专题05二次函数与几何的综合题期中考试专练-【好题汇编】备战2024-2025学年九年级数学上学期期中真题分类汇编(浙江专用)
2024-09-25
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内容正文:
专题05 二次函数与几何的综合题期中考试专练
1.(2023秋•玉环市校级期中)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+2的图象与x轴相交于点A,B,与y轴相交于点C.若二次函数y=ax2+bx+2的图象经过点D(﹣3,2),E(﹣1,3).
(1)求二次函数的解析式;
(2)当﹣2≤x≤2时,求二次函数y=ax2+bx+2最大值与最小值的差;
(3)在二次函数y=ax2+bx+2图象上任取一点P,其横坐标为m.点Q在二次函数图象的对称轴上.若以点P,Q,C为顶点三角形是以∠PCQ为直角的等腰三角形.求点Q的坐标.
2.(2023秋•奉化区校级期中)如图,抛物线与x轴交于点A,B,与y轴交于点C.P是线段BC上的动点(点P不与点B,C重合),连接AP并延长AP交抛物线于另一点Q,连接AC,CQ,BQ,设点Q的横坐标为x.
(1)求证:△ABC是直角三角形.
(2)记△BCQ的面积为S,求S关于x的函数表达式.
(3)在点P的运动过程中,是否存在最大值?若存在,请求出最大值;若不存在,请说明理由.
3.(2023秋•西湖区校级期中)已知二次函数y=2x2+bx+c(b,c是常数)
(1)若A(1,0),B(0,4)两点在该二次函数图象上,求二次函数的表达式.
(2)若二次函数的表达式可以写成y=2(x﹣h)2﹣2的形式(h是常数),求b+c的最小值.
(3)若二次函数的表达式还可以写成y=2(x﹣m)(x﹣m﹣k),它的图象与x轴交于A,B两点,一次函数y=kx+b的图象经过点A,且与二次函数的图象交于另一点C.是否存在实数k,使得△ABC是以AB为腰的等腰三角形,如果存在,求出k的值;如果不存在,请说明理由.
4.(2023秋•绍兴期中)如图1,平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c交x轴于A(1,0),B(﹣3,0)两点,交y轴于点C(0,3),点M是线段OB上一个动点,过点M作x轴的垂线,交直线BC于点F,交抛物线于点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当△BCE面积最大时,求M点的坐标;
(3)如图2,是否存在以点C、E、F为顶点的三角形与△ABC相似,若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
5.(2023秋•西湖区校级期中)已知抛物线y=ax2+bx+8过点B(4,8)和点C(8,4),与y轴交于点A.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接AB,BC,点D在线段AB上(与点A,B不重合),点F是OA的中点,连接FD,过点D作DE⊥FD交BC于点E,连接EF,当△DEF面积是△ADF面积的3倍时,求点D的坐标;
(3)如图2,点P是抛物线上对称轴右侧的点,H(m,0)是x轴正半轴上的动点,若线段OB上存在点G(与点O,B不重合),使得∠GBP=∠HGP=∠BOH,求m的取值范围.
6.(2023秋•乐清市校级期中)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(﹣3,0)、B(1,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式.
(2)已知点D为y轴上一点,点D关于直线AC的对称点为D1.
①当点D1刚好落在第二象限的抛物线上时,求出点D的坐标.
②点P在抛物线上(点P不与点A、点C重合),连结PD,PD1,DD1,是否存在点P,使△PDD1为等腰直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
7.(2023秋•金东区期中)如图1,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,且点A坐标为(﹣1,0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图2,y轴上存在一点D,使⊙D经过B,C两点,求点D的坐标.
(3)如图3,连结BC,点P(不与A,B,C三点重合)为抛物线上一动点,连结BP,CP,在点P运动过程中,△BPC 中是否存在一个内角,使其等于∠ABC,若存在,求出此时点P的横坐标;若不存在,请说明理由.
8.(2023秋•上虞区期中)如图,抛物线与x轴分别相交于点B,O,其顶点为A,连结AB,把AB所在的直线沿y轴向上平移,使它经过原点O,得到直线l,点P在直线l上.
(1)求抛物线顶点A的坐标.
(2)若⊙I是△ABO的外接圆,试求⊙I的半径.
(3)当时,求点P到圆心I的距离.
9.(2023秋•西湖区校级期中)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.直线l与抛物线交于A,D两点,与y轴交于点E,点D的坐标为(4,﹣3).
(1)请直接写出A,B两点的坐标及直线l的函数表达式;
(2)若点P是抛物线上的点,点P的横坐标为m(m≥0),过点P作PM⊥x轴,垂足为M,PM与直线l交于点N.当PN=MN时,求点P的坐标;
(3)若点Q是y轴上的点,且∠ADQ=45°,求点Q的坐标.
10.(2023秋•文成县期中)如图,已知点A的坐标是(﹣1,0),点B的坐标是(9,0),以AB为直径作⊙O',交y轴的负半轴于点C,连接AC,BC,过A,B,C三点作抛物线.
(1)求点C的坐标及抛物线的解析式;
(2)点E是AC延长线上一点,∠BCE的平分线CD交⊙O′于点D,求点D的坐标;
(3)在(2)的条件下,抛物线上是否存在点P,使得∠PDB=∠CBD,若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
11.(2023秋•椒江区期中)如图,直线y=﹣x+n与x轴交于点A(3,0),与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A,B.
(1)求抛物线解析式;
(2)E(m,0)是x轴上一动点,过点E作ED⊥x轴交于点E,交直线AB于点D,交抛物线于点P,连接PB.
①点E在线段OA上运动,当线段PD的长度最大时,求点P的坐标;
②点E在线段OA上运动,若△PBD是等腰三角形时,求点E的坐标.
12.(2023秋•兰溪市校级期中)已知抛物线y=x2+mx﹣2与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,点A坐标为(﹣2,0)
(1)求抛物线的解析式及B、C两点的坐标.
(2)若点M是线段AC上一个动点(不与A、C重合),点N是线段AB上一个动点,设AN=t(t>0).
①如图1,当点N运动到AB的中点时,作MN∥y轴交AC于点M.求证:∠BMN=∠BAC.
②当点N在运动过程中,在x轴上方的抛物线上是否存在点G,使得∠GNB=∠BAC且GN恰好平分∠AGB?若存在,求出此时点G的横坐标和t的值;若不存在,请说明理由.
13.(2023秋•宁海县期中)如图①,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,3),顶点为D(4,﹣1),对称轴与直线BC交于点E,与x轴交于点F.
