内容正文:
数 学
河北
二轮专项突破
1
专题十 函数综合题
(必考)
二、解答题强化
【方法指导】本专题的综合性较强,对数形结合、分类讨论等数学思想方
法要求较高.常见的设问类型及方法:
(1)与含参一次函数有关的交点问题,详见课堂精讲册P37;
(2)与二次函数有关的最值问题,详见课堂精讲册P49;
(3)与二次函数有关的交点、整点、距离问题,详见课堂精讲册P53~P54.
1. 如图,在平面直角坐标系中,有一动点P(-a,a+3)和两定点
A(-1,-1),B(1,-3).
(1)求直线AB的解析式;
解:直线AB的解析式为y=-x-2.
(2)当a=-2时,判断点P是否在直线AB上;
解:当a=-2时,点P的坐标为(2,1).
由(1)知,直线AB的解析式为y=-x-2,
当x=2时,y=-4≠1,
∴当a=-2时,点P不在直线AB上.
(3)嘉嘉说:当a取不同的两个值时,得到两个点P1,P2,则直线P1P2与直
线AB平行.嘉嘉说得对吗?请针对他的说法进行说理;
解:嘉嘉说得对.说理如下:
∵点P的坐标为(-a,a+3),
∴点P在直线y=-x+3上运动.
∵直线y=-x+3与直线y=-x-2平行,
∴直线P1P2与直线AB平行.
(4)直接写出△PAB的面积.
解:△PAB的面积为5.
【解法提示】由(3)知,点P所在直线l的解析式为y=
-x+3,与直线AB平行,∴无论a取何值,点P到直
线AB的距离为定值.如解图,过点O作OC⊥直线l于
点C,延长CO交直线AB于点D. 易得点D与点A重合,
直线l和直线AB与x轴所夹锐角均为45°,∴OD= ,OC= ,∴CD=OC+OD= .∵A(-1,-1),B(1,-3),∴AB= =2 ,∴S△PAB= CD·AB=5.
2. 水平放置的平台高度为1 dm,平台上的光源A
和竖直放置的不透光屏幕MN都可以左右平移,但光源A的照射角度和方
向不变,MN=5 dm,平台左端是竖直放置的平面镜PQ(无限大),没有屏
幕遮挡,从点A发射的光线会照射到平面镜的点B处;若屏幕与平面镜相
距1 dm,则光线照射到屏幕上的点C处,建立如图所示的平面直角坐标
系,单位长度是1 dm,点A,B的坐标分别为(3,1),(0,3).
(1)①在图中补画出x轴和原点O,并求光线AB所在直线的解析式;
②直接写出点C的坐标.
解:如解图,x轴和原点O即为所求.
光线AB所在直线的解析式为y=- x+3.
解:C(1, ).
(2)将屏幕向右平移到与平面镜相距6 dm的M'N'处,若使光线经过平面镜反
射后恰好照射到顶端M',求光源A的平移方向和距离.
解:如解图,连接BM',M'M,并延长M'M交y轴于点T.
设AQ=3m dm,则BQ=2m dm.
∵∠M'BT=∠ABQ,∠M'TB=∠AQB=90°,
∴△M'TB∽△AQB,
∴ = ,即 = ,解得m= ,
经检验,m= 是所列分式方程的解,
∴AQ= dm,
∴光源A的平移方向为向左,平移距离为3- = (dm).
3. [三点共线问题](2023河北25题12分)在平面直角坐标系中,设计了点的
两种移动方式:从点(x,y)移动到点(x+2,y+1)称为一次甲方式;从点
(x,y)移动到点(x+1,y+2)称为一次乙方式.
例 点P从原点O出发连续移动2次:若都按甲方式,最终移动到点
M(4,2);若都按乙方式,最终移动到点N(2,4);若按1次甲方式和1次乙
方式,最终移动到点E(3,3).
(1)设直线l1经过上例中的点M,N,求l1的解析式,并直.接.写出将l1向上
平移9个单位长度得到的直线l2的解析式.
解:l1的解析式为y=-x+6,
∴l2的解析式为y=-x+15.
