专题06 二次函数背景的特殊三角形问题(压轴题专项训练)数学新教材浙教版九年级上册
2026-08-05
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2份
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124页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 初中数学浙教版九年级上册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 1.5 二次函数的应用 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 二次函数 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 14.52 MB |
| 发布时间 | 2026-08-05 |
| 更新时间 | 2026-08-05 |
| 作者 | 简单数学 |
| 品牌系列 | 学科专项·压轴题 |
| 审核时间 | 2026-08-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59095032.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以坐标法为核心,通过分类讨论构建二次函数与特殊三角形存在性问题的解题体系,注重几何条件代数化的思维迁移,培养推理能力与模型观念。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|解题通法|1|坐标法转化几何条件,分类讨论等腰/等边/直角三角形|二次函数与几何图形的数形结合|
|题型归纳|6题型(含典例+变式)|按边/角分类列方程,距离公式/相似/全等工具应用|从一般到特殊的题型递进|
|压轴挑战|14题|综合运用通法与题型技巧,突破复杂存在性问题|知识应用的综合拓展|
内容正文:
专题06 二次函数背景的特殊三角形问题
目 录
解题通法—明晰核心解法,助力能力迁移
题型归纳—精讲典型题法,夯实解题根基
题型1、等腰三角形的存在性问题
题型2、特定边角的等腰三角形存在性问题
题型3、等边三角形的存在性问题
题型4、直角三角形的存在性问题
题型5、特定边角的直角三角形存在性问题
题型6、等腰直角三角形的存在性问题
压轴挑战—攻克高难压轴,突破思维上限
解题通法—明晰核心解法,助力能力迁移
解决二次函数背景下的特殊三角形存在性问题,核心在于用坐标法把几何条件转化为代数方程;等腰三角形要按“谁为底、谁为腰”分类讨论,等边三角形要同时满足三边相等和内角60°,直角三角形要按直角顶点分类并用勾股定理或垂直条件;等腰直角三角形则需兼顾等腰与直角双重条件;解题中要注意利用二次函数解析式设出动点坐标,通过距离公式、相似、全等、轴对称等工具建立方程,求出坐标后必须回代检验是否符合题意.
题型归纳—精讲典型题法,夯实解题根基
题型1、等腰三角形的存在性问题
典例1 (25-26九年级上·广东广州·期中)如图,抛物线与x轴交于A、B两点点A在点B的左侧,点A的坐标为,与y轴交于点,作直线,动点P在x轴上运动,过点P作轴,交抛物线于点M,交直线于点N,设点P的横坐标为.
(1)求抛物线的解析式和直线的解析式;
(2)当点P在线段上运动时,求面积的最大值及取得最大值时点M的坐标;
(3)当点P在线段上运动时,若是等腰三角形时,直接写出m的值为______.
题型模版
1.特征:抛物线上动点与两定点构成等腰三角形,判断是否存在或求满足条件的动点坐标.
2.方法:按“哪两边相等”分三种情况讨论;用两点间距离公式列方程,结合二次函数解析式求解,注意去重和回代检验.
变式1-1 (24-25九年级上·广东韶关·期中)如图,直线与抛物线相交于和.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点是线段上的动点,过点作轴,交抛物线于点.是否存在这样的点,使线段的长有最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由;
(3)轴上是否存在点,使得为等腰三角形?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
变式1-2 如图,抛物线交轴于点和点,交轴于点,点在第二象限的抛物线上.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)当点的坐标为时,求的面积;
(3)请过点作轴,交直线于点,是否存在点,使得四边形是平行四边形?如果存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由;
(4)轴上,是否存在一点,使为等腰三角形?若存在,直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
变式1-3 (2025·江苏无锡·中考真题)已知二次函数图象的顶点为,与轴交于点,对称轴与轴交于点.
(1)若该函数图象经过点,求点的横坐标;
(2)若,点和在该函数图象上,证明:;
(3)若是等腰三角形,求的值.
题型2、特定边角的等腰三角形存在性问题
典例2 (25-26九年级上·陕西西安·阶段检测)如图,已知抛物线与x轴交于、两点,与y轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接,在直线上方的抛物线上有一点M,使得的面积最大,求出M点的坐标.
(3)在抛物线的对称轴上是否存在以为腰的点P,使得是等腰三角形?若存在,请直接写出符合条件的点P的坐标.
题型模版
1.特征:给定某一边、一角或顶点位置,求满足特定条件的等腰三角形.
2.方法:先固定已知边或角,再按等腰关系分类;利用三角函数、相似或坐标关系列方程求解.
变式2-1 如图,在平面直角坐标系中,二次函数交轴于点,,交轴于点,在轴上有一点,连接.
(1)求二次函数的表达式;
(2)若点为抛物线在轴负半轴上方的一个动点,求面积的最大值及此时点的坐标;
(3)抛物线对称轴上是否存在点,使为以为底的等腰三角形?若存在,请直接写出点的坐标即可;若不存在,请说明理由.
变式2-2 如图,抛物线与x轴交于,两点,与y轴交于点.直线与抛物线交于A,D两点,与y轴交于点E,点D的坐标为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P是抛物线上的点且在直线上方,连接、,求当面积最大时点P的坐标及该面积的最大值;
(3)在y轴上是否存在点Q,使是以为腰的等腰三角形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
变式2-3 如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过,两点,并与x轴交于另一点B.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)求点B坐标;
(3)设是抛物线上的一个动点,过点P作直线轴于点M.交直线于点N.
①若点P在第一象限内,试问:线段的长度是否存在最大值?若存在,求出它的最大值及此时x的值;若不存在,请说明理由;
②当点P运动到某一位置时,能构成以为底边的等腰三角形,求此时点P的坐标及等腰的面积.
题型3、等边三角形的存在性问题
典例3 (25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测)已知抛物线的图象经过原点和点,顶点为B,且顶点B的纵坐标为2.
(1)求抛物线的对称轴;
(2)求证:是以点B为直角顶点的等腰直角三角形;
(3)设点P是抛物线上一点(P不与点O,A,B重合),点Q在x轴上.是否存在正三角形?若存在,请求出满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
题型模版
1.特征:在二次函数图象上找点,使其与两定点构成等边三角形.