(1)求二次函数的解析式;
(2)点M在第一象限抛物线的对称轴上,若点C在BM的垂直平分线上,求点M的坐标;
(3)如图②,过点E作对称轴的垂线在对称轴的右侧与抛物线交于点H,x轴上方的对称轴上是否存在一点P,使以E,H,P为顶点的三角形与△EFB相似,若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
14.(2023秋•椒江区校级期中)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0),B(1,0),交y轴于点 C.点P(m,0)是x轴上的一动点,PM⊥x轴,交直线AC于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段AO上运动,如图,求线段MN的最大值;
②若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形.若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
15.(2023秋•海曙区期中)已知抛物线经过y=ax2+bx+c点A(﹣4,0)、B(1,0)、C(0,3).
(1)求抛物线解析式和直线AC的解析式;
(2)若点P是第四象限抛物线上的一点,若S△PAC=10,求点P的坐标;
(3)如图2,点M是线段AC上的一个动点(不与A、C重合),经过A、M、O三点的圆与过A且垂直于AC的直线交于点N,求当S△OMN最小时点M的坐标及S△OMN最小值.
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专题05 二次函数与几何的综合题期中考试专练
1.(2023秋•玉环市校级期中)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+2的图象与x轴相交于点A,B,与y轴相交于点C.若二次函数y=ax2+bx+2的图象经过点D(﹣3,2),E(﹣1,3).
(1)求二次函数的解析式;
(2)当﹣2≤x≤2时,求二次函数y=ax2+bx+2最大值与最小值的差;
(3)在二次函数y=ax2+bx+2图象上任取一点P,其横坐标为m.点Q在二次函数图象的对称轴上.若以点P,Q,C为顶点三角形是以∠PCQ为直角的等腰三角形.求点Q的坐标.
【分析】(1)用待定系数法求函数的解析式即可;
(2)结合函数的图象,当﹣2≤x≤2时,函数的最大值为,最小值为﹣3,再求解即可;
(3)当P点在y轴左侧时,过点P作PN⊥y轴交于点N,过点Q作QM⊥y轴交于点M,可证明△CQM≌△PCN(AAS),由此可得m2+m=,求出m的值,再求Q点坐标即可;当P点在y轴右侧时,过点C作GH⊥y轴,过点P作PH⊥GH交于H点,过点Q作GQ⊥GH交于G点,同理可得△CQG≌△PCH(AAS),再由m2+m=,求出m的值,再求Q点坐标即可.
【解答】解:(1)将D(﹣3,2),E(﹣1,3)代入y=ax2+bx+2,
∴,
解得,
∴y=﹣x2﹣x+2;
(2)∵y=﹣x2﹣x+2=﹣(x+)2+,
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣,
当﹣2≤x≤2时,函数的最大值为,最小值为﹣3,
∴函数的最大值与最小值的差为;
(3)∵P点横坐标为m,
∴P(m,﹣m2﹣m+2),
当x=0时,y=2,
∴C(0,2),
当P点在y轴左侧时,
过点P作PN⊥y轴交于点N,过点Q作QM⊥y轴交于点M,
∵∠PCQ=90°,
∴∠QCM+∠PCN=90°,
∵∠CQM+∠QCM=90°,
∴∠CQM=∠PCN,
∵CQ=PC,
∴△CQM≌△PCN(AAS),
∴QM=CN=m2+m,CM=PN=﹣m,
∴m2+m=,
解得m=,
∵m<0,
∴m=,
∴n=2+=,
∴Q(﹣,);
当P点在y轴右侧时,
过点C作GH⊥y轴,过点P作PH⊥GH交于H点,过点Q作GQ⊥GH交于G点,
同理可得△CQG≌△PCH(AAS),
∴CG=PH=,GQ=CH=m,
∴m2+m=,
解得m=,
∵m>0,
∴m=,
∴n=2﹣=,
∴Q(﹣,);
综上所述:Q点坐标为(﹣,)或(﹣,).
2.(2023秋•奉化区校级期中)如图,抛物线与x轴交于点A,B,与y轴交于点C.P是线段BC上的动点(点P不与点B,C重合),连接AP并延长AP交抛物线于另一点Q,连接AC,CQ,BQ,设点Q的横坐标为x.
(1)求证:△ABC是直角三角形.
(2)记△BCQ的面积为S,求S关于x的函数表达式.
(3)在点P的运动过程中,是否存在最大值?若存在,请求出最大值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)分别求出二次函数与坐标轴的交点坐标,由两点之间的距离公式即可求出AB,AC,BC的长度,再运用勾股定理逆定理即可证明△ABC是直角三角形;
(2)连接OQ,设点Q的坐标为,根据三角形面积公式S=S△OCQ+S△OBQ﹣S△OBC即可得出答案;
(3)过点Q作QH⊥BC于点H,则△APC∽△QPH,根据相似三角形的性质得出,再结合得出,利用二次函数的性质即可解决最值问题.
【解答】(1)证明:由图可知,A、B点是二次函数与x轴的交点,
∴,
解得:x1=﹣1,x2=4,
∴A(﹣1,0),B(4,0),
∵C点是二次函数与y轴的交点,
∴当x=0时,y=﹣2,
∴C(0,﹣2),
∴,
,
,
∴AB2=25=AC2+BC2,
∴△ABC是直角三角形;
(2)解:连接OQ,如图1,
设点Q的坐标为,
S=S△OCQ+S△OBQ﹣S△OBC
=×2•x+×4•(﹣+x+2)﹣×2×4
=﹣x2+4x;
(3)解:存在;理由如下:
过点Q作QH⊥BC于点H,如图2,
∵由(1)可知,△ABC是直角三角形,
∴∠ACB=90°,
∵QH⊥BC,
∴∠QHP=90°,
∴∠ACB=∠QHP,
∵∠APC=∠QPH,
∴△APC∽△QPH,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴当x=2时,最大,最大为.
3.(2023秋•西湖区校级期中)已知二次函数y=2x2+bx+c(b,c是常数)
(1)若A(1,0),B(0,4)两点在该二次函数图象上,求二次函数的表达式.
(2)若二次函数的表达式可以写成y=2(x﹣h)2﹣2的形式(h是常数),求b+c的最小值.
