内容正文:
宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来
冲刺2025年中考数学之二次函数其他角度存在性
例1、如图,已知抛物线的对称轴为直线,且与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点,其中,连结.
(1)求点C的坐标及此抛物线的表达式;
(2)点D为y轴上一点,若直线和直线的夹角为,求线段的长度
模考练习
(2024·山西大同·一模)综合与探究
如图,抛物线与x轴交于点A和B,点A在点B的左侧,交y轴于点C,作直线.
(1)求点B的坐标及直线的表达式;
(2)当点D在直线下方的抛物线上运动时,连接交于点E,若,求点D的坐标;
(3)抛物线上是否存在点F.使得?若存在,直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
例2、如图,直线与坐标轴交于、两点,抛物线经过点,与直线交于点,且与轴交于,两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上有一点,当时,求点的横坐标.
模考专练
(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.
(2024·山东临沂·二模)如图,已知抛物线的图象经过点D,,C是的中点,P是拋物线上的一个动点,连接,设点P的横坐标为n.
(1)求抛物线的表达式;
(2)若点P在x轴上方的拋物线上运动,连接,当四边形面积最大时,求n的值;
(3)如图,若点Q在坐标轴上,是否存在点Q,使,若存在,直接写出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
(2024济南槐荫、莱芜、南山区一模)26.(12分)如图,二次函数y=x2﹣2mx﹣2m﹣1(m>0)的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,顶点为D,其对称轴与线段BC交于点E,与x轴交于点F.连接AC、BD.
(1)若m=1,求B点和C点坐标;
(2)若∠ACO=∠CBD,求m的值;
(3)若在第一象限内二次函数y=x2﹣2mx﹣2m﹣1(m>0)的图象上,始终存在一点P,使得∠ACP=75°.请结合函数的图象,直接写出m的取值范围.
例3、如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A,B(4,0)两点,与y轴交于点C,点D(3,4)在抛物线上,点P是抛物线上一动点.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)如图1,连接OD,若OP平分∠COD,求点P的坐标;
(3)如图2,连接AC,BC,抛物线上是否存在点P,使∠CBP+∠ACO=45°?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
模考练习
(2023•黄石模拟)如图,抛物线 y=﹣x2+bx+c经过A(4,0),C(﹣1,0)两点,与y轴交于点B,P为第一象限抛物线上的动点,连接AB,BC,PA,PC,PC与AB相交于点Q.
(1)求抛物线的解析式:
(2)设△APQ的面积为S1,△BCQ的面积为S2,当 S1﹣S2=5 时,求点P的坐标;
(3)是否存在点P,使∠PAB+∠CBO=45°,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
(2024·重庆·模拟预测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,点,与轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,点是直线上方抛物线上的一动点,过点作轴的平行线交直线于点,过点作轴的平行线交直线于点,求面积的最大值及此时点的坐标;
(3)如图,连接,抛物线上是否存在点,使?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
例4、(2023•南海区校级三模)如图,抛物线ymx+n与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D,已知A(﹣4,0),C(0,﹣2).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点E是线段AC上的一个动点,过点E作x轴的垂线与抛物线相交于点F,当点E运动到什么位置时,四边形CDAF的面积最大?求出四边形CDAF的最大面积及此时E点的坐标;
(3)在y轴上是否存在点P,使得∠OAP+∠OAC=60°?若存在,请直接写出P点的坐标,若不存在,请说明理由.
例5、(2023·辽宁营口·中考真题)如图,抛物线与轴交于点和点,与轴交于点,抛物线的对称轴交轴于点,过点作直线轴,过点作,交直线于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,点为第三象限内抛物线上的点,连接和交于点,当时.求点的坐标;
(3)在(2)的条件下,连接,在直线上是否存在点,使得?若存在,请直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
例6、(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.
例7、(2024·重庆·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于,两点,交轴于点,抛物线的对称轴是直线.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点是直线下方对称轴右侧抛物线上一动点,过点作轴交抛物线于点,作于点,求的最大值及此时点的坐标;
(3)将抛物线沿射线方向平移个单位,在取得最大值的条件下,点为点平移后的对应点,连接交轴于点,点为平移后的抛物线上一点,若,请直接写出所有符合条件的点的坐标.
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宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来
冲刺2025年中考数学之二次函数其他角度存在性
例1、如图,已知抛物线的对称轴为直线,且与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点,其中,连结.
