内容正文:
二次函数与相似问题综合复习讲义
二次函数与相似问题综合复习讲义
知识点解析
一、核心解题原理
1. 二次函数基础:能根据已知条件(点坐标、顶点、对称轴等)求解析式(一般式/顶点式/交点式);能将函数上点的横坐标代入解析式求纵坐标,或设动点坐标(如抛物线上动点设为),用含参代数式表示线段长度(注意根据点的位置判断线段正负,通常加绝对值或利用坐标系方向定符号)。
1. 相似三角形核心:判定定理(AA/ SAS/ SSS)是解题依据,其中AA(两角对应相等) 为最常用判定方法(因坐标系中易求角度或找等角);相似三角形的性质(对应边成比例、对应角相等)是列方程的关键,找准对应顶点是避免错解的核心。
二、通用处理思路(五步核心法)
步骤1:求二次函数解析式,梳理已知坐标/线段
根据题干给出的点坐标、对称轴、与坐标轴交点等条件,求出二次函数的确定解析式(或含参解析式),标注出题干中所有定点的坐标(如抛物线与x/y轴交点、顶点、已知点),将几何定点转化为代数坐标,为后续表示线段做准备。
步骤2:设动点坐标,用含参式表示相关线段长度
分析题干中的动点位置(仅在抛物线上/仅在直线上/在指定线段上),设出动点的坐标:
- 抛物线上的动点:若抛物线解析式为,设为(单参数,简化计算);
- 直线/坐标轴上的动点:如x轴上设为,y轴上设为,定直线上设为。
再根据坐标系中两点间距离公式或水平/竖直线段直接作差,用含参代数式表示出待证相似三角形的所有边长(水平/竖直线段优先作差,斜线段用距离公式,减少计算量)。
步骤3:确定相似三角形的判定类型,分类讨论对应关系
根据题干条件,确定用哪种判定定理(优先AA,次选SAS),核心关键:分类讨论顶点的对应关系(题干明确对应顶点的除外)。
- 若题干表述为“△ABC与△DEF相似”,未明确对应顶点,则需分所有可能的对应情况(如△ABC∽△DEF、△ABC∽△DFE等,一般2~3种情况);
- 若题干有角度提示(如∠A=∠D),则以该等角为对应角,仅讨论另外两组角的对应情况,减少分类数。
步骤4:根据相似性质列比例方程,求解参数
针对每一种对应情况,根据“相似三角形对应边成比例”列出分式方程,将步骤2中表示的含参线段代入比例式,消去分母转化为整式方程后求解参数(注意:比例式中需保证线段长度为正,可提前确定参数的取值范围)。
步骤5:检验参数,确定最终答案
将求解出的参数代入动点坐标,检验两个条件:
1. 动点是否在题干指定的范围内(如“在抛物线的第一象限部分”“在线段AB上而非其延长线”);
2. 比例方程的分母是否为0(避免线段长度为0的无效解)。
剔除无效解后,确定最终的动点坐标、参数值或线段长度。
三、高频题型解题技巧
1. 存在性问题(最常考):题干问“是否存在某点,使两个三角形相似”,按上述五步走,分类讨论所有对应情况,有合理解则存在,无则不存在,注意分类时不重不漏。
1. 求值/求坐标问题:题干明确相似或给出部分对应条件,直接锁定对应关系,列比例方程求解,重点关注线段的表示是否准确(含参式的符号)。
1. 结合最值的综合问题:先根据相似条件求出含参的目标表达式(如面积、线段长度的表达式),再利用二次函数的顶点性质(配方法/顶点公式)求最值,注意参数的取值范围对最值的影响。
四、注意事项
1. 对应顶点不混淆:相似表述中“△A∽△B”的顶点顺序为对应关系,未明确时必须分类,切勿默认一种情况导致漏解;
1. 线段长度非负性:坐标系中表示线段时,水平线段为,竖直线段为,或根据点的位置直接作差(如点在右侧/上方则大减小),避免出现负的线段长度;
1. 动点范围限制:严格按照题干要求检验动点位置,如“线段OA上的动点”与“直线OA上的动点”范围不同,前者为线段,后者为直线,需剔除延长线上的解;
1. 简化计算技巧:优先利用坐标系中的等角(如垂直的直线夹角为90°、平行线的同位角/内错角相等)用AA判定,减少斜线段的计算;水平/竖直线段优先作差,避免频繁使用两点间距离公式导致计算复杂。
例题分析
例1.(25-26九年级下·山东济宁·月考)如图,抛物线与轴相交于两点,与轴相交于点,与轴相交于点.