(3)若二次函数的表达式还可以写成y=2(x﹣m)(x﹣m﹣k),它的图象与x轴交于A,B两点,一次函数y=kx+b的图象经过点A,且与二次函数的图象交于另一点C.是否存在实数k,使得△ABC是以AB为腰的等腰三角形,如果存在,求出k的值;如果不存在,请说明理由.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)根据题意得:b=﹣4h,c=2h2﹣2,b+c=2h2﹣4h﹣2=2(h﹣1)2﹣4.利用二次函数的性质即可求得答案;
(3)分两种情况:①当k>0时,(i)点A(m,0),B(m+k,0),则一次函数解析式可以表示为y=k(x﹣m),联立方程组求解可得出C(m+k,k2),根据图象可知:当三角形是以AB为腰的等腰三角形时,则只能AB=BC,过点C作CD⊥x轴,利用勾股定理建立方程求解即可;(ii)若点A(m+k,0),B(m,0),则一次函数解析式可以表示为 y=k(x﹣m﹣k),联立方程组求解可得出C(m+k,﹣k2),与抛物线的顶点重合,故AC=BC,过点C作 CD⊥x轴,再利用勾股定理建立方程求解即可;②当k<0时,同理可求得答案.
【解答】解:(1)∵二次函数y=2x2+bx+c 过点A(1,0)、B(0,4),
∴,
解得:,
∴该二次函数的表达式为y=2x2﹣6x+4.
(2)把y=2(x﹣h)2﹣2化成一般式得,y=2x2﹣4hx+2h2﹣2,
∴b=﹣4h,c=2h2﹣2,
∴b+c=2h2﹣4h﹣2=2(h﹣1)2﹣4.
把b+c的值看作是h的二次函数,则该二次函数开口向上,有最小值,
∴当h=1时,b+c的最小值是﹣4.
(3)存在,理由:
①当k>0时,
(i)点A(m,0),B(m+k,0),则一次函数解析式可以表示为y=k(x﹣m),
联立,
解得:,,
∴C(m+k,k2),
由图可知,当三角形是以AB为腰的等腰三角形时,则只能AB=BC,
过点C作CD⊥x轴,
则CD=k2,BD=m+k﹣(m+k)=k,
BC2=CD2+BD2=(k2)2+(k)2=k4+k2,
∵AB=m+k﹣m=k,AB=BC,
∴k2=k4+k2,
∴k=±,
∵k>0,
∴k=;
(ii)若点A(m+k,0),B(m,0),则一次函数解析式可以表示为 y=k(x﹣m﹣k),
联立,
∴,,
∴C(m+k,﹣k2),
∵y=2(x﹣m)(x﹣m﹣k),
∴抛物线的对称轴为直线x=m+k,顶点坐标为(m+k,﹣k2),
即点C恰好是抛物线顶点,
∴总是有AC=BC,
过点C作 CD⊥x轴,如图,
则CD=k2,BD=m+k﹣m=k,
∴BC2=CD2+BD2=(k2)2+(k)2=k4+k2,
∵AB=k,AB=BC,
∴k2=k4+k2,
∴k=±,
∵k>0,
∴k=;
②当k<0时,
同理可得:k=﹣或﹣;
∴综上所述,k=±或±.
4.(2023秋•绍兴期中)如图1,平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c交x轴于A(1,0),B(﹣3,0)两点,交y轴于点C(0,3),点M是线段OB上一个动点,过点M作x轴的垂线,交直线BC于点F,交抛物线于点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当△BCE面积最大时,求M点的坐标;
(3)如图2,是否存在以点C、E、F为顶点的三角形与△ABC相似,若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A,B,C三点的坐标代入y=ax2+bx+c,得到关于a,b,c的三元一次方程组,解方程组即可;
(2)设M(m,0),则E(m,﹣m2﹣2m+3),求得直线BC的解析式为y=x+3,即可得到F(m,m+3),根据三角形面积公式可得,由二次函数的性质可得结论;
(3)分△ABC∽△CFE和△ABC∽△EFC两种情况列式求解即可.
【解答】解:(1)∵抛物线过点A(1,0),B(﹣3,0),C(0,3),
∴代入得,,
解得,,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)设M(m,0),则E(m,﹣m2﹣2m+3),
设直线BC解析式为y=kx+b1,
∵直线BC经过点B,C,
∴,
解得,
∴直线BC的解析式为y=x+3,
∴F(m,m+3),
,
∵,
∴当时,即当时,;
(3)存在以点C,E,F为顶点的三角形与△ABC相似,理由如下:
设M(n,0),则E(n,﹣n2﹣2n+3),F(n,n+3).
∴EF=﹣n2﹣3n,
如图,过点F作FG⊥y轴于点G,则FG=﹣n,
由(1)可得:OB=OC=3,AB=4,BC=3,
∴∠ABC=∠BCO=∠MFB=∠CFE=45°,
∴△CFG是等腰直角三角形,
∴CF=﹣n.
当以点C,E,F为顶点的三角形与△ABC相似时,B与F为对应顶点,
①当△ABC∽△CFE时,,即=,
解得:或n=0(舍去),
∴;
②当△ABC∽△EFC时,,即=,
解得:或n=0(舍去),
∴.
综上所述,或.
5.(2023秋•西湖区校级期中)已知抛物线y=ax2+bx+8过点B(4,8)和点C(8,4),与y轴交于点A.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接AB,BC,点D在线段AB上(与点A,B不重合),点F是OA的中点,连接FD,过点D作DE⊥FD交BC于点E,连接EF,当△DEF面积是△ADF面积的3倍时,求点D的坐标;
(3)如图2,点P是抛物线上对称轴右侧的点,H(m,0)是x轴正半轴上的动点,若线段OB上存在点G(与点O,B不重合),使得∠GBP=∠HGP=∠BOH,求m的取值范围.