(1)求点C的坐标及此抛物线的表达式;
(2)点D为y轴上一点,若直线和直线的夹角为,求线段的长度
【答案】(1)点;
(2)
【分析】(1)根据题意,用待定系数法求函数解析式即可;
(2)根据是等腰直角三角形,直线和直线的夹角为 ,推出或,进行分类讨论即可解答;
【详解】(1)∵对称轴为直线 ,
∴,
,
∵抛物线 与y轴交于C点,代入得:
,
∴抛物线的解析式为,
由抛物线的表达式知,点;
(2),
是等腰直角三角形,
则,
∵直线和直线的夹角为 ,
或,
在中,,
,
当 时,如图1所示:
∵,
则,
则;
当时,如图2所示:
,,∴的长度为 或
模考练习
(2024·山西大同·一模)综合与探究
如图,抛物线与x轴交于点A和B,点A在点B的左侧,交y轴于点C,作直线.
(1)求点B的坐标及直线的表达式;
(2)当点D在直线下方的抛物线上运动时,连接交于点E,若,求点D的坐标;
(3)抛物线上是否存在点F.使得?若存在,直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)点B的坐标是,直线BC的表达式是;
(2)点的坐标是或;
(3)存在,点的坐标是或.
【分析】(1)令和,解方程即可求得点B和点C的坐标,再利用待定系数法即可求解;
(2)作轴,垂足为,交直线于点,证明,利用相似三角形的性质求解即可;
(3)分两种情况讨论,利用待定系数法和解方程组即可求解.
【详解】(1)解:令,解方程得或,
∴点B的坐标为;
令,则,
∴点C的坐标为;
设直线的表达式为,则,
解得,
∴直线的表达式为;
(2)解:作轴,垂足为,交直线于点,
∴,
∵点C的坐标为,
∴,
设点的坐标为,则点的坐标为,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,整理得,
解得或,
∴点的坐标为或;
(3)解:∵点B的坐标为,点C的坐标为,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∵,
∴或,
当时,以为边作等边,直线交抛物线于点,此时,如图,
作轴于点,
在中,,,
∴,
∴点的坐标为,同理,求得直线的表达式为,联立,
解得或(舍去),
∴点的坐标是;
当时,设交轴于点,此时,如图,
在中,,,
∴,
∴点的坐标为,
同理,求得直线的表达式为,
联立,
解得或(舍去),
∴点的坐标是;
综上,点的坐标是或.
【点睛】本题考查了一次函数表达式的确定,函数图象上点的坐标特征,二次函数图象和性质,解一元二次方程,相似三角形的判定和性质,勾股定理,分类讨论思想等,属于中考压轴题,解题关键是熟练掌握待定系数法,运用方程思想和分类讨论思想.
例2、如图,直线与坐标轴交于、两点,抛物线经过点,与直线交于点,且与轴交于,两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线上有一点,当时,求点的横坐标.
【解答】解:(1)直线与坐标轴交于、两点,
则,,,
把、点坐标代入二次函数方程,解得:
抛物线的解析式①,
则:;
(2)符合条件的有和,如下图所示,
当时,
,,
此时符合条件的只有如图所示的一个点,
直线的为,所在的直线方程为:②,
联立方程①、②可求得:,
即:点的横坐标;
当时,,
直线的值为,其方程为,
将所在的方程与抛物线表达式联立,
解得:,故:即:点的横坐标或.
模考专练
(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).
(2024·山东临沂·二模)如图,已知抛物线的图象经过点D,,C是的中点,P是拋物线上的一个动点,连接,设点P的横坐标为n.
(1)求抛物线的表达式;
(2)若点P在x轴上方的拋物线上运动,连接,当四边形面积最大时,求n的值;
(3)如图,若点Q在坐标轴上,是否存在点Q,使,若存在,直接写出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,或
【分析】(1)根据,,求出. 再根据是的中点,求出,用待定系数法求解即可;
(2)过作x轴垂线交于,求出设直线解析式,由, 得,表示出,再根据表示出四边形面积,根据二次函数最值求解即可;
(3)分为①当点Q在y轴上时,使,根据,求出,过点D作轴交y轴于点H,根据平行线性质得出,再根据,得出,得出,根据,求出,即可求出点Q的坐标;
②当点Q在x轴上时,使, 延长交x轴于点F,过点D作轴交x轴于点G,证明,求出,再根据,证明,根据相似三角形的性质求出,从而求出,即可求出点的坐标,即可求解.
【详解】(1)解:∵,
∴,
∵,
∴.
∵是的中点,
∴.
∵在的图象上,
,
得,
.
