内容正文:
模块二 函数
第06讲 二次函数与几何压轴
(思维导图+1考点+3种题型)
试卷第1页,共3页
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考点要求
命题预测
二次函数与几何压轴
二次函数的压轴题主要考向:
1)存在性问题(全等与相似、特殊三角形(直角、等腰、等边)、平行四边形(含特殊平行四边形)等).
2)最值问题(线段、周长、面积)
常见有关二次函数的题型和应对策略:
1)线段最值(周长)问题——斜化直策略
2)三角形或多边形面积问题——铅垂高、水平宽策略
3)线段和最小值问题——将军饮马、阿氏圆模型
4)线段差——三角形三边关系或函数
5)相似三角形存在性问题——根据相等角分类讨论
6)平行四边形存在性问题——中点公式+平移法
考点一 数与式的相关运算
题型01 三角形面积问题
1.(2020•广东)如图,抛物线yx2+bx+c与x轴交于A,B两点,点A,B分别位于原点的左、右两侧,BO=3AO=3,过点B的直线与y轴正半轴和抛物线的交点分别为C,D,BCCD.
(1)求b,c的值;
(2)求直线BD的函数解析式;
(3)点P在抛物线的对称轴上且在x轴下方,点Q在射线BA上.当△ABD与△BPQ相似时,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标.
【分析】(1)先求出点A,点B坐标,代入交点式,可求抛物线解析式,即可求解;
(2)过点D作DE⊥AB于E,由平行线分线段成比例可求OE,可求点D坐标,利用待定系数法可求解析式;
(3)利用两点距离公式可求AD,AB,BD的长,利用锐角三角函数和直角三角形的性质可求∠ABD=30°,∠ADB=45°,分∠ABP=30°或∠ABP=45°两种情况讨论,利用相似三角形的性质可求解.
【解答】解:(1)∵BO=3AO=3,
∴点B(3,0),点A(﹣1,0),
∴抛物线解析式为:y(x+1)(x﹣3)x2x,
∴b,c;
(2)如图1,过点D作DE⊥AB于E,
∴CO∥DE,
∴,
∵BCCD,BO=3,
∴,
∴OE,
∴点D横坐标为,
∴点D坐标为(,1),
设直线BD的函数解析式为:y=kx+m,
由题意可得:,
解得:,
∴直线BD的函数解析式为yx;
(3)∵点B(3,0),点A(﹣1,0),点D(,1),
∴AB=4,AD=2,BD=22,对称轴为直线x=1,
∵直线BD:yx与y轴交于点C,
∴点C(0,),
∴OC,
∵tan∠CBO,
∴∠CBO=30°,
如图2,过点A作AK⊥BD于K,
∴AKAB=2,
∴DK2,
∴DK=AK,
∴∠ADB=45°,
如图,设对称轴与x轴的交点为N,即点N(1,0),
若∠CBO=∠PBO=30°,
∴BNPN=2,BP=2PN,
∴PN,BP,
当△BAD∽△BPQ,
∴,
∴BQ2,
∴点Q(1,0);
当△BAD∽△BQP,
∴,
∴BQ4,
∴点Q(﹣1,0);
若∠PBO=∠ADB=45°,
∴BN=PN=2,BPBN=2,
当△DAB∽△BPQ,
∴,
∴,
∴BQ=22
∴点Q(1﹣2,0);
当△BAD∽△PQB,
∴,
∴BQ22,
∴点Q(5﹣2,0);
综上所述:满足条件的点Q的坐标为(1,0)或(﹣1,0)或(1﹣2,0)或(5﹣2,0).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求解析式,一次函数的性质,相似三角形的性质,直角三角形的性质,勾股定理等知识,利用分类讨论思想解决问题是本题的关键.
2.(2022•广东)如图,抛物线y=x2+bx+c(b,c是常数)的顶点为C,与x轴交于A,B两点,A(1,0),AB=4,点P为线段AB上的动点,过P作PQ∥BC交AC于点Q.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)求△CPQ面积的最大值,并求此时P点坐标.
【分析】(1)根据A(1,0),AB=4求出B(﹣3,0),把A、B的坐标代入抛物线y=x2+bx+c,即可求解;
(2)过Q作QE⊥x轴于E,设P(m,0),则PA=1﹣m,易证△PQA∽△BCA,利用相似三角形的性质即可求出QE的长,又因为S△CPQ=S△PCA﹣S△PQA,进而得到△CPQ面积和m的二次函数关系式,利用二次函数的性质即可求出面积最大值.
