内容正文:
第05讲 二次函数与三角形存在性问题
本讲义亮度:
1 构建知识体系 明确学习目标,深入浅出,力求打扎实基础;
2 例题经典 力求熟练掌握各常考题型,提高分析能力;
【题型一】 等腰三角形的存在性问题
【题型二】 直角三角形的存在性问题
【题型三】 全等三角形的存在性问题
3 课后分层练习 进一步巩固所学内容.
1.掌握二次函数的图象与性质;
2.掌握等腰三角形的存在性问题,会进行分类讨论;
3.掌握直角三角形的存在性问题,会进行分类讨论;
1 等腰三角形的存在性问题
(1)分类讨论
若为等腰三角形,则以哪边为腰为准分类讨论:①,②,③.
(2)动点产生等腰三角形的一般解法
① 代数法
(i)列出的坐标,动点用参数表示;
(ii)求出长度;
(iii)根据分类列方程①,②,③.
② 几何法
若,则作中垂线,再根据题意求解;其他两种其他同理.
2 直角三角形的存在性问题
(1)分类讨论
若为直角三角形,则以哪角为直角为准分类讨论:①,②,③.
(2)动点产生直角三角形的一般解法
① 代数法
(i)列出的坐标,动点用参数表示;
(ii)求出长度的平方;
(iii)根据分类列方程①,②,③.
② 几何法
当,若是定线段,则为直径作圆,再根据题意求解;
若是定线段,则过点作,再根据题意求解;
其他两种其他同理.
具体解法可得使用到相似三角形或直线斜率关系等.
【题型一】 等腰三角形的存在性问题
【典题1】(2025·湖南郴州·模拟预测)如图,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,对称轴为直线.点是抛物线上的一个动点,设它的横坐标为.过点作轴,与交于点,连接,.
(1)求抛物线的表达式;
(2)求线段的最大值;
(3)是否存在以为腰的等腰三角形?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)有最大值
(3)或
【分析】(1)根据抛物线的对称轴为,与轴交于点得,解出、的值,即可求解;
(2)设点,利用待定系数法求出直线的解析式为,即点,再根据求出的表达式,最后根据二次函数的顶点公式求得最大值即可;
(3)分两种情况讨论:当时;当时;即可求解.
【详解】(1)解:抛物线的对称轴为,与轴交于点,
,
解得:,
;
(2)解:设点,
设直线的解析式为,
直线经过点,,
,
解得:,
直线的表达式为:,
即点,
,
,
,
时,开口向下,当时,有最大值,
;
(3)解:存在以为腰的等腰三角形,有以下两种情况:
当时,过作于点,则点为的中点,即,
,
,
,(舍去);
当时,
,
,
,(舍去),
综上所述:当或时,存在以为腰的等腰三角形.
【点睛】本题考查了待定系数法求一次函数解析式、二次函数的解析式,二次函数的性质,等腰三角形的性质,解一元二次方程,熟练掌握以上知识点是解答本题的关键.
变式练习
1(24-25九年级上·安徽六安·期中)如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过点
(1)求抛物线解析式;
(2)若点为抛物线部分上一动点(可与,两点重合),过点作轴交直线于点,交轴于点.连接,当为等腰三角形时,直接写出的值.
【答案】(1)
(2)或或
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)先求出直线的解析式为,,由两点之间距离公式求得、、,然后分情况讨论等腰三角形的腰相等并分别计算即可.
【详解】(1)解:∵抛物线经过点,
∴将点代入,得,解得,
抛物线的解析式为;
(2)解:设直线的解析式为,
将点代入,得,
解得,
∴直线的解析式为.
∵点M在直线上,且点,
∴点M的坐标为.
将代入,则,
∴,
∴,
∴,
.
当为等腰三角形时,
(ⅰ)若,则,
即,解得.
(ⅱ)若,则,
即,解得或(舍去).
(ⅲ)若,则,
即,解得或(舍去).
综上所述,或或.