2.方法:利用三边相等且内角60°,或旋转60°进行转化;列距离方程和角度关系,结合抛物线解析式求解.
变式3-1 已知二次函数(,均为常数).
(1)若函数图象经过原点,且对称轴是直线,求二次函数表达式;
(2)若函数图象上有两点,,且,求的取值范围;
(3)将二次函数的图象平移,使其顶点始终落在直线上,与该直线的另一个交点为,在轴上是否存在点使得为等边三角形?若存在,求出;若不存在,说明理由.
变式3-2 如图,已知抛物线与x轴交于两点,与y轴交于点.将抛物线向右平移个单位得到抛物线与x轴交于D,E两点(点D在点E的左侧),与抛物线在第一象限交于点M.
(1)求抛物线的解析式,并求出其对称轴;
(2)①当时,直接写出抛物线的解析式;
②直接写出用含m的代数式表示点M的坐标;
(3)连接.在抛物线平移的过程中,是否存在是等边三角形的情况?若存在,请求出此时m的值;若不存在,请说明理由.
变式3-3 已知二次函数.
(1)图象经过点时,则_________;
(2)当时,函数值y随x的增大而减小,求m的取值范围;
(3)以抛物线的顶点A为一个顶点作该抛物线的内接正三角形(M,N两点在抛物线上),请问:的面积是与m无关的定值吗?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由.
题型4、直角三角形的存在性问题
典例4 在平面直角坐标系中,点,点在抛物线上,设抛物线的对称轴为直线.
(1)当,时,求抛物线与轴的交点坐标;
(2)当时,设抛物线与轴交于点,顶点为,过点作轴的平行线交抛物线另一点,能否是直角三角形?若能,求出的值,若不能,请说明理由.
(3)若,点也在抛物线上,若,求的取值范围及的取值范围.
题型模版
1.特征:动点与两定点构成直角三角形,需确定直角顶点位置.
2.方法:按直角顶点分类讨论;用勾股定理列方程,结合二次函数求解.
变式4-1 (25-26九年级上·浙江绍兴·阶段检测)定义:在平面直角坐标系中,直线称为抛物线的伴随直线,如直线为抛物线的伴随直线.若抛物线的伴随直线是,则________(用的代数式表示);若该抛物线经过定点,且与轴交于点和点.当为直角三角形时,则__________.
变式4-2 如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于点,(点在点的右侧),与轴交于点,直线经过点,.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)是第二象限内抛物线上的一个动点,过点作轴交直线于点,设点的横坐标为,的长为.求与的函数关系式,并写出的取值范围;
(3)设抛物线的顶点为,问在轴上是否存在一点,使得为直角三角形?若存在,直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
题型5、特定边角的直角三角形存在性问题
典例5 (24-25九年级上·浙江杭州·阶段检测)如图,一条抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,已知点的坐标是,并且.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点是抛物线上之间的动点,过点作垂直于轴于点,交直线于点,连接、,当的面积最大时,求出点的坐标;
(3)抛物线上是否存在点,使得是以为直角边的直角三角形?若存在,求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,说明理由.
题型模版
1.特征:给定某一边、一角或直角边条件,求满足特定条件的直角三角形.
2.方法:固定已知边或角,按直角顶点分类;利用三角函数、勾股定理建立方程求解.
变式5-1 如图,抛物线与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,对称轴为直线,顶点为D,点B的坐标为.
(1)填空:点A的坐标为______,点 D的坐标为______,抛物线的解析式为______;
(2)是抛物线对称轴上一动点,是否存在点P,使是以为斜边的直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)当二次函数的自变量x满足时,函数y的最小值为,求m的值.
变式5-2 定义:在平面直角坐标系中,当点N在图形M的内部,或在图形M上,且点N的横坐标和纵坐标相等时,则称点N为图形M的“立信之点”.
(1)如图①,矩形的顶点坐标分别是,,,,在点中,是矩形“立信之点”的是 ;
(2)如图②,已知点A,B是抛物线上的“立信之点”,点C是抛物线的顶点.连接,,,若是以点C为直角顶点的直角三角形,求c的值;
(3)在(2)的条件下,点P为抛物线上一点,点Q为平面内一点,是否存在点P、Q,使得以为对角线,以A、B、P、Q为顶点的四边形是菱形?若存在,求点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
题型6、等腰直角三角形的存在性问题
典例6 如图①,已知抛物线的图象经过点,过点A作轴交抛物线于点C,的平分线交线段于点E,点P是抛物线上的一个动点.
(1)求抛物线的关系式;
(2)将抛物线L向上平移h个单位长度,使平移后所得抛物线的顶点落在内(包括的边界),求h的取值范围;
(3)如图②,F是抛物线的对称轴l上的一点,在抛物线上是否存在点P,使成为以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,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.
题型模版
1.特征:动点与定点构成等腰直角三角形,需同时满足等腰和直角条件.
2.方法:按直角顶点分类,利用两腰相等且互相垂直列方程;结合二次函数解析式求解,注意多解取舍.
变式6-1 如图,在平面直角坐标系中,直线与x轴,y轴分别交于点A,C,抛物线过点A和点C,与x轴交于点B.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)抛物线对称轴与直线交于点D,若P是直线上方抛物线上的一个动点(点P不与点A,C重合),求面积的最大值;
(3)点M是抛物线对称轴上的一动点,x轴上方的抛物线上是否存在点N,使得是以为直角边的等腰直角三角形;若存在,请直接写出点N坐标;若不存在,请说明理由.
变式6-2 (25-26九年级下·山东烟台·期中)如图,二次函数的图象与直线交于点和点,对称轴是直线,过B平行于x轴的直线与抛物线的另一个交点是C.M是抛物线上任意一点,其横坐标是m.
(1)求抛物线的函数关系式;
(2)当点M在直线上方时,若,求m的值;
(3)设N是直线上的点,是否存在点M和点N的位置,使是以为斜边的等腰直角三角形?若存在,请求所有m的值;若不存在,请说明理由.
变式6-3 我们约定:在平面直角坐标系中,对于两条抛物线和,若这两条抛物线有公共顶点,则称这两条抛物线互为“同源”抛物线.