【解答】(1)∵抛物线y=x2+bx+c(b,c是常数)的顶点为C,与x轴交于A,B两点,A(1,0),AB=4,
∴B(﹣3,0),
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3;
(2)过Q作QE⊥x轴于E,过C作CF⊥x轴于F,
设P(m,0),则PA=1﹣m,
∵y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴C(﹣1,﹣4),
∴CF=4,
∵PQ∥BC,
∴△PQA∽△BCA,
∴,即,
∴QE=1﹣m,
∴S△CPQ=S△PCA﹣S△PQA
PA•CFPA•QE
(1﹣m)×4(1﹣m)(1﹣m)
(m+1)2+2,
∵﹣3≤m≤1,
∴当m=﹣1时 S△CPQ有最大值2,
∴△CPQ面积的最大值为2,此时P点坐标为(﹣1,0).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了二次函数图象和性质,待定系数法求函数解析式,相似三角形的判定和性质,解题的关键是抓住图形中某些特殊的数量关系和位置关系.此题综合性较强,中等难度,是一道很好的试题.
类型一 利用铅垂高计算三角形面积
类型二 面积比值问题
情况一:等底或等高
结论:①当底相等,则面积比=高之比 ②当高相等,则面积比=底边之比
情况二:斜转直
类型三 面积存在性问题
等积变形原理:
情况一:公共边为定边
题目要求:在抛物线上找一点P,使得
方法简介:
①A.P在公共边BC同侧时,只需AP∥BC,过点A作l1//BC,交抛物线于P1.
②A.P在公共边BC异侧时,将l1上移2CD个单位,即CD=CE,记为l2//BC, 交抛物线于P2,P3
③将l1和l2分别与抛物线联立.
情况二:公共边为动边
题目要求:在抛物线上找一点P,使得
方法简介:
①当点B.C在公共边AP同侧时,只需AP //BC即可,过点A作l//BC交抛物线于P1,联立l与抛物线.
②当点B.C在公共边AP异侧时,取BC中点D,CM=BN连接AD交抛物线于P2,联立AD与抛物线.
类型四 面积最值问题
题目要求:在抛物线上的第一象限找一点P,使
方法简介:
方法一:S=•水平宽•铅垂高
方法二:作l//BC,l与抛物线只有一个交点P,此时h最大,联立l与抛物线,=0
1.如图,抛物线与x轴交于点,,与y轴交于点C.
(1)求抛物线对应的函数解析式,并直接写出顶点P的坐标;
(2)求的面积.
注:抛物线的对称轴是直线,顶点坐标是.
【答案】(1)抛物线对应的解析式,
(2)
【分析】(1)利用待定系数法求出抛物线的表达式,再根据解析式求点P的坐标即可;
(2)求出点和抛物线顶点,,利用即可得到答案.
【详解】(1)抛物线经过点,,
,
解这个方程组,得.
抛物线对应的解析式.
点是抛物线的顶点坐标,
,即:,,
.
(2)如图,连接OP.
,,,,
,
,
.
,
.
【点睛】此题考查待定系数法求二次函数解析式、二次函数的图象和性质等知识,掌握数形结合的思想和割补法求三角形面积是解题的关键.
2.在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线经过A(4,0),B(1,4)两点.P是抛物线上一点,且在直线AB的上方.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若△OAB面积是△PAB面积的2倍,求点P的坐标;
(3)如图,OP交AB于点C,交AB于点D.记△CDP,△CPB,△CBO的面积分别为,,.判断是否存在最大值.若存在,求出最大值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,或(3,4)
(3)存在,
【分析】(1)待定系数法求解析式即可求解;
(2)待定系数法求得直线AB的解析式为,过点P作PM⊥x轴,垂足为M,PM交AB于点N.过点B作BE⊥PM,垂足为E.可得 ,设,则.由,解方程求得的值,进而即可求解;
(3)由已知条件可得,进而可得 ,过点分别作轴的垂线,垂足分别,交于点,过作的平行线,交于点,可得,设,,则,根据可得,根据 ,根据二次函数的性质即可求的最大值.
【详解】(1)解:(1)将A(4,0),B(1,4)代入,
得,
解得.
所以抛物线的解析式为.
(2)设直线AB的解析式为,
将A(4,0),B(1,4)代入,
得,
解得.
所以直线AB的解析式为.
过点P作PM⊥x轴,垂足为M,PM交AB于点N.
过点B作BE⊥PM,垂足为E.