(1)求抛物线的函数表达式和对称轴;
(2)如图1,若点是第四象限内抛物线上的一个动点,当点运动到何处时,的面积恰好为面积的一半?求出此时点的坐标:
(3)如图2,点是抛物线的顶点,直线交轴于点,若点是线段上的一个动点,是否存在以点为顶点的三角形与相似.若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
例2.(2025·河南安阳·模拟预测)如图,矩形是矩形(边在x轴正半轴上,边在y轴正半轴上)绕B点逆时针旋转得到的,点在x轴的正半轴上,B点的坐标为.与交于D点.
(1)如果二次函数的图象经过O,两点且图象顶点M的纵坐标为,求这个二次函数的解析式;
(2)求D点的坐标.
(3)若将直线沿y轴向上平移,分别交x轴于点E,交y轴于点F,交抛物线于点P,则以为顶点的四边形能否是平行四边形?若能,求出P点坐标;若不能,请说明理由.
(4)若将直线沿y轴向上平移,分别交x轴于点E,交y轴于点F,已知点Q是二次函数图象在y轴右侧部分上的一个动点,若以为直角边的与相似,直接写出点Q的坐标.
例3.(2026·四川内江·一模)如图,抛物线交轴于,,与轴交于点.连接,.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若在线段上有点D,使得以点O、A、D为顶点的三角形与相似,求线段的长;
(3)如图2,点为抛物线在第三象限的一个动点,轴于点.交于点,于点,求线段的最大值.
例4.(2026·陕西延安·模拟预测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线(、为常数,且)与轴交于、两点,与轴交于点,连接.
(1)求抛物线的函数表达式及点的坐标;
(2)点为第四象限内抛物线上的动点,过点作轴于点,交线段于点,当以、、为顶点的三角形与相似时,求所有满足条件的点的坐标.
变式训练
变式1.(2025·江苏苏州·一模)如图1,已知抛物线与轴交于两点,与轴交于点,顶点为.
(1)抛物线的表达式是:___________;顶点的坐标为(___________,___________).
(2)如图2,在抛物线的对称轴上,有一条自由滑动的线段(点在点的上方),已知,当的值最大时,求四边形的面积.
(3)如图3,沿射线方向或其反方向平移抛物线,平移过程中两点的对应点分别记为,抛物线顶点的对应点记为点,在平移过程中,是否存在以为顶点的三角形与相似,若存在,请直接写出此时平移后的抛物线顶点的坐标;若不存在,请简要说明理由.
变式2.(24-25九年级下·浙江温州·月考)如图,抛物线的顶点为,交轴于、两点,交轴于点,其中点的坐标为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,过点的直线与抛物线交于点 ,交轴于点,其中点的横坐标为,若直线为抛物线的对称轴,点为直线 上的一动点,则轴上是否存在一点,使、,、四点所围成的四边形周长最小?若存在,求出这个最小值及点、的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图,在抛物线上是否存在一点,过点作轴的垂线,垂足为点,过点作,交线段于点,连接,使?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
变式3.(25-26九年级上·湖南张家界·期末)如图,抛物线与x轴交于、两点,与y轴交于点C,连接,D为第一象限内抛物线上一动点,过点D作于点E,与交于点F,设点D的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式和C点坐标;
(2)当线段的长度最大时,求D点的坐标;
(3)抛物线上是否存在点D,使得以点O,D,E为顶点的三角形与相似?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
变式4.(25-26九年级上·广东惠州·期末)如图,二次函数的图象与轴分别交于,两点,与轴交于点,点在二次函数的图象上,为二次函数的图象的顶点.
(1)求的面积;
(2)点是轴上一动点,当和相似时,求点坐标.
实战演练
1.(25-26九年级上·四川泸州·月考)如图1,抛物线与x轴交于两点,与y轴交于点C,其中两点的坐标分别为和.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)P是抛物线上位于直线上方的一个动点,过点P作轴交于点D,作于点E,过点E作轴于点F,当最大时,求点P的坐标;
(3)如图2,点M是抛物线对称轴上位于x轴上方的一动点,点N是第二象限内该二次函数图像上的动点,且位于抛物线对称轴左侧.若以点N为直角顶点的与相似,直接写出符合条件的点N的坐标.
