内容正文:
二次函数:相似问题、角度问题复习讲义
二次函数:相似问题、角度问题复习讲义
考点目录
以二次函数为背景的相似问题
以二次函数为背景的角度问题
知识点解析
考点一 以二次函数为背景的相似问题
解题原理
1. 坐标几何转化原理
二次函数图象上所有点均可设为含参坐标,利用坐标差表示线段长度、竖直/水平距离、斜边长,将几何相似条件完全代数化。
1. 相似三角形核心判定
依托两角分别相等、两边成比例且夹角相等、三边成比例三大判定;
抛物线背景多出现直角、等角、公共角、对顶角,优先使用直角相似、等角相似。
1. 分类讨论原理
未指定相似对应顶点时,对应关系不唯一,需分多组对应情况列比例式,避免漏解。
1. 函数与方程思想
相似 边长比例等式 构造方程,求解动点横坐标、参数,结合二次函数定义域取舍根。
解题思路
1. 定点化、设动点
求出抛物线与坐标轴交点、顶点等定点坐标;设抛物线上动点横坐标,表示出完整坐标。
1. 梳理固定角与直角
挖掘隐含直角、公共角、同角的余角相等、内错角相等,锁定一组恒定等角。
1. 分类罗列对应情况
无固定对应顺序时,按不同直角顶点、不同角对应关系分类。
1. 坐标表示边长
利用两点距离公式、竖/横线段长度,写出对应边代数式。
1. 列比例方程
根据相似对应边成比例,列出分式方程。
1. 解方程 + 检验
求解方程,舍去不在定义域、三点共线、图形不存在的增根,写出动点坐标。
考点二 以二次函数为背景的角度问题
解题原理
1. 角度代数化原理
特殊角(、、、)、等角、倍角、互余/互补角,可通过斜率、三角函数、向量、直角三角形转化为代数条件。
1. 斜率与夹角原理
两直线夹角可由斜率关系判定;垂直利用斜率乘积 ;等角可通过正切值相等建立等式。
1. 几何模型转化原理
借助一线三等角、直角三角形、等腰三角形、平行线倒角,将不规则角转化为规则可求角。
1. 范围与最值原理
动角随动点变化,结合二次函数增减性、区间范围,求解角度取值、存在性问题。
解题思路
1. 建坐标,定直线
写出相关直线解析式,求出斜率;设动点坐标,表达动直线斜率。
1. 角度条件翻译
· 直角:斜率乘积为 或勾股定理;
· 等角:两角正切值相等;
· 特殊角:构造直角三角形,利用特殊三角函数值;
· 倍角、补角:利用三角恒等倒角。
1. 构造几何图形
作水平/铅垂线,构造直角三角形,用边长比值表示角的三角函数。
1. 列方程求解
将角度条件转化为方程,解出动点坐标或参数。
1. 结合图象限制
根据抛物线区间、动点位置,筛选合理答案,排除不合理解。
真题速递
1.(2025·重庆·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A,两点,与轴交于点,抛物线的对称轴是直线.
(1)求抛物线的表达式:
(2)点P是射线下方抛物线上的一动点,连接与射线交于点Q,点D,E为抛物线对称轴上的动点(点E在点D的下方),且,连接,.当取得最大值时,求点P的坐标及的最小值;
(3)在(2)中取得最大值的条件下,将抛物线沿射线方向平移个单位长度得到抛物线,点M为点P的对应点,点N为抛物线上的一动点.若,请直接写出所有符合条件的点N的坐标,并写出求解点N的坐标的其中一种情况的过程.
2.(2025·四川·中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,已知抛物线过原点,顶点为P,直线l过原点和点P.
(1)求抛物线和直线l的解析式;
(2)如图2,将抛物线的顶点沿射线平移,抛物线也随之移动得到抛物线,设顶点为A,其横坐标为,抛物线与抛物线交于点B.
①当时,求点B的横坐标;
②若点B的横坐标为n,请猜想并写出n与t的关系(不写推理过程);
③如图3,若点B在第一象限内,设与y轴正半轴的夹角为,当时,求点B的坐标.
3.(2025·山东淄博·中考真题)如图,一条抛物线与轴相交于,两点,与轴相交于点.
(1)求抛物线对应的函数表达式;
(2)问在抛物线上是否存在点,使得?若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由;
(3)将射线绕点逆时针旋转一定角度,使其恰好经过抛物线的顶点,再将抛物线沿直线平移,得到一条新的抛物线(其顶点为).设这两条抛物线的交点为.
①求旋转角度的正切值;
②当时,求原抛物线平移的距离.
考点一 以二次函数为背景的相似问题
【例题分析】
例1.(2026·湖北十堰·模拟预测)如图,已知二次函数的图象与x轴交于点、点C,与y轴交于点.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)已知该函数图象的对称轴上存在一点P,使得的周长最小.请求出点P的坐标,并求 出周长的最小值;
(3)在(2)的条件下,线段上是否存在点E,使以C、P、E为顶点的三角形与三角形相似?若存在写出所有点E的坐标;若不存在,请说明理由.
例2.(2026·陕西西安·模拟预测)已知如图,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,,顶点为D.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)在线段上是否存在一点M,使和相似?若存在,请求出M点的坐标;若不存在,请说明理由.
例3.(2026·陕西西安·模拟预测)抛物线交x轴于A,B两点(点A在点B的左边),交y轴于点C.
(1)求出A,B,C三点的坐标;
(2)作直线,分别交x轴,线段,抛物线于D,E,F三点,连接,若与相似,求t的值.
例4.(2026·湖南永州·一模)如图1,已知二次函数的图象与x轴交于点.与y轴交于点C,连接.
(1)求该二次函数的表达式;
(2)若点P是二次函数图象上的一点,且,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,点P在x轴下方时,在直线上任取一点D(不与点B重合),当直线与直线相交于点E时,过点E作交x轴于点F.
