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题组十三 二次函数综合题
1.(2025·济南槐荫二模)二次函数y=ax2+bx-3的图象与x轴交于A(-3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求此二次函数的表达式.
(2)如图1,点E是第三象限内的抛物线上的动点,过点E作ED∥y轴,交x轴于点D,四边形CDAE的面积是否存在最大值?若存在,请求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,点P是抛物线的顶点,抛物线的对称轴与x轴交于点Q,在x轴上有一点N(-5,0),连接NP,在抛物线的对称轴上是否存在一点H,使得∠HNP+∠BCO=45°?若存在,请求出点H的坐标;若不存在,请说明理由.
2.(2025·济南天桥一模)在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+bx-3(a,b为常数且a≠0).
(1)若抛物线经过点(3,0),(2,-3)两点,求抛物线对应的函数表达式.
(2)在(1)的条件下,当直线l:y=x+a与抛物线交于点A,B时(点A在点B的左侧),位于直线l下方的抛物线上是否存在一点C,使得△ABC的面积最大?若存在,请求出点C的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)若抛物线的对称轴为直线x=1,当直线y=x+a与抛物线y=ax2+bx-3有两个交点时,直接写出a的取值范围.
3.(2025·济南章丘一模)抛物线y=ax2-2x+c与x轴分别交于A(-1,0),B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C(0,-3).
(1)求该抛物线的函数表达式及顶点D的坐标.
(2)如图1,线段BC下方抛物线上是否存在一点E,使S△BCE=S四边形ACEB?若存在,请求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,P是抛物线第二象限上一点,连接PB,BD.当∠PBA=2∠CBD时,求点P的坐标.
4.抛物线y=ax2+x-6与x轴交于A(t,0),B(8,0)两点,与y轴交于点C,直线y=kx-6经过点B.点P在抛物线上,设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式和t,k的值.
(2)如图1,连接AC,AP,PC.若△APC是以CP为斜边的直角三角形,求点P的坐标.
(3)如图2,若点P在直线BC上方的抛物线上,过点P作PQ⊥BC,垂足为Q.求CQ+PQ的最大值.
题组十三 二次函数综合题
1.解:(1)∵二次函数y=ax2+bx-3的图象经过点A(-3,0),B(1,0),
∴将A(-3,0),B(1,0)分别代入表达式
得 解得
∴y=x2+2x-3.
(2)存在.
当x=0时,y=-3,
∴C(0,-3).
设D(m,0).
∵ED∥y轴,
∴E(m,m2+2m-3),
∴DE=0-(m2+2m-3)=-m2-2m+3,
∴S四边形CDAE=S△ADE+S△CDE=DE·(xC-xA)=
×(-m2-2m+3)×3=-m2-3m+=-(m+1)2+6.
∵-<0,
∴当m=-1时,四边形CDAE的面积最大,最大值为6,
此时点E的坐标为(-1,-4).
(3)存在.∵y=x2+2x-3=(x+1)2-4,
∴顶点P的坐标为(-1,-4),∴Q(-1,0).
∵N(-5,0),∴PQ=NQ=4,
∴∠QNP=∠QPN=45°.
①如图,当点H在点P上方时.
∵∠QNH1+∠H1NP=45°,∠BCO+∠H1NP=45°,
∴∠QNH1=∠BCO,
∴tan∠QNH1=tan∠BCO==,
∴tan∠QNH1===,
∴QH1=,
∴H1(-1,-).
②如图,当点H在点P下方时,过点N作NM⊥x轴,过点H2作H2M⊥NM于点M.
由题意得四边形QNMH2为矩形,
∴H2M=QN=4,
∴∠QNP+∠PNM=90°,
∴∠PNM=45°.
∵∠H2NM+∠H2NP=45°,
∠BCO+∠H2NP=45°,
∴∠H2NM=∠BCO,
∴tan∠H2NM=tan∠BCO=,
∴tan∠H2NM===,
∴NM=12,
∴H2(-1,-12).
综上所述,点H的坐标为(-1,-)或(-1,-12).
2.解:(1)将(3,0),(2,-3)分别代入y=ax2+bx-3
得
解得
∴抛物线的表达式为y=x2-2x-3.