2.(2026·广东佛山·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知抛物线与x轴交于、B两点,与y轴交于点C,且.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)如图1,点D为第三象限抛物线上一点,连接交于点E,求的最大值;
(3)如图2,连接,过点O作直线,点P,Q分别为直线l和抛物线上的点.试探究:在第二象限是否存在这样的点P,Q,使,若存在,请直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
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二次函数与相似问题综合复习讲义
知识点解析
一、核心解题原理
1. 二次函数基础:能根据已知条件(点坐标、顶点、对称轴等)求解析式(一般式/顶点式/交点式);能将函数上点的横坐标代入解析式求纵坐标,或设动点坐标(如抛物线上动点设为),用含参代数式表示线段长度(注意根据点的位置判断线段正负,通常加绝对值或利用坐标系方向定符号)。
1. 相似三角形核心:判定定理(AA/ SAS/ SSS)是解题依据,其中AA(两角对应相等) 为最常用判定方法(因坐标系中易求角度或找等角);相似三角形的性质(对应边成比例、对应角相等)是列方程的关键,找准对应顶点是避免错解的核心。
二、通用处理思路(五步核心法)
步骤1:求二次函数解析式,梳理已知坐标/线段
根据题干给出的点坐标、对称轴、与坐标轴交点等条件,求出二次函数的确定解析式(或含参解析式),标注出题干中所有定点的坐标(如抛物线与x/y轴交点、顶点、已知点),将几何定点转化为代数坐标,为后续表示线段做准备。
步骤2:设动点坐标,用含参式表示相关线段长度
分析题干中的动点位置(仅在抛物线上/仅在直线上/在指定线段上),设出动点的坐标:
- 抛物线上的动点:若抛物线解析式为,设为(单参数,简化计算);
- 直线/坐标轴上的动点:如x轴上设为,y轴上设为,定直线上设为。
再根据坐标系中两点间距离公式或水平/竖直线段直接作差,用含参代数式表示出待证相似三角形的所有边长(水平/竖直线段优先作差,斜线段用距离公式,减少计算量)。
步骤3:确定相似三角形的判定类型,分类讨论对应关系
根据题干条件,确定用哪种判定定理(优先AA,次选SAS),核心关键:分类讨论顶点的对应关系(题干明确对应顶点的除外)。
- 若题干表述为“△ABC与△DEF相似”,未明确对应顶点,则需分所有可能的对应情况(如△ABC∽△DEF、△ABC∽△DFE等,一般2~3种情况);
- 若题干有角度提示(如∠A=∠D),则以该等角为对应角,仅讨论另外两组角的对应情况,减少分类数。
步骤4:根据相似性质列比例方程,求解参数
针对每一种对应情况,根据“相似三角形对应边成比例”列出分式方程,将步骤2中表示的含参线段代入比例式,消去分母转化为整式方程后求解参数(注意:比例式中需保证线段长度为正,可提前确定参数的取值范围)。
步骤5:检验参数,确定最终答案
将求解出的参数代入动点坐标,检验两个条件:
1. 动点是否在题干指定的范围内(如“在抛物线的第一象限部分”“在线段AB上而非其延长线”);
2. 比例方程的分母是否为0(避免线段长度为0的无效解)。
剔除无效解后,确定最终的动点坐标、参数值或线段长度。
三、高频题型解题技巧
1. 存在性问题(最常考):题干问“是否存在某点,使两个三角形相似”,按上述五步走,分类讨论所有对应情况,有合理解则存在,无则不存在,注意分类时不重不漏。
1. 求值/求坐标问题:题干明确相似或给出部分对应条件,直接锁定对应关系,列比例方程求解,重点关注线段的表示是否准确(含参式的符号)。
1. 结合最值的综合问题:先根据相似条件求出含参的目标表达式(如面积、线段长度的表达式),再利用二次函数的顶点性质(配方法/顶点公式)求最值,注意参数的取值范围对最值的影响。
四、注意事项
1. 对应顶点不混淆:相似表述中“△A∽△B”的顶点顺序为对应关系,未明确时必须分类,切勿默认一种情况导致漏解;
1. 线段长度非负性:坐标系中表示线段时,水平线段为,竖直线段为,或根据点的位置直接作差(如点在右侧/上方则大减小),避免出现负的线段长度;
1. 动点范围限制:严格按照题干要求检验动点位置,如“线段OA上的动点”与“直线OA上的动点”范围不同,前者为线段,后者为直线,需剔除延长线上的解;
1. 简化计算技巧:优先利用坐标系中的等角(如垂直的直线夹角为90°、平行线的同位角/内错角相等)用AA判定,减少斜线段的计算;水平/竖直线段优先作差,避免频繁使用两点间距离公式导致计算复杂。
例题分析
例1.(25-26九年级下·山东济宁·月考)如图,抛物线与轴相交于两点,与轴相交于点,与轴相交于点.