(1)下列选项中,与抛物线互为“同源”抛物线的是___________;
①;②;③
(2)若点不在抛物线上,也不在其任意一条“同源”抛物线上,求出所有符合题意的点坐标;
(3)已知抛物线及其“同源”抛物线.若抛物线,与直线各有两个公共点,从左到右依次记为点,,,,且以,,为边的三角形是等腰直角三角形,求的值.
压轴挑战—攻克高难压轴,突破思维上限
23.如果三角形有一边上的中线恰好等于这条边长,那么称这个三角形为“智汇三角形”,这条中线叫做这个三角形的“智汇中线”.
(1)请根据定义判断下列命题的真假(请在真命题后的横线内打“√”,假命题后的横线内打“”)
①等腰直角三角形一定是“智汇三角形”.
②直角三角形若是“智汇三角形”,那么“智汇中线”一定是较长直角边上的中线.
(2)如图1,中,,,,求证:是“智汇三角形”.
(3)如图2,点,在抛物线上,且轴,若是“智汇三角形”,求的“智汇中线”的长.
24.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于两点(点在点的左侧),与轴交于点,
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)在抛物线上是否存在点,使得是以为底的等腰三角形,若存在,请求出点的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)连接,把抛物线沿射线方向平移个单位得新抛物线是新抛物线上一点,是新抛物线对称轴上一点,当以为顶点的四边形是平行四边形时,求出点的坐标.
25.如图所示,在平面直角坐标系中,抛物线的对称轴是直线,拋物线与x轴分别交于点A、B,与y轴交于点C,点A的坐标是.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1所示,P是第一象限抛物线上的一个动点,点D是抛物线对称轴与x轴的交点,连接、、.求四边形的面积的最大值,并求出此时点P的坐标;
(3)如图2所示,在(2)的条件下,点M是直线上一点,当是以为腰的等腰三角形时,请直接写出点M的坐标.
26.如图,已知抛物线 的对称轴为,且抛物线经过,
(1)若直线经过两点,求直线所在直线的解析式;
(2)抛物线的对称轴上找一点,使点到点的距离与到点的距离之和最小,求出此点的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上的是否存在点,使为直角三角形,若存在,请求出符合条件的点的坐标?若不存在,请说明理由.
(4)在抛物线的对称轴上的是否存在点,使为等腰三角形,若存在,请求出符合条件的点的坐标?若不存在,请说明理由.
27.已知二次函数.
(1)求m的值.
(2)当x为何值时,此二次函数有最小值?求出这个最小值,并指出当x如何取值时,y随x的增大而减小?
(3)若将此二次函数的图象向左平移3个单位长度,再向下平移1个单位长度,直接写出平移后新抛物线的顶点坐标.在新抛物线的对称轴上是否存在一点Q,使以点Q与原抛物线的顶点P及原点O为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
28.如图①,抛物线与x轴交于点A和点,与y轴交于点.连接,,P是抛物线上第一象限内的一个动点,设,过点P作轴于点D,交于点E,作于点P,使且点F在左侧,以,为邻边作矩形.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点F落在抛物线上时,则________;
(3)当矩形的面积是的面积的3倍时,求点P的坐标;
(4)如图②,当点P运动到抛物线的顶点时,点Q在直线上,若以点Q,A,B为顶点的三角形是锐角三角形,请直接写出点Q纵坐标n的取值范围.
29.如图,已知抛物线与轴交于点、,顶点为.
(1)求抛物线的解析式和点的坐标;
(2)点是第一象限内抛物线上的一个动点,设的面积为,求出的最大值,并求出此时点的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点,使得以、、为顶点的三角形是直角三角形,且为斜边?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
30.如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与轴交于点,,与轴交于点.一次函数的图象过点、.
(1)求一次函数和二次函数的解析式;
(2)结合函数图象,写出使一次函数值大于二次函数值的的取值范围;
(3)若是抛物线对称轴上的一点,是否存在点,使得以,,三点为顶点的三角形是以为腰的等腰三角形?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
31.研究发现,二次函数()图象上任何一点到定点(0,)和到定直线的距离相等.我们把定点(0,)叫做抛物线的焦点,定直线叫做抛物线的准线.
(1)写出函数图象的焦点坐标和准线方程;
(2)等边三角形OAB的三个顶点都在二次函数图象上,O为坐标原点,求等边三角形的边长;
(3)M为抛物线上的一个动点,F为抛物线的焦点,P(1,3)为定点,求MP+MF的最小值.
32.(25-26八年级下·黑龙江绥化·期末)如图,抛物线经过点、,与直线交于B、D两点,点P是抛物线上一动点,记点P的横坐标为t.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P位于直线下方时,求面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)过点P作x轴的垂线交x轴于点H,若是等腰直角三角形,求点P的坐标.
33.如图,在平面直角坐标系中,为坐标原点,抛物线与轴交于点和点,点为抛物线的顶点,直线与抛物线交于点.
(1)求抛物线的解析式,并求出点坐标;
(2)若在轴上有一点,使得的三条高所在直线交于三角形外一点,设点的横坐标为,求的取值范围;
(3)若直角坐标平面中的点和点、、构成直角梯形,且面积为,直接写出点的坐标.
34.【定义】若点与平面内的,两点构成以为直角顶点的等腰直角三角形,则称点是关于点,的斜方点.
如图,二次函数与轴交于,两点,与轴交于点.
(1)如图1,若函数上存在一点是关于点,的斜方点,则的值为_____.
(2)如图2,过点作交抛物线于点,点是抛物线上,之间的一个动点,设,当最大时,求点坐标.
(3)在(2)的条件下,连接交于点,点是直线上的一个动点,点在线段上,且点是关于点,的斜方点,求点的坐标.
35.如图,在平面直角坐标系中,抛物线的图象交x轴于,两点,交y轴于点C.
(1)求抛物线F的函数表达式;
(2)点P是线段上的一个动点,沿以每秒1个单位长度的速度由点O向点B运动,过点P作轴,交抛物线于点E,交直线于点M.在点P运动过程中,运动时间t为何值时,?