所以
.
因为A(4,0),B(1,4),所以.
因为△OAB的面积是△PAB面积的2倍,
所以,.
设,则.
所以,
即,
解得,.
所以点P的坐标为或(3,4).
(3)
记△CDP,△CPB,△CBO的面积分别为,,.则
如图,过点分别作轴的垂线,垂足分别,交于点,过作的平行线,交于点
,
,
设
直线AB的解析式为.
设,则
整理得
时,取得最大值,最大值为
【点睛】本题考查了二次函数综合,待定系数法求解析式,面积问题,相似三角形的性质与判定,第三问中转化为线段的比是解题的关键.
3.如图,二次函数的图象与轴交于,两点,与轴交于点,其中,.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)在二次函数图象上是否存在点,使得?若存在,请求出点坐标;若不存在,请说明理由;
(3)点是对称轴上一点,且点的纵坐标为,当是锐角三角形时,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)或或
(3)或.
【分析】(1)待定系数法求解析式即可求解;
(2)根据,可得到的距离等于到的距离,进而作出两条的平行线,求得解析式,联立抛物线即可求解;
(3)根据题意,求得当是直角三角形时的的值,进而观察图象,即可求解,分和两种情况讨论,分别计算即可求解.
【详解】(1)解:将点,代入,得
解得:
∴抛物线解析式为;
(2)∵ ,
顶点坐标为,
当时,
解得:
∴,则
∵,则
∴是等腰直角三角形,
∵
∴到的距离等于到的距离,
∵,,设直线的解析式为
∴
解得:
∴直线的解析式为,
如图所示,过点作的平行线,交抛物线于点,
设的解析式为,将点代入得,
解得:
∴直线的解析式为,
解得:或
∴,
∵
∴
∴是等腰直角三角形,且,
如图所示,延长至,使得,过点作的平行线,交轴于点,则,则符合题意的点在直线上,
∵是等腰直角三角形,
∴
∴是等腰直角三角形,
∴
∴
设直线的解析式为
∴
解得:
∴直线的解析式为
联立
解得:或
∴或
综上所述,或或;
(3)①当时,如图所示,过点作交于点,
当点与点重合时,是直角三角形,
当时,是直角三角形,
设交于点,
∵直线的解析式为,
则,
∴,
∵,
∴是等腰直角三角形,
∴
∴,
设,则
∵
∴
解得:(舍去)或
∴
∵是锐角三角形
∴;
当时,如图所示,
同理可得
即∴
解得:或(舍去)
由(2)可得时,
∴
综上所述,当是锐角三角形时,或.
【点睛】本题考查了二次函数综合运用,面积问题,角度问题,熟练掌握二次函数的性质是解题的关键.
4.如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与轴交于点和点,与y轴交于点C.
(1)求这个二次函数的表达式.
(2)如图1,二次函数图象的对称轴与直线交于点D,若点M是直线上方抛物线上的一个动点,求面积的最大值.
(3)如图2,点是直线上的一个动点,过点的直线与平行,则在直线上是否存在点,使点与点关于直线对称?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2);
(3)或.
【分析】
(1)根据抛物线的交点式直接得出结果;
(2)作于,作于,交于,先求出抛物线的对称轴,进而求得,坐标及的长,从而得出过的直线与抛物线相切时,的面积最大,根据的△求得的值,进而求得的坐标,进一步求得上的高的值,进一步得出结果;
(3)分两种情形:当点在线段上时,连接,交于,设,根据求得的值,可推出四边形是平行四边形,进而求得点坐标;当点在的延长线上时,同样方法得出结果.
【详解】(1)
解:由题意得,
;
(2)
解:如图1,
作于,作于,交于,
,,
,
,
抛物线的对称轴是直线:,
,
,
,
,
故只需的边上的高最大时,的面积最大,
设过点与平行的直线的解析式为:,
当直线与抛物线相切时,的面积最大,
由得,
,
由△得,
得,
,
,
,
,
,
,
,
;
(3)
解:如图2,
当点在线段上时,连接,交于,
点和点关于对称,
,
设,
由得,,
,(舍去),
,
∵,
,
,
四边形是平行四边形,
,,
∴;
如图3,
当点在的延长线上时,由上可知:,
同理可得:,
综上所述:或.
【点睛】
本题考查了二次函数及其图象的性质,一元二次方程的解法,平行四边形的判定和性质,轴对称的性质等知识,解决问题的关键是分类讨论.