(2)点P从原点O出发连续移动10次,每次移动按甲方式或乙方式,最终移
动到点Q(x,y).其中,按甲方式移动了m次.
①用含m的式子分别表示x,y;
解:根据题意可知,x=2m+(10-m)=m+10,
y=m+2(10-m)=-m+20.
②请说明:无论m怎样变化,点Q都在一条确定的直线
上.设这条直线为l3,在图中直.接.画出l3.
解:∵x+y=m+10-m+20=30,
∴无论m怎样变化,点Q都在直线l3:y=-x+30上.
画出直线l3如图.
(3)在(1)和(2)中的直线l1,l2,l3上分别有一个动点A,B,C,横坐标依
次为a,b,c,若A,B,C三点始终在一条直线上,直.接.写出此时a,
b,c之间的关系式.
解:a,b,c之间的关系式为5a+3c=8b.
【解法提示】∵点A,B,C的横坐标依次为a,b,c,∴A(a,-a+6),B(b,-b+15),C(c,-c+30).当a≠b≠c,-a+6≠-b+15≠-c+30时,设直线AB的解析式为y=px+q(p≠0),由题意可得 解得 ∴直线AB的解析式为y=(-1+ )x+6- .∵A,B,C三点始终在一条直线上,∴(-1+ )c+6- =-c+30,化简得5a+3c=8b;当a=b=c或-a+6=-b+15=-c+30时,满足5a+3c=8b,故a,b,c之间的关系式为5a+3c=8b.
4. [整点问题](2022河北25题10分)如图,在平面直角坐标系中,线段AB的
端点为A(-8,19),B(6,5).
(1)求AB所在直线的解析式.
解:AB所在直线的解析式为y=-x+11.
(2)某同学设计了一个动画:在函数y=mx+n(m≠0,y≥0)中,分别输
入m和n的值,便得到射线CD,其中C(c,0).当c=2时,会从C处弹出
一个光点P,并沿CD飞行;当c≠2时,只发出射线而无光点弹出.
①若有光点P弹出,试推算m,n应满足的数量关系;
解:若有光点P弹出,则c=2,
此时点C的坐标为(2,0).
把C(2,0)代入y=mx+n,
得2m+n=0,
∴m,n应满足的数量关系是2m+n=0(m≠0).
②当有光点P弹出,并击中线段AB上的整点(横、纵坐标都是整数)时,线
段AB就会发光,求此时整.数.m的个数.
解:∵2m+n=0,∴n=-2m,∴y=mx+n=mx-2m.
联立 解得m= =-1+ .
∵-8≤x≤6,m为整数,
∴当x=-7时,m=-2,击中AB上的整点(-7,18);
当x=-1时,m=-4,击中AB上的整点(-1,12);
当x=1时,m=-10,击中AB上的整点(1,10);
当x=3时,m=8,击中AB上的整点(3,8);
当x=5时,m=2,击中AB上的整点(5,6).
综上所述,整数m的个数为5.
5. (2025邯郸育华中学二模)如图,在平面直角坐标系中,直线y=x+4分
别交x轴、y轴于点A、B,直线y=kx+b(k≠0)交直线y=x+4于点C,交x轴于点D(1,0).
(1)求点A的坐标.
解:令y=x+4=0,得x=-4,
∴A(-4,0).
(2)若点C在第二象限,△ACD的面积是5.
①求点C的坐标;
解:∵D(1,0),A(-4,0),
∴AD=5.
∵S△ACD=5,点C在第二象限,
∴ AD·yC=5,∴yC=2,
对于y=x+4,
当y=2时,2=x+4,解得x=-2,
∴C(-2,2).
②直接写出不等式组x+4>kx+b>0的解集;
解:不等式组x+4>kx+b>0的解集为-2<x<1.
③连接BD,将△CAD沿x轴平移,点C,A,D的对应点分别为C1,A1,D1,设点D1的横坐标为m,直接写出平移过程中△C1A1D1只有两个顶点在△BAD外部时,m的取值范围.
解:m的取值范围为 <m≤6或-4≤m<1.