(3)设抛物线F顶点为D,点N是y轴上一动点,试判断是否存在这样的点N,使得以点B,D,N为顶点的三角形为直角三角形,若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
36.如图,若二次函数的图象交x轴于点和点,与y轴交于点C,P为该函数图象上不与顶点重合的任意一点,且点P的横坐标为m.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)若点P在第一象限内的图象上,且的面积,求点P的坐标;
(3)若该二次函数图象的顶点为D,过点P作对称轴的垂线,垂足为E,设.
①求DE的长(用含n的式子表示);
②定义:对于平面内两点M,N,若点Q满足,则称点Q为线段的中垂点.若点F是线段的中垂点,且为直角三角形,求直角的直角顶点不在二次函数图象内部的m的取值范围.
37.如图,直线与x轴,y轴分别交于点A,点B,两动点D,E分别从点A,点B同时出发向点O运动(运动到点O停止),运动速度分别是1个单位长度/秒和个单位长度/秒,设运动时间为t秒.以点A为顶点的抛物线经过点E,过点E作x轴的平行线,与抛物线的另一个交点为点G,与相交于点F.
(1)求点A,点B的坐标;
(2)用含t的代数式分别表示和的长;
(3)是否存在t的值,使是直角三角形?若存在,求出此时抛物线的解析式;若不存在,请说明理由.
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题型1、等腰三角形的存在性问题
典例1 (25-26九年级上·广东广州·期中)如图,抛物线与x轴交于A、B两点点A在点B的左侧,点A的坐标为,与y轴交于点,作直线,动点P在x轴上运动,过点P作轴,交抛物线于点M,交直线于点N,设点P的横坐标为.
(1)求抛物线的解析式和直线的解析式;
(2)当点P在线段上运动时,求面积的最大值及取得最大值时点M的坐标;
(3)当点P在线段上运动时,若是等腰三角形时,直接写出m的值为______.
【答案】(1),
(2),M的坐标为
(3)1或2
【分析】本题考查二次函数和一次函数混合运用以及坐标法的应用,属于难题.
代入A、C求抛物线解析式,求与x轴交点得B,再求直线解析式;
设P点横坐标得M、N坐标,表出并配方求最值,进而得M坐标与最大面积;
分、、三种情况列方程,求解并舍去不合题意值.
【详解】(1)解:将点、代入抛物线,
得,
解得,
抛物线解析式为,
令,则,
解得,
故点,
设直线解析式为,
将代入得,
解得,
直线解析式为;
(2)解:由题意,点,
则,,其中,
,
配方得,
当时,最大值为,
,
当最大时,最大,最大值为,
将代入,得,
故M的坐标为;
(3)解:由(2)知,点,点,点,
,
,
当时,,
解得舍;
当时,,
解得不合题意舍,
当,,
解得舍去,
综上或
题型模版
1.特征:抛物线上动点与两定点构成等腰三角形,判断是否存在或求满足条件的动点坐标.
2.方法:按“哪两边相等”分三种情况讨论;用两点间距离公式列方程,结合二次函数解析式求解,注意去重和回代检验.
变式1-1 (24-25九年级上·广东韶关·期中)如图,直线与抛物线相交于和.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点是线段上的动点,过点作轴,交抛物线于点.是否存在这样的点,使线段的长有最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由;
(3)轴上是否存在点,使得为等腰三角形?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,当时,线段有最大值且为
(3)存在,或或或或
【分析】(1)把代入直线,求出,再根据待定系数法求解即可;
(2)设动点的坐标为,则点的坐标为,表示出,再结合,根据二次函数的性质求解即可.
(3)设点,分为①当时,②当时,③当时,列方程求解即可.
【详解】(1)解:把代入直线得,
,
在抛物线上,
,解得:,
抛物线的解析式为.
(2)解:存在.
理由如下:设动点的坐标为,则点的坐标为,
,
点是线段上的动点,
,
当时,线段有最大值且为.
(3)解:存在.
设点,
①当时,,
解得:,
或.
②当时,,
解得:,
或.
③当时,,
解得:,
,
综上所述,为等腰三角形时,点的坐标为或或或或.
【点睛】本题主要考查对用待定系数法求二次函数的解析式,等腰三角形的性质,勾股定理,一次函数上点的坐标特征,二次函数图象上点的坐标特征,二次函数的最值等知识点的理解和掌握,综合运用这些性质进行计算是解此题的关键.题型较好,综合性强.
变式1-2 如图,抛物线交轴于点和点,交轴于点,点在第二象限的抛物线上.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)当点的坐标为时,求的面积;
(3)请过点作轴,交直线于点,是否存在点,使得四边形是平行四边形?如果存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由;
(4)轴上,是否存在一点,使为等腰三角形?若存在,直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,
(4)存在,,,,
【分析】(1)将点和代入解析式即可求解;
(2)连接,可求,,由 即可求解;
(3)用待定系数法可求直线的表达式为,设,由平行四边形的性质得,即可求解;
(4)①为顶点时, 在轴上分别截取,即可求解;②为顶点时,由等腰三角形的性质得,即可求解;③为顶点时,过的中点作交轴于,作轴交轴于,可证,由相似三角形的性质得,即可求解.
【详解】(1)解:抛物线交轴于点和点,
交轴于点,
,
解得,
;
(2)解:如图,连接,
,
令,
即,
解得,,
,
,
,,
,
,
;
(3)解:如图,
,
设直线的表达式为
,解得
作轴,交于点,
设,
,
四边形是平行四边形,
,
解得,
,
点的坐标为;
(4)解:①如图,为顶点时,
在轴上分别截取,
,
,
,
,;
②如图,为顶点时,
,
,
;
③如图,为顶点时,
过的中点作交轴于,作轴交轴于,
轴,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
;
,
解得:,
,
;
,,,.
【点睛】本题考查了二次函数综合,待定系数法,平行四边形的性质,等腰三角形的判定及性质,勾股定理,三角形相似的判定及性质等,掌握判定方法及性质,能根据等腰三角形的顶点不同进行分类讨论是解题的关键.
变式1-3 (2025·江苏无锡·中考真题)已知二次函数图象的顶点为,与轴交于点,对称轴与轴交于点.
(1)若该函数图象经过点,求点的横坐标;
(2)若,点和在该函数图象上,证明:;
(3)若是等腰三角形,求的值.
