内容正文:
专项培优练·山东数学
重
难
专
题
突 破 设 问 4 角度问题
大题小练启发思维
1.
(1)如图①,点 A 在 x 轴的负半轴上,请在 y 轴上画出点 P,使得∠PAO= 60°;
【点拨】想到含 30°角的直角三角形,注意点 P 在 y 轴正半轴和 y 轴负半轴两种情况,
不能漏解.
第 1 题图①
(2)在如图②所示的网格坐标系中,点 A 的坐标是(4,0),点 B 的坐标是(0,2),请在图中
作射线 BP,使得∠PBA= 45°;
【点拨】想到含 45°角的直角三角形或正方形.
第 1 题图②
(3)如图③,抛物线 L:y= -x2 +2x+3 经过点 A( -1,0),B(3,0),C(0,3) .
①在 y 轴上取一点 P,使得∠ABP= ∠ACO,写出点 P 的坐标;
【点拨】非特殊角考虑用全等或相似实现角相等的转化.
第 1 题图③
②在①的条件下,求直线 BP 与抛物线 L 的交点 D 的坐标.
19
专项培优练·山东数学
重
难
专
题
仿真训练
2.
[2024 烟台 24 题改编]如图,抛物线 y= x2 +bx+c 经过 A( -1,0),D(0,-3)两点,并交 x 轴于
另一点 B,点 E 是抛物线的顶点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点 H 的坐标为 ( 0, - 2),动点 P 在抛物线上,试探究是否存在点 P,使∠PEH =
2∠DHE? 若存在,请求出所有符合条件的点 P 的坐标;若不存在,请说明理由.
第 2 题图
∵点 H 的坐标为(0,-2),抛物线的对称轴为直线 x=1,∴H′(2,-2),
设直线 PE 的表达式为 y=kx+b(k≠0),将 H′(2,-2),E(1,-4)代入,得
2k+b=-2,
k+b=-4,{ 解得
k=2,
b=-6,{
∴直线 PE 的表达式为 y=2x-6,
联立
y=2x-6,
y=x2-2x-3,{ 得 x
2-2x-3=2x-6,解得 x=3 或 x=1(舍去),∴ y=2×3-6=0,∴P(3,0);
②当点 P 在抛物线对称轴左侧抛物线上时,如解图②,延长 EP 交 y 轴于点 N,作HN 的垂直平分线交
HE 于点 Q,交 y 轴于点 M,连接 QN,过点 E 作 EK⊥y 轴于点 K,则 QM∥EK,
∵QM 垂直平分 HN,∴MN=HM,QH=QN,∴∠QHN=∠QNH,∴∠NQE=2∠NHE,
∵∠PEH=2∠DHE,∴∠NQE=∠PEH,∴NQ=NE,
由 H(0,-2),E(1,-4)得 EK=1,KH=2,∵QM∥EK,∴△HMQ∽△HKE,
∴HM
HK
=MQ
KE
,∴HM
2
=MQ
1
,∴HM=2MQ,设 HM=2m,则 MQ=m,∴MN=HM=2m,NK=2-4m,
在 Rt△QMN 和 Rt△ENK 中,由勾股定理,得 MQ2+MN2 =NK2+KE2,∴m2+(2m) 2 =(2-4m) 2+12,
解得 m= 5
11
或 m=1(舍去),∴NK=2-20
11
= 2
11
,∴ON=4- 2
11
= 42
11
,∴N(0,-42
11
),
设直线 PE 表达式为 y=a1x+b1(a1≠0),将 N(0,-
42
11
),E(1,-4)代入,得
a1+b1 =-4,
b1 =-
42
11
,
ì
î
í
ï
ï
ïï
解得
a1 =-
2
11
,
b1 =-
42
11
,
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
∴直线 PE 的表达式为 y=- 2
11
x-42
11
,
联立
y=- 2
11
x-42
11
,
y=x2-2x-3,
ì
î
í
ï
ï
ïï
得- 2
11
x-42
11
=x2-2x-3,整理得 11x2-20x+9=0,解得 x= 9
11
或 x=1(舍去),
∴ y=- 2
11
× 9
11
-42
11
=-480
121
,∴P( 9
11
,-480
121
) .