【点睛】本题考查了二次函数的性质、待定系数法求函数解析式、两点之间距离公式、等腰三角形的性质、解一元二次方程等知识,解题的关键是灵活运用相关知识综合解决问题.
2 (2025·安徽淮南·二模)如图,抛物线().
(1)若抛物线经过点,求的值;
(2)若该抛物线与轴交于点,(点在点的左侧),与轴交于点.
①若以点,,为顶点的三角形是等腰三角形,求的值;
②当时,若点是该抛物线位于轴上方的一点,且,求的最大值.
【答案】(1)
(2)①当以点,,为顶点的三角形是等腰三角形时,或;②当时,有最大值,最大值为
【分析】(1)把点代入解析式,解答即可.
(2)①先确定A,B,C的坐标,再根据等腰三角形的定义去分类解答即可,注意c的正数性质的应用;
②当时,确定抛物线的解析式,根据点是该抛物线位于轴上方的一点,构造新二次函数,结合,利用二次函数的最值,求的最大值.
【详解】(1)解:∵点在抛物线上,
∴,
解得.
(2)解:当时,,
∴,
解得或,
∵点在点的左侧,
∴点坐标为,点坐标为,
∴;
当时,,
∴点坐标为.
①∵抛物线的对称轴为直线,
∴,
分两种情况:
(ⅰ)当时,则,
∴,
解得或(不合题意,舍去);
(ⅱ)当时,,
∴,
解得或(不合题意,舍去);
综上,当以点,,为顶点的三角形是等腰三角形时,或;
②当时,抛物线的函数表达式为,
∵点在该抛物线上,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵点是该抛物线位于轴上方的一点,
∴,即,
解得,
∵,
∴当时,有最大值,最大值为.
【点睛】本题考查了待定系数法求抛物线解析式,等腰三角形的定义,解方程,构造二次函数求最值,抛物线与坐标轴的交点,熟练掌握待定系数法,构造二次函数求最值是解题的关键.
【题型二】 直角三角形的存在性问题
【典题1】(2025·陕西榆林·三模)如图,抛物线交轴于,两点,交轴于点,连接,.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点为抛物线对称轴上一点,是否存在点,使为直角三角形?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)存在,点的坐标为,,,
【分析】(1)把A,B两点坐标代入抛物线的解析式,构建方程组求出b,c的值即可;
(2)分三种情形:当为斜边时,当为斜边时,当为斜边时,再利用勾股定理分别求解即可.
【详解】(1)解:将点,的坐标分别代入,
得
解得
∴该抛物线的函数表达式为.
(2)解:存在.理由如下:
由抛物线的函数表达式知,抛物线的对称轴为直线,
∵,
当时,,
∴,
∴设点.
由点,,的坐标,得
,,
.
当为斜边时,,
整理得:,
解得或,
∴点或;
当为斜边时,,
解得,
∴点;
当为斜边时,,
解得,
∴点.
综上所述,点的坐标为,,,.
【点睛】本题考查了求解二次函数的解析式,勾股定理的应用,一元二次方程的解法等知识,解题的关键是掌握待定系数法,学会用分类讨论的思想思考问题.
变式练习
1(24-25九年级上·广西梧州·期末)如图,已知抛物线与轴相交于两点,与轴相交于点.
(1)求拋物线的表达式.
(2)点为抛物线上的一个动点,且在直线的上方,试求面积的最大值.
(3)点是线段上异于的动点,过点的直线轴于点,交抛物线于点.当为直角三角形时,请直接写出点的坐标.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】对于(1),将点代入关系式得出答案;
对于(2),过点P作轴,垂足为M,交于点D,再设点P的横坐标为m,可得,求出,根据二次函数的最值可得答案;
对于(3),分两种情况讨论,即当和时两种情况,结合等腰直角三角形的性质可得答案.
【详解】(1)解:∵抛物线与x轴相交于点,
得,
解得,
∴抛物线的关系式为;
(2)解:当时,,
∴点.