【答案】(1)点的横坐标为
(2)
证明:∵点和在函数图象上,
∴,,
∵,
,
∴.
(3)或
【分析】(1)把代入可得,再进一步求解即可.
(2)先求解,,结合,,再进一步计算即可.
(3)先求解,,,可得,,,再分三种情况讨论即可.
【详解】(1)解:∵二次函数图象过点,
∴,
解得:,
∴二次函数为,
∴,
∴点的横坐标为.
(2)略
(3)解:在函数中,
当时,,
∴,
∵,二次函数图象的顶点为,对称轴与轴交于点
∴,,
∴,,,
当时,则,
解得:(舍去),,
当时,则,
解得:(舍去),,
当时,∴,,则和重合,舍去,
当时,则,
解得:(舍去),,,
综上:或.
【点睛】本题考查二次函数综合应用,涉及待定系数法,等腰三角形定义,两点间的距离公式等,解题的关键是分类讨论思想的应用.
题型2、特定边角的等腰三角形存在性问题
典例2 (25-26九年级上·陕西西安·阶段检测)如图,已知抛物线与x轴交于、两点,与y轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接,在直线上方的抛物线上有一点M,使得的面积最大,求出M点的坐标.
(3)在抛物线的对称轴上是否存在以为腰的点P,使得是等腰三角形?若存在,请直接写出符合条件的点P的坐标.
【答案】(1)
(2)
(3)共存在3个点,,,使是以为腰的等腰三角形
【分析】本题考查用待定系数法求二次函数解析式,等腰三角形的性质,三角形面积的求法等;
(1)利用待定系数法即可求得解析式;
(2)设M的坐标为,根据即可得出的面积S关于n的函数关系式,进而求得M的坐标.
(3)根据点P在抛物线对称轴上,可设点P的坐标为,分两种情况讨论,①,②,求出m的值后即可得出答案.
【详解】(1)解:设抛物线的解析式为,
∵抛物线与x轴交于、两点,与y轴交于点.
∴
解得:
∴抛物线的解析式为.
(2)解:如图,设M的坐标为,
∵.
∴,
∴,, ,
∴,
∴当时,的面积最大,最大值是,
∴,
∴.
(3)解:存在,理由如下:
∵抛物线与x轴交于、两点,
∴抛物线的对称轴为:,假设存在满足题意:
①当时, ,
解得:,
∴,
②当时,,
解得:,,
∴,,
综上,共存在3个点,,,使是以为腰的等腰三角形.
题型模版
1.特征:给定某一边、一角或顶点位置,求满足特定条件的等腰三角形.
2.方法:先固定已知边或角,再按等腰关系分类;利用坐标关系列方程求解.
变式2-1 如图,在平面直角坐标系中,二次函数交轴于点,,交轴于点,在轴上有一点,连接.
(1)求二次函数的表达式;
(2)若点为抛物线在轴负半轴上方的一个动点,求面积的最大值及此时点的坐标;
(3)抛物线对称轴上是否存在点,使为以为底的等腰三角形?若存在,请直接写出点的坐标即可;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)抛物线的表达式为
(2)面积的最大值为,此时D点坐标为
(3)存在,点P的坐标为
【分析】此题考查二次函数的图象与性质,用待定系数法求函数表达式,等腰三角形的判定等知识,数形结合与分类讨论数学思想是解题的关键.
(1)直接用待定系数法求解即可;
(2)可求得直线的表达式为过点D作 轴于点G, 交于点F, 设则所以,则 ,即可求得面积的最大值是;
(3)先求得抛物线的对称轴为直线设,再根据为等腰三角形,且以为底边,利用坐标两点距离公式列出方程求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线经过点, ,
,
解得
∴二次函数的表达式为.
(2)解:设直线的表达式为则
解得
∴直线的表达式为
如图1,过点D作轴于点G,交于点F,
设则
,
,
,
∴当时, ,
此时,,
面积的最大值是,此时D点坐标为;
(3)解:存在,理由如下:
,
∴抛物线的对称轴为直线,
设,
为等腰三角形,且以为底边,
,
,,
解得,
.
变式2-2 如图,抛物线与x轴交于,两点,与y轴交于点.直线与抛物线交于A,D两点,与y轴交于点E,点D的坐标为.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P是抛物线上的点且在直线上方,连接、,求当面积最大时点P的坐标及该面积的最大值;
(3)在y轴上是否存在点Q,使是以为腰的等腰三角形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)当面积最大时点P的坐标为及该面积的最大值为;
(3)存在,或或.
【分析】(1)利用待定系数法即可求解;
(2)过点P作于H,交直线于F,直线过点D作于G,设直线的解析式为,解方程组得到直线的解析式为,设,则,求得,设面积,根据二次函数的性质即可得到结论;
(3)利用勾股定理得,①当,在点C的上方时,②当,在点C的下方时,③当时,解方程即可求解.
【详解】(1)解:抛物线经过点,,,
,
解得,
物线的解析式为;
(2)解:如图1,过点P作于H,交直线于F,直线过点D作于G,
设直线的解析式为,
直线经过,,
,
解得,
直线的解析式为,
点P是抛物线上的点且在直线上方,
设,则,
,
设面积为,
,
,
当最大值为时,,此时,
当面积最大时点P的坐标为及该面积的最大值为;
(3)解:当时,,
,
,
①当,在点C的上方时,
,
点的坐标为;
②当,在点C的下方时,
,
点的坐标为;
③当时,
设,则,
,
点的坐标为;
综上所述,存在点Q,使是以为腰的等腰三角形,点Q的坐标为或或.
【点睛】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,一次函数的性质,待定系数法求函数解析式,勾股定理,等腰三角形的性质等知识,解题的关键是学会利用参数构建二次函数解决最值问题,学会构造特殊三角形解决问题.
变式2-3 如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过,两点,并与x轴交于另一点B.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)求点B坐标;
(3)设是抛物线上的一个动点,过点P作直线轴于点M.交直线于点N.
①若点P在第一象限内,试问:线段的长度是否存在最大值?若存在,求出它的最大值及此时x的值;若不存在,请说明理由;
②当点P运动到某一位置时,能构成以为底边的等腰三角形,求此时点P的坐标及等腰的面积.