(2)过作x轴垂线交于,
设直线,即,
解得:,
故解析式为:,
由, 得,
,
,
当四边形面积最大时,.
(3)解:①当点Q在y轴上时,使,
∵,
即,
∴,
∴,
过点D作轴交y轴于点H,
则,
∵,
∴,
∴,
∴,
根据(1)得,
∴,
∴点Q的坐标为;
②当点Q在x轴上时,使,
延长交x轴于点F,过点D作轴交x轴于点G,
则,
则 ,,
∴,
,
,
,
,
,
,
,
,
即,
,
,
∴点的坐标为,
综上,或.
(2024槐荫、莱芜、南山区)26.(12分)如图,二次函数y=x2﹣2mx﹣2m﹣1(m>0)的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,顶点为D,其对称轴与线段BC交于点E,与x轴交于点F.连接AC、BD.
(1)若m=1,求B点和C点坐标;
(2)若∠ACO=∠CBD,求m的值;
(3)若在第一象限内二次函数y=x2﹣2mx﹣2m﹣1(m>0)的图象上,始终存在一点P,使得∠ACP=75°.请结合函数的图象,直接写出m的取值范围.
【解答】解:(1)当m=1 时,y=x2﹣2x﹣3,
令y=0,得x2﹣2x﹣3=0,
解得:x1=﹣1,x2=3,
∵点A在点B的左侧,
∴B(3,0),
令x=0,得y=﹣3,
∴C(0,﹣3);
(2)当y=0时,x2﹣2mx﹣2m﹣1=0,
解得:x1=﹣1,x2=2m+1,
∵点A在点B的左侧,且m>0,
∴A(﹣1,0),B(2m+1,0),
∵当 x=0时,y=﹣2m﹣1,
∴C(0,﹣2m﹣1),
∴OB=OC=2m+1,
∵∠BOC=90°,
∴∠OBC=45°,
如图1中,连接AE,
∵y=x2﹣2mx﹣2m﹣1=(x﹣m)2﹣(m2+2m+1),
∴D(m,﹣m2﹣2m﹣1),F(m,0),
∴DF=m2+2m+1,OF=m,BF=m+1,
∵A、B关于对称轴直线x=1对称,
∴AE=BE,
∴∠EAB=∠OBC=45°,
∵∠ACO=∠CBD,∠OCB=∠OBC,
∴∠ACO+∠OCB=∠CBD+∠OBC,
即∠ACE=∠DBF,
∵EF∥OC,
tan∠ACE====,
tan∠DBF===m+1,
∵∠ACE=∠DBF,
∴tan∠ACE=tan∠DBF,
∴=m+1,
解得:m=1或﹣1,
经检验,m=±1是方程=m+1的根,
∵m>0,
∴m=1;
(3)如图2,设PC交x轴于点Q,
当点P在第一象限时,点Q总是在点B的左侧,此时∠CQA>∠CBA,即∠CQA>45°.
∵∠ACQ=75°,
∴∠CAO<60°,
∴2m+1<,
解得:m<,
又∵∠CAQ>15°,
同法可得m>,
∵m>0,
∴0<m<.
例3、如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A,B(4,0)两点,与y轴交于点C,点D(3,4)在抛物线上,点P是抛物线上一动点.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)如图1,连接OD,若OP平分∠COD,求点P的坐标;
(3)如图2,连接AC,BC,抛物线上是否存在点P,使∠CBP+∠ACO=45°?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点B(4,0),点D(3,4)代入抛物线y=﹣x2+bx+c,用待定系数法求解即可;
(2)作PE∥y轴,交OD于点Q,交x轴于点E,证得PQ=OQ,再求得OD的解析式;设点P的横坐标为t,则有P(t,﹣t2+3t+4),Q(t,t),E(t,0),由PQ=OQ,结合勾股定理构造关于t的方程,求解即可;
(3)存在,将△AOC绕点O顺时针方向旋转90°,至△A'OB,用待定系数法求得直线BP的解析式,联立直线BP与抛物线的解析式可得一个点P的坐标;过C作CF∥x轴,过B作BF∥y轴,CF与BF交于点F,作A'关于BC的对称点G,点G在CF上,作直线BG,则直线BG与抛物线的交点满足条件,求解即可.