【解法提示】如解图.对于y=x+4,当x=0时,y=4,
∴B(0,4).设直线BD的解析式为y=k'x+b'(k'≠0).把B(0,4),
D(1,0)分别代入,得 解得
∴直线BD的解析式为y=-4x+4.把y=2代入y=-4x+4,
得2=-4x+4,解得x= ,此时平移距离为 -(-2)= ,∴当点C1在直线BD上时,点D1的横坐标为1+ = .∵当点A1在点D处时,点D1的横坐标为1+5=6,∴当△CAD沿x轴向右平移,且△C1A1D1只有两个顶点在△BAD外部时, <m≤6;当△CAD沿x轴向左平移,且△C1A1D1只有两个顶点在△BAD外部时,-4≤m<1.综上所述,平移过程中△C1A1D1只有两个顶点在△BAD外部时,m的取值范围为 <m≤6或-4≤m<1.
6. [台阶问题](2021河北25题10分)如图是某同学正在设计的一动画示意
图,x轴上依次有A,O,N三个点,且AO=2,在ON上方有五个台阶
T1~T5(各拐角均为90°),每个台阶的高、宽分别是1和1.5,台阶T1到x
轴的距离OK=10.从点A处向右上方沿抛物线L:y=-x2+4x+12发出
一个带光的点P.
(1)求点A的横坐标,且在图中补画出y轴,并直.接.指出点P会落在哪个台
阶上;
解:令y=-x2+4x+12=0,
解得x1=-2,x2=6.
∵点A是抛物线L与x轴的左侧交点,
∴点A的横坐标为-2.
补画y轴如图,点P会落在台阶T4上.
(2)当点P落到台阶上后立即弹起,又形成了另一条与L形状相同的抛物
线C,且最大高度为11,求C的解析式,并说明其对称轴是否与台阶T5
有交点;[注:(2)中不必写x的取值范围]
解:对于y=-x2+4x+12,
令y=7,得x=5或x=-1,
∴抛物线L与台阶T4的交点坐标为(5,7).
设抛物线C的解析式为y=-(x-k)2+11(其中k>5),
将(5,7)代入,得k=7,
∴抛物线C的解析式为y=-(x-7)2+11,其对
称轴为直线x=7.
∵台阶T5两端的坐标分别为(6,6)与(7.5,6),
∴抛物线C的对称轴与台阶T5有交点.
(3)在x轴上从左到右有两点D,E,DE=1,从点E向上作EB⊥x轴,且
BE=2.在△BDE沿x轴左右平移时,必须保证(2)中沿抛物线C下落的点P
能落在边BD(包括端点)上,则点B横坐标的最大值比最小值大多少?
解:∵抛物线C固定,要使点P落在边BD上,点B、点D的纵坐标分别为2,0,点B、点D的横坐标都大于7,
∴当-(x-7)2+11=2时,解得x=4(舍去)或x=10,
点B横坐标的最小值为10;
当-(x-7)2+11=0时,解得x=7- (舍去)或x=7+ ,点B横坐标的最大值为7+ +1=8+ .
∵8+ -10= -2,
∴点B横坐标的最大值比最小值大 -2.
7. (2025石家庄外国语学校模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=
x2+bx+c与x轴分别交于点A(-3,0)与点B(1,0).已知P是该抛物线上
的一个动点(不与点B重合).
(1)求抛物线的解析式和顶点坐标;
解:由题意可得,抛物线的解析式为y=(x+3)(x-1)=x2+2x-3.
∵y=x2+2x-3=(x+1)2-4,
∴顶点坐标为(-1,-4).
(2)将抛物线上P,B两点之间的部分(包括端点)记作图象W,当图象W上
最高点与最低点的纵坐标的差是5时,求点P的坐标;
解:设P(m,m2+2m-3),
当m<1时,m2+2m-3-(-4)=5,
解得m1=-1- ,m2=-1+ (舍去),
∴P(-1- ,1);
当m>1时,m2+2m-3=5,
解得m1=2,m2=-4(舍去),
∴P(2,5).
综上所述,点P的坐标为(-1- ,1)或(2,5).