【分析】(1)运用待定系数法将点B、点C坐标代入解析式可求解;
(2)用待定系数法求得直线BC的解析式为y=﹣x+12,可证△BGE是等腰直角三角形,设D(t,8),通过证明△AFD∽△GDE,相似三角形的性质得出m﹣t=4,则DG=AF,可证△AFD≌△GDE,由面积关系列出方程可求解;
(3)通过证明△OGH∽△BPG,可得,由待定系数法可求BS的解析式,联立方程组可求点P坐标,由勾股定理可求BP的长,由二次函数的性质可求解.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+8过点B(4,8)和点C(8,4),
∴,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+8;
(2)∵抛物线y=﹣x2+x+8与y轴交于点A,
当x=0时,y=8,
∴A(0,8),则OA=8,
∵B(4,8),
∴AB∥x轴,AB=4,
∵点F是OA的中点,
∴F(0,4),
∴AB=AF=4,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∵B(4,8),C(8,4),
∴,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+12,
设E(m,﹣m+12)(4<m<8),
如图1,过点E作EG⊥AB交AB的延长线于G,
则∠G=90°,
∴G(m,8),
∴GE=8﹣(﹣m+12)=m﹣4,BG=m﹣4,
∴BG=GE,
∴△BGE是等腰直角三角形,
设D(t,8),则AD=t,DG=m﹣t,
∵DE⊥FD,
∴∠FDE=90°,
∵∠FAD=∠G=∠FDE=90°,
∴∠AFD=90°﹣∠ADF=∠GDE,
∴△AFD∽△GDE,
∴=,即=,
∴t(m﹣t)=4(m﹣4),
即(t﹣4)m=(t﹣4)(t+4),
∵t≠4,
∴m=t+4,
即m﹣t=4,
∴DG=AF,
∴△AFD≌△GDE(ASA),
∴DF=DE,
又∵DE⊥DF,
∴△DEF是等腰直角三角形,
∴S△DEF=DF2,
∵S△ADF=AD•AF,
当△DEF面积是△ADF面积的3倍时,
即DF2=3×AD•AF,
∴DF2=12AD,
在Rt△ADF中,DF2=AD2+AF2=t2+42,
∴AD2+AF2=12AD,
∴t2+42=12t,
解得:t=6﹣2或t=2+6(舍去),
∴D(6﹣2,8);
(3)∵∠GBP=∠HGP=∠BOH,
又∠OGH+∠HGP=∠GBP+∠BPG,
∴∠OGH=∠BPG,
∴△OGH∽△BPG,
∴=,
设BP交x轴于点S,过点B作BT⊥x轴于点T,如图2,
∵∠GBP=∠BOH,
∴SB=SO,
∵OT=4,BT=8,
∴OB==4,
设BS=k,则TS=k﹣4,
在Rt△TBS中,SB2=ST2+BT2,
∴k2=(k﹣4)2+82,
解得:k=10,
∴S(10,0),
设直线BS的解析式为y=ex+f,则,
解得:,
∴直线BS的解析式为y=﹣x+,
联立,
解得:或,
∴P(,﹣),
∴PB==,
∵=,
设OG=n,则BG=OB﹣OG=4﹣n,
∴=,
整理得:m=﹣=﹣n2+n=﹣(n﹣2)2+,
∵点G在线段OB上(与点O,B不重合),
∴0<OG<4,
∴0<n<4,
∴当n=2时,m取得的最大值为,
∴0<m≤.
6.(2023秋•乐清市校级期中)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(﹣3,0)、B(1,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式.
(2)已知点D为y轴上一点,点D关于直线AC的对称点为D1.
①当点D1刚好落在第二象限的抛物线上时,求出点D的坐标.
②点P在抛物线上(点P不与点A、点C重合),连结PD,PD1,DD1,是否存在点P,使△PDD1为等腰直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由点A、B的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的表达式;
(2)①由对称性可求∠DCD'=90°,可得CD'∥OB,可得点D'的纵坐标为﹣4,代入解析式可求点D'坐标,可得CD'=CD=3,可求点D坐标;
②分情况讨论,由等腰直角三角形的性质和全等三角形的性质可求点坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(﹣3,0)、B(1,0),
∴将A(﹣3,0)、B(1,0)分别代入y=﹣x2+bx+c 得,
解得,
所以,抛物线的表达式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)①如图,
∵抛物线的解析式y=﹣x2﹣2x+3.
∴C (0,3),
∴OA=OC=3,
∴∠OCA=45°,
∵点D关于直线AC的对称点为D1.
∴∠DCA=∠D1CA=45°,CD=CD1,
∴∠DCD1=90°,
∴CD1∥OA,
∴点D1的纵坐标为3,
∴3=﹣x2﹣2x+3,
∴x1=0(舍去),x2=﹣2,
∴CD=CD1=2,
∴点D(0,1);
②以D为直角顶点,若点D在点C下方,如图2,过点P作PH⊥y轴,
∵∠DCD1=90°,CD=CD1,
∴∠CDD1=45°,
∵∠D1DP=90°
∴∠HDP=45°,
∵PH⊥y轴,
∴∠HDP=∠HPD=45°,
∴HP=HD,
∵∠CDD1=∠HDP,∠PHD=∠DCD1=90°,DP=DD1,
∴△DPH≌△DD1C(AAS),
∴CD=CD1=HD=HP,
设CD=CD1=HD=HP=a,
∴点P(﹣a,3﹣2a)
∴﹣a2+2a+3=3﹣2a,
∴a=4,a=0(不合题意,舍去),
∴点P(﹣4,﹣5);
若点D在点C上方,如图3,
∵DD1=DP,∠DCD1=90°,
∴CD=CP,∠DCP=∠COA,
∴CP∥AB,
∴点P纵坐标为3,
∴3=﹣x2﹣2x+3,
∴x1=0(舍去),x2=﹣2,
∴点P(﹣2,3);
如图4,若以P为直角顶点,此时P与点A重合,不合题意,
如图5,以P为直角顶点,此时点P与C重合,不合题意,
如图6,以D1为直角顶点,此时PD∥x轴,过点D1作D1H⊥x轴交PD于H,
∴D1H⊥PD,
∴PH=DH=D1H,
设PH=DH=D1H=m,
∵点D1的纵坐标为3,
∴P(﹣2m,3﹣m),
∴﹣4m2+4m+3=3﹣m,
∴m=,m=0(不合题意舍去),
∴点P(﹣,);
综上可得,点P的坐标为(﹣4,﹣5)或(﹣2,3)或(﹣,).
7.(2023秋•金东区期中)如图1,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,且点A坐标为(﹣1,0).
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图2,y轴上存在一点D,使⊙D经过B,C两点,求点D的坐标.
(3)如图3,连结BC,点P(不与A,B,C三点重合)为抛物线上一动点,连结BP,CP,在点P运动过程中,△BPC 中是否存在一个内角,使其等于∠ABC,若存在,求出此时点P的横坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点A的坐标代入解析式,求出c的值即可得出结论;
(2)设点D的坐标为(0,d),由圆的性质可知,CD=BD,由此建立方程,求出d即可;
(3)根据题意,需要分三种情况:∠CBP=∠ABC;∠BCP=∠ABC;∠BPC=∠ABC,分别画出图形,根据图形列出方程,求解即可.