综上所述,符合条件的点 P 的坐标为 P(3,0)或 P( 9
11
,-480
121
) .
29
专项培优练·山东数学
重
难
专
题
3.
名师原创
如图,已知二次函数 y= -x2 +bx+c 的图象与 x 轴交于 A,B 两点,点 A 的坐标为
( -1,0),且与 y 轴交于点 C,直线 y= -2x+3 经过点 C,与 x 轴交于点 D.
(1)求二次函数的解析式;
(2)点 E 是二次函数图象上的一个动点,设点 E 的横坐标为 t(0<t<3),求△ECD 面积的
最大值及此时点 E 的坐标;
(3)在二次函数图象上是否存在点 P,使∠PCD= 45°,若存在,请求出点 P 的坐标;若不存
在,请说明理由.
第 3 题图 备用图
解:(1)把 x=0 代入 y=-2x+3,得 y=3,
∴点 C 的坐标为(0,3),∴ y=-x2+bx+3,
∵二次函数图象与 x 轴交于 A,B 两点,点 A 的坐标为(-1,0),
∴0=-(-1) 2-b+3,
∴ b=2,
∴二次函数的解析式为 y=-x2+2x+3;
(2)如解图,过点 E 作 EF⊥y 轴于点 F,交 DC 于点 G,
设点 E 的坐标是( t,-t2+2t+3),则点 G 的纵坐标为-t2+2t+3,
代入直线 y=-2x+3,得点 G 的横坐标为 x= t
2-2t
2
,
∴点 G 的坐标是( t
2-2t
2
,-t2+2t+3),∴EG= t-t
2-2t
2
=-t
2+4t
2
,
∴S△ECD =S△EGC+S△EDG =
1
2
EG·CF+ 1
2
EG·OF = 1
2
EG(CF+OF)= 1
2
EG·OC = 1
2
×-t
2+4t
2
×3 =
- 3
4
( t2-4t)= - 3
4
( t-2) 2+3,∵- 3
4
<0,0<t<3,
∴S△ECD 的最大值是 3,此时点 E 的坐标为(2,3);
(3)存在,点 P 的坐标为( 7
3
,20
9
)或(-1,0) .
【解法提示】见本册 P.
39
专项培优练·山东数学
重
难
专
题
突 破 设 问 5 相似三角形存在性问题
大题小练启发思维
1.
(1)对应关系确定:若△ABC∽△A′B′C′,∠A = 60°,则∠A′ = 60 °, AB
A′B′
= BC
( )
=
( )
A′C′
;
第 1(3)题图
(2)对应关系不确定,需分类讨论:若以点 D,E,F 为顶点的三角形与
△ABC 相似,且∠A= ∠D,AB
AC
= 1
2
,则DE
DF
= ;
(3)对应关系不确定,需分类讨论:已知直线 l 与 x 轴交于点 B,与 y
轴交于点 C,点 F 是线段 BC 上一点,FM⊥x 轴于点 M,点 O 是坐
标原点. 若点 E 是直线 FM 上一点,请在图中画出当△CEF 和
△COB 相似时点 E 的位置草图.
解:点 E 的位置如解图所示.
仿真训练
2.
[2024 聊城东昌府区模拟]如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线 y = ax2 +bx+c 与 x 轴交于
点A( -1,0),B(3,0),与 y 轴交于点 C(0,3) .
(1)求抛物线的解析式;
(2)点 D 为直线 BC 上方抛物线上一动点,连接 CD,设直线 BC 交线段 AD 于点 E,当DE
AE
=
1
2
时,求点 D 的坐标;
(3)在(2)的条件下,且点 D 的横坐标小于 2,M 为 x 轴上方抛物线上的一点,过点 M 作
MN⊥x 轴,是否存在点 M 使以 A,M,N 为顶点的三角形与△BCD 相似? 若存在,求出
M 点的坐标;若不存在,请说明理由.