(1)求抛物线的函数表达式和对称轴;
(2)如图1,若点是第四象限内抛物线上的一个动点,当点运动到何处时,的面积恰好为面积的一半?求出此时点的坐标:
(3)如图2,点是抛物线的顶点,直线交轴于点,若点是线段上的一个动点,是否存在以点为顶点的三角形与相似.若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);对称轴为直线;
(2)或
(3)存在,点的坐标为或.
【分析】(1)待定系数法求出函数解析式,进而求出对称轴即可;
(2)求出点坐标,进而求出的解析式,设点的坐标是,过点作交于点,表示出的面积,列出方程进行求解即可;
(3)连接,求得,再求出的解析式,设点,求得分两种情况讨论,即①当时,②当时,利用相似三角形的性质,即可求解.
【详解】(1)解:把点,代入,得
,解得,
∴,
∴抛物线的对称轴为直线;
(2)解:抛物线的解析式为,
令,即,
解得,,
点的坐标为,
设直线的解析式为,
把,代入可得,
,
解得,
所以直线的解析式为,
设点的坐标是,
点是第四象限内抛物线上的一个动点,
,
过点作于点,则,
,
的面积,
∵,,,
∴,
由题意,,解得或,
∴当时,;当时,;
∴或;
(3)解:,
,
如图,连接,
设的解析式为,
将、代入,
可得,
解得,
直线的解析式为,
令,即,解得,
点的坐标为,
,且,
,
,
设点,
点在线段上,
,
则,
,
分情况讨论:
①当时,有,
,
解得,满足,
则此时,
此时点的坐标为.
②当时,有,
,
解得,满足,
此时,
此时点的坐标为,
点的坐标为或.
例2.(2025·河南安阳·模拟预测)如图,矩形是矩形(边在x轴正半轴上,边在y轴正半轴上)绕B点逆时针旋转得到的,点在x轴的正半轴上,B点的坐标为.与交于D点.
(1)如果二次函数的图象经过O,两点且图象顶点M的纵坐标为,求这个二次函数的解析式;
(2)求D点的坐标.
(3)若将直线沿y轴向上平移,分别交x轴于点E,交y轴于点F,交抛物线于点P,则以为顶点的四边形能否是平行四边形?若能,求出P点坐标;若不能,请说明理由.
(4)若将直线沿y轴向上平移,分别交x轴于点E,交y轴于点F,已知点Q是二次函数图象在y轴右侧部分上的一个动点,若以为直角边的与相似,直接写出点Q的坐标.
【答案】(1)
(2)
(3)能,P点坐标为或
(4)点Q的坐标是或或或
【分析】(1)连接,根据矩形的性质,勾股定理,旋转的性质得到,,运用待定系数法求解即可;
(2)得出,设,则,由勾股定理即可求解;
(3)根据题意运用待定系数法得到直线的解析式为:,根据平行四边形的判定方法分类讨论:当时,四边形是平行四边形;,时是平行四边形,结合图形分析即可求解;
(4)根据相似三角形的判定和性质,分类讨论:当时,若;当时,若;当时,若;当时,若;结合图形分析求解即可.