①如图2,当点D运动到某一位置时,点F恰好与原点O重合,求此时的长;
②随着点D位置的变化,试探究,和三条线段的长度是否存在一定的数量关系?若存在,找出它们之间的关系并证明;若不存在,请说明理由.
【变式训练】
变式1.(2026·四川绵阳·二模)如图,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,为抛物线上一点,平分,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)求点坐标;
(3)在直线上取两点(在点上方),连接,使得,求坐标.
变式2.(2026·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.
变式3.(2026·辽宁盘锦·一模)如图1,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点,顶点D的坐标为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)直线:经过点,将直线a绕点C旋转,旋转后的直线记为l,
①已知l与抛物线交于第一象限内的点E,当时,求点E的坐标;
②当直线l与x轴交于时,在直线l下方抛物线上取一点M,过点M作直线l,垂足为H,是否存在一点M使得?若存在,请直接写出点M的坐标,若不存在,请说明理由;
③设抛物线上一点,点是点T关于直线l的对称点,当落在抛物线上时,判断位于抛物线的对称轴左侧还是对称轴右侧,并说明理由.
变式4.(2026·四川南充·一模)如图1,已知二次函数的图象与x轴交于、B两点,交y轴于点C,对称轴为直线.
(1)求二次函数的解析式;
(2)如图1,点D是上方抛物线上一点,连接交于点E,设的面积为,的面积为,当时,求点D的坐标.
(3)如图2,已知点,与抛物线有唯一交点F(点F在y轴左侧),点P在第一象限的抛物线上,射线与抛物线另一个交点为Q,连接、,分别交y轴于M、N.当时,探究与的数量关系,并说明理由.
考点二 以二次函数为背景的角度问题
【例题分析】
例1.(2026·重庆南岸·模拟预测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于,两点(在的左侧),与轴交于点,其中,.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点是直线上方抛物线上的一动点,过点作轴,交直线于点.点是抛物线对称轴上的一动点,连接,.当取得最大值时,求的最大值;
(3)将该抛物线沿射线方向平移得到新抛物线,使抛物线与射线交于,两点.点为抛物线上的一动点,当时,请直接写出所有符合条件的点的坐标,并写出求解点的坐标的其中一种情况的过程.
例2.(2026·重庆大渡口·二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,,两点,与轴交于点,连接.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)点是直线上方抛物线上的一个动点,过点作交于点,过点作交轴于点,为轴上一动点,连接,当取得最大值时,求点的坐标及的最小值:
(3)将抛物线沿方向平移个单位长度,得到新抛物线,新抛物线与原抛物线交于点,连接,点是新抛物线上一点,当时,请直接写出所有符合条件的点坐标,并写出求解点的坐标的其中一种情况的过程.
例3.(2026·四川宜宾·一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点,两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点B作交抛物线于点D,点P是射线上方抛物线上的一动点,连接与射线交于点E,连接、,当面积最大时,求点P的坐标;
(3)在(2)中面积取得最大值时,将抛物线沿射线方向平移个单位长度得到新抛物线,点为点P的对应点,点Q为新抛物线上的一个动点,当时,直接写出所有符合条件的点Q的坐标.
【变式训练】
变式1.(2026·江苏无锡·二模)在平面直角坐标系中,点为坐标原点,二次函数的图象与轴交于点,对称轴与轴交于点.
(1)求该抛物线对应的函数表达式;
(2)若此抛物线上有一动点,其横坐标为,当在点右侧部分(包括点)的最低点的纵坐标为 时,求的值;
(3)设此抛物线与轴正半轴的交点为,点为抛物线顶点,连接,若点在线段上运动,连接,点为点关于直线的对称点,射线与抛物线交于点,当直线与直线所夹锐角为时,求点的横坐标.
变式2.(2026·贵州铜仁·模拟预测)为庆祝贵州“四月八”民族文化节,学校计划用无人机灯光秀呈现侗族风雨桥的轮廓,其中一段核心灯光轨迹形成一条抛物线,其函数解析式为,已知该抛物线的对称轴为直线,它与代表表演场地水平面的x轴交于点和点B,与代表垂直高度的y轴交于点C.
(1)求这段无人机灯光轨迹对应的抛物线的函数解析式;
(2)为保障表演安全,工作人员需要在y轴上确定一个操控台,当时,求线段的长度;
(3)为调整最佳观赏视角,需限定无人机在x取值为的范围内时,抛物线的最大值为,求的值.
变式3.(2026·辽宁沈阳·一模)如图,在平面直角坐标系中,一次函数的图象与轴交于点,与轴交于点,经过、两点的二次函数的图象交轴于另一点.