(2)存在.
由(1)知a=1,则y=x+a=x+1.
联立
解得或
∴A(-1,0),B(4,5).
如图,过点C作CH∥y轴交AB于点H.
设C(x,x2-2x-3),则H(x,x+1).
S△ABC=CH·(xB-xA)=×(x+1-x2+2x+3)×(4+1)=-(x-)2+,
当x=时,△ABC的面积最大,此时,C(,-).
(3)a<--1或a>-1.
提示:∵抛物线的对称轴为直线x=1,
∴x=-=1,即b=-2a,
∴抛物线y=ax2+bx-3=ax2-2ax-3.
联立
消去y得ax2-2ax-3=x+a,
即ax2-(2a+1)x-3-a=0.
∵直线y=x+a与抛物线y=ax2+bx-3有两个交点,
∴Δ=[-(2a+1)]2+4a(a+3)>0,
即8a2+16a+1>0.
当8a2+16a+1=0时,解得a=--1或a=-1.
设t=8a2+16a+1,抛物线开口向上,
∴当8a2+16a+1>0时,
a<--1或a>-1.
3.解:(1)将A(-1,0),C(0,-3)分别代入抛物线y=ax2-2x+c得解得
∴抛物线的函数表达式为y=x2-2x-3.
∵y=x2-2x-3=(x-1)2-4,
∴顶点D的坐标为(1,-4).
(2)存在.
∵S△BCE=S四边形ACEB=(S△ABC+S△BCE),
∴S△ABC=S△BCE.
如图,分别过点A,E作BC的平行线AG,EH,分别交y轴于点G,H,易知直线BC的表达式为y=x-3,
∴直线AG的表达式为y=x+1,
则点G(0,1),
∴CG=4.
∵S△ABC=S△BCE,
∴CH=CG=2,
∴H(0,-5),
∴直线HE的表达式为y=x-5.
联立
解得或
∴E(1,-4)或(2,-3).
(3)由(1)知点D(1,-4),
∴CD=,CD与y轴负半轴的夹角为45°.
∵∠OCB=45°,∴CD⊥BC.
如图,延长DC至点M使CM=CD,连接BM,则△BMD为等腰三角形,
∴∠CBD=∠CBM,
∴∠MBD=2∠CBD=∠PBA.
过点D作DH⊥BM于点H,
则S△BDM=MD·BC=MB·DH.
由点C,D,B的坐标得MD=2CD=2,
BC=3,BD=2=BM,
即2×3=2HD,
∴HD=,
∴sin∠HBD==,
∴tan∠HBD==tan∠PBA,
∴直线BP的表达式为y=-(x-3).
联立
解得x=-或x=3(舍去),
∴点P的坐标为(-,).
4.解:(1)∵B(8,0)在抛物线y=ax2+x-6上,
∴64a+×8-6=0,∴a=-,y=-x2+x-6.
当y=0时,-t2+t-6=0,
∴t1=3,t2=8(舍去),∴t=3.
∵B(8,0)在直线y=kx-6上,∴8k-6=0,∴k=.
(2)如图1,过点P作PM⊥x轴于点M.
∵P(m,-m2+m-6),
∴PM=m2-m+6,AM=m-3.
在Rt△COA和Rt△AMP中,
∵∠OAC+∠PAM=90°,∠APM+∠PAM=90°,
∴∠OAC=∠MPA,∴△COA∽△AMP,
∴=,
∴=,整理得m2-13m+30=0,
解得m1=3(舍去),m2=10,
∴P(10,-).
(3)如图2,过点P作PN⊥x轴交BC于点N,过点N作NE⊥y轴于点E.
设P(m,-m2+m-6).
由(1)知y=x-6,∴N(m,m-6),
则PN=-m2+m-6-(m-6)=-m2+2m.
易证△PQN∽△BOC,∴==.
∵OB=8,OC=6,BC=10,∴NQ=PN,PQ=PN.
易证△CNE∽△CBO,∴CN=EN=m,
∴CQ+ PQ=CN+NQ+PQ=CN+PN=m- m2+2m=- m2+ m=- (m- )2+ ,
∴当m=时,CQ+PQ的最大值是.
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