【详解】(1)解:如图1,连接,
∵,
∴,
由勾股定理得:,
由旋转得:,
∴,
∴,且直线是抛物线的对称轴,
∴,
设抛物线的解析式为:,
把代入得:,
解得,,
∴这个二次函数的解析式为:;
(2)解:如图1,由旋转得:,
∴,
∴,
设,则,
在中,由勾股定理得:,
解得:,
∴,
∴;
(3)解:如图2,设直线的解析式为:,
把代入得:,
解得:,
∴直线的解析式为:,
∵直线是平移所得,
∴,
过作轴于,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴当时,四边形是平行四边形,
∴,
∴,
当时,,
∴;
如图3,
由题意得:,
解得:,,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴四边形是平行四边形,
即当直线向上平移0个单位时,F、E与O重合,以B、、F、P为顶点的四边形是平行四边形,
此时,
综上所述,P点坐标为或;
(4)解:分四种情况:
①如图4,
当时,若,
由题意可知:,
∴,
过Q作轴于H,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
设,则,
∴,
∴,
在中,,
即,
∴(负值舍去),
∴,
∴,
把代入到得:,
解得:(舍),,
∴,
∴;
②如图5,
当时,若,
∴,
设,则,
∴,
同理得,
∴,
∴,
∵
∴,
∴,
∴,
把代入到得:,
解得:(舍),,
∴,,
∴;
③如图6,
当时,若,
∴,
过Q作轴于H,
设,则,
同理得:,
∴,
把代入到得:,
解得:(舍),,
∴,,
∴;
④如图7,
当时,若,
∴,
过Q作轴于H,
设,
同理得:,,
∴,
把代入到得:,
解得:(舍),,
∴,,
∴;
综上所述,点Q的坐标是或或或.
例3.(2026·四川内江·一模)如图,抛物线交轴于,,与轴交于点.连接,.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若在线段上有点D,使得以点O、A、D为顶点的三角形与相似,求线段的长;
(3)如图2,点为抛物线在第三象限的一个动点,轴于点.交于点,于点,求线段的最大值.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)根据,可知只存在和这两种情况,据此利用相似三角形的性质讨论求解即可;
(3)求出直线的解析式为;证明,可推出;设,则,则可得到,据此可得答案.
【详解】(1)解:∵抛物线交轴于,,
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为;
(2)解:在中,当时,,
∴,
∵,,
∴,
∴;
∵,
∴只存在和这两种情况,
当时,则,
∴,
∴;
当时,则,
∴,
∴;
综上所述,的长为或;
(3)解:设直线的解析式为,
∴,
∴,
∴直线的解析式为;
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,即,
∴;
设,则,
∴,
∴,
∵,
∴当时,有最大值,最大值为.
例4.(2026·陕西延安·模拟预测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线(、为常数,且)与轴交于、两点,与轴交于点,连接.
(1)求抛物线的函数表达式及点的坐标;
(2)点为第四象限内抛物线上的动点,过点作轴于点,交线段于点,当以、、为顶点的三角形与相似时,求所有满足条件的点的坐标.
【答案】(1)抛物线的函数表达式为,
(2)点的坐标为或
【分析】(1)利用待定系数法计算即可得出抛物线的表达式,再令,求出的值,即可得出点的坐标;
(2)求出直线的解析式为,设,则,,分两种情况:当时;当时,分别计算即可得出结果
【详解】(1)解:∵抛物线(、为常数,且)与轴交于、两点,
∴,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为,
在中,当时,,
∴;
(2)解:设直线的解析式为,
将,代入解析式可得,
解得:,
∴直线的解析式为,
设,则,,
∵以、、为顶点的三角形与相似,且,
∴如图,当时,
,
此时,
∴,即点和点的纵坐标相同,
在中,当时,,
解得:,,
∴此时;
如图,当时,
,
此时,,
∵,
∴为等腰直角三角形,
∴,
∴,
∴为等腰直角三角形,
∴,
∵,,
∴,
解得:,,
此时,即点的坐标为;
综上所述,当以、、为顶点的三角形与相似时,点的坐标为或.
变式训练
变式1.(2025·江苏苏州·一模)如图1,已知抛物线与轴交于两点,与轴交于点,顶点为.
(1)抛物线的表达式是:___________;顶点的坐标为(___________,___________).
(2)如图2,在抛物线的对称轴上,有一条自由滑动的线段(点在点的上方),已知,当的值最大时,求四边形的面积.
(3)如图3,沿射线方向或其反方向平移抛物线,平移过程中两点的对应点分别记为,抛物线顶点的对应点记为点,在平移过程中,是否存在以为顶点的三角形与相似,若存在,请直接写出此时平移后的抛物线顶点的坐标;若不存在,请简要说明理由.
【答案】(1);
(2)
(3)或
【分析】(1)设抛物线的表达式为:,依此求出a即可.
(2)将点向下平移2个单位得到点,推出四边形是平行四边形,推出,可得,推出当共线时,的值最大,再根据计算即可;
(3)设,根据平移得到,,则,,再根据两点的位置分情况讨论,根据列方程求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线与轴交于两点,
∴设抛物线的表达式为:,
∴,解得:,
故抛物线的表达式为:.