【解答】解:(1)∵点B(4,0),点D(3,4)在抛物线y=﹣x2+bx+c上,
∴,
解得,
∴该抛物线的解析式为y=﹣x2+3x+4;
(2)作PE∥y轴,交OD于点Q,交x轴于点E,如图1所示:
∵PE∥y轴,
∴∠OPQ=∠POC,
∵OP平分∠COD,
∴∠POC=∠POQ,
∴PQ=OQ,
设OD的解析式为y=kx,
将D(3,4)代入,得k,
∴OD的解析式为yx,
设点P的横坐标为t,则有P(t,﹣t2+3t+4),Q(t,t),E(t,0),
∴PQ=﹣t2+3t+4t=﹣t2t+4,
∴t=﹣t2t+4,
解得:t1=2,t2=﹣2(舍去),
∴t=2,
∴﹣t2+3t+4=﹣4+6+4=6,
∴点P的坐标为(2,6);
(3)存在,P(3,4)或P(,),
将△AOC绕点O顺时针方向旋转90°,至△A'OB,如图2所示:
则A'O=AO=1,∠ACO=∠A'BO,
∴A'(0,1),
由题意知直线BP过点A',设直线BP的解析式为y=mx+n,
将B(4,0),A'(0,1),代入,得:,
解得:,
∴直线BP的解析式为yx+1,
联立,
解得:或,
∴P(,),
此时使∠CBP+∠A'BO=∠CBP+∠ACO=45°,
如图2所示,过C作CF∥x轴,过B作BF∥y轴,CF与BF交于点F,则四边形OBFC为正方形,
作A'关于BC的对称点G,点G在CF上,作直线BG,则直线BG与抛物线的交点满足条件,
∴GF=OA'=1,CG=CF﹣FG=4﹣1=3,BF=OC=4,
∴G(3,4),与点D重合,
∵点D(3,4)在抛物线上,
∴P(3,4).
∴抛物线上存在点P,使∠CBP+∠ACO=45°,点P的坐标为P(3,4)或P(,).
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了待定系数法求函数解析式、等腰三角形的判定与性质、一元二次方程和二元一次方程组的应用等知识点,数形结合、正确构造辅助线是解题的关键.
模考练习
(2023•黄石模拟)如图,抛物线 y=﹣x2+bx+c经过A(4,0),C(﹣1,0)两点,与y轴交于点B,P为第一象限抛物线上的动点,连接AB,BC,PA,PC,PC与AB相交于点Q.
(1)求抛物线的解析式:
(2)设△APQ的面积为S1,△BCQ的面积为S2,当 S1﹣S2=5 时,求点P的坐标;
(3)是否存在点P,使∠PAB+∠CBO=45°,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法确定函数解析式;
(2)根据图形得到:S1+S△AQC=S2+S△AQC+5,即S△APC=S△ABC+5.运用三角形的面积公式求得点P的纵坐标y=6,然后由二次函数图象上点的坐标特征求得点P的横坐标即可;
(3)在x轴的正半轴上取点E(1,0),连接BE,过点A作AP∥BE交抛物线于另一点P,易证△BOC≌△BOE,利用已知条件可求出B(0,4),E(1,0),进而求出直线BE,直线AP的解析式,求两条直线的交点即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(4,0),C(﹣1,0)两点,
∴.
解得.
∴抛物线的解析式是y=﹣x2+3x+4;
(2)设P(x,y),对于抛物线y=﹣x2+3x+4.令x=0,则y=4,
∴B(0,4).
∵S1﹣S2=5,
∴S1=S2+5.
∴S1+S△AQC=S2+S△AQC+5,即S△APC=S△ABC+5.
∴5.
∴y=6.
∴﹣x2+3x+4=6.
解得x1=1,x2=2.
∴点P的坐标是(1,6)或(2,6).
(3)存在,使∠PAB+∠CBO=45°,点P的坐标是(3,4),
理由:在x轴的正半轴上取点E(1,0),连接BE,过点A作AP∥BE交抛物线于另一点P,
∵C﹣1,0),E(1,0),
∴OC=0E=1,
在△BOC和△BOE中,
,
∴△BOC≌△BOE(SAS),
∴∠CBO=EBO,
∵AP∥BE,
∴∠ABE=∠PAB,
∴∠PAB+∠CBO=∠ABE+∠EBO=∠ABO,
∵OA=OB=4,∠AOB=90°,
∴∠ABO=45°,
∴∠PAB+∠CBO=45°,
设直线BE的解析式为y=kx+d,把B(0,4),E(1,0)代入得,
解得:,
∴直线BE的解析式为y=﹣4x+4,
∵AP∥BE,
∴设直线AP的解析式为y=﹣4x+f,
将A(4,0)代入得0=﹣16+f,
解得:f=16,
∴直线AP的解析式为y=﹣4x+16,
由﹣x2+3x+4=﹣4x+16,
解得:x1=3,x2=4(不符合题意,舍去),
∴P(3,4).
