣3t+4),
∵PD⊥x轴交AC于点N,
∴N(t,t+4),
∴PN=yP﹣yN=﹣t2﹣4t,
过点C作CH⊥PD,则CH=﹣t,AD=t+4,
∴S△APC=S△APN+S△PCN
2t2﹣8t,
∵a=﹣2<0,
∴当t=﹣2时,S△APC有最大值,△PAC面积的最大值为8.
(3)如图,设BP与y轴交于点E,
∵PD∥y轴,
∴∠DPB=∠OEB,
∵∠DPB=2∠BCO,
∴∠OEB=2∠BCO,
∴∠ECB=∠EBC,
∴BE=CE,
∵C(0,4),B(1,0),
∴OC=4,OB=1,
设OE=a,则CE=BE=4﹣a,
在Rt△BOE中,BE2=OE2+OB2,
∴(4﹣a)2=a2+12,
解得:a,
∴E(0,),
设BP所在直线表达式为y=kx+b(k≠0),
∴,
解得:,
∴直线BP的表达式为yx.
【点评】本题考查了二次函数的解析式、二次函数图象上点的坐标特征、三角形的面积、二次函数的性质、解题的关键会用切割法求得△APC的面积最大值.
10.(2023•三江县校级一模)如图,抛物线y=ax2+6x+c交x轴于A、B两点,交y轴于点C,连接AC.直线y=x﹣5经过点B、C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P为抛物线上一点,连接AP,若AP将△ABC的面积分成相等的两部分,求P点坐标;
(3)在直线BC上是否存在点M,使直线AM与直线BC形成的夹角(锐角)等于∠ACB的2倍?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由y=x﹣5可以求得C,B两点坐标,再把两点坐标代入抛物线y=ax2+6x+c,即可求解;
(2)作BC的中点N,连接AN并延长交抛物线于P,在y=﹣x2+2x+3中得C(0,3),即可得N(,),用待定系数法得直线AN解析式为yx,联立解析式解方程组即得P点的坐标(,);
(3)把二倍角转化为相等关系,可得等腰三角形,利用等腰三角形得方程即可求解.
【解答】解(1)由y=x﹣5得点B坐标(5,0),点C坐标为(0,﹣5),
把B(5,0),C(0,﹣5)代入抛物线y=ax2+6x+c得,
,
解得a=﹣1,c=﹣5,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+6x﹣5;
(2)作BC的中点N,连接AN并延长交抛物线于P,如图:
∵N为BC中点,
∴直线AN将△ABC的面积分成相等的两部分,即P是满足条件的点,
∵B(5,0),C(0,5),N为BC中点,
∴N(,),
设y=﹣x2+6x﹣5=0,
解得:x1=1,x2=5,
∴A(1,0),
设直线AN解析式为y=mx+n,
将A(1,0),N(,)代入得:,
解得:,
∴直线AN解析式为yx,
解方程组,
解得:或,
∴P(,);
(3)存在点M,使AM与直线BC的夹角等于∠ACB的2倍,
设抛物线的对称轴l与直线BC相交于点P,
分两种情况:
①点M在AP左边时,
∵∠AMB=2∠ACB,∠AMB=∠ACM+∠CAM,
∴∠ACM=∠CAM,
∴AM=CM,
∵点M在直线y=x﹣5上,
设点M的坐标为(m,m﹣5),
根据两点间距离公式,
AM2=(1﹣m)2+(0﹣m+5)2=2m2﹣12m+26,
CM2=(0﹣m)2+(﹣5﹣m+5)2=2m2,
∴2m2﹣12m+26=2m2,解得m,
∴M点的坐标为(,),
②点M在PO右边,
此时∠AM2C=∠AM1B,
∴AM1=AM2,
∵AP⊥BC,
∴点P是M1M2的中点,
根据中点坐标公式得M2(,),
∴M点的坐标为(,)或(,).
【点评】本题考查的是二次函数综合题,涉及到二次函数解析式求法,等腰三角形判定,勾股定理及其逆定理等知识,此题关键是转化二倍角为相等角.
11.(2024•思明区校级二模)在平面直角坐标系中,二次函数y=mx2﹣3mx﹣10m(m为常数,且m<0)的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C.过点D(1,0)且平行于y轴的直线l交该二次函数图象于点E,交线段BC于点F.
(1)求点A和点B的坐标;
(2)求证:∠ECF=2∠DBF;
(3)若点B关于CE的对称点B′恰好落在直线l上,求此时二次函数的表达式.
【分析】(1)令y=mx2﹣3mx﹣10m=0,即可求解;
(2)证明点C在E、F的中垂线上,即可求解;
(3)求出直线BB′的表达式为:y(x﹣5),得到xH,即可求解.