第 2 题图 备用图
设 D(m,-m2+2m+3),则 H(m,-m+3),
∴DH=-m2+2m+3-(-m+3)= 2,解得 m=1 或 2,
当 m=1 时,-m2+2m+3=4;当 m=2 时,-m2+2m+3=3,∴点 D 的坐标为(1,4)或(2,3);
(3)存在,点 M 的坐标为( 8
3
,11
9
)或(0,3) .
【解法提示】见本册 P.
加练链接
二次函数与几何图形综合题加练扫描 P36 二维码一键免费下载.
49
参考答案与重难题解析·山东数学
专
项
培
优
练
∴ 点N( -1, 14 )或( -1,- 14 );
②当 AC=CN 时,18 = 1+(m+3) 2 ,解得 m = -3+ 17 或-3
- 17 (舍去),
∴ 点 N( -1,-3+ 17 );
③当 AN=CN 时,4+m2 = 1+(m+3) 2 ,解得 m= -1,
∴ 点 N( -1,-1) .
综上所述,点 N 的坐标为( - 1, 14 ) 或( - 1,- 14 ) 或
( -1,-1)或( -1,-3+ 17 ) .
拓展设问 解:存在,抛物线 y= x2 +2x-3 的对称轴为直线
x= -1. 设点 F 的坐标为( -1,n) .
∵ A( -3,0),C(0,-3),∴ AF2 = (0-n) 2 +( -3+1) 2 = n2 +4,
CF2 = ( -1) 2 +(n+3) 2 =n2 +6n+10,AC2 = 32 +( -3) 2 = 18,
设直 线 AC 的 解 析 式 为 y = kx + b′ ( k ≠ 0 ), 则
-3k+b′= 0,
b′= -3,{ 解得
k= -1,
b′= -3,{
∴ 直线 AC 的解析式为 y= -x-3,
如解图,设直线 AC 与直线 x = - 1 的交点为 P,则 P( - 1,
-2) .
∵ 点 F 在 AC 上方,∴ n>-2.
①当 AC 为菱形的对角线时,如解图①,此时 AF=CF,
∴ n2 +4 =n2 +6n+10,解得 n= -1,∴ F( -1,-1);
②当 AF 为菱形的对角线时,如解图②,此时 AC=CF,
∴ n2 +6n+ 10 = 18,解得 n = 17 - 3 或- 17 - 3(不合题
意,舍去),∴ F( -1, 17 -3);
③当 CF 为对角线时,如解图③,此时 AC = AF, ∴ n2 + 4 =
18,解得 n = 14 或- 14 (不合题意,舍去),∴ F( - 1,
14 ) .
综上所述,点 F 的坐标为( - 1,- 1) 或( - 1, 17 - 3) 或
( -1, 14 ) .
图① 图②
图③
第 5 题解图
6.
解:(1) ∵ 二次函数 y = x2 + bx+ c 的图象与 x 轴交于点
A(3,0),与 y 轴交于点 B(0,-3),
∴
32 +3b+c= 0,
c= -3,{ 解得
b= -2,
c= -3,{
∴ 二次函数的表达式为 y= x2 -2x-3;
(2) △OPQ 是以点 P 为直角顶点的直角三角形时,
∠OPQ= 90°.
∵ 抛物线的对称轴为直线 x = 1,点 P,B 关于抛物线对称
轴对称,∴ 点 P(2,-3),
设 Q(n,n2 -2n-3),∵ ∠OPQ= 90°,
∴ OP2 +PQ2 =OQ2 ,
∴ (2-0) 2 +( -3-0) 2 +(n-2) 2 +(n2 -2n-3+3) 2 = n2 +(n2 -
2n-3) 2 ,
整理得 3n2 -8n+4 = 0,解得 n1 =
2
3
,n2 = 2(舍去),
∴ n=
2
3
,∴ Q(
2
3
,-
35
9
) .