题型02 线段相关问题
1.如图,抛物线经过两点,并交x轴于另一点B,点M是抛物线的顶点,直线AM与轴交于点D.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若点H是x轴上一动点,分别连接MH,DH,求的最小值;
(3)若点P是抛物线上一动点,问在对称轴上是否存在点Q,使得以D,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形?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.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,或或
【分析】
(1)待定系数法求出函数解析式即可;
(2)作点关于轴的对称点,连接,与轴的交点即为点,进而得到的最小值为的长,利用两点间距离公式进行求解即可;
(3)分,,分别为对角线,三种情况进行讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线经过两点,
∴,解得:,
∴;
(2)∵,
∴,
设直线,
则:,解得:,
∴,
当时,,
∴;
作点关于轴的对称点,连接,
则:,,
∴当三点共线时,有最小值为的长,
∵,,
∴,
即:的最小值为:;
(3)解:存在;
∵,
∴对称轴为直线,
设,,
当以D,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时:
①为对角线时:,
∴,
当时,,
∴,
∴;
②当为对角线时:,
∴,
当时,,
∴,
∴;
③当为对角线时:,
∴,
当时,,
∴,
∴;
综上:当以D,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时,或或.
【点睛】
本题考查二次函数的综合应用,是中考常见的压轴题.正确的求出函数解析式,熟练掌握二次函数的性质,利用数形结合和分类讨论的思想进行求解,是解题的关键.
2.如图,抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)在对称轴上找一点Q,使的周长最小,求点Q的坐标;
(3)点P是抛物线对称轴上的一点,点M是对称轴左侧抛物线上的一点,当是以为腰的等腰直角三角形时,请直接写出所有点M的坐标.
【答案】(1)
(2)(1,-2)
(3)(-1,0)或(,-2)或(,2)
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)先求出点C的坐标和抛物线的对称轴,如图所示,作点C关于直线的对称点E,连接AE,EQ,则点E的坐标为(2,-3),根据轴对称最短路径可知AE与抛物线对称轴的交点即为点Q;
(3)分两种情况当∠BPM=90°和当∠PBM=90°两种情况讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线与x轴交于点,点,
∴,
∴,
∴抛物线解析式为;
(2)解:∵抛物线解析式为,与y轴交于点C,
∴抛物线对称轴为直线,点C的坐标为(0,-3)
如图所示,作点C关于直线的对称点E,连接AE,EQ,则点E的坐标为(2,-3),
由轴对称的性质可知CQ=EQ,
∴△ACQ的周长=AC+AQ+CQ,
要使△ACQ的周长最小,则AQ+CQ最小,即AQ+QE最小,
∴当A、Q、E三点共线时,AQ+QE最小,
设直线AE的解析式为,
∴,
∴,
∴直线AE的解析式为,
当时,,
∴点Q的坐标为(1,-2);
(3)解: 如图1所示,当点P在x轴上方,∠BPM=90°时,过点P作轴,过点M作MF⊥EF于F,过点B作BE⊥EF于E,
∵△PBM是以PB为腰的等腰直角三角形,
∴PA=PB,∠MFP=∠PEB=∠BPM=90°,
∴∠FMP+∠FPM=∠FPM+∠EPB=90°,
∴∠FMP=∠EPB,
∴△FMP≌△EPB(AAS),
∴PE=MF,BE=PF,
设点P的坐标为(1,m),
∴,
∴,,
∴点M的坐标为(1-m,m-2),
∵点M在抛物线上,
∴,
∴,
∴,
解得或(舍去),
∴点M的坐标为(-1,0);
同理当当点P在x轴下方,∠BPM=90°时可以求得点M的坐标为(-1,0);
如图2所示,当点P在x轴上方,∠PBM=90°时,过点B作轴,过点P作PE⊥EF于E,过点M作MF⊥EF于F,设点P的坐标为(1,m),
同理可证△PEB≌△BFM(AAS),
∴,
∴点M的坐标为(3-m,-2),
∵点M在抛物线上,
∴,
∴,
∴,
解得或(舍去),
∴点M的坐标为(,-2);
如图3所示,当点P在x轴下方,∠PBM=90°时,
同理可以求得点M的坐标为(,2);
综上所述,当△PMB是以PB为腰的等腰直角三角形时,点M的坐标为(-1,0)或(,-2)或(,2).
【点睛】本题主要考查了待定系数法求二次函数解析式,二次函数综合,一次函数与几何综合,全等三角形的性质与判定等等,熟知二次函数的相关知识是解题的关键.