设直线的关系为
∵点,,
∴
解得,
∴.
过点P作轴,垂足为M,交于点D,
设点P的横坐标为m,则,则,
∴,
.
∵,
∴抛物线开口向下,
当时,的最大值为;
(3)解:.
如图,当时,轴,
∴点C与点M关于对称轴对称,
∴点;
如图所示,当,过点M作轴,垂足为F,
∵,
∴ ,
∴,,
∴.
设,则点,
∴,
解得(舍去),,
∴点.
故答案为:点或.
【点睛】本题主要考查了待定系数法求二次函数关系式,求二次函数的最值,等腰直角三角形的判定,二次函数图象的性质等,学会用坐标差表示线段长是解题的关键.
【题型三】 全等三角形的存在性问题
【典题1】(24-25九年级上·河南驻马店·期末)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A和点,其顶点为D,对称轴为直线,对称轴与x轴交于点E.
(1)求抛物线的解析式.
(2)M是该抛物线上在第三象限内的一点,过点M作轴于点N,P是x轴上一点,要使以M,N,P为顶点的三角形与全等,求满足条件的点M,P的坐标.
【答案】(1)
(2)①,;②当M的坐标为时,点P的坐标为或;当M的坐标为时,点P的坐标为或
【分析】(1)根据待定系数法求出抛物线的函数解析式即可;
(2)根据解析式求出相关线段的长度,再分类讨论即可求解.
【详解】(1)解:依题意,得
解得:,
∴抛物线的解析式为.
(2)解:∵,
∴,,
∴,.
在中,令,
解得,,
∴,.
∵,,
∴当以M,N,P为顶点的三角形与全等时,E与N是对应点.
①若,,如图1,则.
在中,令,得.
解得(大于0,舍去),,
∴,,
∴,.
②若,,如图2,则.
在中,令,得.
解得(大于0,舍去),,
∴,,
∴,.
综上所述,若以M,N,P为顶点的三角形与全等,则当M的坐标为时,点P的坐标为或;当M的坐标为时,点P的坐标为或.
【点睛】本题考查了二次函数综合应用,待定系数法、抛物线的顶点、与坐标轴的交点、全等三角形判定等知识,解决此题的关键是由数形结合列出方程.
变式练习
1(2024九年级下·全国·专题练习)如图,抛物线与x轴交于,两点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)已知点在抛物线上,当时,直接写出的取值范围;
(3)抛物线的对称轴与轴交于点,点坐标为,试问在该抛物线上是否存在点,使与全等?若存在,请求出所有满足条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,点的坐标为或
【分析】本题考查了二次函数的综合应用,正确的求出二次函数解析式,利用数形结合和分类讨论的思想进行求解是解题的关键.
(1)将,两点的坐标代入解析式可得抛物线的解析式;
(2)根据二次函数的性质可求的取值范围;
(3)在x轴上方的不存在,点只可能在轴的下方,按照题意,分别求解即可.
【详解】(1)解:将、代入抛物线得:
,
解得:,
抛物线的函数解析式为:;
(2)令,
解得:或,即、,
抛物线的对称轴为,
∵,
∴当时,,
当时,函数的最小值为顶点纵坐标的值:,
故的取值范围为;
(3)存在
到轴的距离为,由图象可知,
则点在轴下方,点到轴的距离为,
当时,,
解得:或,
点的坐标为或.
∵关于x轴对称
∴与全等,
∵关于抛物线的对称轴对称
∴与全等
2(2023·广西桂林·模拟预测)已知直线分别与、轴交于、两点,抛物线经过点、,其对称轴为直线.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上找一点P,使最小,求出此时点P的坐标;
(3)点是抛物线上的一点,过点作对称轴的垂线,垂足为,点是直线上异于点的一点.若以点、、顶点的三角形与全等,求符合条件的点、的坐标).
【答案】(1)
(2)
(3)点坐标分别为或,点的坐标为或.