【解答】解:(1)∵抛物线与x轴交于A,B两点,且点A坐标为(﹣1,0),
∴=0,
解得c=2,
∴抛物线的解析式为:+2;
(2)∵抛物线y=+2与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,
∴令y=0,即+2=0,
解得x=﹣1或x=4,
令x=0,则y=2,
∴B(4,0),C(0,2),
设点D的坐标为(0,d),由题可知,CD=BD,
∴=,
解得d=﹣3,
∴D(0,﹣3);
(3)存在,理由如下:在△OBC中,OB=4,OC=2,
∴tan∠ABC=;
根据题意,△BPC 中是否存在一个内角,使其等于∠ABC,需要分以下三种情况:
①当∠CBP=∠ABC时,如图3﹣1,过点C作CE⊥BP于点E,过点E作EF⊥y轴于点F,过点B作BG⊥x轴交EF于点G,
∴EF⊥BG,
∵∠CBP=∠ABC,∠BOC=∠BEC=90°,BC=BC,
∴Rt△OBC≌Rt△EBC(HL),
∴OB=BE=4,OC=CE=2,
∵EF⊥y轴,EF⊥BG,CE⊥BP,
∴∠CFE=∠FGB=∠CEB=90°,
∴∠CEF+∠BEG=∠CEF+∠CFE=90°
∴∠BEG=∠CFE,
∴△CEF∽△EBG,
∴EF:BG=CF:GE=CE:BE=1:2,
设EF=t,则BG=2t,CF=2t﹣2,
∴EG=4t﹣4,
∴t+4t﹣4=4,
∴t=,
∴E(,),
∵B(4,0),
∴直线BE的解析式为:y=﹣(x﹣4),
令﹣(x﹣4)=+2,
解得x=4(舍)或x=;
②当∠BCP=∠ABC时,
当点P在BC上方时,如图3﹣2,此时CP∥x轴,
∴令+2=2,
解得x=3;
当点P在x轴下方时,如图3﹣3,设CP与x轴交于点H,
∴CH=BH,
∴OH=4﹣BH,
在Rt△OCH中,由勾股定理可得,OC2+OH2=CH2,
即22+(4﹣BH)2=BH2,
解得BH=,
∴H(,0),
∴直线CH的解析式为:y=﹣x+2,
令﹣x+2=+2,
解得x=0(舍)或x=;
③当∠BPC=∠ABC时,如图3﹣4,过点B作BM⊥BP交PC的延长线于点M,过点B作BN∥y轴,分别过点M,P作x轴的平行线,交BN于点N,G,
∴△BMN∽△PBQ,
∴MN:BQ=BN:PQ=BM:BP=tan∠BPC=,
设点P的横坐标为t,则P(t,﹣t2+t+2),
∴PQ=4﹣t,BQ=t2﹣t﹣2,
∴BN=2﹣t,MN=t2﹣t﹣1,
∴M(5﹣t2+t,2﹣t),
∴直线PC的解析式为:y=(﹣t+)x+2,
将点M的坐标代入上述解析式,可得(﹣t+)(5﹣t2+t)+2=2﹣t,
整理得t3﹣6t2﹣7t+60=0,即(t+3)(t﹣4)(t﹣5)=0,
∴t=﹣3或t=4(舍)或t=5(如图3﹣5);
综上,符合题意的点P的横坐标为:或3或或﹣3或5.
8.(2023秋•上虞区期中)如图,抛物线与x轴分别相交于点B,O,其顶点为A,连结AB,把AB所在的直线沿y轴向上平移,使它经过原点O,得到直线l,点P在直线l上.
(1)求抛物线顶点A的坐标.
(2)若⊙I是△ABO的外接圆,试求⊙I的半径.
(3)当时,求点P到圆心I的距离.
【分析】(1)由抛物线顶点坐标公式即可求解;
(2)由IA=IO,即可求解;
(3)当时,则|yP|=|yA|=,进而求解.
【解答】解:(1)令=0,则x=﹣4,即点B(﹣4,0),
由圆和抛物线的性质知,点A、I共线且在OB的中垂线上,
则I、A的横坐标均为﹣2,
当x=﹣2时,=﹣2,
即点A(﹣2,﹣2);
(2)设点I(﹣2,m),设圆的半径为r,
由IA=IO得:r2=4+m2=(m+2)2,
解得:m=﹣,r=;
即圆的半径=;
(3)由(2)知,点I(﹣2,﹣),
由点A、B的坐标知,其和x轴的夹角为60°,
则直线l的表达式为:y=﹣x,
当时,则|yP|=|yA|=,
则y==﹣x,
解得:x=±1,
则点P的坐标为:(1,﹣)或(﹣1,),
由点P、I坐标知,PI=,
即点P到圆心I的距离为:.
9.(2023秋•西湖区校级期中)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.直线l与抛物线交于A,D两点,与y轴交于点E,点D的坐标为(4,﹣3).
(1)请直接写出A,B两点的坐标及直线l的函数表达式;
(2)若点P是抛物线上的点,点P的横坐标为m(m≥0),过点P作PM⊥x轴,垂足为M,PM与直线l交于点N.当PN=MN时,求点P的坐标;
(3)若点Q是y轴上的点,且∠ADQ=45°,求点Q的坐标.
【分析】(1)令y=0,得,得到A(﹣2,0),B(6,0),由待定系数法即可求函数表达式;
(2)当0≤m≤6时,此时,点N是PM的中点,即可求解;
(3)当点Q在y轴正半轴上时,则tan∠Q1EH=tan∠AEO,得到HE=ED进而求解;当点Q在y轴负半轴上时,则tan∠Q2EG=tan∠AEO,得到ED=EG+DG=3EG,进而求解.
【解答】解:(1)令y=0,得:,
∴解得x1=﹣2,x2=6,
∴A(﹣2,0),B(6,0),
设直线AD的解析式为:y=kx+b,
把A(﹣2,0),D(4,﹣3)代入得:
,解得:,
∴直线l的解析式为:y=﹣x﹣1;
(2)如图,设点P的坐标为P(m,m2﹣m﹣3)(其中m≥0),
则M(m,0),N(m,﹣m﹣1).
当0≤m≤6时,此时,点N是PM的中点,
则﹣m﹣1=(m2﹣m﹣3+0),
解得:m=2(负值已舍去),
即点P(2,﹣4);
(3)∵直线y=﹣x﹣1与y轴交于点E,
∴点E坐标为(0,﹣1).
分两种情况:
①如图,当点Q在y轴正半轴上时,记为点Q1.过点 Q1作Q1H⊥直线AD,垂足为H.
在Rt△Q1HE中,tan∠Q1EH=,
在Rt△AOE中,tan∠AEO=,
∵tan∠Q1EH=tan∠AEO,A(﹣2,0),E(0,﹣1)
∴AO=2OE,
∴Q1H=2HE.