题型03 平行四边形存在性问题
1.(2021•广东)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点(﹣1,0),且对任意实数x,都有4x﹣12≤ax2+bx+c≤2x2﹣8x+6.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)若(1)中二次函数图象与x轴的正半轴交点为A,与y轴交点为C;点M是(1)中二次函数图象上的动点.问在x轴上是否存在点N,使得以A、C、M、N为顶点的四边形是平行四边形.若存在,求出所有满足条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)令4x﹣12=2x2﹣8x+6,解之可得交点为(3,0),则二次函数图象必过(3,0),又过(﹣1,0),则把两点坐标代入解析式可得y=ax2﹣2ax﹣3a,又ax2﹣2ax﹣3a≥4x﹣12,整理可得ax2﹣2ax﹣4x+12﹣3a≥0,所以a>0且Δ=0,则可得a=1,从而求得二次函数解析式;
(2)由题意可得A(3,0),C(0,﹣3),设点M坐标为(m,m2﹣2m﹣3),N(n,0).根据对角线的不同可分三类情况建立方程组讨论求解即可:①AC为对角线则有;②AM为对角线则有;③AN为对角线则有.
【解答】解:(1)不妨令4x﹣12=2x2﹣8x+6,解得:x1=x2=3,
当x=3时,4x﹣12=2x2﹣8x+6=0.
∴y=ax2+bx+c必过(3,0),
又∵y=ax2+bx+c过(﹣1,0),
∴,解得:,
∴y=ax2﹣2ax﹣3a,
又∵ax2﹣2ax﹣3a≥4x﹣12,
∴ax2﹣2ax﹣3a﹣4x+12≥0,
整理得:ax2﹣2ax﹣4x+12﹣3a≥0,
∴a>0且Δ=0,
∴(2a+4)2﹣4a(12﹣3a)=0,
∴(a﹣1)2=0,
∴a=1,b=﹣2,c=﹣3.
∴该二次函数解析式为y=x2﹣2x﹣3.
(2)存在,理由如下:
令y=x2﹣2x﹣3中y=0,得x=3,则A点坐标为(3,0);
令x=0,得y=﹣3,则点C坐标为(0,﹣3).
设点M坐标为(m,m2﹣2m﹣3),N(n,0),
根据平行四边形对角线性质以及中点坐标公式可得:
①当AC为对角线时,,
即,解得:m1=0(舍去),m2=2,
∴n=1,即N1(1,0).
②当AM为对角线时,,
即,解得:m1=0(舍去),m2=2,
∴n=5,即N2(5,0).
③当AN为对角线时,,
即,解得:m1=1,m2=1,
∴n或﹣2,
∴N3(,0),N4(﹣2,0).
综上所述,N点坐标为(1,0)或(5,0)或(,0)或(﹣2,0).
【点评】本题考查了待定系数法求二次函数解析式,二次函数与坐标轴的交点坐标,平行四边形的判定与性质,二次函数与一元二次方程的联系,根的判别式,对于平行四边形的存在性要注意分类讨论求解.
2.(2023•广州)已知点P(m,n)在函数y(x<0)的图象上.
(1)若m=﹣2,求n的值;
(2)抛物线y=(x﹣m)(x﹣n)与x轴交于两点M,N(M在N的左边),与y轴交于点G,记抛物线的顶点为E.
①m为何值时,点E到达最高处;
②设△GMN的外接圆圆心为C,⊙C与y轴的另一个交点为F,当m+n≠0时,是否存在四边形FGEC为平行四边形?若存在,求此时顶点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把m=﹣2代入y(x<0)得n1,即可求解;
(2)①x,得y=(x﹣m)(x﹣n)(m﹣n)2=﹣2(m+n)2≤﹣2,即可求解;
②求出直线TS的表达式为:ym(xm)﹣1,得到点C的坐标为:(,);由垂径定理知,点C在FG的中垂线上,则FG=2(yC﹣yG)=2×(2)=3;由四边形FGEC为平行四边形,则CE=FG=3=yC﹣yEyE,求出yE,进而求解.