【解答】(1)解:令y=mx2﹣3mx﹣10m=0,
解得:x=﹣2或5,
即点A、B的坐标分别为:(﹣2,0)、(5,0);
(2)证明:过点C作CT⊥EF于点T,
当x=0时,y=﹣10m,当x=1时,y=mx2﹣3mx﹣10m=﹣12m,
即点C、E的坐标分别为:(0,﹣10m),(1,﹣12m),
由点B、C(0,﹣10m)的坐标得,直线BC的表达式为:y=2m(x﹣5),
当x=1时,y=2m(x﹣5)=﹣8m,即点F(1,﹣8m),
由点E、F、C的纵坐标知,点C在E、F的中垂线上,
即CT平分∠ECF,
∵CT∥x轴,
则∠DBF=∠TCF=∠TCE,
即∠ECF=2∠DBF;
(3)解:由(2)知,点C、E的坐标分别为:(0,﹣10m),(1,﹣12m),
由点C、E的坐标得,直线CE的表达式为:y=﹣2mx﹣10m,
设BB′的交CE于点H,
∵点B关于CE的对称点B′恰好落在直线l上,
则点H是BB′的中点,CE⊥BB′,
则直线BB′的表达式为:y(x﹣5),
联立直线BB′和CE的表达式得:﹣2mx﹣10m(x﹣5),
解得:xH,
由由中点坐标公式得:(xB+xB′)(1+5),
解得:m=±(舍去正值),
则抛物线的表达式为:yx2x.
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的基本性质、中垂线的性质等,正确的数据运算能力和理解题意是解题的关键.
12.(2023•长清区一模)已知抛物线y=ax2+bx+3经过点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C,点P为第二象限内抛物线上的动点.
(1)抛物线的解析式为 ,抛物线的顶点坐标为 ;
(2)如图1,是否存在点P,使四边形BOCP的面积为8?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,连接OP交BC于点D,当S△CPD:S△BPD=1:2时,请求出点D的坐标;
(4)如图3,点E的坐标为(0,﹣1),点G为x轴负半轴上的一点,∠OGE=15°,连接PE,若∠PEG=2∠OGE,请求出点P的坐标.
【分析】(1)函数的表达式为:y=a(x﹣1)(x+3)=a(x2+2x﹣3),即可求解;
(2)利用S四边形BOCP=S△OBC+S△PBC=8,即可求解;
(3)S△CPD:S△BPD=1:2,则BDBC32,即可求解;
(4)∠OGE=15°,∠PEG=2∠OGE=30°,则∠OHE=45°,故OH=OE=1,即可求解.
【解答】解:(1)函数的表达式为:y=a(x﹣1)(x+3)=a(x2+2x﹣3),
即:﹣3a=3,
解得:a=﹣1.
故抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+3.
顶点坐标为(﹣1,4);
故答案为:y=﹣x2﹣2x+3;(﹣1,4);
(2)不存在,理由:
如答图1,连接BC,过点P作y轴的平行线交BC于点H,
直线BC的表达式为:y=x+3,
设点P(x,﹣x2﹣2x+3),点H(x,x+3),
则S四边形BOCP=S△OBC+S△PBC3×3(﹣x2﹣2x+3﹣x﹣3)×3=8,
整理得:3x2+9x+7=0,
解得:Δ<0,故方程无解,
则不存在满足条件的点P;
(3)∵OB=OC,
∴∠CBO=45°,
∵S△CPD:S△BPD=1:2,
∴BDBC32,yD=BDsin∠CBO=2,
则点D(﹣1,2);
(4)如答图2,设直线PE交x轴于点H,
∵∠OGE=15°,∠PEG=2∠OGE=30°,
∴∠OHE=45°,
∴OH=OE=1,
则直线HE的表达式为:y=﹣x﹣1,
联立方程,得
解得:x(舍去正值),
故点P(,).
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数、一元二次方程应用、图象的面积计算等,难度不大.
题型三 45°角的存在性问题
13.(2023•武进区校级模拟)如图,函数y=﹣x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0)和点B,交y轴于点C(0,3).
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)点P在抛物线上,求当∠CBP=45°时点P的坐标.
【分析】(1)用待定系数法求函数的解析式即可;
(2)当BP在BC下方时,过点C作CD⊥BC交PB于点D,过C点作EF∥x轴,过B点作BE⊥EF交于E点,过D点作DF⊥EF交于F点,证明△BCE≌△CDF(AAS),可求D(﹣3,2),直线BD与抛物线的交点即为P点;当BP在BC上方时,过C点作CM⊥BP交于M点,过M点作MK⊥y轴交于K点,同理可得△CMK≌△BCO(AAS),求出M(3,4),直线BM与抛物线的交点为P点.