【分析】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到三角形全等、点的对称性等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
(1)用待定系数法即可求解;
(2)点关于抛物线对称轴的对称点是,则直线与抛物线对称轴的交点就是点,即可求解;
(3)将先向右平移一个单位,再向下平移适当单位长度,就使点对应的点落在抛物线上,根据抛物线知点的横坐标为4或,进而求解.
【详解】(1)解:当时,,即,
当时,,即,
又函数过点、,
则,解得:,
抛物线的解析式为;
(2)解:点关于抛物线对称轴的对称点是,
直线与抛物线对称轴的交点就是点,
抛物线的对称轴是,
把代入得,,即点;
(3)解:即,
又抛物线的对称轴为,
将先向右平移一个单位,再向下平移适当单位长度,就使点对应的点落在抛物线上,根据抛物线知点的横坐标为4或.
在中,当时,;当时,
点坐标分别为或,
又点的纵坐标为.则的纵坐标为或,
对称轴上的点的坐标为或,,
综上所述:点坐标分别为或,点的坐标为或.
【A组---基础题】
1.(19-20九年级上·山西·阶段练习)已知抛物线y=x2﹣1与y轴交于点A,与x轴交于点(﹣1,0),(1,0),与直线y=kx(k为任意实数)相交于B、C两点,则下列结论中,不正确的是( )
A.存在实数k,使得△ABC为等腰三角形
B.存在实数k,使得△ABC的内角中有两个角为45°
C.存在实数k,使得△ABC为直角三角形
D.存在实数k,使得△ABC为等边三角形
【答案】D
【分析】令 可求出点A的坐标,然后移动直线 与抛物线交于B,C两点,对照选项逐一进行判断即可.
【详解】解:如图,
点A为二次函数图象的顶点,当AB=AC时,直线y=kx平行于x轴,即k=0,此时△ABC为等腰直角三角形,不是等边三角形,故选项D不符合题意.
故选D.
【点睛】本题主要考查二次函数与一次函数的结合,利用数形结合的思想是解题的关键.
2.(18-19九年级·全国·单元测试)设、、为实数,且,抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,且抛物线的顶点在直线上.若是直角三角形,则面积的最大值是( ).
A.1 B.
C.2 D.3
【答案】A
【分析】先根据已知条件设出抛物线与x轴的交点,由射影定理的逆定理可求出c2=(−x1)x2=−x1x2,由根与系数的关系及抛物线的顶点坐标可求出4a=4+b2,且a≥1,再由三角形的面积公式及a的取值范围可求出其最大面积.
【详解】设y=ax2+bx+c交y轴于点C(0,c),c≠0,交x轴于点A(x1,0)、B(x2,0),且x1<0<x2,
由△ABC是直角三角形知,点C必为直角顶点,且c2=(−x1)x2=−x1x2(射影定理的逆定理),
由根与系数的关系得,x1+x2=−,x1•x2=,
所以c2=−,c=−,
又=−1,即4a=4+b2,且a≥1,
所以S△ABC=|c|•|x1−x2|= (x1+x2)2−4x1x2,
= ,
=≤1,
当且仅当a=1,b=0,c=−1时等号成立,因此,Rt△ABC的最大面积是1.
故选:A.
【点睛】本题考查的是抛物线与x轴的交点、三角形的面积公式及根与系数的关系,有一定的综合性,但难度适中.
3.(16-17九年级上·重庆合川·期中)如图,有一块边长为6cm的正三角形纸板,在它的三个角处分别截去一个彼此全等的筝形,再沿图中的虚线折起,做成一个无盖的直三棱柱纸盒,则该纸盒侧面积的最大值是( )
A.cm2 B.cm2 C.cm2 D.cm2
【答案】C
【详解】∵△ABC为等边三角形,
∴∠A=∠B=∠C=60°,AB=BC=AC.
∵筝形ADOK≌筝形BEPF≌筝形AGQH,
∴AD=BE=BF=CG=CH=AK.