【解答】解:(1)把m=﹣2代入y(x<0)得n1;
故n的值为1;
(2)①在y=(x﹣m)(x﹣n)中,令y=0,则(x﹣m)(x﹣n)=0,
解得x=m或x=n,
∴M(m,0),N(n,0),
∵点P(m,n)在函数y(x<0)的图象上,
∴mn=﹣2,
令x,得y=(x﹣m)(x﹣n)(m﹣n)2=﹣2(m+n)2≤﹣2,
即当m+n=0,且mn=﹣2,
则m2=2,解得:m(正值已舍去),
即m时,点E到达最高处;
②假设存在,理由:
对于y=(x﹣m)(x﹣n),当x=0时,y=mn=﹣2,即点G(0,﹣2),
由①得M(m,0),N(n,0),G(0,﹣2),E(,(m﹣n)2 ),对称轴为直线x,
由点M(m,0)、G(0,﹣2)的坐标知,tan∠OMG,
作MG的中垂线交MG于点T,交y轴于点S,交x轴于点K,则点T(m,﹣1),
则tan∠MKTm,
则直线TS的表达式为:ym(xm)﹣1.
当x时,ym(xm)﹣1,
则点C的坐标为:(,).
由垂径定理知,点C在FG的中垂线上,则FG=2(yC﹣yG)=2×(2)=3.
∵四边形FGEC为平行四边形,
则CE=FG=3=yC﹣yEyE,
解得:yE,
即(m﹣n)2,且mn=﹣2,
则m+n,
∴E(,),或(,).
【点评】本题为反比例函数和二次函数综合运用题,涉及到一次函数基本知识、解直角三角形、平行四边形的性质、圆的基本知识,其中(3),数据处理是解题的难点.
1.平行四边形存在性问题通常可分为“三定一动”和“两定两动”两大类问题.而且“三定一动”的动点和“两定两动”的动点性质并不完全一样,“三定一动”中动点是在平面中横纵坐标都不确定,需要用两个字母表示,这样的我们姑且称为“全动点”,而有一些动点在坐标轴、直线或者抛物线上,用一个字母即可表示点坐标,称为“半动点”.找不同图形的存在性最多可以有几个未知量,都是根据图形决定的,像平行四边形,只能有2个未知量.究其原因,在于平行四边形两大性质:(1)对边平行且相等:(2)对角线互相平分. 但此两个性质统一成一个等式:,两个等式,只能允许最多存在两个未知数,即我们刚刚所讲的平行四边形存在性问题最多只能存在2个未知量. 由图形性质可知未知量,由未知量可知动点设计,由动点设计可化解问题.
1.(2023·山东淄博·中考真题)如图,一条抛物线经过的三个顶点,其中为坐标原点,点,点在第一象限内,对称轴是直线,且的面积为18
(1)求该抛物线对应的函数表达式;
(2)求点的坐标;
(3)设为线段的中点,为直线上的一个动点,连接,,将沿翻折,点的对应点为.问是否存在点,使得以,,,为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,点的坐标为或或或
【分析】(1)根据对称轴为直线,将点代入,进而待定系数法求解析式即可求解;
(2)设,过点作轴交于点,过点作交于点,继而表示出的面积,根据的面积为,解方程,即可求解.
(3)先得出直线的解析式为,设,当为平行四边形的对角线时,可得,当为平行四边形的对角线时,,进而建立方程,得出点的坐标,即可求解.
【详解】(1)解:∵对称轴为直线,
∴①,
将点代入得,
∴②,
联立①②得,,
∴解析式为;
(2)设,如图所示,过点作轴交于点,过点作交于点,
∴,,
则,
∴
解得:或(舍去),
(3)存在点,使得以,,,为顶点的四边形是平行四边形,理由如下:
∵,
∴,
设直线的解析式为,
∴,解得:,
∴直线的解析式为,
设,
如图所示,当BP为平行四边形的对角线时,,
,
∵,
∴,
由对称性可知,,
∴,
∴
解得:
∴点的坐标为或
如图3,当为平行四边形的对角线时,,,
由对称性可知,,
∴,
∴,
解得:或,
∴点的坐标为或
综上所述,点的坐标为或或或.
【点睛】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,平行四边形的性质,轴对称的性质是解题的关键.
2.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴的交点分别为和(点在点的左侧),与轴交于点,点是直线上方抛物线上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,过点作轴平行线交于点,过点作轴平行线交轴于点,求的最大值及点的坐标;
(3)如图2,设点为抛物线对称轴上一动点,当点,点运动时,在坐标轴上确定点,使四边形为矩形,求出所有符合条件的点的坐标.