【解答】解:(1)将A(﹣3,0),C(0,3)代入y=﹣x2+bx+c,
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2) 如图1,当BP在BC下方时,过点C作CD⊥BC交PB于点D,过C点作EF∥x轴,过B点作BE⊥EF交于E点,过D点作DF⊥EF交于F点,
∵∠CBD=45°,
∴CD=CB,
∵∠DCF+∠BCE=90°,∠DCF+∠FDC=90°,
∴∠BCE=∠FDC,
∴△BCE≌△CDF(AAS),
∴CE=DF,BE=CF,
当y=0时,﹣x2﹣2x+3=0,解x=1或x=﹣3,
∴B(1,0),
∴DF=CE=1,BE=CF=3,
∴D(﹣3,2),
设直线BD的解析式为y=kx+m,
∴,
解得,
∴直线BD的解析式为yx,
当xx2﹣2x+3时,解得x=1或x,
∴P(,);
如图2,当BP在BC上方时,过C点作CM⊥BP交于M点,过M点作MK⊥y轴交于K点,
∵∠CBM=45°,
∴CM=BC,
同理可得△CMK≌△BCO(AAS),
∴MK=CO=3,CK=OB=1,
∴M(3,4),
∴直线BM的解析式为y=2x﹣2,
当2x﹣2=﹣x2﹣2x+3时,解得x=1或x=﹣5,
∴P(﹣5,﹣12)(舍);
综上所述:P点坐标为(,).
【点评】本题考查二次函数的图象及性质,熟练掌握二次函数的图象及性质,三角形全等的判定及性质,等腰直角三角形的性质是解题的关键.
14.(2024•市中区一模)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+2与x轴交于两点,B(点A在B左边),交y轴于C,点是抛物线上一点.
(1)求抛物线的关系式;
(2)在对称轴上找一点M,使MA+MC的值最小,求点M的坐标;
(3)如图2,抛物线上是否存在点Q,使∠QCP=45°?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据待定系数法,将点A,点P代入抛物线解析式,解关于b,c的二元一次方程组,即可求得抛物线的解析式;
(2)由对称可得,直线BC与对称轴的交点就是所求的点M,求出直线BC的关系式和对称轴,求出交点坐标即可;
(3)分两种情况:当Q在PC下方或当Q在PC上方,构造等腰直角三角形和全等三角形求解即可.
【解答】解:(1)将点,代入y=ax2+bx+2,
得:,
解得:
∴抛物线的解析式为 ;
(2)当x=0时,y=2,
∴点C(0,2),
当y=0时,有,
解得:,x2=4,
∴点B(4,0),
∴抛物线的对称轴为:直线,
设直线BC的关系式为y=kx+2,把点B坐标代入,
得:0=4k+2,解得,,
∴直线BC的关系式为,
由对称可得,直线BC与对称轴交点就是所求的点M,
当时,,
∴时,MA+MC最小;
(3)当Q在PC下方时,如图,过P作PH⊥CQ于H,过H作MN⊥y轴,交y轴于M,过P作PN⊥MH于N,
∴∠PHC=∠CMH=∠HNP=90°,
∵∠QCP=45°,
∴△PHC是等腰直角三角形,
∴CH=HB,
∴∠CHM+∠BHN=∠HBN+∠BHN=90°,
∴∠CHM=∠HPN,
∴△CHM≌△HPN(AAS),
∴CM=HN,MH=PN,
∵H(m,n),
∵C(0,2),,
∴,解得 ,
∴,
设直线CH的解析式为 y=px+q,
∴,解得,
∴直线CH的解析式为 ,
联立直线CH与抛物线解析式得,
解得或 ,
∴;
②当Q在PC上方时,如图,过P作.PH⊥CQ于H,过H作.MN⊥y轴,交y轴于M,过P作PN⊥MH于N,
同理得.
综上,存在,点Q的坐标为或.
【点评】此题是二次函数综合题,主要考查了待定系数法求函数解析式,平行四边形的性质,等腰直角三角形的性质和判定,全等三角形的性质和判定,二次函数图象上点的坐标特征,用待定系数法确定出解析式是解本题的关键.
15.(2023秋•克州期末)【建立模型】(1)如图1,点B是线段CD上的一点,AC⊥BC,AB⊥BE,ED⊥BD,垂足分别为C,B,D,AB=BE.求证:△ACB≌△BDE;
【类比迁移】(2)如图2,点A(﹣3,a)在反比例函数图象上,连接OA,将OA绕点O逆时针旋转90°到OB,若反比例函数经过点B.
①求点B的坐标;
②求反比例函数的解析式;
【拓展延伸】(3)如图3,抛物线y=x2+2x﹣3与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于C点,已知点Q(0,﹣1),连接AQ,抛物线上是否存在点M,使得∠MAQ=45°,若存在,求出点M的横坐标.
【分析】(1)证明∠A=∠EBD,从而证明三角形全等;
(2)①分别过点A,B作 AC⊥x轴,BD⊥x轴,垂足分别为C,D,证明AC=1,OC=3,再证明△ACO≌△ODB,即可得到点B的坐标;
②把B(1,﹣3)代入反比例函数 ,即可得到函数解析式;
(3)分M点位于x轴上方和M点位于x轴下方两种情况,分别求出直线AM的函数解析式,联立二次函数的解析式即可求出点M的横坐标.