∵折叠后是一个三棱柱,
∴DO=PE=PF=QG=QH=OK,四边形ODEP、四边形PFGQ、四边形QHKO都为矩形.
∴∠ADO=∠AKO=90°.
连结AO,
在Rt△AOD和Rt△AOK中,
,
∴Rt△AOD≌Rt△AOK(HL).
∴∠OAD=∠OAK=30°.
设OD=x,则AO=2x,
由勾股定理就可以求出AD=x,
∴DE=6-2x,
∴纸盒侧面积=3x(6-2x)=-6x2+18x,
=-6(x-)2+,
∴当x=时,纸盒侧面积最大为.
故选:C.
【点睛】考点:1.二次函数的应用;2.展开图折叠成几何体;3.等边三角形的性质.
4(2025·广东云浮·一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A,B两点,与y轴交于点且的面积为8,D是中点.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若点P是第四象限内该抛物线上一动点,求面积的最大值.
(3)若点G是该抛物线对称轴上的一点,且是等腰三角形,请直接写出点G 的坐标
【答案】(1)
(2)2
(3)或或
【分析】本题考查二次函数的综合,涉及待定系数法求函数解析式、坐标与图形、二次函数的图象与性质、两点坐标距离公式等知识,正确求得函数解析式是解答的关键.
(1)先求得点B坐标,再利用待定系数法求解函数表达式即可;
(2)先由待定系数法可得直线的函数解析式为为,而D是中点,有,过点P作轴交于点Q,设,则,即得,则,由二次函数性质可得面积的最大值是2;
(3)设,分当时、当时、当时三种情况,结合两点坐标距离公式求解即可.
【详解】(1)解:∵,
∴,
∵的面积为8,
∴,解得,
∴,
将,代入得:
,解得,
抛物线的函数表达式为;
(2)解:设直线为,将代入得:,解得,
直线为,
,,D是中点,
,
过点P作轴交于点Q,如图:
设,则,
,
,
,,
时,有最大值,最大值为2;
即面积的最大值是2;
(3)解:由得抛物线的对称轴为直线,
根据题意,设,
∴,,,
若是等腰三角形,分三种情况:
当时,,
则,解得,不合题意,舍去;
当时,,
则,解得,此时;
当时,,
则,解得或,
此时或,
综上,满足条件的点P的坐标为或或.
5(23-24九年级上·河南周口·期中)如图,抛物线的顶点坐标为,与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴为直线l,点P是抛物线上一点,过点P作l的垂线,垂足为D,E是l上的点,要使以P、D、E为顶点的三角形与全等,求满足条件的点P和点E的坐标.
【答案】(1)
(2)点的坐标为或,点的坐标为或
【分析】本题主要考查了求二次函数解析式,二次函数综合,全等三角形的性质等等:
(1)根据题意把顶点代入到解析式的顶点式中,即可求解;
(2)设,则,根据全等三角形的性质得到,求出的值,当 时,点位于直线的右侧,此时, ,求出点的坐标为,即可求解; 当 时,点位于直线的左侧,同理可解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线的顶点坐标为 ,
∴设抛物线的表达式为:;
(2)解:在中,当 时,,
∴,
当时,即,解得:,
俗,
,
设,则,
∵和全等,且,
∴,
,
或.
①当 时,点位于直线的右侧,
此时,,
∴点的坐标为,
∴,
∵,
∴对应点的坐标为或.
②当 时,点位于直线的左侧,
此时,,
∴点的坐标为,
∴,
∵,
∴对应点的坐标为或.
综上所述,点的坐标为或,点的坐标为或.
6(2025·四川成都·二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,与轴交于点.抛物线与抛物线在第一象限交于点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若以,,为顶点的三角形为直角三角形,求的值;
(3)当时,过点的直线与抛物线在第二象限交于点,与抛物线的另一交点为,求四边形的面积与的函数关系式.