又∵∠Q1DH=45°,∠Q1HD=90°,
∴∠HQ1D=∠Q1DH=45°,
∴DH=Q1H=2HE,
∴HE=ED.
连接CD,∵点C,点D为抛物线上的对称点,
∴CD⊥y轴,
∴ED==2,HE=2,Q1H=4,
∴Q1E==10.
∴OQ1=Q1E﹣OE=10﹣1=9.
∴点Q1的坐标为(0,9);
②如图,当点Q在y轴负半轴上时,记为点Q2.过点Q2作Q2G⊥AD,垂足为G,
在Rt△Q2GE中,tan∠Q2EG=,
在Rt△AOE中,tan∠AEO=,
∵tan∠Q2EG=tan∠AEO,AO=2OE,
∴Q2G=2EG.
又∵∠Q2DG=45°,∠Q2GD=90°,
∴∠D Q2G=∠Q2DG=45°,
∴DG=Q2G=2EG,
∴ED=EG+DG=3EG.
由①可知,ED=2.
∴EG=,Q2G=,
∴EQ2==.
∴OQ2=OE+EQ2=1+=,
∴点Q2的坐标为(0,﹣).
综上所述:点Q的坐标为(0,9)或(0,﹣).
10.(2023秋•文成县期中)如图,已知点A的坐标是(﹣1,0),点B的坐标是(9,0),以AB为直径作⊙O',交y轴的负半轴于点C,连接AC,BC,过A,B,C三点作抛物线.
(1)求点C的坐标及抛物线的解析式;
(2)点E是AC延长线上一点,∠BCE的平分线CD交⊙O′于点D,求点D的坐标;
(3)在(2)的条件下,抛物线上是否存在点P,使得∠PDB=∠CBD,若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)首先求得OC的长,即可得出C点的坐标;
(2)CD平分∠BCE,如果连接O′D,那么根据圆周角定理即可得出∠DO′B=2∠BCD=∠BCE=90°由此可得出D的坐标为(4,﹣5).根据B、D两点的坐标即可用待定系数法求出直线BD的解析式;
(3)本题要分两种情况进行讨论:
①过D作DP∥BC,交D点右侧的抛物线于P,此时∠PDB=∠CBD,可先用待定系数法求出直线BC的解析式,然后根据BC与DP平行,那么直线DP的斜率与直线BC的斜率相同,因此可根据D的坐标求出DP的解析式,然后联立直线DP的解析式和抛物线的解析式即可求出交点坐标,然后将不合题意的舍去即可得出符合条件的P点.
②同①的思路类似,先作与∠CBD相等的角:在O′B上取一点N,使BN=BM.可通过证△NBD≌△MDB,得出∠NDB=∠CBD,然后同①的方法一样,先求直线DN的解析式,进而可求出其与抛物线的交点即P点的坐标.综上所述可求出符合条件的P点的值.
【解答】解:(1)连接 O'C,如图1,
∵A(﹣1,0),B(9,0),
∴O'A=5,OO'=4,
又∠CAO=90°,O'C=5,
∴OC=3,即C(0,﹣3),
设解析式为 y=a(x+1)(x﹣9),把 C(0,﹣3)代入得:
﹣3=a(0+1)(0﹣9),
解得a=,
∴二次函数的解析式为y=(x+1)(x﹣9),
即y=x2﹣x﹣3;
(2)∵AB为⊙O'的直径,且 A(﹣1,0),B(9,0),
∴O'(4,0),
∵点E是AC延长线上一点,∠BCE的平分线CD交 O'于点D,
∴∠BCD=45°,
连接 O'D交BC于点M,
则∠BO'D=2∠BCD=2×45°=90°,O′D=AB=5,
∴O'D⊥x轴,
∴D(4,﹣5);
(3)抛物线上存在点P,使得∠PDB=∠CBD,理由如下:
设射线DP交⊙O'于点Q,则.分两种情况(如图所示):
①∵O′(4,0),D(4,﹣5),B(9,0),C(0,﹣3).
∴把点C、D绕点O′逆时针旋转90°,使点D与点B重合,则点C与点Q1重合,
因此,点Q1(7,﹣4)符合 =,
∵D(4,﹣5),Q1(7,﹣4),
∴用待定系数法可求出直线DQ1解析式为y=x﹣.
解方程组
得
∴点P1坐标为( ,),坐标为( ,)不符合题意,舍去.
②∵Q1(7,﹣4),
∴点Q1关于x轴对称的点的坐标为Q2(7,4)也符合 =.
∵D(4,﹣5),Q2(7,4).
∴用待定系数法可求出直线DQ2解析式为y=3x﹣17.
解方程组
得 ,
即
∴点P2坐标为(14,25),坐标为(3,﹣8)不符合题意,舍去.
∴符合条件的点P有两个:P1( ,),P2(14,25).
11.(2023秋•椒江区期中)如图,直线y=﹣x+n与x轴交于点A(3,0),与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A,B.
(1)求抛物线解析式;
(2)E(m,0)是x轴上一动点,过点E作ED⊥x轴交于点E,交直线AB于点D,交抛物线于点P,连接PB.
①点E在线段OA上运动,当线段PD的长度最大时,求点P的坐标;
②点E在线段OA上运动,若△PBD是等腰三角形时,求点E的坐标.
【分析】(1)将点A坐标代入直线解析式可求n的值,可求点B坐标,利用待定系数法可求解;
(2)①设点P(m,﹣m2+2m+3),则点D(m,﹣m+3),进而m的值,据此解答.
②分两种情况讨论,由两点距离公式和勾股定理可求解.
【解答】解:(1)∵直线y=﹣x+n与x轴交于点A(3,0),
∴0=﹣3+n,
∴n=3,
∴直线解析式为:y=﹣x+3,
当x=0时,y=3,
∴点B(0,3),
∵抛物线y=﹣x2+bx+c经过点A,B,则,解得,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+2x+3;
(2)①∵ED⊥x轴,
∴∠PEA=90°,
∴∠BDP=∠ADE<90°,
设点E(m,0),点P(m,﹣m2+2m+3),则点D(m,﹣m+3),
PD=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m,
当m=﹣=时,PD最大.
∴P(,).
②由①得PD2=(﹣m2+3m)2,BP2=m2+(﹣m2+2m)2,BD2=m2+(﹣m+3﹣3)2=2m2,
当PD=BP时,则(﹣m2+3m)2=m2+(﹣m2+2m)2,解得:m=2或0(均舍去),
当PD=BD时,则m=﹣m2+3m解得:解得:m=0(舍去)或3﹣,
当BP=BD时,则m2+(﹣m2+2m)2=2m2,解得:m=1或3(舍去3),
故m=1或3﹣或2,
综上所述:点E的坐标为(1,0)或(3﹣,0)或(2,0).