【解答】(1)证明:∵AC⊥BC,AB⊥BE,ED⊥BD,
∴∠A+∠ABC=90°,∠ABC+∠EBD=90°,∠C=∠D=90°,
∴∠A=∠EBD,
在△ABC与△BED中,
,
∴△ACB≌△BDE(AAS);
(2)①分别过点A,B作 AC⊥x轴,BD⊥x轴,垂足分别为C,D,
将A(﹣3,a)代入 ,
得a=﹣1,
∴点A的坐标为(﹣3,﹣1),
∴AC=1,OC=3,
由OA绕点O逆时针旋转90°到OB,
得OA=OB,OA⊥OB,
同(1)可得△ACO≌△ODB,
∴OD=AC=1,BD=OC=3,
∴点B的坐标为(1,﹣3);
②把B(1,﹣3)代入反比例函数 ,
得,
解得k=﹣3,
∴反比例函数的解析式为;
(3)抛物线上存在点M,使得∠MAQ=45°,理由如下:
当M点位于x轴上方,且∠MAQ=45°,
过点Q作QD⊥AQ,交MA于点D,过点D作DE⊥y轴于点E,
∵∠MAO=45°,QD⊥AQ,
∴∠MAQ=∠ADQ=45°,
∴AQ=QD,
∵DE⊥y轴,QD⊥AQ,
∴∠AQO+∠EQD=∠EQD+∠QDE=90°,∠AOQ=∠QED=90°,
∴∠AQO=∠QDE,
∵AQ=QD,
∴△AQO≌△QDE(AAS),
∴AO=QE,OQ=DE
令 y=x2+2x﹣5=0,得 x1=﹣3,x2=1,
∴点A的坐标为(﹣3,0),点B的坐标为(1,0),
∴AO=QE=3,
∵Q(0,﹣1),
∴OQ=DE=1,
∴点D的坐标为(1,2),
设直线AM的解析式为y=kx+b,代入A(﹣3,0),D(1,2),
得,
解得,
∴直线AM的解析式为,
令 ,得(不合题意,舍去),
∴点M的横坐标为;
当M点位于x轴下方,且∠MAQ=45°,
同理可得D(﹣1,﹣4),直线AM的解析式为y=﹣2x﹣6,
由﹣2x﹣6=x2+2x﹣5,得x1=﹣1,x2=﹣3(不合题意,舍去),
∴点M的横坐标为﹣1;
综上所述,点M的横坐标是或﹣1.
【点评】本题考查了全等三角形的性质与判定,待定系数法求反比例函数解析式,二次函数中的存在性问题,本题的关键是利用分类讨论思想,根据题意画出对应的图,结合全等三角形的性质解题.
16.(2024•武威二模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+2与x轴相交于A(﹣1,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是直线BC上方抛物线上一动点,连接PB,PC,求△PBC面积的最大值以及此时点P的坐标;
(3)抛物线上是否存在点Q,使∠QCB=45°?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)用待定系数法可得抛物线的解析式为yx2x+2;
(2)过P作PK∥y轴交BC于K,求出C(0,2),直线BC解析式为yx+2,设P(t,t2t+2),可得PKt2t+2﹣(t+2)t2+2t,故S△PBCPK•|xB﹣xC|(t2+2t)×4=﹣t2+4t=﹣(t﹣2)2+4,根据二次函数性质可得答案;
(3)当Q在BC上方时,过B作BT⊥CQ于T,过T作MN⊥y轴于N,过B作BM⊥MN于M,证明△BTM≌△TCN(AAS),有BM=NT,TM=CN,设T(m,n),可得,即知T(3,3),直线CT解析式为yx+2,联立,解得Q(,);当Q在BC下方时,过B作BR⊥CQ于R,过R作SW⊥y轴于W,过B作BS⊥SW于S,同理可得Q(9,﹣25).
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+2得:
,
解得,
∴抛物线的解析式为yx2x+2;
(2)过P作PK∥y轴交BC于K,如图:
在yx2x+2中,令x=0得y=2,
∴C(0,2),
由B(4,0),C(0,2)得直线BC解析式为yx+2,
设P(t,t2t+2),则K(t,t+2),
∴PKt2t+2﹣(t+2)t2+2t,
∴S△PBCPK•|xB﹣xC|(t2+2t)×4=﹣t2+4t=﹣(t﹣2)2+4,
∵﹣1<0,
∴当t=2时,S△PBC取最大值4,此时P(2,3),
∴△PBC面积的最大值为4,此时点P的坐标为(2,3);
(3)抛物线上存在点Q,使∠QCB=45°,理由如下:
当Q在BC上方时,过B作BT⊥CQ于T,过T作MN⊥y轴于N,过B作BM⊥MN于M,如图:
∵∠QCB=45°,
∴△BCT是等腰直角三角形,
∴∠BTC=90°,BT=CT,
∴∠CTN=90°﹣∠BTM=∠TBM,
∵∠M=∠TNC=90°,
∴△BTM≌△TCN(AAS),
∴BM=NT,TM=CN,
设T(m,n),则NT=m,BM=n,
∵B(4,0),C(0,2),
∴TM=MN﹣NT=4﹣m,CN=ON﹣OC=n﹣2,
∵BM=NT,TM=CN,
∴,
解得
∴T(3,3),
由C(0,2),T(3,3)得直线CT解析式为yx+2,
联立,
解得,
∴Q(,);
当Q在BC下方时,过B作BR⊥CQ于R,过R作SW⊥y轴于W,过B作BS⊥SW于S,如图:
同理可得△BSR≌△RWC(AAS),
∴BS=RW,RS=CW,
设R(p,q),
∴,
解得,
∴R(1,﹣1),
∴直线CR解析式为y=﹣3x+2,
联立,
解得,
∴Q(9,﹣25),
综上所述,Q的坐标为(,)或(9,﹣25).