【答案】(1)
(2)的最大值为,点的坐标为
(3)符合条件的点坐标为:或
【分析】(1)利用待定系数法即可求解;
(2)先求得直线的解析式,设,则,,得到,利用二次函数的性质求解即可;
(3)先求得抛物线的顶点,对称轴为,分当点在轴上和点在轴负半轴上时,两种情况讨论,当点在轴负半轴上时,证明,求得,再证明,求得点的坐标为,由点在抛物线上,列式计算求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线与轴交于点,与轴交于点
解得
抛物线的解析式为:;
(2)解:当时,,
解得,,
∴,
设直线的解析式为:,
把,代入得:,
解得
∴直线的解析式为,
设,
∵轴,
∴点的纵坐标为,
又∵点在直线上,
∴,,
∴,
∴,
∵轴,
∴,
∴,
∵,,
∴当时,有最大值,最大值为,
当时,,
∴点的坐标为;
答:的最大值为,点的坐标为;
(3)解:,
则抛物线的顶点,对称轴为,
情况一:当点在轴上时,为抛物线的顶点,
∵四边形为矩形,
∴与纵坐标相同,
∴;
情况二:当点在轴负半轴上时,四边形为矩形,
过作轴的垂线,垂足为,过作轴的垂线,垂足为,
设,则,
∴,,
∴,
∵,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵抛物线对称轴为,点在对称轴上,,
∴,,
∴,即,
∵,,
∴,
∴,
∴,,
∴,
∴点的坐标为,
∵点在抛物线上,
∴,
解得,(舍去),
∴,
综上所述:符合条件的点坐标为:或.
【点睛】本题考查二次函数的综合应用,涉及待定系数法,相似三角形的判定和性质,矩形的性质等知识,解题的关键是方程思想的应用.
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模块二 函数
第06讲 二次函数与几何压轴
(思维导图+1考点+3种题型)
试卷第1页,共3页
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考点要求
命题预测
二次函数与几何压轴
二次函数的压轴题主要考向:
1)存在性问题(全等与相似、特殊三角形(直角、等腰、等边)、平行四边形(含特殊平行四边形)等).
2)最值问题(线段、周长、面积)
常见有关二次函数的题型和应对策略:
1)线段最值(周长)问题——斜化直策略
2)三角形或多边形面积问题——铅垂高、水平宽策略
3)线段和最小值问题——将军饮马、阿氏圆模型
4)线段差——三角形三边关系或函数
5)相似三角形存在性问题——根据相等角分类讨论
6)平行四边形存在性问题——中点公式+平移法
考点一 数与式的相关运算
题型01 三角形面积问题
1.(2020•广东)如图,抛物线yx2+bx+c与x轴交于A,B两点,点A,B分别位于原点的左、右两侧,BO=3AO=3,过点B的直线与y轴正半轴和抛物线的交点分别为C,D,BCCD.
(1)求b,c的值;
(2)求直线BD的函数解析式;
(3)点P在抛物线的对称轴上且在x轴下方,点Q在射线BA上.当△ABD与△BPQ相似时,请直接写出所有满足条件的点Q的坐标.
2.(2022•广东)如图,抛物线y=x2+bx+c(b,c是常数)的顶点为C,与x轴交于A,B两点,A(1,0),AB=4,点P为线段AB上的动点,过P作PQ∥BC交AC于点Q.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)求△CPQ面积的最大值,并求此时P点坐标.
类型一 利用铅垂高计算三角形面积
类型二 面积比值问题
情况一:等底或等高
结论:①当底相等,则面积比=高之比 ②当高相等,则面积比=底边之比
情况二:斜转直
类型三 面积存在性问题
等积变形原理:
情况一:公共边为定边
题目要求:在抛物线上找一点P,使得
方法简介:
①A.P在公共边BC同侧时,只需AP∥BC,过点A作l1//BC,交抛物线于P1.
②A.P在公共边BC异侧时,将l1上移2CD个单位,即CD=CE,记为l2//BC, 交抛物线于P2,P3
③将l1和l2分别与抛物线联立.
情况二:公共边为动边
题目要求:在抛物线上找一点P,使得
方法简介:
①当点B.C在公共边AP同侧时,只需AP //BC即可,过点A作l//BC交抛物线于P1,联立l与抛物线.
②当点B.C在公共边AP异侧时,取BC中点D,CM=BN连接AD交抛物线于P2,联立AD与抛物线.
类型四 面积最值问题
题目要求:在抛物线上的第一象限找一点P,使
方法简介:
方法一:S=•水平宽•铅垂高
方法二:作l//BC,l与抛物线只有一个交点P,此时h最大,联立l与抛物线,=0
1.如图,抛物线与x轴交于点,,与y轴交于点C.