(1)求二次函数的表达式;
(2)点、在直线上,点是第二象限位于抛物线上一点,点在轴上若四边形是正方形,求点的坐标;
(3)连接、,抛物线上是否存在点,使得,若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
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二次函数:相似问题、角度问题复习讲义
考点目录
以二次函数为背景的相似问题
以二次函数为背景的角度问题
知识点解析
考点一 以二次函数为背景的相似问题
解题原理
1. 坐标几何转化原理
二次函数图象上所有点均可设为含参坐标,利用坐标差表示线段长度、竖直/水平距离、斜边长,将几何相似条件完全代数化。
1. 相似三角形核心判定
依托两角分别相等、两边成比例且夹角相等、三边成比例三大判定;
抛物线背景多出现直角、等角、公共角、对顶角,优先使用直角相似、等角相似。
1. 分类讨论原理
未指定相似对应顶点时,对应关系不唯一,需分多组对应情况列比例式,避免漏解。
1. 函数与方程思想
相似 边长比例等式 构造方程,求解动点横坐标、参数,结合二次函数定义域取舍根。
解题思路
1. 定点化、设动点
求出抛物线与坐标轴交点、顶点等定点坐标;设抛物线上动点横坐标,表示出完整坐标。
1. 梳理固定角与直角
挖掘隐含直角、公共角、同角的余角相等、内错角相等,锁定一组恒定等角。
1. 分类罗列对应情况
无固定对应顺序时,按不同直角顶点、不同角对应关系分类。
1. 坐标表示边长
利用两点距离公式、竖/横线段长度,写出对应边代数式。
1. 列比例方程
根据相似对应边成比例,列出分式方程。
1. 解方程 + 检验
求解方程,舍去不在定义域、三点共线、图形不存在的增根,写出动点坐标。
考点二 以二次函数为背景的角度问题
解题原理
1. 角度代数化原理
特殊角(、、、)、等角、倍角、互余/互补角,可通过斜率、三角函数、向量、直角三角形转化为代数条件。
1. 斜率与夹角原理
两直线夹角可由斜率关系判定;垂直利用斜率乘积 ;等角可通过正切值相等建立等式。
1. 几何模型转化原理
借助一线三等角、直角三角形、等腰三角形、平行线倒角,将不规则角转化为规则可求角。
1. 范围与最值原理
动角随动点变化,结合二次函数增减性、区间范围,求解角度取值、存在性问题。
解题思路
1. 建坐标,定直线
写出相关直线解析式,求出斜率;设动点坐标,表达动直线斜率。
1. 角度条件翻译
· 直角:斜率乘积为 或勾股定理;
· 等角:两角正切值相等;
· 特殊角:构造直角三角形,利用特殊三角函数值;
· 倍角、补角:利用三角恒等倒角。
1. 构造几何图形
作水平/铅垂线,构造直角三角形,用边长比值表示角的三角函数。
1. 列方程求解
将角度条件转化为方程,解出动点坐标或参数。
1. 结合图象限制
根据抛物线区间、动点位置,筛选合理答案,排除不合理解。
真题速递
1.(2025·重庆·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A,两点,与轴交于点,抛物线的对称轴是直线.
(1)求抛物线的表达式:
(2)点P是射线下方抛物线上的一动点,连接与射线交于点Q,点D,E为抛物线对称轴上的动点(点E在点D的下方),且,连接,.当取得最大值时,求点P的坐标及的最小值;
(3)在(2)中取得最大值的条件下,将抛物线沿射线方向平移个单位长度得到抛物线,点M为点P的对应点,点N为抛物线上的一动点.若,请直接写出所有符合条件的点N的坐标,并写出求解点N的坐标的其中一种情况的过程.
【答案】(1)
(2)点P的坐标为,的最小值为
(3)点N的坐标为或
【分析】(1)利用待定系数法求二次函数的解析式;
(2)先求出直线的解析式,然后设点P的坐标为,过点P作轴交于点F,交x轴于点H,点F的坐标为,求出长,再证明,根据对应边成比例求出的最小值,把点P向上平移个单位长度得到点,点的坐标为,连接,即可得到,连接,则,是最小值,利用勾股定理计算解题;
(3)根据平移得到抛物线的解析式,然后过点P作轴于点Q,过点N作轴于点K,连接,即可得到,设点N的坐标为,根据列等式求出a的值即可解题.
【详解】(1)解:设抛物线的解析式为,
把代入得,
解得,
∴;
(2)解:令,则,
∴点C的坐标为,
设直线的解析式为,把和代入得:
,解得,
∴,
设点P的坐标为,过点P作轴交于点F,交x轴于点H,
则点F的坐标为,
∴,
∵轴,
∴,,
∴,
∴,
∴当时,取得最大值为,这时点P的坐标为,
把点P向上平移个单位长度得到点,点的坐标为,连接,
则四边形是平行四边形,
∴,
即,
由A,B关于对称性可得点A的坐标为,
连接,则的最小值为长,
即,
即的最小值为;
(3)解:∵,
∴,
∴将抛物线沿射线方向平移个单位长度即为向左平移两个单位长度,向下平移两个单位长度得到抛物线,即,
过点P作轴于点Q,过点N作轴于点K,连接,
设点N的坐标为,
由平移得,
∴,
如图所示,∵,
即,解得(舍去)或,
这时点N的坐标为;
如图所示,则∵,
即,解得或(舍去),
这时点N的坐标为;
综上所述,点N的坐标为或.
2.(2025·四川·中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,已知抛物线过原点,顶点为P,直线l过原点和点P.
(1)求抛物线和直线l的解析式;
(2)如图2,将抛物线的顶点沿射线平移,抛物线也随之移动得到抛物线,设顶点为A,其横坐标为,抛物线与抛物线交于点B.
①当时,求点B的横坐标;
②若点B的横坐标为n,请猜想并写出n与t的关系(不写推理过程);
③如图3,若点B在第一象限内,设与y轴正半轴的夹角为,当时,求点B的坐标.
【答案】(1)抛物线的解析式为,直线l的解析式为
(2)①点的横坐标为5;②;③点B的坐标为
【分析】(1)将代入求出值,再根据和求出直线的解析式;
(2)①根据题意可得,再将代入求解即可;②参考①思路联立解析式即可;③设抛物线的解析式为,则可得点的坐标为,点B的坐标为,先求出的表达式,作交直线于点C,求出直线和直线的解析式并联立,进而求出,结合题意求出t的值即可.
【详解】(1)解:抛物线:过原点,
将代入抛物线解析式可得
,
解得,
抛物线的解析式为,
∵抛物线的解析式为,
∴顶点的坐标为,
设直线的解析式为,
将代入可得:,
解得,
直线的解析式为;
(2)解:①:抛物线的顶点沿射线平移得到抛物线的顶点,
抛物线的解析式为,
当时,抛物线的解析式为,
联立抛物线与的解析式得,
,
解得,
点的坐标为;
②联立抛物线与的解析式得,
,
解得,
点的横坐标为,
∴,
∴;
③设抛物线的解析式为,
由②知点A的横坐标是点B的两倍,
∵点的坐标为,
∴点B的横坐标为,
将代入得,,
∴点B的坐标为,
作交直线于点C,过点B作轴于点D,
∴,
∵直线的解析式为,即第二、四象限的角平分线,
∴直线为第一、三象限的角平分线,解析式为,
设直线的解析式为,,
∴,
解得,
∴直线的解析式为,,
联立直线和直线的解析式为,
解得,
∴点C的坐标为,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,即,
整理得,
∴,
解得(舍去),
∴,则,
∴点B的坐标为.