【答案】(1)
(2)2或
(3)
【分析】(1)利用待定系数法即可求解;
(2)根据题意设,分①;②;③三种情况讨论,利用直角三角形的性质列出方程,解出的值,得到点的坐标,代入抛物线即可求出的值;
(3)联立抛物线和直线的解析式,得到,再联立抛物线和直线的解析式,同理可得,得出,再利用 即可求解.
【详解】(1)解:代入和到抛物线得,,
解得:,
抛物线的函数表达式为.
(2)解:由(1)得,,
抛物线,
令,则,
,
又,
,
第一象限点在抛物线上,
设,
①若,则点和点的纵坐标相同,
,
解得:(舍去);
②若,则点和点的纵坐标相同,
,
解得:或(舍去),
,
代入到抛物线得,,
解得:;
③若,取的中点为,则,
,
,
解得:或(舍去)或(舍去),
,
代入到抛物线得,,
解得:;
综上所述,的值为2或.
(3)解:联立,
消去整理得:,
直线与抛物线交于点、,
,
联立,
消去整理得:,
同理可得,,
,
四边形的面积
,
四边形的面积与的函数关系式为.
【点睛】本题考查了二次函数与几何综合、待定系数法求函数解析式、二次函数与一元二次方程、直角三角形的性质,熟练掌握相关知识点,学会运用数形结合的思想解决问题是解题的关键.
【B组---提高题】
1(24-25九年级上·福建泉州·阶段练习)如图,在第一象限内作射线,与轴的夹角为,在射线上取一点,过点作轴于点,得到.在抛物线上取点,在轴上取点,使得以,O,为顶点的三角形与全等,则不符合条件的的面积是( )
A. B. C.或 D.
【答案】A
【分析】由于两三角形的对应边不能确定,故应分四种情况进行讨论:
①当A、P重合,∠时,此时,可联立直线和抛物线的解析式,即可得A点坐标,由三角形的面积公式即可得出结论;
②,即直线,联立抛物线的解析式可得P点坐标,进而可求出的长,由于,那么、,由此得到点A的坐标,由三角形的面积公式即可得出结论;
③当时,此时,得到点A的坐标,由三角形的面积公式即可得出结论;
④当,此时,得到点A的坐标,由三角形的面积公式即可得出结论.
【详解】解:①如图1,当A、P重合,∠时,此时,
∵,
∴,
设,则,,
∴.
设直线,
∴,
∴,
∴直线,联立抛物线的解析式,
∴,
解得或
故,
∴;
②作轴于点Q,当∠时,此时;
同理可求直线,联立抛物线的解析式,
得,解得或,
∴
∴;
③如图3,当时,此时;
同理可求直线,联立抛物线的解析式,
得,,解得或,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴;
④如图4,当,此时;
同理可求直线,联立抛物线的解析式,
得,解得或,
∴P,
∴,
∴,
∴,
∴.
综上所述,的面积为:.
故选A.
【点睛】本题考查的是二次函数综合题,涉及到全等三角形的判定和性质以及函数图象交点坐标的求法,解题关键是一定要注意进行分类讨论.
2(24-25九年级下·山西·阶段练习)综合与探究
如图1,二次函数的图象与轴交于点,,与轴交于点,与直线交于点,,已知,,且.
(1)求点的坐标及直线的函数表达式.
(2)是直线下方抛物线上的一个动点,连接,,若点的横坐标为,试用含的代数式表示的面积,并求出当为何值时,的面积最大,最大面积为多少.
(3)如图2,设抛物线的对称轴为,在直线上是否存在点,使得为直角三角形?若存在,直接写出符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1),
(2)当时,的面积最大,最大面积为
(3)或或或.
【分析】(1)由,,得.将,代入即可求得抛物线的表达式,进而可求得点的坐标,即可用待定系数法求直线的表达式;
(2)用表示点的坐标为,可得,根据即可得出关于的函数表达式,利用二次函数的性质即可求解;
(3)设点的坐标为.可得,,.分三种情况:
①当为斜边时,,②当为斜边时,,③当为斜边时,,分别列方程求解即可.
【详解】(1)解: ,,
.