拓展设问解:存在,设M(m,m2 -2m-3),其中 0<m<3,
∵ A(3,0),B(0,-3),∴ AB2 =32 +32,AM2 =(m-3)2 +(m2 -2m-
3)2,BM2 =m2 +(m2 -2m)2,
①当 AB2 +AM2 =BM2 时,32 +32 +(m-3)2 +(m2 -2m-3)2 =m2 +
(m2 -2m)2,
∴ m2 -m-6=0,∴ (m+2)(m-3)= 0,
解得 m=-2(舍去)或 m=3(舍去);
②当 AB2 +BM2 =AM2 时,32 +32 +m2 +(m2 -2m)2 =(m-3)2 +(m2
-2m-3)2,
∴ m2 -m=0,解得 m=0(舍去)或 m=1,∴ M(1,-4),
∵ 点 B(0,-3)向右平移 3 个单位长度再向上平移 3 个单位
长度得到点 A(3,0),∴ 由矩形 ABMC 的性质知,点M(1,-4)
向右平移3 个单位长度,再向上平移3 个单位长度得到点C,
∴ C(4,-1),
综上所述,点 C 的坐标为(4,-1).
突破设问 4 角度问题
1.
解:(1)点 P 位置如解图①所示;
第 1 题解图① 第 1 题解图②
(2)解:作出射线 BP 如解图②所示;
(3)①在 y 轴正半轴上取一点 P,使得∠ABP=∠ACO,如解图
③,此时,△ACO≌△PBO,∴ OA =OP,∴ 点 P 的坐标为(0,
1);在 y 轴负半轴上取一点 P′,使得∠ABP′= ∠ACO,如解
图,此时,△ACO≌△P′BO,∴ OA = OP′,∴ 点 P′的坐标为
(0,-1) . 综上所述,点 P 的坐标为(0,1)或(0,-1);
第 1 题解图③
②如解图③,由点 B,P,P′的坐标可得直线 BP 的解析式
为 y= -
1
3
x+1,直线 BP′的解析式为 y=
1
3
x-1,
当-x2 +2x+3 = -
1
3
x+1 时,解得 x = 3(舍去)或 x = -
2
3
,则
y= -
1
3
x+1 =
11
9
,∴ 点 D 的坐标为( -
2
3
,
11
9
);
当-x2 +2x+3 =
1
3
x-1 时,解得 x= 3(舍去)或 x = -
4
3
,则 y
101
参考答案与重难题解析·山东数学
专
项
培
优
练
= 1
3
x-1 = -
13
9
,∴ 点 D′的坐标为( -
4
3
,-
13
9
) .
综上所述,点 D 的坐标为( -
2
3
,
11
9
)或( -
4
3
,-
13
9
) .
2.
解:(1) ∵ 抛物线 y = x2 +bx+c 经过 A( - 1,0),D( 0,- 3)
两点,
∴
1-b+c= 0,
c= -3,{ 解得
b= -2,
c= -3,{
∴ 抛物线的表达式为 y= x2 -2x-3;
(2) 存在,①当点 P 在对称轴右侧的抛物线上时,如解
图①,
第 2 题解图①
∵ y= x2 -2x-3 = (x-1) 2 -4,∴ E(1,-4),
∵ 抛物线的对称轴∥y 轴,∴ ∠DHE= ∠1,
∵ ∠PEH= 2∠DHE,
∴ ∠PEH= 2∠1 = ∠1+∠2,∴ ∠1 = ∠2,
作 H 关于抛物线对称轴的对称点 H′,则点 H′在直线
PE 上,
∵ 点 H 的坐标为(0,- 2),抛物线的对称轴为直线 x = 1,
∴ H′(2,-2),
设直线 PE 的表达式为 y= kx+b′(k≠0),将 H′(2,-2),
E(1,-4)代入,得
2k+b′= -2,
k+b′= -4,{ 解得
k= 2,
b′= -6,{
∴ 直线 PE 的表达式为 y= 2x-6,
联立
y= 2x-6,
y= x2 -2x-3,{ 得 x
2 -2x-3 = 2x-6,解得 x = 3 或 x = 1
(舍去),∴ y= 2×3-6 = 0,∴ P(3,0);
②当点 P 在对称轴左侧的抛物线上时,如解图②,延长
EP 交 y 轴于点 N,作 HN 的垂直平分线交 HE 于点 Q,交 y
轴于点 M,连接 QN,过点 E 作 EK⊥y 轴于点 K,则 QM
∥EK,
第 2 题解图②
∵ QM 垂直平分 HN,∴ MN=HM,QH=QN,
∴ ∠QHN= ∠QNH,∴ ∠NQE= 2∠NHE,