【点评】本题考查二次函数的综合应用,涉及全等三角形判定与性质,等腰直角三角形判定与性质,三角形面积等知识,解题的关键是作辅助线,构造全等三角形解决问题.
题型四 其它与角度有关的存在性问题
17.(2023•东平县校级模拟)如图,已知抛物线yx2+bx+c交x轴于A(﹣3,0),B(4,0)两点,交y轴于点C,点P是抛物线上一点,连接AC、BC.
(1)求抛物线的表达式;
(2)连接OP,BP,若S△BOP=2S△AOC,求点P的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得∠QBA=75°?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A(﹣3,0),B(4,0)两点代入yx2+bx+c,即可求解;
(2)先求出S△OAC=6,则S△BOP=12,设P(t,t2t+4),可得4×|t2t+4|=12,即可求P点坐标;
(3)在对称轴上取点M使QM=MB,则∠EMB=30°,可得MB=2BE,再由BE,分别求出BM=QM=7,ME,可求Q(,7),Q点关于x轴对称的点为(,﹣7).
【解答】解:(1)将A(﹣3,0),B(4,0)两点代入yx2+bx+c,
∴,
解得,
∴yx2x+4;
(2)令x=0,则y=4,
∴C(0,4),
∴OC=4,
∵A(﹣3,0),
∴OA=3,
∴S△OAC3×4=6,
∵S△BOP=2S△AOC,
∴S△BOP=12,
设P(t,t2t+4),
∵B(4,0),
∴OB=4,
∴4×|t2t+4|=12,
解得t=6或t=﹣5,
∴P(﹣5,﹣6)或(6,﹣6);
(3)存在点Q,使得∠QBA=75°,理由如下:
∵yx2x+4(x)2,
∴抛物线的对称轴为x,
在对称轴上取点M使QM=MB,
∴∠EMB=2∠MQB,
∵∠QBA=75°,
∴∠MQB=15°,
∴∠EMB=30°,
∴MB=2BE,
∵B(4,0),E(,0),
∴BE,
∴BM=QM=7,ME,
∴QE=7,
∴Q(,7);
Q点关于x轴对称的点为(,﹣7);
综上所述:点Q的坐标为(,7)或(,﹣7).
【点评】本题考查的是二次函数的综合应用,熟练掌握二次函数的图象及性质,等腰三角形的性质,直角三角形的性质,根据题意能够构造等腰三角形是解题的关键.
18.(2024•凉州区校级模拟)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点P是直线BC上方抛物线上的一动点,过点P作y轴的平行线PE交直线BC于点E,过点P作x轴的平行线PF交直线BC于点F,求△PEF面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,连接AC,BC,抛物线上是否存在点Q,使∠CBQ+∠ACO=45°?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)用待定系数法可得抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)设P(m,﹣m2+2m+3),求出C(0,3),知△BOC是等腰直角三角形,而PE∥OC,PF∥x轴,可得△PEF是等腰直角三角形,故S△PEFPE•PFPE2,即知当PE最大时,S△PEF最大,求出直线BC解析式为y=﹣x+3,有E(m,﹣m+3),PE=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m=﹣(m)2,从而当m时,PE最大为,可得△PEF面积的最大值为,此时点P的坐标为(,);
(3)分两种情况:作A(﹣1,0)关于y轴的对称点K(1,0),当Q在BC上方时,连接CK,过B作CK的平行线CT交抛物线于Q,由∠BCK+∠KCO=45°,知∠BCK+∠ACO=45°,而BT∥CK,有∠CBQ=∠BCK,故∠CBQ+∠ACO=45°,由C(0,3),K(1,0)可得直线CK解析式为y=﹣3x+3,设直线BT解析式为y=﹣3x+t,把B(3,0)代入得直线BT解析式为y=﹣3x+9,联立,解得Q(2,3);当Q'在BC下方时,设BQ'交CK于W,同理可知,∠CBW=∠BCW,有CW=BW,设W(n,﹣3n+3),则n2+(﹣3n+3﹣3)2=(n﹣3)2+(﹣3n+3)2,解得W(,),可得直线BW解析式为yx+1,联立,解得Q'(,).