3.(2025·山东淄博·中考真题)如图,一条抛物线与轴相交于,两点,与轴相交于点.
(1)求抛物线对应的函数表达式;
(2)问在抛物线上是否存在点,使得?若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由;
(3)将射线绕点逆时针旋转一定角度,使其恰好经过抛物线的顶点,再将抛物线沿直线平移,得到一条新的抛物线(其顶点为).设这两条抛物线的交点为.
①求旋转角度的正切值;
②当时,求原抛物线平移的距离.
【答案】(1)
(2)或
(3)①3;②抛物线的平移距离为
【分析】(1)根据待定系数法求解即可;
(2)求出点坐标,作的中垂线交轴于点,连接,则:,得到,设,则:,勾股定理求出的值,进而得到点坐标,求出直线的解析式,作,得到,求出直线的解析式,联立直线和抛物线的解析式求出点坐标,再根据对称性,求出满足题意的另一个点的坐标即可;
(3)①求出直线的解析式,根据题意,得到旋转角为,作,交轴于点,作于点,则:,求出直线的解析式,进而求出点的坐标,等积法求出的长,勾股定理求出的长,再利用正切的定义进行求解即可;
②设抛物线沿着水平方向和竖直方向均移动个单位,根据平移规则求出新的抛物线的解析式,求出点的坐标,联立两个抛物线的解析式求出点坐标,作轴,交的延长线于点,证明,列出比例式求出的值,进而求出平移距离即可.
【详解】(1)解:抛物线与轴相交于,两点,将两点坐标代入抛物线,得,
解得,
∴抛物线的表达式,
(2)∵,
∴当时,,
∴,
作的中垂线交轴于点,连接,则:,
∴,
∴,
∵,
∴,,
设,则:,
在中,由勾股定理,得,
解得,
∴,
设直线的解析式为,把代入,得,解得,
∴,
过点作,交轴于点,交抛物线于点,则:,
设直线的解析式为,把代入,得,解得,
∴,
联立,
解得或,
∴;
∵,
∴当时,,
∴,
作点关于轴的对称点,连接,则:,,
∴直线与抛物线的交点也满足题意,
同法可得:直线的解析式为,
联立,解得或,
∴;
综上:或;
(3)①∵,
∴,
∵,
同法可得直线的解析式为,
由题意,即为旋转角,作,交轴于点,作于点,则:,
∴,
同法可得直线的解析式为,
∴当时,,
∴,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴;
②将抛物线沿直线平移,等同于将抛物线沿直线平移,
∵,
∴抛物线在水平方向和竖直方向上的移动距离相等,
设将抛物线向右和向上分别平移个单位,得到新的抛物线,则新抛物线的解析式为,
∴,
联立,
解得:,
∴,
作轴,交的延长线于点,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
解得或(舍去)或(舍去);
∴抛物线在水平方向和竖直方向的平移距离均为,
∴抛物线的平移距离为;
当抛物线沿直线向下移动时,同理可得抛物线的平移距离为;
综上:抛物线的平移距离为.
考点一 以二次函数为背景的相似问题
【例题分析】
例1.(2026·湖北十堰·模拟预测)如图,已知二次函数的图象与x轴交于点、点C,与y轴交于点.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)已知该函数图象的对称轴上存在一点P,使得的周长最小.请求出点P的坐标,并求 出周长的最小值;
(3)在(2)的条件下,线段上是否存在点E,使以C、P、E为顶点的三角形与三角形相似?若存在写出所有点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在以C、P、E为顶点的三角形与三角形ABC相似,点E的坐标为:,
【分析】(1)将、的坐标代入解析求解即可;
(2)连接,由勾股定理得,要使的周长最小,只要最小,则,当且仅当P,B,C三点共线时等号成立,即可求解;
(3)分类讨论:当时,当时,由相似三角形的性质即可求解.
【详解】(1)解:根据题意,得,
解得,
故二次函数的解析式为;
(2)解:令,即,
解得或,
则二次函数的图象与x轴的另一个交点坐标.
连接,
则,
要使的周长最小,只要最小.
是对称轴上一点,且点A与点C关于对称轴对称,
则,
则,当且仅当P,B,C三点共线时等号成立,
因而与对称轴的交点P就是所求的点.
设直线的解析式为,
根据题意,可得:,
解得,
所以直线的解析式为;
联立,解得,
故所求的点P的坐标为,
此时的周长即为;
(3)解:存在.
,,
,
,,
,
,,
,
当时,
,
,
解得:,
;
当时,
,
,
解得:,
,
故E点坐标为:,
综上所述:存在以C、P、E为顶点的三角形与三角形相似,点E的坐标为:,.
例2.(2026·陕西西安·模拟预测)已知如图,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,,顶点为D.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)在线段上是否存在一点M,使和相似?若存在,请求出M点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,或.
【分析】(1)由题意得出,,再利用待定系数法求解即可;
(2)求出点,由待定系数法求出直线的解析式,根据,进而分两种情况:,;分别根据相似三角形的性质,求解即可得出答案.
【详解】(1)解:,
,.
抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,
解得
抛物线的解析式为:.
(2)解:存在,理由如下
抛物线与x轴交于A,B两点,
.
解得,.
.
设直线的解析式为:,将,,代入解析式得:,解得:.
直线的解析式为:,
,
当和相似有两种情形,
当时,如图
.
.
设直线的解析式为,将,代入得
,解得:.
∴直线的解析式为.