【点评】本题主要考查二次函数的综合问题,解题的关键是掌握待定系数法求函数解析式、二次函数的性质,勾股定理的应用以及三角形面积公式等知识点.难度不是很大,注意解题过程中方程思想和分类讨论数学思想的应用.
(2024·重庆·模拟预测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,点,与轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,点是直线上方抛物线上的一动点,过点作轴的平行线交直线于点,过点作轴的平行线交直线于点,求面积的最大值及此时点的坐标;
(3)如图,连接,抛物线上是否存在点,使?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)面积的最大值为,;
(3)或.
【分析】()利用待定系数法即可求解;
()可得,求出直线的解析式为,又可得,进而得为等腰直角三角形,得到,设,则,可得,得到当时,即,取最大值,此时的面积最大,据此即可求解;
()分点在上方和点在下方两种情况,画出图形解答即可求解;
本题考查了待定系数法求二次函数解析式和一次函数解析式,二次函数的最值,二次函数的几何问题,掌握二次函数的性质并运用分类讨论思想解答是解题的关键.
【详解】(1)解:把、代入得,
,
解得,
∴抛物线的解析式为;
(2)解:由可得,,
设直线的解析式为,
把、代入得,
,
解得,
∴直线的解析式为,
∵,,
∴,
∴,
∵轴,轴,
∴,,
∴为等腰直角三角形,
∴,
设,则,
∴,
当时,即,取最大值,此时的面积最大,
;
(3)解:存在.
当点在上方时,作点关于轴的对称点,过点作交抛物线于点,
∵与关于轴对称,
∴,
又∵,
∴,
∵,
∴,
∵,,
同理可得直线解析式为,
设直线解析式为,将代入得,,
∴,
∴,
由,
解得或,
∴;
当点在下方时, 作点,直线与抛物线交于点,
∵,,
同理可得直线解析式为,
∵,
∴,
∴,
∴,
由,
解得或,
∴;
综上,点的坐标为或.
例4、(2023•南海区校级三模)如图,抛物线ymx+n与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D,已知A(﹣4,0),C(0,﹣2).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点E是线段AC上的一个动点,过点E作x轴的垂线与抛物线相交于点F,当点E运动到什么位置时,四边形CDAF的面积最大?求出四边形CDAF的最大面积及此时E点的坐标;
(3)在y轴上是否存在点P,使得∠OAP+∠OAC=60°?若存在,请直接写出P点的坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A、C点坐标分别代入抛物线解析式得,然后解方程组求出m、n即可得到抛物线解析式;
(2)先求出抛物线的对称轴方程,从而得到D( ,0),B(4,0),再利用待定系数法求出直线AC的解析式为yx﹣2,设E(x,)(﹣4≤x≤0),则F(x,),所以EFx2+2x,利用三角形面积公式得到S△ACF=﹣x2﹣4x,所以四边形CDBF的面积=S△ACF+S△ACD,然后利用二次函数的性质解决问题;
(3)根据等腰直角三角形的性质,可得h,根据三角形的面积,可得关于n的方程,根据解方程,可得答案;根据全等三角形的性质,可得P.
【解答】解:(1)将A(﹣4,0),C(0,﹣2)代入抛物线表达式得,
解得,
抛物线表达式为;
(2)∵抛物线的对称轴为直线,
∴D(,0),B(1,0),
设直线AC的函数表达式为y=kx+b,
将A、C点坐标代入得,
解得,
∴直线AC的函数表达式为,
设E(x,)(﹣4≤x≤0),则F(x,),
∴EF(),
∴S△ACFx2﹣4x,
四边形CDAF的面积=S△ACF+S△ACD=﹣x2﹣4x,
当x=﹣2时,四边形CDAF的面积最大,最大值为,
此时E点坐标为(﹣2,﹣1);
(3)P 点的坐标为(0,)或(0,),
①作PG⊥AC于点G,∠OAP+∠OAC=60°,
设P(0,n),
∠PAG=60°,PGPA,
PA,PG,
AC,
由△PAC的面积,得,即,
化简,得n2+64n﹣176=0,
解得n1,n2(不符合题意,舍去),
∴P(0,),
②∵点P′与点P关于原点O对称,OP′=OP,
∴P′(0,),
综上所述:P点的坐标为(0,)或(0,).