将,代入得解得
二次函数的表达式为.
在二次函数的图象上,
,D.
设直线的表达式为,
把,代入得
解得,
直线的表达式为.
(2)解:如图,过点作轴的平行线交于点.
点的横坐标为,
点的坐标为,
,
,
当时,的面积最大,最大面积为.
(3)解:存在,点的坐标为或或或.
,
对称轴为直线,点的坐标为,设点的坐标为.
,,.
分三种情况:
①当为斜边时,,即.
解得,,
点的坐标为或.
②当为斜边时,,,解得,
点的坐标为.
③当为斜边时,,
,解得,
点的坐标为.
综上所述,存在点使得为直角三角形,且点的坐标为或或或.
【点睛】此题重点考查一次函数的图象与性质、二次函数的图象与性质、二次函数与面积问题、二次函数与特殊三角形存在性质问题等,数形结合与分类讨论数学思想的运用等知识与方法,此题综合性强,难度较大,属于考试压轴题.
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第05讲 二次函数与三角形存在性问题
本讲义亮度:
1 构建知识体系 明确学习目标,深入浅出,力求打扎实基础;
2 例题经典 力求熟练掌握各常考题型,提高分析能力;
【题型一】 等腰三角形的存在性问题
【题型二】 直角三角形的存在性问题
【题型三】 全等三角形的存在性问题
3 课后分层练习 进一步巩固所学内容.
1.掌握二次函数的图象与性质;
2.掌握等腰三角形的存在性问题,会进行分类讨论;
3.掌握直角三角形的存在性问题,会进行分类讨论;
1 等腰三角形的存在性问题
(1)分类讨论
若为等腰三角形,则以哪边为腰为准分类讨论:①,②,③.
(2)动点产生等腰三角形的一般解法
① 代数法
(i)列出的坐标,动点用参数表示;
(ii)求出长度;
(iii)根据分类列方程①,②,③.
② 几何法
若,则作中垂线,再根据题意求解;其他两种其他同理.
2 直角三角形的存在性问题
(1)分类讨论
若为直角三角形,则以哪角为直角为准分类讨论:①,②,③.
(2)动点产生直角三角形的一般解法
① 代数法
(i)列出的坐标,动点用参数表示;
(ii)求出长度的平方;
(iii)根据分类列方程①,②,③.
② 几何法
当,若是定线段,则为直径作圆,再根据题意求解;
若是定线段,则过点作,再根据题意求解;
其他两种其他同理.
具体解法可得使用到相似三角形或直线斜率关系等.
【题型一】 等腰三角形的存在性问题
【典题1】(2025·湖南郴州·模拟预测)如图,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,对称轴为直线.点是抛物线上的一个动点,设它的横坐标为.过点作轴,与交于点,连接,.
(1)求抛物线的表达式;
(2)求线段的最大值;
(3)是否存在以为腰的等腰三角形?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
变式练习
1(24-25九年级上·安徽六安·期中)如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过点
(1)求抛物线解析式;
(2)若点为抛物线部分上一动点(可与,两点重合),过点作轴交直线于点,交轴于点.连接,当为等腰三角形时,直接写出的值.
2 (2025·安徽淮南·二模)如图,抛物线().
(1)若抛物线经过点,求的值;
(2)若该抛物线与轴交于点,(点在点的左侧),与轴交于点.
①若以点,,为顶点的三角形是等腰三角形,求的值;
②当时,若点是该抛物线位于轴上方的一点,且,求的最大值.
【题型二】 直角三角形的存在性问题
【典题1】(2025·陕西榆林·三模)如图,抛物线交轴于,两点,交轴于点,连接,.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点为抛物线对称轴上一点,是否存在点,使为直角三角形?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
变式练习
1(24-25九年级上·广西梧州·期末)如图,已知抛物线与轴相交于两点,与轴相交于点.
(1)求拋物线的表达式.
(2)点为抛物线上的一个动点,且在直线的上方,试求面积的最大值.