(3)若动点P的横坐标是n,另有坐标系中一动点Q,其坐标是(-3n,n).如图2,在坐标系中构造一个各边均与坐标轴垂直的矩形,使PQ为矩形的对角线.当抛物线在矩形内部的部分对应的函数值y随x的增大而增大时,直接写出n的取值范围.
解:n的取值范围为- <n<0或n> .
【解法提示】∵y=x2+2x-3=(x+1)2-4,∴抛物线的对称轴为直线x=-1.当n>0时,-3n<0,点Q(-3n,n)在第二象限,P(n,n2+2n-3),如解图1.∵抛物线在矩形内部的部分对应的函数值y随x的增大而增大,∴n2+2n-3>n,∴n<- 或n> .∵n>0,∴n> ;
解图1
当n<0时,-3n>0,点Q(-3n,n)在第四象限,如解图2.∵抛物线在矩形内部的部分对应的函数值y随x的增大而增大,∴n2+2n-3<n,∴- <n< .∵n<0,∴- <n<0.
综上所述,n的取值范围为- <n<0或n> .
解图2
8. 如图,抛物线L1:y1=mx2+2mx+m+2与y轴交于点C,抛物线L2:y2=-x2+nx-5与y轴交于点D. 已知两条抛物线交于点M(t,-2),过点M作y轴的垂线,分别交两条抛物线于点A和点B.
(1)直接写出点D的坐标.
解:点D的坐标为(0,-5).
(2)甲同学说:抛物线L1必经过一个定点.
乙同学说:无论x为何值,抛物线L2与x轴都没有交点.
请选择其中一人的说法,判断是否正确,并说明理由.
解:(答案不唯一,选择其中一个进行说明即可)
甲同学的说法正确.理由如下:
∵y1=mx2+2mx+m+2=m(x2+2x+1)+2=m(x+1)2+2,
∴抛物线L1必经过定点(-1,2),
∴甲同学的说法正确.
乙同学的说法错误.理由如下:
令y2=0,得-x2+nx-5=0,即x2-nx+5=0,
该一元二次方程的根的判别式为Δ=n2-20.
∵n值的大小无法确定,∴Δ的正负无法确定,
∴抛物线L2与x轴的交点个数无法确定,
∴乙同学的说法错误.
(3)当以A,B,C,D为顶点的四边形是正方形时,
①求t的值;
解:如解图1,记AB与CD的交点为N.
设点A的坐标为(a,m(a+1)2+2)(a<0).
∵AB⊥y轴,∴AB∥x轴,AN=-a,
∴yN=yA=yM=-2,
∴m(a+1)2+2=-2①,DN=(-2)-(-5)=3.
易得点C的坐标为(0,m+2),
∴CN=m+2-(-2)=m+4.
∵四边形ADBC是正方形,∴CN=DN,
∴m+4=3,∴m=-1.
将m=-1代入①,得a=-3或a=1(舍去),
∴抛物线L1的解析式为y=-x2-2x+1.
将M(t,-2)代入,得-2=-t2-2t+1,
解得t=1或t=-3(舍去),
∴t的值为1.
②直接写出在该四边形内部(不包括边界)的所有整点(横、纵坐标都是整
数)的坐标.
解:由①可知,A(-3,-2),B(3,-2),C(0,1),D(0,-5),
∴在该正方形内部(不包括边界)的所有整点的坐标为(0,-4),(-1,-
3),(0,-3),(1,-3),(-2,-2),(-1,-2),(0,-2),(1,-2),
(2,-2),(-1,-1),(0,-1),(1,-1),(0,0).
(4)若AM与MB的长相等,均为d(d≠0),直接用含d的式子分别表示m
和n.
解: m=- ,n=2d-2.
【解法提示】如解图2,当AM=MB=d时,∵抛物线L1:y1=m(x+1)2+2的对称轴为直线x=-1,∴点A的坐标为(-1- ,-2),点M的坐标为(-1+ ,-2).∵点A在抛物线L1上,∴-2=m(-1- +1)2+2,整理,得m=- .∵点M在抛物线L2上,∴抛物线L2的对称轴为直线x=-1+ + =-1+d= ,整理,得n=2d-2.