【答案】(1)
(2)
(3)①线段的长度的最大值为;②点的坐标为,,的面积为;或点的坐标为,,的面积为.
【分析】(1)将点、的坐标代入函数解析式,即利用待定系数法求出二次函数解析式;
(2)令,得,解得:,即可求出点B的坐标;
(3)①设点的坐标为,则的坐标为,构建二次函数,然后由二次函数的最值问题,求得答案;②求出的垂直平分线的解析式,用方程组求出点的坐标即可解决问题.
【详解】(1),,且点、在抛物线上,
∴,
解得,
该抛物线所对应的函数关系式为;
(2)令,得,
解得:,
;
(3)①如图2中,
已知,,
∴设直线所在直线的解析式为,
∴,
解得,,
∴直线的解析式为:,
点在抛物线上,且轴,点N在直线的图象上,
设点的坐标为,则点的坐标为,
又点在第一象限,
∴,
,
,
当时,
线段的长度的最大值为.
②解:如图3中,
由题意知,点在线段的垂直平分线上,
又由①知,,
的中垂线同时也是的平分线,
设点的坐标为,
又点在抛物线上,于是有,
,
解得,,
点的坐标为:,或,,
若点的坐标为,,此时点在第一象限,
在和中,,
,
,
,
,
若点的坐标为,,此时点在第三象限,
则.
综上所述的面积为或.
【点睛】此题主要考查了待定系数法求二次函数解析式,线段垂直平分线的性质,二次函数最值问题,解题的关键是学会利用对称解决最小值问题,学会构建二次函数解决最值问题,属于中考压轴题.
题型3、等边三角形的存在性问题
典例3 (25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测)已知抛物线的图象经过原点和点,顶点为B,且顶点B的纵坐标为2.
(1)求抛物线的对称轴;
(2)求证:是以点B为直角顶点的等腰直角三角形;
(3)设点P是抛物线上一点(P不与点O,A,B重合),点Q在x轴上.是否存在正三角形?若存在,请求出满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)存在,点Q的坐标为或
【分析】(1)根据的图象经过点,即可求解.
(2)由(1)可计算得二次函数图象的顶点坐标为,可画出图象,则,即可得,即可证明是等腰直角三角形.
(3)根据点在抛物线上,且抛物线经过与三点,设,将代入,可解得,即可得.要使是正三角形,设点为,过点作轴,交轴于点,分三种情况:当时, 当时, 当时,分别求解即可.
【详解】(1)解:∵的图象经过点,
∴抛物线的对称轴为直线;
(2)解:由(1)可计算得二次函数图象的顶点坐标为,可画图象如图.
,
,
又∵,
,
,
∴是等腰直角三角形.
(3)解:∵点在抛物线上,且抛物线经过与三点,设,
将代入,可解得.
,
要使是正三角形,
设点为,过点作轴,交轴于点,
分三种情况:
当时,,
,
,
∴,
解得(与点重合,舍去),(不符合题意舍去).
当时,则有:,
,
解得,
根据正三角形对称性,点在轴上,
∴点坐标为.
当时,则有:,
,
解得,
,
∴点的坐标为.
综上所述,点的坐标为:或.
【点睛】此题考查了二次函数的图像和性质、待定系数法、等腰三角形的性质、勾股定理,一次函数的图像和性质,数形结合和准确计算是解题的关键.
题型模版
1.特征:在二次函数图象上找点,使其与两定点构成等边三角形.
2.方法:利用三边相等且内角60°,或旋转60°进行转化;列距离方程和角度关系,结合抛物线解析式求解.
变式3-1 已知二次函数(,均为常数).
(1)若函数图象经过原点,且对称轴是直线,求二次函数表达式;
(2)若函数图象上有两点,,且,求的取值范围;
(3)将二次函数的图象平移,使其顶点始终落在直线上,与该直线的另一个交点为,在轴上是否存在点使得为等边三角形?若存在,求出;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,或
【分析】(1)结合二次函数的函数图象经过原点,对称轴为直线,再建立方程组求解即可;
(2)计算,,结合,再进一步求解即可;
(3)设顶点,可得平移后的解析式为:,求解,可得,结合,再进一步求解即可.
【详解】(1)解:∵二次函数的函数图象经过原点,对称轴为直线,
∴,解得:,
∴二次函数为.
(2)解:∵函数图象上有两点,,
∴,
,
∵,
∴,
解得:.
(3)解:∵二次函数的图象平移,使其顶点始终落在直线上,
∴设顶点,
∴平移后的解析式为:,
∴,
∴,
整理得:,
∴,
解得:,,
∴,
∴,
∵为等边三角形,点,
∴,
∵,,
∴,,
∴,
解得:,即,
∴,
∴,
解得:,,
∴存在满足条件的点,的值为或.
变式3-2 如图,已知抛物线与x轴交于两点,与y轴交于点.将抛物线向右平移个单位得到抛物线与x轴交于D,E两点(点D在点E的左侧),与抛物线在第一象限交于点M.
(1)求抛物线的解析式,并求出其对称轴;
(2)①当时,直接写出抛物线的解析式;
②直接写出用含m的代数式表示点M的坐标;
(3)连接.在抛物线平移的过程中,是否存在是等边三角形的情况?若存在,请求出此时m的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1),其中对称轴是直线;(2)①;②点M的坐标为;(3)存在,.
【分析】(1)直接利用待定系数法即可求得抛物线解析式,继而根据解析式即可求得抛物线的对称轴;
(2)①利用抛物线平移规律即可求得C2解析式;
②利用抛物线平移规律即可求得M的横坐标,进而代入C1抛物线解析式即可;
(3)过点M做于点N,分别表示出点D、M、N、A的坐标,根据两点间的坐标公式可得DN、MN,根据等边三角形的性质列方程,解方程即可求解.
【详解】解:(1)设抛物线的解析式为.则
解得
抛物线的解析式为,
其中对称轴是直线
(2)①由(1)知:抛物线的解析式为,
即,
当时,根据抛物线平移规律可得:
抛物线解析式为:
②根据抛物线平移规律可得,抛物线向右平移个单位得到抛物线解析式为: ,
其对称轴为:
∴交点M横坐标为:
将其代入抛物线解析式可得:
∴点M的坐标为;
(3)存在m值使是等边三角形.理由如下:
过点M做于点N
∵,
∴
若是等边三角形,则,
∴即
解得(不合题意,舍去),
∴当时,是等边三角形.