12.(2023秋•兰溪市校级期中)已知抛物线y=x2+mx﹣2与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,点A坐标为(﹣2,0)
(1)求抛物线的解析式及B、C两点的坐标.
(2)若点M是线段AC上一个动点(不与A、C重合),点N是线段AB上一个动点,设AN=t(t>0).
①如图1,当点N运动到AB的中点时,作MN∥y轴交AC于点M.求证:∠BMN=∠BAC.
②当点N在运动过程中,在x轴上方的抛物线上是否存在点G,使得∠GNB=∠BAC且GN恰好平分∠AGB?若存在,求出此时点G的横坐标和t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点A的坐标代入y=x2+mx﹣2,则0=4﹣2m﹣2,得到抛物线的解析式为:y=x2+x﹣2,即可求解;
(2)①求出,则,证明∠BAC=45°,得到,,即可求解;
②证明△AGH∽△GBH,得到,即可求解.
【解答】(1)解:将点A的坐标代入y=x2+mx﹣2,
则0=4﹣2m﹣2,
解得:m=1,
∴该抛物线的解析式为:y=x2+x﹣2,
则C(0,﹣2);
令y=x2+x﹣2=0,
解得:x=﹣2(舍去)或1,
故B(1,0);
(2)①证明:如图:
由点A、C的坐标得,直线AC的函数解析式为:y=﹣x﹣2,
∵A(﹣2,0),B(1,0),点N运动到AB的中点,
∴,
把代入y=﹣x﹣2得:,
∴,则,
∵A(﹣2,0),C(0,﹣2),
∴AO=CO=2,则∠BAC=45°,
∵B(1,0),,,
∴,
∵MN∥y轴,
∴∠MNB=90°,
∴∠BMN=45°,
∴∠BMN=∠BAC;
②解:过点G作GH⊥x轴于点H,
由①可得:∠BAC=45°,
∴∠GNB=∠BAC=45°,
∴∠NGH=45°,则GH=NH,
设点G(a,a2+a﹣2),
∵A(﹣2,0),
∴AH=a+2,GH=a2+a﹣2,则NH=AH﹣AN=a+2﹣t,
∴a+2﹣t=a2+a﹣2,整理得:t=4﹣a2,
∵B(1,0),
∴BH=a﹣1,
∵∠GNB=∠GAN+AGN,∠NGH=∠NGB+BGH,
∴∠GAN+AGN=∠NGB+BGH,
∵GN平分∠AGB,
∴∠AGN=∠NGB,
∴∠GAN=∠BGH,
又∵∠GHB=∠AHG=90°,
∴△AGH∽△GBH,
∴,即,
整理得:(a2+a﹣2)2=a2+a﹣2,
解得:A1=0,A2=1,
当A=0时,不符合题意,舍去;
当A=1时,解得:,,
此时或(舍),
综上:存在,,点G的坐标为.
13.(2023秋•宁海县期中)如图①,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C(0,3),顶点为D(4,﹣1),对称轴与直线BC交于点E,与x轴交于点F.
(1)求二次函数的解析式;
(2)点M在第一象限抛物线的对称轴上,若点C在BM的垂直平分线上,求点M的坐标;
(3)如图②,过点E作对称轴的垂线在对称轴的右侧与抛物线交于点H,x轴上方的对称轴上是否存在一点P,使以E,H,P为顶点的三角形与△EFB相似,若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)用待定系数法可得抛物线解析式为y=x2﹣2x+3;
(2)设M(4,t),由y=x2﹣2x+3得A(2,0),B(6,0),根据点C(0,3)在BM的垂直平分线上,可得(6﹣0)2+(0﹣3)2=(4﹣0)2+(t﹣3)2,解方程且M在第一象限即得M(4,3+);
(3)由B(6,0),C(0,3)可得直线BC解析式为y=﹣x+3,即知E(4,1),EF=1,BF=6﹣4=2,故BF=2EF,由EH⊥EF,可得H(4+2,1),EH=2,而点P在x轴上方的对称轴上,有∠PEH=90°=∠EFB,使以E,H,P为顶点的三角形与△EFB相似,分EH=2PE或PE=2EH两种情况,求出PE即可得E的坐标.
【解答】解:(1)由抛物线顶点为D(4,﹣1),设抛物线解析式为y=a(x﹣4)2﹣1,
将C(0,3)代入得:16a﹣1=3,
解得a=,
∴y=(x﹣4)2﹣1=x2﹣2x+3,
即抛物线解析式为y=x2﹣2x+3;
(2)抛物线y=(x﹣4)2﹣1对称轴为直线x=4,设M(4,t),
在y=x2﹣2x+3中,令y=0得:x2﹣2x+3=0,
解得x=2或x=6,
∴A(2,0),B(6,0),
∵点C(0,3)在BM的垂直平分线上,
∴BC=MC,
∴(6﹣0)2+(0﹣3)2=(4﹣0)2+(t﹣3)2,
解得t=3+或t=3﹣,
∵M在第一象限,
∴M(4,3+);
(3)x轴上方的对称轴上存在一点P,使以E,H,P为顶点的三角形与△EFB相似,
由B(6,0),C(0,3)可得直线BC解析式为y=﹣x+3,
令x=4得y=1,
∴E(4,1),
而F(4,0),
∴EF=1,BF=6﹣4=2,
∴BF=2EF,
∵EH⊥EF,
∴在y=x2﹣2x+3,令y=1得:x2﹣2x+3=1,
解得x=4+2或x=4﹣2,
∵H在对称轴右侧,
∴H(4+2,1),
∴EH=4+2﹣4=2,
∵点P在x轴上方的对称轴上,
∴∠PEH=90°=∠EFB,
要使以E,H,P为顶点的三角形与△EFB相似,因BF=2EF,故只需EH=2PE或PE=2EH,
①当EH=2PE时,如图:
∴PE=EH=×2=,
∴PF=PE+EF=+1,
∴P(4,+1);
②当PE=2EH,如图:
∴PE=2×2=4,
∴PF=PE+EF=4+1,
∴P(4,4+1),
综上所述,P的坐标为(4,+1)或(4,4+1).