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx+3得:
,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)设P(m,﹣m2+2m+3),
在y=﹣x2+2x+3中,令x=0得y=3,
∴C(0,3),
∴OB=OC=3,
∴△BOC是等腰直角三角形,
∴∠BCO=∠CBO=45°,
∵PE∥OC,PF∥x轴,
∴∠PEF=∠BCO=45°,∠PFE=∠CBO=45°,
∴△PEF是等腰直角三角形,
∴S△PEFPE•PFPE2,
∴当PE最大时,S△PEF最大,
由C(0,3),B(3,0)可得直线BC解析式为y=﹣x+3,
∴E(m,﹣m+3),
∴PE=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m=﹣(m)2,
∵﹣1<0,
∴当m时,PE最大为,
此时P(,),S△PEF()2;
∴△PEF面积的最大值为,此时点P的坐标为(,);
(3)抛物线上存在点Q,使∠CBQ+∠ACO=45°,理由如下:
作A(﹣1,0)关于y轴的对称点K(1,0),当Q在BC上方时,连接CK,过B作CK的平行线CT交抛物线于Q,如图:
∴∠ACO=∠KCO,
由(2)知,∠BCK+∠KCO=45°,
∴∠BCK+∠ACO=45°,
∵BT∥CK,
∴∠CBQ=∠BCK,
∴∠CBQ+∠ACO=45°,
由C(0,3),K(1,0)可得直线CK解析式为y=﹣3x+3,
设直线BT解析式为y=﹣3x+t,把B(3,0)代入得:0=﹣9+t,
解得t=9,
∴直线BT解析式为y=﹣3x+9,
联立,
解得或,
∴Q(2,3);
当Q'在BC下方时,设BQ'交CK于W,
同理可知,∠CBW=∠BCW,
∴CW=BW,
设W(n,﹣3n+3),
∵C(0,3),B(3,0),
∴n2+(﹣3n+3﹣3)2=(n﹣3)2+(﹣3n+3)2,
解得n,
∴W(,),
由W(,),B(3,0)得直线BW解析式为yx+1,
联立,
解得或,
∴Q'(,);
综上所述,Q的坐标为(2,3)或(,).
【点评】本题考查二次函数综合应用,涉及待定系数法,三角形面积,平行线性质及应用,等腰三角形性质及应用等知识,解题的关键是用含字母的式子表示相关点坐标和相关线段的长度.
19.(2024•冷水滩区校级模拟)如图①,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若点D是抛物线上第一象限内的一个动点,连接CD,BD,BC,AC.当△BCD的面积等于△AOC面积的2倍时,求点D的坐标;
(3)抛物线上是否存在点P,使得∠CBP+∠ACO=∠ABC?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)用待定系数法即可求解;
(2)由△BCD的面积DE×BO,即可求解;
(3)分点P在BC左侧和点P在BC由此两种情况,利用正方形得判定及性质以及二次函数得图象及性质,进而求解.
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx+3(a≠0)中,得:
,
解得:,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)过点D作y轴平行线交x轴于E,交BC于点F,作CG⊥DE于点G,如图1,
把x=0代入y=﹣x2+2x+3中,得:y=3,
∴C点坐标是(0,3),
设直线BC:y=kx+q,
把B(3,0),C(0,3)代入y=kx+q,代入得:
,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3;
设D(m,﹣m2+2m+3),则F(m,﹣m+3),
∴DF=(﹣m2+2m+3)﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m,
由S△BCD=2S△AOC得:,
∴,
整理得:m2﹣3m+2=0,
解得:m1=1,m2=2,
∵0<m<3,
∴m的值为1或2,
当m=1时,﹣m2+2m+3=﹣12+2+3=4,
当m=2时,﹣m2+2m+3=﹣4+4+3=3,
∴点D的坐标为(1,4)或(2,3);
(3)抛物线上是否存在点P,使得∠CBP+∠ACO=∠ABC;理由如下:
由C(0,3),B(3,0)得OB=OC,
∴∠OBC=45°,
①当点P在BC左侧时.如图2,
在y轴上取点M(0,1),延长BM交抛物线于点P.