【点睛】本题考查二次函数的有关知识,解题的关键是熟练掌握抛物线的性质、待定系数法求解析式、抛物线平移规律、等边三角形的性质.
变式3-3 已知二次函数.
(1)图象经过点时,则_________;
(2)当时,函数值y随x的增大而减小,求m的取值范围;
(3)以抛物线的顶点A为一个顶点作该抛物线的内接正三角形(M,N两点在抛物线上),请问:的面积是与m无关的定值吗?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)4;(2)m≥2;(3)的面积是与m无关的定值,S△AMN=.
【分析】(1)将点代入二次函数解析式即可求出m;
(2)求出二次函数的对称轴为x=m,由抛物线的开口向上,在对称轴的左边y随x的增大而减小,可求出m的取值范围;
(3)在抛物线内作出正三角形,求出正三角形的边长,然后计算三角形的面积,可得到△AMN的面积是与m无关的定值.
【详解】解:(1)将点代入可得:,
解得:m=4;
(2)二次函数的对称轴是:x=m,
∵当x≤2时,函数值y随x的增大而减小,
∴m≥2;
(3)的面积是与m无关的定值;
如图:顶点A的坐标为(m,−m2+4m−8),△AMN是抛物线的内接正三角形,MN交对称轴于点B,
∵tan∠AMB=tan60°=,
∴AB=BM=BN,
设BM=BN=a,则AB=a,
∴点M的坐标为(m+a,a−m2+4m−8),
∵点M在抛物线上,
∴a−m2+4m−8=(m+a)2−2m(m+a)+4m−8,
整理得:,
解得:a=或a=0(舍去),
∴△AMN是边长为的正三角形,
∴AB=3,S△AMN=,与m无关.
【点睛】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的图象和性质、等边三角形的性质以及特殊角三角函数的应用,其中(3)问有一定难度,根据点M在抛物线上,求出正三角形的边长是解题关键.
题型4、直角三角形的存在性问题
典例4 在平面直角坐标系中,点,点在抛物线上,设抛物线的对称轴为直线.
(1)当,时,求抛物线与轴的交点坐标;
(2)当时,设抛物线与轴交于点,顶点为,过点作轴的平行线交抛物线另一点,能否是直角三角形?若能,求出的值,若不能,请说明理由.
(3)若,点也在抛物线上,若,求的取值范围及的取值范围.
【答案】(1),;
(2)能,,;
(3),.
【分析】本题考查二次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,三角形的面积问题;
(1)由待定系数法求出函数表达式,即可求解;
(2)当能否是直角三角形时,由函数的对称性,则为等腰直角三角形,则,即可求解;
(3)由<得到<则<,即可求解.
【详解】(1)解:由题意得,抛物线过点、、,
则,
解得:,
则抛物线的表达式为:,
令,
则,
即抛物线与轴的交点坐标为:,;
(2)能,理由:
当时,则抛物线的对称轴为直线,
当时,如下图,
当能否是直角三角形时,
由函数的对称性,则为等腰直角三角形,
则,
即,则,
即,
解得:;
当时,
同理可得:;
综上,;
(3),
即
则,
即,
当时,,
则,
同理可得:当时,,
即.
题型模版
1.特征:动点与两定点构成直角三角形,需确定直角顶点位置.
2.方法:按直角顶点分类讨论;用勾股定理列方程,结合二次函数求解.
变式4-1 (25-26九年级上·浙江绍兴·阶段检测)定义:在平面直角坐标系中,直线称为抛物线的伴随直线,如直线为抛物线的伴随直线.若抛物线的伴随直线是,则________(用的代数式表示);若该抛物线经过定点,且与轴交于点和点.当为直角三角形时,则__________.
【答案】
【分析】本题考查了二次函数综合运用,新定义运算,熟练掌握新定义以及二次函数的性质是解题的关键.
根据定义可得抛物线解析式为,据此可得,根据抛物线解析式,可得定点,进而可证明为抛物线顶点,则,故为等腰直角三角形,由于点Q到的距离为3,则,可得交点坐标为或,据此利用待定系数法求解即可;
【详解】解:∵抛物线的伴随直线是,
∴原抛物线解析式为,
∴,.
∵抛物线解析式为,
∴时的函数值与a值无关,此时,
∴即抛物线过定点,且点Q为抛物线顶点,对称轴为直线.
∵点A、B为抛物线与x轴的交点,Q为抛物线顶点,
∴,
∵点A、B与定点Q构成直角三角形,
∴,即为等腰直角三角形.
∵为抛物线顶点,对称轴为直线,
∴点Q到的距离为3,
∴,
∴点A、B到对称轴的距离为3,
∴抛物线与轴交点坐标为或,
选择代入,可得
解得.
故答案为:;.
变式4-2 如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于点,(点在点的右侧),与轴交于点,直线经过点,.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)是第二象限内抛物线上的一个动点,过点作轴交直线于点,设点的横坐标为,的长为.求与的函数关系式,并写出的取值范围;
(3)设抛物线的顶点为,问在轴上是否存在一点,使得为直角三角形?若存在,直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2)();
(3)存在.点N的坐标为或或或.
【分析】(1)对于,令,求出值,令,求出的值,进而得到、的坐标,待定系数法求出抛物线的函数表达式;
(2)求出点坐标,根据两点间的距离求出的解析式,根据点在第二象限,写出m的取值范围即可;
(3)分别以为直角顶点,为直角顶点和为直角顶点三种情况,进行讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵,
∴当时,,当时,,解得:,
∴、,
∵抛物线经过点A,B
∴,
解得:,
∴;
(2)解:∵点P的横坐标为,
∴,
∵轴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵P是第二象限内抛物线上的一个动点,
∴;
∴;
(3)解:存在,设点,
∵,
∴,
∵,
∴;
①当点为直角顶点时:,解得:,
∴;
②当点为直角顶点时,,解得:,
∴;
③当点为直角顶点时:,解得:或,
∴或;
综上:或或或.