解图2
9. (2025石家庄校级一模)如图,抛物线l1:y=ax2-2ax-3a(a≠0)与x轴
交于A,B两点(点A位于点B左侧),与y轴交于点C(0,3).抛物线l2由抛
物线l1先向左平移2个单位长度,再向下平移5个单位长度得到,顶点为D.
(1)求a的值及点B的坐标;
解:a=-1,B(3,0).
(2)请说明:无论x为何值,抛物线l2对应的函数值都小于0;
证明:∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴抛物线l2的解析式为y=-(x+1)2-1.
∵-1<0,
∴当x=-1时,y=-(x+1)2-1有最大值-1<0,
∴无论x为何值,抛物线l2对应的函数值都小于0.
(3)连接BC,CD,BD,请判定△BCD的形状,并说明理由;
解:△BCD是等腰三角形.理由如下:
由(2)知,D(-1,-1).
∵C(0,3),B(3,0),
∴BD= ,CD= ,BC=3 ,
∴BD=CD,
∴△BCD是等腰三角形.
(4)将抛物线l1,l2位于x≤0的部分组合成新图象,记作G. 当直线y=k(x
+1)-1与图象G有3个交点时,请直接写出k的取值范围.
解:-1≤k<4且k≠0,k≠ .
【解法提示】如解图,设l2与y轴交于点F,l1,l2交于点H. 由(2)知,抛物线l2的解析式为y=-(x+1)2-1=-x2-2x-2,当x=0时,y=-2,∴F(0,-2).联立 解得 ∴H(- ,- ).∵y=k(x+1)-1,当x=-1时,y=-1,∴直线y=k(x+1)-1恒过点D(-1,-1).
当k=0时,直线为y=-1,此时直线与图象G有2个交点;当直线过点H(- ,- )时,- =k(- +1)-1,解得k= ,此时直线与图象G有2个交点;当直线过点C(0,3)时,k=4,此时直线与图象G有4个交点;当直线过点F(0,-2)时,k=-1,此时直线与图象G有3个交点.综上所述,当-1≤k<4且k≠0,k≠ 时,直线y=k(x+1)-1与图象G有3个交点.
10. [整点问题]如图,抛物线L1:y=- x(x+t)(常数t>0)与x轴的负半
轴交于点G,其顶点为Q. 过点Q作QM⊥x轴于点M,交双曲线L2:y=
(x<0)于点P,且OG·MP=4.
(1)求k的值;
解:k=-2.
(2)当t=2时,求PQ的长;
解:当t=2时,
抛物线L1:y=- x(x+2)=- (x+1)2+ ,
∴Q(-1, ),P的横坐标为-1,
由(1)得,双曲线L2:y=- ,
当x=-1时,y=- =2,
∴P(-1,2),
∴PQ=2- = .
(3)当P是QM的中点时,求t的值;
解:抛物线L1:y=- x(x+t)=- (x+ t)2+ t2,
∴Q(- t, t2).
∵P是QM的中点,QM⊥x轴,
∴P(- t, t2).
把P(- t, t2)代入y=- ,得 t2=- ,
解得t=4.
(4)若抛物线L1与双曲线L2所围成的区域(不含边界)内的整点(点的横坐标与
纵坐标均为整数)只有1个,直接写出t的取值范围.
解:t的取值范围是 <t≤4.
【解法提示】①如解图1,L1具有对称性,∴当x=-2时,y=- ×
(-2)×(t-2)满足1<y≤2,∴1<t-2≤2,解得3<t≤4.当x=-3时,
y=- ×(-3)×(t-3)满足1<y≤2,∴1< (t-3)≤2,解得 <t≤ ,∴t的取值范围是 <t≤4;②如解图2,当x=-2时,y=t-2满足2<y≤3,∴2<t-2≤3,解得4<t≤5.当x=-3时,y= (t-3)满足0≤y≤1,∴0≤ (t-3)≤1,解得3≤t≤ ,此时无解.综上所述,t的取值范围是 <t≤4.
解图1
解图2
11. 如图,直线y=- x+b与x轴、y轴分别交于A,B两点,点A的坐
标为(6,0).在x轴的负半轴上有一点C(-4,0),直线AB上有一点D,且
CD=OD.