在△AOC和△BOM中,
,
∴△AOC≌△BOM(SAS),
∴∠ACO=∠ABM,
∴∠CBP+∠ACO=∠CBM+∠OBM=∠ABC,
设直线BM的解析式为y=kx+b,
将B(3,0),M(0,1)代入,得:
,
解得:,
∴设直线BM的解析式为yx+1,
由得:或,
∴;
②当点P在BC右侧时,如图2,
作△BOC关于BC的对称△CBN,CN交二次函数y=﹣x2+2x+3于点P2,则∠CBN=∠CBO=45°,∠N=∠BOC=90°,∠BCO=∠BCN=45°,
∴∠OCN=∠N=∠OBN=90°,
∵OC=OB,
∴四边形OCNB是正方形,
∴BN=3,
令y=﹣x2+2x+3中,y=3,则﹣x2+2x+0,
解得x=0或x=2,
∴P2(2,3),P2N=3﹣2=1=OM,
∵OB=NB,∠BOM=∠BNP2=90°,
在△BOM和△BNP2中,
,
∴△BOM≌△BNP2(SAS),
∴∠OBM=∠NBP2,
∴∠CBP2+∠ACO=∠CBP2+∠BOM=∠CBP2+∠NBP2=45°=∠ABC,
∴在点P2抛物线上,即点P2满足条件∠CBP+∠ACO=∠ABC.
故存在满足条件的点P有两个,分别是P1(,),P2(2,3).
【点评】本题属于二次函数的综合应用,考查待定系数法求解析式,三角形的面积,全等三角形的判定和性质等,正方形的判定及性质,轴对称给的性质,掌握这些知识是解题关键.
20.(2023•惠山区校级三模)已知抛物线的解析式y=ax2+bx+3与x轴交于A、B两点,点B的坐标为(﹣1,0)抛物线与y轴正半轴交于点C,△ABC面积为6.
(1)如图1,求此抛物线的解析式;
(2)P为第一象限抛物线上一动点,过P作PG⊥AC,垂足为点G,设点P的横坐标为t,线段PG的长为d,求d与t之间的函数关系式,并直接写出自变量t的取值范围;
(3)如图2,在(2)的条件下,过点B作CP的平行线交y轴上一点F,连接AF,在BF的延长线上取点E,连接PE,若PE=AF,∠AFE+∠BEP=180°,求点P的坐标.
【分析】(1)根据条件求出A,B两点的坐标,利用待定系数法求二次函数的解析式即可;
(2)作PD⊥x轴交AC于点E,如图1,∠A=∠P=45°,则,求出直线AC为y=﹣x+3,设P(t,﹣t2+2t+3),求出PE,则PG可用t表示;
(3)过点P作PN⊥BE交BE于点N,过点C作CH⊥BE于点H,过点A作AG⊥BE于点G,设BE与AC交于点M,根据AAS可证明△PEN≌△AFG,可得PN=AG,根据AAS可证明△CMH≌△AMG,可得CM=AM,则M(),可求得直线BM的解析式为y,求出直线CP的解析式,联立直线和抛物线的解析式即可求出点P的坐标.
【解答】解:(1)当x=0时,y=3,C(0,3),
∴OC=3,
∵B(﹣1,0),
∴OB=1,
∴,
∴AB=4,
∴OA=AB﹣OB=3,
∴A(3,0),
将A,B的坐标代入抛物线的解析式y=ax2+bx+3得,
,
解得,
∴y=﹣x2+2x+3,
即抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)作PD⊥x轴交AC于点E,如图1,
∵OA=OC,
∴∠A=45°,
∵∠A+∠EDA=∠PEA,∠P+∠PGE=∠PEA,
∠EDA=∠PGE=90°,
∴∠A=∠P=45°,
∴,
∴,
设直线AC的解析式为y=kx+b,
∵A(3,0),C(0,3),
∴,
解得,
∴直线AC为y=﹣x+3,
设P(t,﹣t2+2t+3),
∵PD⊥x轴,
∴E(t,﹣t+3),
∴PE=﹣t2+2t+3+t﹣3=﹣t2+3t,
∴PG,
∵P为第一象限抛物线上一动点,
∴0<t<3.
(3)如图2.过点P作PN⊥BE交BE于点N,过点C作CH⊥BE于点H,过点A作AG⊥BE于点G,设BE与AC交于点M,
∵∠BEP+∠PEN=180°,∠AFE+∠BEP=180°,
∴∠PEN=∠AFG,
∵∠PNE=∠AGF=90°,PE=AF,
∴△PEN≌△AFG(AAS),
∴PN=AG,
∵CP∥BE,
∴四边形CPNH是矩形,
∴PN=CH=AG,
∵∠CMH=∠AMG,∠CHM=∠AGM,
∴△CMH≌△AMG(AAS),
∴CM=AM,
∴M(),
求得直线BM的解析式为y,
∵CP∥BM,
∴直线CP的解析式为y,
∴,
解得或,
∴P().
【点评】本题是二次函数综合题,考查了二次函数图象上点的坐标特征、待定系数法求函数的解析式、一次函数图象上点的坐标特征、三角形的面积、二次函数的性质、全等三角形的判定与性质、等腰直角三角形、锐角三角函数以及解一元二次方程,解题的关键是正确作出辅助线,熟练运用二次函数的性质.
21.(2024•南岗区校级二模)在平面直角坐标系中,O为坐标原点,直线交x轴的正半轴于点D,交y轴的正半轴于点C,抛物线交x轴的负半轴于点A,交x轴的正半轴于点B,OC=8OA.