(1)求抛物线对应的函数解析式,并直接写出顶点P的坐标;
(2)求的面积.
注:抛物线的对称轴是直线,顶点坐标是.
2.在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线经过A(4,0),B(1,4)两点.P是抛物线上一点,且在直线AB的上方.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若△OAB面积是△PAB面积的2倍,求点P的坐标;
(3)如图,OP交AB于点C,交AB于点D.记△CDP,△CPB,△CBO的面积分别为,,.判断是否存在最大值.若存在,求出最大值;若不存在,请说明理由.
3.如图,二次函数的图象与轴交于,两点,与轴交于点,其中,.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)在二次函数图象上是否存在点,使得?若存在,请求出点坐标;若不存在,请说明理由;
(3)点是对称轴上一点,且点的纵坐标为,当是锐角三角形时,求的取值范围.
4.如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与轴交于点和点,与y轴交于点C.
(1)求这个二次函数的表达式.
(2)如图1,二次函数图象的对称轴与直线交于点D,若点M是直线上方抛物线上的一个动点,求面积的最大值.
(3)如图2,点是直线上的一个动点,过点的直线与平行,则在直线上是否存在点,使点与点关于直线对称?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
题型02 线段相关问题
1.如图,抛物线经过两点,并交x轴于另一点B,点M是抛物线的顶点,直线AM与轴交于点D.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若点H是x轴上一动点,分别连接MH,DH,求的最小值;
(3)若点P是抛物线上一动点,问在对称轴上是否存在点Q,使得以D,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形?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.
2.如图,抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)在对称轴上找一点Q,使的周长最小,求点Q的坐标;
(3)点P是抛物线对称轴上的一点,点M是对称轴左侧抛物线上的一点,当是以为腰的等腰直角三角形时,请直接写出所有点M的坐标.
题型03平行四边形存在性问题
1.(2021•广东)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点(﹣1,0),且对任意实数x,都有4x﹣12≤ax2+bx+c≤2x2﹣8x+6.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)若(1)中二次函数图象与x轴的正半轴交点为A,与y轴交点为C;点M是(1)中二次函数图象上的动点.问在x轴上是否存在点N,使得以A、C、M、N为顶点的四边形是平行四边形.若存在,求出所有满足条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由.
2.(2023•广州)已知点P(m,n)在函数y(x<0)的图象上.
(1)若m=﹣2,求n的值;
(2)抛物线y=(x﹣m)(x﹣n)与x轴交于两点M,N(M在N的左边),与y轴交于点G,记抛物线的顶点为E.
①m为何值时,点E到达最高处;
②设△GMN的外接圆圆心为C,⊙C与y轴的另一个交点为F,当m+n≠0时,是否存在四边形FGEC为平行四边形?若存在,求此时顶点E的坐标;若不存在,请说明理由.
1.平行四边形存在性问题通常可分为“三定一动”和“两定两动”两大类问题.而且“三定一动”的动点和“两定两动”的动点性质并不完全一样,“三定一动”中动点是在平面中横纵坐标都不确定,需要用两个字母表示,这样的我们姑且称为“全动点”,而有一些动点在坐标轴、直线或者抛物线上,用一个字母即可表示点坐标,称为“半动点”.找不同图形的存在性最多可以有几个未知量,都是根据图形决定的,像平行四边形,只能有2个未知量.究其原因,在于平行四边形两大性质:(1)对边平行且相等:(2)对角线互相平分. 但此两个性质统一成一个等式:,两个等式,只能允许最多存在两个未知数,即我们刚刚所讲的平行四边形存在性问题最多只能存在2个未知量. 由图形性质可知未知量,由未知量可知动点设计,由动点设计可化解问题.
1.(2023·山东淄博·中考真题)如图,一条抛物线经过的三个顶点,其中为坐标原点,点,点在第一象限内,对称轴是直线,且的面积为18
(1)求该抛物线对应的函数表达式;
(2)求点的坐标;
(3)设为线段的中点,为直线上的一个动点,连接,,将沿翻折,点的对应点为.问是否存在点,使得以,,,为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
2.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴的交点分别为和(点在点的左侧),与轴交于点,点是直线上方抛物线上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,过点作轴平行线交于点,过点作轴平行线交轴于点,求的最大值及点的坐标;
(3)如图2,设点为抛物线对称轴上一动点,当点,点运动时,在坐标轴上确定点,使四边形为矩形,求出所有符合条件的点的坐标.
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