∴直线的解析式为.
联立解得:.
.
②当时,如图
.
,,,,
,.
,解得.
设,
解得∶或 (舍去).
则
.
综上所述,或.
例3.(2026·陕西西安·模拟预测)抛物线交x轴于A,B两点(点A在点B的左边),交y轴于点C.
(1)求出A,B,C三点的坐标;
(2)作直线,分别交x轴,线段,抛物线于D,E,F三点,连接,若与相似,求t的值.
【答案】(1);
(2)的值为或
【分析】(1)令和,分别求解即可;
(2)分两种情况:和,分别求解即可.
【详解】(1)解:当时,,
解得:,,
当时,,
;
(2)解:∵是直线与抛物线的交点,
①如图,若时,则,
,
解得:(舍去)或,
②如图,若时,过作轴于点,
,
,,
,
又,
,
,
∵,
,,
,,
,
,
解得:(舍去)或
综上,符合题意的的值为或.
例4.(2026·湖南永州·一模)如图1,已知二次函数的图象与x轴交于点.与y轴交于点C,连接.
(1)求该二次函数的表达式;
(2)若点P是二次函数图象上的一点,且,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,点P在x轴下方时,在直线上任取一点D(不与点B重合),当直线与直线相交于点E时,过点E作交x轴于点F.
①如图2,当点D运动到某一位置时,点F恰好与原点O重合,求此时的长;
②随着点D位置的变化,试探究,和三条线段的长度是否存在一定的数量关系?若存在,找出它们之间的关系并证明;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)点P的坐标为或
(3)①;②当在之间时,;当在右边时,;当在左边时,,证明见解析
【分析】(1)根据二次函数的图象与x轴交于点,利用交点式求解析式即可;
(2)∵先求出直线解析式为,当在轴上方时,点在直线上,
即为直线与抛物线的交点,求出直线解析式与抛物线联立解得;当在轴下方时,由,得到,求出直线解析式与抛物线联立解得;
(3)①在(2)的条件下,点P在x轴下方时,,由,得到,求出直线解析式为,设,过作轴于,过作轴于,先由,得到,再证明,求出,得到,代入直线解析式解得,最后根据求解即可;
②由得到,由可得,再根据当点与、之间的位置关系分情况讨论,得到的关系,即可得到与的关系.
【详解】(1)解:∵二次函数的图象与x轴交于点,
∴抛物线解析式为;
(2)解:∵与y轴交于点C,
∴,
∴设直线解析式为,
把代入得,解得,
∴直线解析式为,
∵对称轴为直线,
∴直线与对称轴交点坐标为,
∵二次函数的图象与x轴交于点,
∴关于对称轴对称,
∴,
当在轴上方时,
∵,,
∴点在直线上,
即为直线与抛物线的交点,
设直线解析式为,
把,代入得,解得,
∴直线解析式为,
联立,解得或,
∴;
当在轴下方时,
∵,
∴,
∵直线解析式为,
∴设直线解析式为,
把代入得,解得,
∴直线解析式为,
联立,解得或,
∴;
综上所述,当时,点P的坐标为或;
(3)解:在(2)的条件下,点P在x轴下方时,,
∵,
∴,
∵,
∴设直线解析式为,
把代入得,解得,
∴直线解析式为,
∴设,
∵,
∴,
①过作轴于,过作轴于,则,
∵点F恰好与原点O重合,
∴,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵在直线上任取一点D,直线解析式为,
∴,
解得,
∴,
∴;
②∵,
∴,
∴,
同理由可得,
当在、之间时,,
∴;
当在右边时,,
∴;
当在左边时,,
∴.
【变式训练】
变式1.(2026·四川绵阳·二模)如图,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,为抛物线上一点,平分,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)求点坐标;
(3)在直线上取两点(在点上方),连接,使得,求坐标.
【答案】(1)抛物线解析式为:
(2)
(3) 或 .
【分析】()根据,两点,利用待定系数法求解即可得;
()先由抛物线解析式求出与轴交点的坐标,再在中用勾股定理求出的长度;根据角平分线定理得到与的比例关系,结合的长度求出,从而确定的坐标;接着求出直线的解析式,联立直线与抛物线的方程,舍去点对应的解,得到点的坐标;
()先求出直线的解析式,再利用角平分线的性质得到点到直线的距离等于的长度;结合,根据相似三角形对应高的比等于相似比,求出与的长度;设出点的坐标,由的长度列方程求解得到的坐标,再根据的长度和直线的斜率求出对应点的坐标,最终得到两组符合条件的坐标.
【详解】(1)解:∵抛物线与轴交于,两点,
∴代入两点坐标得方程组:,
解得 ,
∴抛物线解析式为:;
(2)解:∵抛物线解析式;
令,得,
即:抛物线与轴交点,
在中,,,
由勾股定理得,
∵平分,
根据角平分线定理:,且,
即:
解得:,即,
设直线解析式为,
代入、得:,
联立直线与抛物线方程:,
整理得:,
解得:(对应点,舍去),,代入直线得 ,
∴点坐标为:;
(3)解:设直线的解析式为,
代入、得,
解得:,
∴直线的解析式为,
作,垂足为,
∵平分,,
∴
∵点在直线上,
∴在直线上,点到直线的距离为定值:,
即:中,边上的高为,
在中,在轴上,边上的高为,
∵,
∴,,即
由,,得,,
设,由得:,
整理解得或,
① 当时,,
,,,计算得;
② 当时,,
,,,计算得;
因此坐标为: 或 .
变式2.(2026·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.
变式3.(2026·辽宁盘锦·一模)如图1,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点,顶点D的坐标为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)直线:经过点,将直线a绕点C旋转,旋转后的直线记为l,
①已知l与抛物线交于第一象限内的点E,当时,求点E的坐标;
②当直线l与x轴交于时,在直线l下方抛物线上取一点M,过点M作直线l,垂足为H,是否存在一点M使得?若存在,请直接写出点M的坐标,若不存在,请说明理由;
③设抛物线上一点,点是点T关于直线l的对称点,当落在抛物线上时,判断位于抛物线的对称轴左侧还是对称轴右侧,并说明理由.