(1)求b的值.
解:b=3.
①求反比例函数y= 的解析式;
解:反比例函数的解析式为y=- .
(2)若反比例函数y= 的图象过点D.
②若直线y=a与反比例函数y= (x<0)的图象交于点M,与直线y=
- x+b交于点N,且MN=6,求a的值.
解:由题意,得a>0,M(- ,a),N(6-2a,a).
∵MN=6,
∴|- -6+2a|=6,
∴a=2或a=3+ (负值已舍去).
(3)在线段AB上有一个动点P,点P的横坐标为p,作点P关于y轴的对称
点Q. 当点Q落在△CDO的内部(不包括边界)时,直接写出p的取值范围.
解: <p< .
【解法提示】∵点P所在直线的解析式为y=- x+3(0≤x≤6),点P关于y轴的对称点为Q,∴点Q所在直线的解析式为y= x+3(-6<x<0).设CD所在直线的解析式为y=k'x+b',将C(-4,0),D(-2,4)分别代入解析式,得k'=2,b'=8,即y=2x+8.设OD所在直线的解析式为y=mx,将D(-2,4)代入解析式,得m=-2,即y=-2x.联立 解得 联立 解得 ∵点Q的横坐标为-p,点Q落在△CDO的内部(不包括边界),∴- <-p<- ,解得 <p< .
12. [整点问题]如图,若b是正数,直线l:y=b与y轴交于点A,直线
a:y=x-b与y轴交于点B,抛物线L:y=-x2+bx的顶点为C,且L
与x轴的右交点为D.
(1)若AB=8,求b的值,并求此时L的对称轴与a的交点坐标;
解:∵直线l:y=b与y轴交于点A,
∴A(0,b).
∵直线a:y=x-b与y轴交于点B,∴B(0,-b).
又∵AB=8,∴OA=OB=4,
∴b=4,∴抛物线L的解析式为y=-x2+4x,
∴抛物线L的对称轴为直线x=- =2,
对于y=x-4,当x=2时,y=-2,
∴抛物线L的对称轴与直线 a的交点坐标为(2,-2).
(2)当点C在l下方时,求点C与l距离的最大值;
解:∵抛物线L的解析式为y=-x2+bx,
∴C(, ).
∵点C在l下方,
∴点C与l的距离为b- =- (b-2)2+1≤1,
∴点C与l距离的最大值为1.
(3)设x0≠0,点(x0,y1),(x0,y2),(x0,y3)分别在l,a和L上,且y3是
y1,y2的平均数,求点(x0,0)与点D之间的距离;
解:由题意可得,y1=b,y2=x0-b,y3=- +bx0.
∵y3是y1,y2的平均数,∴y3= ,
即- +bx0= ,解得x0=0或x0=b- .
∵x0≠0,∴x0=b- .
对于抛物线L,当y=0时,0=-x2+bx,解得x1=0,x2=b.
∵b>0,∴点D的坐标为(b,0),
∴点(x0,0)与点D之间的距离为b-(b- )= .
(4)在L和a所围成的封闭图形的边界上,把横、纵坐标都是整数的点称为
“美点”,分别直.接.写出b=2025和b=2025.5时“美点”的个数.
解:4052;1013.
【解法提示】当b=2025时,直线a的解析式为y=x-2025,抛物线L的
解析式为y=-x2+2025x.联立 解得
或 ∴抛物线L和直线a的交点坐标为(-1,-2026),
(2025,0),∴美点的个数为2027+2025=4052;当b=2025.5时,直线a
的解析式为y=x-2025.5,抛物线L的解析式为y=-x2+2025.5x.联立 解得 或 ∴抛物
线L和直线a的交点坐标为(-1,-2026.5),(2025.5,0),∴美点的个数
为0+1013=1013.
13. [交点问题](2025河北24题12分)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-x2+bx+c经过点A(0,3),B(6,3),顶点为P. 抛物线y=a(x-3)2+d(a<0)经过点C(,2).两条抛物线在第一象限内的部分分别记为L1,L2.
(1)求b,c的值及点P的坐标.