∵ ∠PEH= 2∠DHE,∴ ∠NQE= ∠PEH,∴ NQ=NE,
由 H(0,-2),E(1,-4)得 EK= 1,KH= 2,
∵ QM∥EK,∴ △HMQ∽△HKE,
∴
HM
HK
=MQ
KE
,∴
HM
2
=MQ
1
,∴ HM = 2MQ,设 HM = 2m,则 MQ
=m,∴ MN=HM= 2m,NK= 2-4m,
在 Rt△QMN 和 Rt△ENK 中,由勾股定理,得 MQ2 +MN2 =
NK2 +KE2 ,∴ m2 +(2m) 2 = (2-4m) 2 +12 ,
解得 m=
5
11
或 m= 1(舍去),∴ NK= 2-
20
11
= 2
11
,
∴ ON= 4-
2
11
= 42
11
,∴ N(0,-
42
11
),
设直线 PE 的表达式为 y=a1x+b1(a1 ≠0),将 N(0,-
42
11
),
E(1,-4)代入,得
a1 +b1 = -4,
b1 = -
42
11
,{ 解得
a1 = -
2
11
,
b1 = -
42
11
,
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
∴ 直线 PE 的表达式为 y= -
2
11
x-
42
11
,
联立
y= -
2
11
x-
42
11
,
y= x2 -2x-3,
{ 得- 211x- 4211 = x2 -2x-3,整理得 11x2 -
20x+9 = 0,解得 x=
9
11
或 x= 1(舍去),
∴ y= -
2
11
× 9
11
- 42
11
= -480
121
,∴ P(
9
11
,-
480
121
) .
综上所述, 符合条件的点 P 的坐标为 ( 3, 0) 或 (
9
11
,
-480
121
) .
3.
解:(1)把 x= 0 代入 y= -2x+3,得 y= 3,
∴ 点 C 的坐标为(0,3),
∴ y= -x2 +bx+3,
∵ 二次函数图象与 x 轴交于 A,B 两点,点 A 的坐标为
( -1,0),
∴ 0 = -( -1) 2 -b+3,
∴ b= 2,
∴ 二次函数的解析式为 y= -x2 +2x+3;
(2)如解图①,过点 E 作 EF⊥y 轴于点 F,交 DC 于点 G,
设点 E 的坐标是( t,-t2 + 2t+ 3),则点 G 的纵坐标为- t2 +
2t+3,
代入直线 y= -2x+3,得点 G 的横坐标为 x=
t2 -2t
2
,
∴ 点 G 的坐标是(
t2 -2t
2
,-t2 +2t+3),
∴ EG= t-
t2 -2t
2
=
-t2 +4t
2
,
∴ S△ECD =S△EGC+S△EDG =
1
2
EG·CF+
1
2
EG·OF =
1
2
EG·
(CF+OF) =
1
2
EG·OC =
1
2
×
-t2 +4t
2
×3 = -
3
4
( t2 -4t) =
- 3
4
( t-2) 2 +3,∵ -
3
4
<0,0<t<3,
∴ S△ECD 的最大值是 3,此时点 E 的坐标为(2,3);
图① 图②
201
参考答案与重难题解析·山东数学
专
项
培
优
练
图③
第 3 题解图
(3)存在,如解图,过点 C 作一条直线与 CD 的夹角为
45°,交二次函数的图象于点 P,过点 D 作 DM⊥CD,两线
交于点 M,过点 M 作 MN⊥x 轴于点 N,
情况一:如解图②,当点 P 在直线 CD 的右侧时,
∵ ∠PCD= 45°,DM⊥CD,
∴ △CDM 为等腰直角三角形,
∴ DC=MD,∠CDM= 90°,
∴ ∠CDO+∠MDN= 90°,∠MDN+∠DMN= 90°,
∴ ∠CDO= ∠DMN,
在△CDO 与△DMN 中,
∠CDO= ∠DMN,
∠DOC= ∠MND,
DC=MD,
{
∴ △CDO≌△DMN(AAS),∴ OC=DN,OD=MN,
易知 OD=
3
2
,OC= 3,
∴ ON=
3
2
+3 =
9
2
,∴ M(
9
2
,
3
2
),
∵ C(0,3),
∴ 设直线 CM 的解析式为 y= kx+3,
将 M(
9
2
,
3
2
)代入 y= kx+3,得 k= -
1
3
,
∴ 直线 CM 的解析式为 y= -
1
3
x+3.