【答案】(1)
(2)①,②存在,或,③位于对称轴左侧,理由见解析
【分析】(1)用待定系数法可求出a,从而得出二次函数的解析式;
(2)①构造一线三垂直模型,得到三角形相似,利用相似三角形对应边成比例,可以得到关于点横坐的方程,从而可求出的坐标;
②延长交直线于点,可以证得恰好是,的中点,继而可以得出关于,横坐标的方程组,求出的横坐标即可获解;
③由对称性可知,,只要求出的长度,然后与比较,即可判断与对称轴的位置关系.
【详解】(1)解:∵顶点的坐标为,
∴设所求抛物线的解析式为,
把代入,得
,
,
∴所求抛物线的解析式为;
(2)①如图,过D作垂直于y轴,垂足为Q,过E作的垂线,垂足为P,
,
,
,
,
,
,
,
设,
,,,,
,
解得(舍去),
,
②如图,延长交直线l于点N,
把代入得
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
即 为 的中点,
,
设 ,则,
设,则 ,
,,
,
化简得:,
解得,
当时,,
当时,,
的坐标为或,
③
与关于直线对称,
,
当时,
,
,
,
,
,
在对称轴左侧.
变式4.(2026·四川南充·一模)如图1,已知二次函数的图象与x轴交于、B两点,交y轴于点C,对称轴为直线.
(1)求二次函数的解析式;
(2)如图1,点D是上方抛物线上一点,连接交于点E,设的面积为,的面积为,当时,求点D的坐标.
(3)如图2,已知点,与抛物线有唯一交点F(点F在y轴左侧),点P在第一象限的抛物线上,射线与抛物线另一个交点为Q,连接、,分别交y轴于M、N.当时,探究与的数量关系,并说明理由.
【答案】(1)二次函数的解析式为:
(2)点D的坐标为或
(3),理由见解析
【分析】(1)根据待定系数法求解即可;
(2)过点D作于H,根据抛物线的对称性求出,设,根据,得出,则,解方程得,,即可求解;
(3)结合可求直线的解析式,联立直线与抛物线可得,结合与抛物线有唯一交点F,可求出,同法求出直线的解析式为,联立直线与抛物线可得,进而,得出,过点P作轴于I,过点F作轴于J,过点Q作轴于K,证明,得出,进而求出,同理得出,进而求出,即可求解.
【详解】(1)解:由题意可得:,
解得:,
∴二次函数的解析式为:;
(2)解:过点D作于H,
抛物线交y轴于点,
∵、B关于直线对称,
∴.
设.
∵,
∴,即
∴
∴,
整理得:,
解得:,,
∴点D的坐标为或.
(3)解:与的数量关系为:.
理由如下:设直线的解析式为:,
把代入可得,,
∴
联立直线与抛物线得,.
∴,
整理得.
∵与抛物线有唯一交点F,
∴.
∵,
∴.
设直线的解析式为:,
把代入可得,,
∴.
联立直线与抛物线得,.
∴,
整理得.
∴,即,
∴,
∴.
过点P作轴于I,过点F作轴于J,过点Q作轴于K,
则,
∴.
∴.
∵,
∴,
∴,
∴.
同理可得:,
∴,
∴.
考点二 以二次函数为背景的角度问题
【例题分析】
例1.(2026·重庆南岸·模拟预测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于,两点(在的左侧),与轴交于点,其中,.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点是直线上方抛物线上的一动点,过点作轴,交直线于点.点是抛物线对称轴上的一动点,连接,.当取得最大值时,求的最大值;
(3)将该抛物线沿射线方向平移得到新抛物线,使抛物线与射线交于,两点.点为抛物线上的一动点,当时,请直接写出所有符合条件的点的坐标,并写出求解点的坐标的其中一种情况的过程.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【分析】()把,,代入抛物线解出即可.
()根据轴,用含的式子表示出,通过配方求出取最大值时的的坐标,再根据抛物线的对称性转化,此时,根据三角形三边关系知,当、、共线时有最大值,从而求出最大值为的长度.
()根据沿直线进行平移,设出新抛物线的解析式,从而求出直线与抛物线的交点,再根据,得到,进而得到,根据直线平移的性质可知直线和直线的相等,求出的解析式,最后求出的坐标,第二种情况是在直线下方,过作交抛物线于交轴于,使得,过作轴,根据得到,求出的坐标,再联立直线和平移后的抛物线,从而求出的坐标.
【详解】(1)解:已知抛物线过,,
将,代入解析式得解得,
∴抛物线的解析式为.
(2)解:连接,
当时,,
解得,,
∵,
∴;
设直线的解析式为(),
把,代入得解得;
∴直线的解析式为,
设,
∵轴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴当时,取最大值,
∴ .
由抛物线的对称性可知,关于抛物线的对称轴对称,且在对称轴上,
∴,
∴,
根据三角形三边关系知,
∴当、、共线时有最大值,最大值为的长度,
∵
∴的最大值为.
(3)解:①当在直线上方时,过作交抛物线于,
∵抛物线是沿直线进行平移,
∴设向右平移个单位,向上平移个单位,
∴新抛物线的解析式为,
∵新抛物线过,
∴,
解得,(舍)
∴平移后的抛物线解析式为;
联立方程组得:,
解得,,
∵新抛物线与直线交于,两点,且,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
当时,
∴,
∴,
∵,,
∴同法可求出直线的解析式为,
根据直线平移的性质可知直线和直线的相等,
设的直线解析式为,新抛物线上的,
把代入得 ,
解得,
∴直线的解析式为,
∴,
解得,
∵,
∴.
②当在直线下方时,
过作交抛物线于交轴于,使得,过作轴于点.