∵
∴顶点;
(2)解:∵,
∴,
如图2中,
将点向下平移2个单位得到点,此时,.
∴四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∴当共线时,的值最大,
∴;
(3)解:由,,可得直线的解析式为,
∵沿射线方向或其反方向平移抛物线,平移过程中两点的对应点分别记为,抛物线顶点的对应点记为点,
∴设,
∴向右平移个单位长度,再向上平移个单位长度得到,
∴向右平移个单位长度,再向上平移个单位长度得到,
向右平移个单位长度,再向上平移个单位长度得到,即,
∴,,
①如图2中,当两点都在x轴的上方时,,,,
只有当和都是钝角三角形时才能满足,
∴,
∴,
整理得,,
解得或(舍去),
∵,
∴;
②当两点都在x轴的下方时,,,,
只有当和都是钝角三角形时才能满足,
∴,
∴,
整理得,,
解得(舍去)或,
∵,
∴;
③如图3中,当在x轴的两侧时,
始终是钝角三角形,且,
此时与不相似.
综上所述,满足条件的抛物线的顶点或.
变式2.(24-25九年级下·浙江温州·月考)如图,抛物线的顶点为,交轴于、两点,交轴于点,其中点的坐标为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图,过点的直线与抛物线交于点 ,交轴于点,其中点的横坐标为,若直线为抛物线的对称轴,点为直线 上的一动点,则轴上是否存在一点,使、,、四点所围成的四边形周长最小?若存在,求出这个最小值及点、的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图,在抛物线上是否存在一点,过点作轴的垂线,垂足为点,过点作,交线段于点,连接,使?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,,;最小值为
(3)存在,点的坐标为
【分析】(1)设抛物线的解析式为:,然后将点的坐标代入函数解析式即可求得此抛物线的解析式;
(2)作关于轴的对称点,连接交轴于,交对称轴于,四边形的周长即为最小,则根据题意即可求得这个最小值及点、的坐标;
(3)首先设的坐标为,求得与的长,由平行线分线段成比例定理,求得的长,然后由相似三角形对应边成比例,即可得,则可得到关于的一元二次方程,解方程即可求得答案.
【详解】(1)解:由题意,设抛物线的解析式为:,
点的坐标为.
,
,
此抛物线的解析式为:;
(2)解:存在.
抛物线的对称轴方程为:,
点的横坐标为,
点,
设直线的解析式为:,
,
,
直线的解析式为:,
点,
与关于对称,
作关于轴的对称点,
连接交轴于,交对称轴于,
四边形的周长即为最小,
设直线的解析式为:,
解得:,
直线的解析式为:,
当时,,得,
即,
当时,,
,,,,
使、、、四点所围成的四边形周长最小值为:;
(3)解:存在.
,
设,
,
∴,
即,
,,
要使,
需,即,
可得:,
解得:或舍去.
当时,.
存在,点的坐标为
变式3.(25-26九年级上·湖南张家界·期末)如图,抛物线与x轴交于、两点,与y轴交于点C,连接,D为第一象限内抛物线上一动点,过点D作于点E,与交于点F,设点D的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式和C点坐标;
(2)当线段的长度最大时,求D点的坐标;
(3)抛物线上是否存在点D,使得以点O,D,E为顶点的三角形与相似?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2);
(3)存在,或
【分析】(1)根据待定系数法求解即可;
(2)求点的坐标,根据待定系数法求出的解析式,设点D的横坐标为m,则点,则点,则,根据二次函数性质求解即可;
(3),则,,以点O,D,E为顶点的三角形与相似,分两种情况:①当时两三角形相似;②当时两三角形相似,求解即可.
【详解】(1)解:由A、B的坐标分别为、,
则抛物线的表达式为:,
解得:,,
故抛物线的表达式为:;
对于,令,则,
故点;
(2)解:由点A、C的坐标得直线的表达式为:,
设点D的横坐标为m,
则点,则点,
则,
∵,故有最大值,
此时,点;
(3)解:存在,理由:
点,则,,
以点O,D,E为顶点的三角形与相似,
则或,即或,
即或,
解得:或(舍去)
解得或(舍去),
综上:或.
变式4.(25-26九年级上·广东惠州·期末)如图,二次函数的图象与轴分别交于,两点,与轴交于点,点在二次函数的图象上,为二次函数的图象的顶点.