【点评】本题考查了二次函数综合题,解(1)的关键是待定系数法,解(2)的关键是利用面积的和差得出二次函数,又利用了二次函数的性质,解(3)的关键是利用等腰直角三角形的性质得出h,又利用了三角形的面积得出关于n的方程,要分类讨论,以防遗漏.
例5、(2023·辽宁营口·中考真题)如图,抛物线与轴交于点和点,与轴交于点,抛物线的对称轴交轴于点,过点作直线轴,过点作,交直线于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,点为第三象限内抛物线上的点,连接和交于点,当时.求点的坐标;
(3)在(2)的条件下,连接,在直线上是否存在点,使得?若存在,请直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)或.
【分析】(1)根据抛物线过点,对称轴为直线,待定系数法求解析式即可求解;
(2)根据题意求得,,求得,则,进而求得直线的解析式为,过点作轴,交于点,证明,根据已知条件得出设,则,将点代入,即可求解.
(3)根据题意可得,以为对角线作正方形,则,进而求得的坐标,待定系数法求得的解析式,联立解析式,即可求解.
【详解】(1)解:∵抛物线与轴交于点,抛物线的对称轴交轴于点,则对称轴为直线,
∴,
解得:
∴抛物线解析式为;
(2)解:由,当时,,
解得:,
∴,
当时,,则,
∵,
∴,
∴,
即,
∴,
∴,则,
设直线的解析式为,则,解得:,
∴直线的解析式为,
如图所示,过点作轴,交于点,
∵,
∴
∵
∴,则
设,则即,
将点代入
即
解得:或(舍去)
当时,,
∴;
(3)∵,,
则,是等腰直角三角形,
∴,由(2)可得,
∵
∴,
由(2)可得,
设直线的解析式为,则
解得:
∴直线的解析式为
如图所示,以为对角线作正方形,则,
∵,则,则,,
设,则,
解得:,,
则,,
设直线的解析式为,直线的解析式为
则,,
解得:,,
设直线的解析式为,直线的解析式为,
∴解得:,则,
解得:,则,
综上所述,或.
【点睛】本题考查了二次函数综合运用,熟练掌握二次函数的性质是解题的关键.
例6、(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.
例7、(2024·重庆·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于,两点,交轴于点,抛物线的对称轴是直线.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点是直线下方对称轴右侧抛物线上一动点,过点作轴交抛物线于点,作于点,求的最大值及此时点的坐标;
(3)将抛物线沿射线方向平移个单位,在取得最大值的条件下,点为点平移后的对应点,连接交轴于点,点为平移后的抛物线上一点,若,请直接写出所有符合条件的点的坐标.
【答案】(1)
(2)最大值为;;
(3)或
【分析】(1)直接利用待定系数法求解抛物线的解析式即可;
(2)如图,延长交轴于,过作轴于,求解,可得,证明,设,,,再建立二次函数求解即可;
(3)由抛物线沿射线方向平移个单位,即把抛物线向左平移2个单位,再向下平移1个单位,可得新的抛物线为:,,如图,当在轴的左侧时,过作轴于,证明,可得,证明,如图,当在轴的右侧时,过作轴的垂线,过作过的垂线于,同理可得:,再进一步结合三角函数建立方程求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线与轴交于,两点,交轴于点,抛物线的对称轴是直线,
∴,
解得,
∴;
(2)解:如图,延长交轴于,过作轴于,
∵当时,
解得:,,
∴,
当时,,
∴,
∴,
∴,
∵轴,
∴,
∴,
∴,
∵,,
设为,
∴,解得:,
∴直线为:,
设,
∴,
∴,
∵抛物线的对称轴为直线,
∴,
∴
,
当时,取得最大值,最大值为;
此时;
(3)解:∵抛物线沿射线方向平移个单位,即把抛物线向左平移2个单位,再向下平移1个单位,
∴新的抛物线为:,,
如图,当在轴的左侧时,过作轴于,
∵,
同理可得:直线为,
当时,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
设,
∴,
解得:或(舍去)
∴;
如图,当在轴的右侧时,过作轴的垂线,过作过的垂线于,
同理可得:,
设,则,
同理可得:,
∴或(舍去),
∴.
【点睛】本题属于二次函数的综合题,难度很大,考查了待定系数法,二次函数的性质,锐角三角函数的应用,关键是做出合适的辅助线进行转化,清晰的分类讨论是解本题的关键.
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