解:∵抛物线y=-x2+bx+c经过点A(0,3),B(6,3),
∴ 解得
∴y=-x2+6x+3=-(x-3)2+12,
∴P(3,12).
(2)点D在L1上,到x轴的距离为 .判断L2能否经过点D,若能,求a的
值;若不能,请说明理由.
解:L2不能经过点D. 理由如下:
∵点D在L1(第一象限)上,到x轴的距离为 ,∴yD= .
令y=-x2+6x+3= ,解得x= 或x= ,
∴D(, )或(, ).
∵抛物线y=a(x-3)2+d(a<0)经过点C(,2),
∴抛物线L2的对称轴为直线x=3,∴L2经过点C(,2)和点(,2),
∴L2不能经过点D.
(3)直线AE:y=kx+n(k>0)交L1于点E,点M在线段AE上,且点M的
横坐标是点E横坐标的一半.
①若点E与点P重合,点M恰好落在L2上,求a的值;
解:∵P(3,12),
∴当点E与点P重合时,E(3,12).
∵A(0,3),且易知M是AE的中点,
∴M(, ).
∵点M恰好落在L2上,L2经过点C(,2),
∴
解得a=- .
②若点M为直线AE与L2的唯一公共点,请直接写出k的值.
解:k的值为6- .
【解法提示】直线AE:y=kx+n(k>0)交L1于点E,A(0,
3),∴n=3,∴直线AE的解析式为y=kx+3.∵y=a(x-3)2
+d(a<0)经过点C(,2),∴2= a+d,∴d=2- a,
∴y=a(x-3)2+2- a=ax2-6ax+ a+2.联立 消去y,得ax2-kx-6ax+ a-1=0,∴x1+x2= ,则E(, +3).∵点M的横坐标是点E横坐标的一半,∴M(, +3).将点E的坐标代入y=-x2+6x+3,得 +3=- +6× +3①.
∵点M为直线AE与L2的唯一公共点,∴Δ=(k+6a)2-4×a×( a-1)
=0②.联立①②,得 或 当k=6+ 时,
唯一公共点不在第一象限,不符合题意,∴k=6- .
14. 如图,抛物线C:y=ax2+bx+c与x轴交于点A(1,0)和点
B(5,0),与y轴交于点M. 过点M的直线l:y=kx-5与抛物线C的另一
交点为N.
(1)求抛物线C的解析式.
解:∵点M在y轴上,且在直线l:y=kx-5上,
∴M(0,-5).
∵抛物线C:y=ax2+bx+c与x轴交于点A(1,0)和点B(5,0),
∴抛物线C的解析式可表示为y=a(x-1)(x-5).
将M(0,-5)代入,得a=-1,
∴抛物线C的解析式为y=-(x-1)(x-5)=-x2+6x-5.
解: ∵A(1,0),B(5,0),M(0,-5),
∴AB=5-1=4,OM=5,
∴S四边形AMBN=S△AMB+S△NAB= AB·OM+ AB·yN= ×4×5+ ×4yN=10+2yN,
∴当yN最大时,四边形AMBN的面积最大.
∵点N在抛物线C上,且在x轴的上方,
∴当点N为抛物线C的顶点时,yN最大.
∵y=-x2+6x-5=-(x-3)2+4,∴抛物线C的顶点坐标为(3,4),
∴yN最大为4,此时 =10+2yN=18,
∴四边形AMBN的最大面积为18.
(2)若点N在x轴的上方,
①求四边形AMBN的最大面积;
解:当∠NAB+∠NBA=90°时,∠ANB=90°.
如解图,过点N作NH⊥x轴于点H,
则∠AHN=∠NHB=90°,
∴∠NAH+∠ANH=90°.
∵∠ANH+∠BNH=90°,
∴∠NAH=∠BNH,
∴△ANH∽△NBH,
∴ = ,
∴NH2=AH·BH.
②当∠NAB+∠NBA=90°时,求点N的坐标.