(1)求的面积;
(2)点是轴上一动点,当和相似时,求点坐标.
【答案】(1)的面积为
(2)点的坐标为或
【分析】本题考查二次函数,一次函数的综合应用,相似三角形的判定与性质,涉及待定系数法,三角形面积等知识,解题的关键是用含字母的式子表示相关点的坐标与相关线段的长度.
(1)先利用待定系数法求出抛物线的表达式,随即可得到相关点的坐标,利用待定系数法求出直线BC所在的一次函数表达式,过点作垂直于轴,交于点,可得出点E的坐标,结合即可求出的面积;
(2)先计算出的三条边长,设点坐标为,对可能的相似情况进行分类讨论,求出对应的即可得出结果.
【详解】(1)解:∵点在二次函数的图象上,
将代入 ,
得,解得,
函数表达式为,
∴点、、,
令直线表达式为,
由、,
得,解得,
∴直线表达式为,
过点作垂直于轴,交于点,如下图所示:
当时,,
∴,
∴,
∴,
故的面积为.
(2)解:,
,
,
设点坐标为,根据题意,可判断出有可能的相似情况有如下三种:
当时,
有,即,
由,解得,
由,解得或,
故该情况下;
当时,
有,即,
由,解得,该方程无解,
则不存在该情况;
当时,
有,即,
由,解得,
由,解得或,
故该情况下;
综上,点的坐标为或.
实战演练
1.(25-26九年级上·四川泸州·月考)如图1,抛物线与x轴交于两点,与y轴交于点C,其中两点的坐标分别为和.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)P是抛物线上位于直线上方的一个动点,过点P作轴交于点D,作于点E,过点E作轴于点F,当最大时,求点P的坐标;
(3)如图2,点M是抛物线对称轴上位于x轴上方的一动点,点N是第二象限内该二次函数图像上的动点,且位于抛物线对称轴左侧.若以点N为直角顶点的与相似,直接写出符合条件的点N的坐标.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】已知抛物线过和两点,将两点坐标代入抛物线解析式,利用待定系数法即可求出b和c的值,从而得到抛物线解析式.
【详解】(1)解:两点的坐标分别为和,且都在抛物线的图像上
解得 ∴抛物线的解析式为
(2)∵抛物线与x轴交于点两点,对称轴为直线,B点的坐标为.
∴
设直线的解析式为
解得
∴直线的解析式为:
设,则
延长交于点G,
,
是等腰直角三角形
∴当时,最大为
此时
(3)由题意可得:
抛物线对称轴为,设,
已知,分两种相似情况:
①当时,,解得:
②当时,,解得:
2.(2026·广东佛山·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知抛物线与x轴交于、B两点,与y轴交于点C,且.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)如图1,点D为第三象限抛物线上一点,连接交于点E,求的最大值;
(3)如图2,连接,过点O作直线,点P,Q分别为直线l和抛物线上的点.试探究:在第二象限是否存在这样的点P,Q,使,若存在,请直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)1
(3)存在,点P的坐标是或
【分析】本题考查了二次函数与几何综合,涉及待定系数法求函数解析式,勾股定理及其逆定理,相似三角形的判定与性质,难度大,熟练掌握知识点是解题的关键.
(1)由待定系数法求解即可;
(2)过点D作交于H,证明,则,再转化为二次函数求最值;
(3)分两种情况讨论,构造一线三等角的相似三角形解决问题.
【详解】(1)解:∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
把,代入,
得到,
解得,
∴抛物线的解析式为;
(2)解:如图1中,过点D作交于H,
设,
设直线
∵,,
∴,
解得,
∵直线的解析式为,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴
∵,
∴的最大值为1.
(3)解:①当点P在直线左侧时,如图2,过点P作轴于点N,过点Q作直线于点M,
对于抛物线,当,则,
解得:,
∵,,,
∴,
∵直线,
∴直线l的解析式为,
设,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴
∴,
∴,
∴
将点Q的坐标代入抛物线的解析式得,
解得(舍去)或.
∴;
②当点P在直线右侧时,构造同样辅助线,如图:
设,
同理可证明:,
∴,
∴
∴,
∴,
∴,
将点Q的坐标代入抛物线的解析式得,
解得(舍去)或.
此时点P的坐标为.
综上所述,符合条件的点P的坐标是或.
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