14.(2023秋•椒江区校级期中)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0),B(1,0),交y轴于点 C.点P(m,0)是x轴上的一动点,PM⊥x轴,交直线AC于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段AO上运动,如图,求线段MN的最大值;
②若点P在x轴上运动,则在y轴上是否存在点Q,使以M,N,C,Q为顶点的四边形为菱形.若存在,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把A(﹣3,0),B(1,0)代入y=x2+bx+c中,构建方程组解决问题即可.
(2)①构建二次函数,利用二次函数的性质解决问题即可.
②分三种情形:如图2﹣1中,当点M在线段AC上,MN=MC,四边形MNQC是菱形时.如图2﹣2中,当MC是菱形的对角线时,四边形MNCQ是正方形,如图2﹣3中,当点M在CA延长线上时,MN=CM,四边形MNQC是菱形时,分别求解即可.
【解答】解:(1)把A(﹣3,0),B(1,0)代入y=x2+bx+c中,得,
解得,
∴y=x2+2x﹣3.
(2)①设直线AC的表达式为y=kx+b,把A(﹣3,0),C(0,﹣3)代入y=kx+b′.得,
解得,
∴y=﹣x﹣3,
∵点P(m,0)是x轴上的一动点,且PM⊥x轴.
∴M(m,﹣m﹣3),N(m,m2+2m﹣3),
∴MN=(﹣m﹣3)﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2﹣3m=﹣(m+)2+,
∵a=﹣1<0,
∴此函数有最大值.
又∵点P在线段OA上运动,且﹣3<﹣<0,
∴当m=﹣时,MN有最大值.
②如图2﹣1中,当点M在线段AC上,MN=MC,四边形MNQC是菱形时.
∵MN=﹣m2﹣3m,MC=﹣m,
∴﹣m2﹣3m=﹣m,
解得m=﹣3+或0(舍弃)
∴MN=3﹣2,
∴CQ=MN=3﹣2,
∴OQ=3+1,
∴Q(0,﹣3﹣1).
如图2﹣2中,当MC是菱形的对角线时,四边形MNCQ是正方形,此时CN=MN=CQ=2,可得Q(0,﹣1).
如图2﹣3中,当点M在CA延长线上时,MN=CM,四边形MNQC是菱形时,
则有,m2+3m=﹣m,
解得m=﹣3﹣或0(舍弃),
∴MN=CQ=3+2,
∴OQ=CQ﹣OC=3﹣1,
∴Q(0,3﹣1).
当点P在y轴的右侧时,显然MN>CM,此时满足条件的菱形不存在.
综上所述,满足条件的点Q的坐标为(0,﹣3﹣1)或(0,﹣1)或(0,3﹣1).
15.(2023秋•海曙区期中)已知抛物线经过y=ax2+bx+c点A(﹣4,0)、B(1,0)、C(0,3).
(1)求抛物线解析式和直线AC的解析式;
(2)若点P是第四象限抛物线上的一点,若S△PAC=10,求点P的坐标;
(3)如图2,点M是线段AC上的一个动点(不与A、C重合),经过A、M、O三点的圆与过A且垂直于AC的直线交于点N,求当S△OMN最小时点M的坐标及S△OMN最小值.
【分析】(1)将A、B、C的坐标代入y=ax2+bx+c即可求出抛物线的解析式,将A,C两点的坐标代入一次函数解析式即可求出直线AC的解析式.
(2)可设点P的横坐标为t,用含t的代数式表示出点P的纵坐标.过点P作PQ∥x轴,过点C作CR∥x轴,过点A作y轴平行线,分别交PQ、CR于点Q、R,构造梯形CPQR,得到△PAC面积等于梯形CPQR减去△ARC和△AQP的面积和,列方程即可求出t值,从而确定点P的坐标.
(3)由AN⊥AM即∠MAN=90°可得MN为圆的直径,进而得到圆周角∠MON=90°,所以S△OMN等于OM与ON的乘积.设M的横坐标为m,其纵坐标可用m表示,再设N的横坐标为n,根据圆的性质可求得m+n的值.分别过M、N作y轴的垂线,构造三垂直模型,即得到m、n的关系式,进而得到OM与ON的长度比值,故能用m的二次函数关系式表示S△OMN,即求得最小值.
【解答】解:(1)∵抛物线与x轴交于点A(﹣4,0)、B(1,0)
∴y=a(x+4)(x﹣1)
把点C(0,3)代入得:﹣4a=3
∴a=
∴抛物线解析式为:y=(x+4)(x﹣1)=
设直线AC的解析式为:y=kx+3
∴﹣4k+3=0 解得:k=
∴直线AC的解析式为:y=x+3
(2)过点P作PQ∥x轴,过点C作CR∥x轴,过点A作y轴平行线,分别交PQ、CR于点Q、R
∴∠R=∠Q=90°,CR=4,AR=3
设点P(t,﹣t2﹣t+3)(t>1)
∴PQ=t﹣(﹣4)=t+4,AQ=0﹣(﹣t2﹣t+3)=t2+t﹣3,RQ=3﹣(﹣t2﹣t+3)=t2+t
∴S△PAC=S梯形CPQR﹣S△ARC﹣S△AQP=(CR+PQ)•RQ﹣AR•RC﹣PQ•AQ
=(4+t+4)(t2+t)﹣×3×4﹣(t+4)(t2+t﹣3)=t2+6t
∵S△PAC=10
∴t2+6t=10 解得:t1=﹣2﹣(舍去),t2=﹣2+
∴yP=﹣(﹣2+)2﹣(﹣2+)+3=﹣
∴点P坐标为(﹣2+,).
解法二:证明OM和ON的比值可以直接通过圆周角进行转化,在M的运动过程中,角MAO和角MNO始终相等,可以通过正切值直接转化直角边比值.
(3)连接MN、OM、ON,取MN中点Q,过点M作ME⊥y轴于点E,过点N作NF⊥y轴于点F
∴∠MEO=∠OFN=90°
∴∠MOE+∠OME=90°
设M(m,)(﹣4<m<0),N的横坐标为n,
∴ME=﹣m,OE=,NF=﹣n
∵AN⊥AM
∴∠MAN=90°
∴MN为过A、M、O三点的圆的直径
∴Q为圆心,∠MON=90°
∴∠MOE+∠NOF=90°
∴∠OME=∠NOF
∴△OME∽△NOF
∴=
∵圆心Q在AO的⊥平分线上
∴xQ=
∵Q为MN中点
∴m+n=2xQ=﹣4
∴﹣n=m+4
∴
∴ON=OM
∴S△OMN=OM•ON=OM•OM=OM2===
∴当m=时,最小值S△OMN=
∴=
∴点M坐标为()时,S△OMN最小值为
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