设点N的坐标为(n,-n2+6n-5)(1<n<5),
则NH2=(-n2+6n-5)2=(n-1)2(n-5)2,AH=n-1,BH=5-n,∴(n-1)2(n-5)2=(n-1)(5-n),
化简整理,得n2-6n+6=0,
解得n1=3- ,n2=3+ ,
∴点N的坐标为(3- ,1)或(3+ ,1).
(3)如图2,将抛物线C在x轴上方的部分沿x轴翻折,得到的曲线与抛物线
C在x轴下方的部分合起来记为C'.
①当-1≤x≤4时,曲线C'上点的纵坐标y的最大值与最小值分别为多
少?
解: 观察图象C'可知,在x=-1时,y取得最小值,最小值为-1-6-5=-12,
在x=1时,y取得最大值,最大值为0.
解:k的取值为1或2 -6.
②当直线l与曲线C'有三个交点时,直接写出所有符合题意的k的取值.
15. [距离问题](2024河北26题13分)如图,抛物线C1:y=ax2-2x过点
(4,0),顶点为Q. 抛物线C2:y=- (x-t)2+ t2-2(其中t为常数,且t
>2),顶点为P.
(1)直接写出a的值和点Q的坐标.
解:a= ,Q(2,-2).
(2)嘉嘉说:无论t为何值,将C1的顶点Q向左平移2个单位长度后一定落
在C2上.
淇淇说:无论t为何值,C2总经过一个定点.
请选择其中一人的说法进行说理.
解:(任选其中一个进行说明即可)
选择嘉嘉的说法:Q(2,-2)向左平移2个单位长度后为(0,-2),
当x=0时,C2:y=- (0-t)2+ t2-2=-2,
∴无论t为何值,Q(2,-2)向左平移2个单位长度后一定落在C2上.
选择淇淇的说法:C2:y=- (x-t)2+ t2-2=- x2+tx-2.
当x=0时,y=-2,∴C2一定过点(0,-2),
∴无论t为何值,C2总经过一个定点.
(3)当t=4时,
①求直线PQ的解析式;
解:当t=4时,C2的解析式为y=- (x-4)2+6,
∴顶点P的坐标为(4,6).
设直线PQ的解析式为y=ex+f,
将P(4,6),Q(2,-2)分别代入,
得 解得
∴直线PQ的解析式为y=4x-10.
解:当l与C2的交点到x轴的距离为6时,
交点的纵坐标y=6或y=-6.
对于C2:y=- (x-4)2+6,
当y=6时,x=4,
到x轴的距离为6的点即为点P,
不合题意,舍去.
当y=-6时,-6=- (x-4)2+6,
解得x1=4-2 ,x2=4+2 .
∵直线l∥PQ,
∴设直线l的解析式为y=4x+b.
②作直线l∥PQ,当l与C2的交点到x轴的距离恰为6时,求l与x轴交点
的横坐标.
将x1=4-2 ,y=-6代入,
得4(4-2 )+b=-6,
解得b=8 -22,
∴直线l的解析式为y=4x+8 -22.
当y=0时,x= ,
∴l与x轴交点的横坐标为 .
同理,当x2=4+2 时,l与x轴交点的横坐标为 .
综上所述,l与x轴交点的横坐标为 或 .
(4)设C1与C2的交点A,B的横坐标分别为xA,xB,且xA<xB. 点M在C1
上,横坐标为m(2≤m≤xB).点N在C2上,横坐标为n(xA≤n≤t).若点M
是到直线PQ的距离最大的点,最大距离为d,点N到直线PQ的距离恰好
也为d,直接用含t和m的式子表示n.
解:n=t-m+2.
【解法提示】∵C1:y= (x-2)2-2,C2:y=- (x-t)2+ t2-2,∴C2是由C1通过旋转180°,再平移得到的,两个抛物线的形状相同,如解图,连接AB交PQ于点L,连接AQ,BQ,AP,BP,易知四边形APBQ是平行四边形.∵点M是到直线PQ的距离最大的点,最大距离为d,点N到直线PQ的距离恰好也为d,∴M与B重合,N与A重合.∵Q(2,-2),P(t, t2-2),∴点L的横坐标为 .∵点M的横坐标为m,点N的横坐标为n,∴点L的横坐标为 ,∴ = ,∴n=t-m+2.
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