(1)如图1,求m的值;
(2)如图2,点P在第四象限的抛物线上,过点P作PQ∥y轴交CD于Q,设PQ为d,点P横坐标为t,求d与t的函数关系(不要求写t的取值范围);
(3)如图3,在(2)的条件下,连接PC交x轴于N,过P作PH⊥y轴于H,延长PH到E,连接EA,延长EA交y轴于F,连接FN并延长至T,使FT=FE,连接TE,将射线FT绕点F逆时针旋转45°,交直线PQ于点K,交PC于W,若∠EFT+∠EPC=135°,∠KFN=2∠PET,求点K的坐标.
【分析】(1)先求得点C(0,8),根据题意得出A(﹣1,0),待定系数法求解析式,即可求解;
(2)点P横坐标为 t,则,,根据题意Q在P点的上方,用纵坐标之差即可求解;
(3)过点W作SW⊥CH 于点S,根据题意得出∠WFN=∠RFN=45°,取点R(1,0),则AO=RO,根据∠EFT+∠EPC=135°,∠TFK=45°,结合四边形对角互补,得出∠RFN=45°=∠WFN,证明△FNR≌△FNW(ASA),△SWF≌△OFR(AAS)得出SF=OR=1,SO=OF+1,SW=OF,设OF=f,则CS=8﹣1﹣f=7﹣f,SW=OF=f,在Rt△CSW 中,勾股定理求得 f=3,则W(3,4),CW=8﹣3=5,进而求得直线CW:,联立抛物线求得P(9,﹣4),勾股定理求得CP,进而得出PK=PW=10,即可求解.
【解答】解:(1)∵直线 交y轴的正半轴于点C,
当x=0时,y=8,则C(0,8),
∵OC=8OA.
∴OA=1,即A(﹣1,0),
将A(﹣1,0)代入,
∴,
解得:m=﹣2;
(2)由(1)得,
∵点P横坐标为 t,则,,
∵点P在第四象限的抛物线上,
∴Q在 P 点的上方,
∴;
(3)如图所示,过点W作SW⊥CH于点S,
∵将射线FT绕点F逆时针旋转45°,∠TFK=45°,
取点R(1,0),则AO=RO,
∴FA=FR,
设∠AFO=α,则∠RFO=α,则∠FRN=90°+α,
∵∠EFT+∠EPC=135°,∠TFK=45°,
∴∠EPC+∠EFK=180°,
∴∠FWP+∠FEP=180°,
∴∠CWF=∠PEF=90°﹣α,∠FWN=90°+α=∠FRN,
∵旋转角∠KFN=2∠PET=45°,
∴∠PET=22.5°,
∴∠FET=∠FEH﹣∠TEH=90°﹣α﹣22.5°=67.5°﹣α,
FT=FE,
∴∠FET=∠TE=67.5°﹣α,
∴∠EFT=180°﹣∠FET﹣∠FTE=45°+2α,
∴∠RFT=∠EFT﹣∠AFO﹣∠OFR=45°
∴∠CFW=180°﹣∠KFT﹣∠RFT﹣∠OFR=90°﹣α,
∴CF=CW,
∴∠FCW=180°﹣2∠CWF=2α,
由(2)可得PK∥y轴,
∴∠CPK=2α,
又∵∠KWP=90°﹣α,则∠K=180°﹣2α﹣(90°﹣α)=90°﹣α=∠PWK,
∴PW=PK,
∵∠AFW+∠EPW=180°,
即∠AFO+∠RFO+∠RFN+∠NFW+∠EPW=180°,
∴α+α+∠RFN+45°+90°﹣2α=180°,
∴∠RFN=45°=∠WFN,
在△FNR和△FNW中,
,
∴△FNR≌△FNW(AAS),
∴FR=FW,
∵∠WSF=∠FOR=90°,∠WFR=90°,
∴∠SFW=90°﹣∠OFR=∠FRO,
∴△SWF≌△OFR(AAS),
∴SF=OR=1,SO=OF+1,SW=OF,
设OF=f,则CS=8﹣1﹣f=7﹣f,SW=OF=f,
又∵CW=CF=8﹣f,
在Rt△CSW中,CW2=SW2+CS2,
即(8﹣f)2=(7﹣f)2+f2,
解得:f=3(负值舍去),
∴W(3,4),CW=8﹣3=5,
设直线CW解析式为y=kx+8,将W(3,4)代入得:
4=3k+8,
解得:,
∴,
,
解得:或 ,
∴P(9,﹣4),
∴,
∵CW=5,
∴PW=PC﹣CW=15﹣5=10,
∵PK=PW,PK∥y轴,
∴K(9,6).
【点评】本题考查了二次函数的应用,全等三角形的性质与判定,四边形内角和,一次函数,等腰三角形,勾股定理,掌握以上知识是解题的关键.
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