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
设过的直线解析式为(),
∴,解得,
∴的直线解析式为,
联立方程组整理得,
解得,,
∵,
∴,
综上,点的坐标为或.
例2.(2026·重庆大渡口·二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点,,两点,与轴交于点,连接.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)点是直线上方抛物线上的一个动点,过点作交于点,过点作交轴于点,为轴上一动点,连接,当取得最大值时,求点的坐标及的最小值:
(3)将抛物线沿方向平移个单位长度,得到新抛物线,新抛物线与原抛物线交于点,连接,点是新抛物线上一点,当时,请直接写出所有符合条件的点坐标,并写出求解点的坐标的其中一种情况的过程.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【分析】(1)把、代入,解方程组求出、的值即可得答案;
(2)过点作轴,交于,过点作轴于,交于,根据解析式求出,得出,根据平行线的性质及角的和差关系得出,利用的三角函数求出,,可得,根据,证明四边形是平行四边形,得出当取得最大值时,取最大值,设,可得,根据二次函数的性质可求出点坐标为,在第一象限作,过点作于,交轴于,过点作轴于,可得、、在一条直线上时,取最小值,利用三角函数求出、的长即可得答案;
(3)先求出平移后的抛物线解析式为,得出两抛物线的交点为原抛物线的顶点,分点在点下方和点在点上方两种情况,分别求出、的解析式,与新抛物线联立,求出交点坐标即可得答案.
【详解】(1)解:∵抛物线与轴交于点,,两点,与轴交于点,
∴,
解得:,
∴抛物线的表达式为.
(2)解:如图,过点作轴,交于,过点作轴于,交于,
∴,
∵,
∴当时,,
解得:,,
∴,,
∵,
∴,,
∵,,
∴,,
∴,,即,
∵,,
∴,
∴,,
∴,,
∵,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∵,,
∴四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∴当取得最大值时,取最大值,
设,
∴,,
∴,
∴当时,取最大值,
当时,,
∴,
在第一象限作,过点作于,交轴于,过点作轴于,
∴,
∴当、、在一条直线上时,取最小值,
∵,,
∴,
∵,
∴,,
∴,,,
∴,
∴,
∴的最小值为.
(3)解:∵将抛物线沿方向平移个单位长度,,
∴抛物线向右平移的距离与向上平移的距离相等,
设平移的距离为,
∴,
解得:(负值舍去),
∵,
∴原抛物线的顶点坐标为,平移后的抛物线解析式为,
联立两个抛物线的解析式得,,
解得:,
∴,此时新抛物线经过原抛物线的顶点,
如图,①当点在点下方时,过点作轴,交于,过点作于,
∵,,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,,
设直线的解析式为,
∴,
解得:,
∴直线的解析式为,
联立直线和新抛物线解析式得,,
解得:,(与点重合,舍去),
∴;
②当点在点上方时,过点作于,设交轴于,
同理可得,,,
∴,
∴,,
设直线的解析式为,
∴,
解得:,
∴直线的解析式为,
联立直线和新抛物线解析式得,,
解得:,(与点重合,舍去),
∴.
综上所述:点的坐标为或.
例3.(2026·四川宜宾·一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点,两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点B作交抛物线于点D,点P是射线上方抛物线上的一动点,连接与射线交于点E,连接、,当面积最大时,求点P的坐标;
(3)在(2)中面积取得最大值时,将抛物线沿射线方向平移个单位长度得到新抛物线,点为点P的对应点,点Q为新抛物线上的一个动点,当时,直接写出所有符合条件的点Q的坐标.
【答案】(1)
(2)
(3)点Q的坐标为或
【分析】(1)利用待定系数法计算即可得出结果;
(2)过P作轴,交于F,求出,从而可得直线解析式为,进而得出直线的解析式为,联立,可得, 设,则,,表示出,结合二次函数的性质可得当时,最大,由是定值,且,可得最大,即可得出结果;
(3)设与交于点L,由勾股定理可得,结合二次函数图象平移的性质可得,先证明,从而可得,求出解析式为,解析式为,当时,联立,计算即可得出;设关于x轴对称点为,求出
直线解析式为,联立,计算即可得出结果.
【详解】(1)解:∵抛物线与x轴交于点,两点,
∴,
解得:,
∴抛物线为;
(2)解:如图,过P作轴,交于F,
在中,令,则.
∴.
设直线解析式为,
把代入,得,
解得,
∴直线解析式为,
∵,
∴设直线的解析式为,
∴把代入,得,
解得,
∴直线的解析式为,
联立,
解得或,
∴,
设,则,
∴,
∴,
∵,
∴当时,最大,
∵是定值,,
∴最大,
∴当面积最大时,;
(3)解:设与交于点L,
,
∵,,
∴,
∵将抛物线沿射线方向平移个单位长度得到新抛物线,
∴抛物线,向上平移1个单位长度,再向右平移2个单位长度得到新抛物线,为,
即,
∵点为点P的对应点,
∴,
∴,
∵,且,
∴,
∴,
设解析式为,
把代入,得,
∴,
∴解析式为,
设解析式为,
把代入,得,
∴,
∴解析式为,
当时,联立,
解得或(舍去),
∴;
设关于x轴对称点为,直线解析式为,
把,代入,得,
解得,
∴直线解析式为,
∴联立,
解得(舍去)或,
∴.
综上所述,点Q的坐标为或.
【变式训练】
变式1.(2026·江苏无锡·二模)在平面直角坐标系中,点为坐标原点,二次函数的图象与轴交于点,对称轴与轴交于点.
(1)求该抛物线对应的函数表达式;
(2)若此抛物线上有一动点,其横坐标为,当在点右侧部分(包括点)的最低点的纵坐标为 时,求的值;
(3)设此抛物线与轴正半轴的交点为,点为抛物线顶点,连接,若点在线段上运动,连接,点为点关于直线的对称点,射线与抛物线交于点,当直线与直线所夹锐角为时,求点的横坐标.