(3)点是线段上异于的动点,过点的直线轴于点,交抛物线于点.当为直角三角形时,请直接写出点的坐标.
【题型三】 全等三角形的存在性问题
【典题1】(24-25九年级上·河南驻马店·期末)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A和点,其顶点为D,对称轴为直线,对称轴与x轴交于点E.
(1)求抛物线的解析式.
(2)M是该抛物线上在第三象限内的一点,过点M作轴于点N,P是x轴上一点,要使以M,N,P为顶点的三角形与全等,求满足条件的点M,P的坐标.
变式练习
1(2024九年级下·全国·专题练习)如图,抛物线与x轴交于,两点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)已知点在抛物线上,当时,直接写出的取值范围;
(3)抛物线的对称轴与轴交于点,点坐标为,试问在该抛物线上是否存在点,使与全等?若存在,请求出所有满足条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
2(2023·广西桂林·模拟预测)已知直线分别与、轴交于、两点,抛物线经过点、,其对称轴为直线.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上找一点P,使最小,求出此时点P的坐标;
(3)点是抛物线上的一点,过点作对称轴的垂线,垂足为,点是直线上异于点的一点.若以点、、顶点的三角形与全等,求符合条件的点、的坐标).
【A组---基础题】
1.(19-20九年级上·山西·阶段练习)已知抛物线y=x2﹣1与y轴交于点A,与x轴交于点(﹣1,0),(1,0),与直线y=kx(k为任意实数)相交于B、C两点,则下列结论中,不正确的是( )
A.存在实数k,使得△ABC为等腰三角形 B.存在实数k,使得△ABC的内角中有两个角为45°
C.存在实数k,使得△ABC为直角三角形 D.存在实数k,使得△ABC为等边三角形
2.(18-19九年级·全国·单元测试)设、、为实数,且,抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,且抛物线的顶点在直线上.若是直角三角形,则面积的最大值是( ).
A.1 B. C.2 D.3
3.(16-17九年级上·重庆合川·期中)如图,有一块边长为6cm的正三角形纸板,在它的三个角处分别截去一个彼此全等的筝形,再沿图中的虚线折起,做成一个无盖的直三棱柱纸盒,则该纸盒侧面积的最大值是
A.cm2 B.cm2 C.cm2 D.cm2
4(2025·广东云浮·一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A,B两点,与y轴交于点且的面积为8,D是中点.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若点P是第四象限内该抛物线上一动点,求面积的最大值.
(3)若点G是该抛物线对称轴上的一点,且是等腰三角形,请直接写出点G 的坐标
5(23-24九年级上·河南周口·期中)如图,抛物线的顶点坐标为,与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴为直线l,点P是抛物线上一点,过点P作l的垂线,垂足为D,E是l上的点,要使以P、D、E为顶点的三角形与全等,求满足条件的点P和点E的坐标.
6(2025·四川成都·二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,与轴交于点.抛物线与抛物线在第一象限交于点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若以,,为顶点的三角形为直角三角形,求的值;
(3)当时,过点的直线与抛物线在第二象限交于点,与抛物线的另一交点为,求四边形的面积与的函数关系式.
【B组---提高题】
1(24-25九年级上·福建泉州·阶段练习)如图,在第一象限内作射线,与轴的夹角为,在射线上取一点,过点作轴于点,得到.在抛物线上取点,在轴上取点,使得以,O,为顶点的三角形与全等,则不符合条件的的面积是( )
A. B. C.或 D.
2(24-25九年级下·山西·阶段练习)综合与探究
如图1,二次函数的图象与轴交于点,,与轴交于点,与直线交于点,,已知,,且.
(1)求点的坐标及直线的函数表达式.
(2)是直线下方抛物线上的一个动点,连接,,若点的横坐标为,试用含的代数式表示的面积,并求出当为何值时,的面积最大,最大面积为多少.
(3)如图2,设抛物线的对称轴为,在直线上是否存在点,使得为直角三角形?若存在,直接写出符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
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