∴ 联立
y= -x2 +2x+3,
y= -
1
3
x+3,{ 得-x2 +2x+3 = - 13 x+3,
解得 x1 = 0
(舍去),x2 =
7
3
,
∴ 将 x=
7
3
代入 y= -
1
3
x+3,得 y=
20
9
,
∴ 点 P 的坐标为(
7
3
,
20
9
);
情况二:如解图③,当点 P 在直线 CD 的左侧时,
同理可得:直线 CM 的解析式为 y= 3x+3.
联立
y= -x2 +2x+3,
y= 3x+3,{ 得-x
2 +2x+3 = 3x+3,
解得 x1 = 0(舍去),x2 = -1,
∴ 将 x= -1 代入 y= 3x+3,得 y= 0,
∴ 点 P 的坐标为( -1,0) .
综上所述,点 P 的坐标为(
7
3
,
20
9
)或( -1,0) .
突破设问 5 相似三角形存在性问题
1.
(1)60,B′C′,AC;(2)2 或
1
2
;
(3)解:点 E 的位置如解图所示.
第 1 题解图
2.
解:(1)由题意得 y=a(x+1)(x-3)= a(x2 -2x-3),
∵ 点 C 的坐标为(0,3),
∴ -3a= 3,解得 a= -1,
∴ 抛物线的解析式为 y= -x2 +2x+3;
(2)如解图,分别过点 D,A 作 y 轴的平行线交 BC 于点
H,Q,
第 2 题解图
则△AEQ∽△DEH,∴ DE ∶AE=DH ∶AQ= 1 ∶2,
由点 B,C 的坐标得,直线 BC 的解析式为 y= -x+3,
∴ Q( -1,4),∴ AQ= 4,∴ DH= 2,
设 D(m,-m2 +2m+3),则 H(m,-m+3),
∴ DH= -m2 +2m+3-( -m+3)= 2,解得 m= 1 或 2,
当 m= 1 时,-m2 +2m+3 = 4;当 m= 2 时,-m2 +2m+3 = 3,
∴ 点 D 的坐标为(1,4)或(2,3);
(3)存在,由题意得 D(1,4),由点 B,C,D 的坐标得 BC =
3 2 ,CD= 2 ,BD= 2 5 ,
∴ BD2 =CD2 +BC2 ,∴ △BCD 为直角三角形,
∴ tan∠CBD=
CD
BC
= 1
3
.
当以 A, M, N 为 顶 点 的 三 角 形 与 △BCD 相 似 时,
tan∠MAN=
1
3
或 3,
设点 M(n,-n2 +2n+3),
∴ tan∠MAN =
MN
AN
=
-n2 +2n+3
n+1
= 1
3
或 tan ∠MAN =
MN
AN
=
-n2 +2n+3
n+1
= 3,解得 n =
8
3
或 n = 0 (不合题意的值已舍
去),经检验,上述 n 值是方程的解,
当 n=
8
3
时,-n2 +2n+3 =
11
9
,当 n= 0 时,-n2 +2n+3 = 3,
∴ 点 M 的坐标为(
8
3
,
11
9
)或(0,3) .
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