【答案】(1)抛物线对应的函数表达式为
(2)的值为或
(3)点的横坐标为
【分析】(1)根据对称轴得的值,由点得的值,即可得出结果;
(2)根据函数最值情况,对的范围进行分类讨论,即可得出的值;
(3)令与交于点,过点作轴,过点作轴,交轴与点,根据题意情况判断出 轴,令点坐标为,则点,由对称的性质,得 ,,得出方程,求解出、的值,得出直线的函数表达式为,结合,即可求出点的横坐标.
【详解】(1)解:∵对称轴与轴交于点,
即抛物线对称轴为直线,
故 ,
∴,
∴,
将点代入 ,
得 ,
解得,
故抛物线对应的函数表达式为.
(2)解:抛物线开口向上,对称轴为直线,
对的取值范围进行分类讨论,
①当时,当时,函数值最小,
故 ,
解得;
②当时,当时,函数值最小,
故 ,
化简得 ,
解得或(不满足,舍去);
综上,的值为或.
(3)解:令与交于点,过点作轴,过点作轴,交轴与点,如下图所示:
当时,得,
解得或,
故点,
当时, ,
∴点,
∵,,轴,
∴为等腰直角三角形,
∴,
又∵轴,
∴,
若直线与直线所夹锐角为,
则 ,
∴ 轴,
令直线表达式为,
将点,代入 ,
得,解得,
∴直线表达式为,
令点坐标为,则点,
由对称的性质,得 ,,
∴,解得,
故,
求得直线的函数表达式为,结合,
得 ,
解得或(舍去),
∴点的横坐标为.
变式2.(2026·贵州铜仁·模拟预测)为庆祝贵州“四月八”民族文化节,学校计划用无人机灯光秀呈现侗族风雨桥的轮廓,其中一段核心灯光轨迹形成一条抛物线,其函数解析式为,已知该抛物线的对称轴为直线,它与代表表演场地水平面的x轴交于点和点B,与代表垂直高度的y轴交于点C.
(1)求这段无人机灯光轨迹对应的抛物线的函数解析式;
(2)为保障表演安全,工作人员需要在y轴上确定一个操控台,当时,求线段的长度;
(3)为调整最佳观赏视角,需限定无人机在x取值为的范围内时,抛物线的最大值为,求的值.
【答案】(1)
(2)或
(3)或
【分析】本题考查了抛物线与x轴的交点、抛物线与一元二次方程的关系及抛物线与不等式的关系等知识点,熟练掌握二次函数的性质是解题的关键.
(1)根据抛物线的对称轴和先根据抛物线对称轴公式求出,再把点代入抛物线解析式求出即可;
(2)先确定点B和点C的坐标,得出是等腰直角三角形,,当,存在两种情况:点在点的上方, ,点在点的下方, ,据此求出即可,
(3)根据对称轴与取值范围的相对位置确定函数最大值的对应的取值,由此即可求出.
【详解】(1)解:∵抛物线的函数解析式为,其对称轴为直线,
∴,解得.
又∵抛物线经过点,
∴,解得.
故这段无人机灯光轨迹对应的抛物线的函数解析式为.
(2)解:当时,即,解得或.故点B的坐标为.
当时,,故点C的坐标为.
设坐标为.
在中, ,,,
∴是等腰直角三角形,.
当,存在两种情况:
①点在点的上方,如图:
此时.
在中,,即,解得.
此时点坐标为.
线段.
②点在点的下方, 如图:
此时.
在中,.即,解得.
此时点坐标为,
线段.
综上所述,线段的长度为或.
(3)解:抛物线解析式为,化为顶点式为.抛物线开口向下,顶点坐标为.
根据对称轴的位置不同,函数最大值取值有三种不同情况:
情况一:当时,即,此时函数在范围内,随增大而增大,最大值在处取得,
∴,
整理得,解得.因为,所以.
情况二:当时,即,此时函数的最大值为顶点的纵坐标..
则,解得.此解不满足的条件,故舍去.
情况三:当时,此时函数在范围内,随增大而减小,最大值在处取得.
∴.
整理得,解得.因为,所以.
综上所述,的值为或.
变式3.(2026·辽宁沈阳·一模)如图,在平面直角坐标系中,一次函数的图象与轴交于点,与轴交于点,经过、两点的二次函数的图象交轴于另一点.
(1)求二次函数的表达式;
(2)点、在直线上,点是第二象限位于抛物线上一点,点在轴上若四边形是正方形,求点的坐标;
(3)连接、,抛物线上是否存在点,使得,若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,或
【分析】(1)先求出的坐标,然后用待定系数法求解即可;
(2)连接,,设,根据求解即可;
(3)作,根据在上方或下方两种情况讨求解即可.
【详解】(1)解:∵当时,,
∴,
∵当时,,,
∴,
∵二次函数的图象过两点,
∴,解得:,
即:;
(2)解:∵,
∴,
∴,
∵四边形是正方形,
∴,
∴,
∵,
∴,
连接,,
∵,
∴,
∴,
∴即:,
∵四边形是正方形,
∴,即:,
∴互相垂直平分,,
∵点是第二象限位于抛物线上一点,
∴设,
,解得:,
∴,
∴,
解得:(舍),
∴;
(3)答:存在,或,理由如下:
过点作,过点B作
∴四边形是平行四边形,
∵,
∴四边形是正方形,
当时,,
∴,
∴即:,
如图:当在下方时,过点作射线使交于点交抛物线于点,此时,
∵,
∴,
∴,
即:,
设直线的解析式为:,
∴解得:,
即:,
∵,
∴(舍)或,
∴;
当在上方时,
作点关于的对称点,
∵四边形是正方形,
∴点在上,,,
∴,
∵时,,
∴在抛物线上,
∵,
∴,
当与重合时,,此时,,
综上:存在,或.
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