题型5、特定边角的直角三角形存在性问题
典例5 (24-25九年级上·浙江杭州·阶段检测)如图,一条抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,已知点的坐标是,并且.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点是抛物线上之间的动点,过点作垂直于轴于点,交直线于点,连接、,当的面积最大时,求出点的坐标;
(3)抛物线上是否存在点,使得是以为直角边的直角三角形?若存在,求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,或;
【分析】(1)先求出、两点坐标,再设交点式,将点坐标代入求解即可;
(2)利用待定系数法求出直线的解析式为,设,则,进而得出,根据得到关于的二次函数,再配方求最值即可;
(3)分两种情况讨论:①当点为直角顶点时,过点作交抛物线于点,过点作轴于点;②当点为直角顶点时,过点作交抛物线于点,过点作轴于点,根据等腰直角三角形的判定和性质,找出相等线段,再设点坐标,进而得到一元二次方程,即可求解.
【详解】(1)解:点的坐标是,
,
,
,,
,,
抛物线与轴交于、两点,
设抛物线的解析式为,
与轴交于点,
,
解得:,
,
即抛物线的解析式为;
(2)解:设直线的解析式为,
则,解得:,
直线的解析式为,
点是抛物线上之间的动点,
设,
轴,交直线于点,
,
,
,
,
当时,有最大值为8,
,
即当的面积最大时,求出点的坐标为;
(3)解:存在,理由如下:
①当点为直角顶点时,过点作交抛物线于点,过点作轴于点,
,
,
,
,
,
,
是等腰直角三角形,
,
设,
,,
,
,
解得:,(舍),
当时,,
;
②当点为直角顶点时,过点作交抛物线于点,过点作轴于点,
,,
,
是等腰直角三角形,
,
轴,
是等腰直角三角形,
,
设,
,,
,
,
解得:,(舍),
当时,,
,
综上可知,抛物线上存在点,使得是以为直角边的直角三角形,点的坐标为或;
【点睛】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的图象和性质,求二次函数解析式,求一次函数解析式,二次函数的最值问题,等腰直角三角形的判定和性质,一元二次方程的应用等知识,利用数形结合和分类讨论的思想解决问题是关键.
题型模版
1.特征:给定某一边、一角或直角边条件,求满足特定条件的直角三角形.
2.方法:固定已知边或角,按直角顶点分类;利用三角函数勾股定理建立方程求解.
变式5-1 如图,抛物线与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,对称轴为直线,顶点为D,点B的坐标为.
(1)填空:点A的坐标为______,点 D的坐标为______,抛物线的解析式为______;
(2)是抛物线对称轴上一动点,是否存在点P,使是以为斜边的直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)当二次函数的自变量x满足时,函数y的最小值为,求m的值.
【答案】(1)
(2)存在,或;
(3)或
【分析】(1)由对称轴为直线, 点的坐标为,得,用待定系数法可求得抛物线的解析式为即可得顶点;
(2)设, 可得 根据是以为斜边的直角三角形,有 即可解得或;
(3)由抛物线对称轴为直线分三种情况: ①当 即 时, 随的增大而减小,可得 ②当 即 时, 时最小值为这种情况不存在最小值为;③当 时,随的增大而增大,有 ,分别解方程可得答案.
【详解】(1)解:∵对称轴为直线 , 点的坐标为,
∴,
将代入得:
,解得
∴抛物线的解析式为,
当 时, ,
,
故答案为:;
(2)解:存在点, 使是以为斜边的直角三角形,理由如下:
设,
在中,令 得 ,
∴,
∵,
,, ,
是以AC为斜边的直角三角形,
,
,
解得或
∴或;
(3)解:由抛物线对称轴为直线分三种情况:
①当 即 时,随的增大而减小,
时,取得最小值,
,
解得 (舍去)或 ,
∴此时 ;
②当 即时, 时最小值为 ,
∴这种情况不存在最小值为;
③当时, 随的增大而增大,
时, 取最小值,
,
解得(舍去)或 ;
∴此时 ,
综上所述, 或 .
【点睛】本题考查二次函数的综合应用,涉及待定系数法,直角三角形判定,函数的最值问题等,解题的关键是掌握勾股逆定理和分类讨论思想的应用.
变式5-2 定义:在平面直角坐标系中,当点N在图形M的内部,或在图形M上,且点N的横坐标和纵坐标相等时,则称点N为图形M的“立信之点”.
(1)如图①,矩形的顶点坐标分别是,,,,在点中,是矩形“立信之点”的是 ;
(2)如图②,已知点A,B是抛物线上的“立信之点”,点C是抛物线的顶点.连接,,,若是以点C为直角顶点的直角三角形,求c的值;
(3)在(2)的条件下,点P为抛物线上一点,点Q为平面内一点,是否存在点P、Q,使得以为对角线,以A、B、P、Q为顶点的四边形是菱形?若存在,求点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)1
(3)存在,或
【分析】(1)根据“立信之点”的定义解答即可;
(2)设点的坐标为,点的坐标为,先求出和的值,再求出顶点的坐标,然后利用两点之间的距离公式、勾股定理建立方程求解即可;
(3)先求出点的坐标,再根据建立方程求出点的坐标,然后根据对角线互相平分可求出点的坐标.
【详解】(1)解:∵矩形的顶点坐标分别是,,,,
∴矩形“立信之点”满足,,
∴点是矩形“立信之点”.
(2)解:∵点是抛物线上的“立信之点”,
∴点是直线上的点,
设点的坐标为,点的坐标为,
联立得:,
∴是这个关于的一元二次方程的两个不相等的实数根,
∴,,
将二次函数化成顶点式为,
∴抛物线的顶点的坐标为,
∴,,,
∵是以点为直角顶点的直角三角形,
∴,即,
整理得:,
∴,即,
解得或,
当时,二次函数为,顶点坐标为,
联立,解得或,
此时,点与点重合,不能构成,不符合题意,舍去,
∴的值为1.
(3)解:由(2)可知,二次函数的解析式为,
联立得:,
解得或,
∴,,
设点的坐标为,
∵以为顶点的菱形是以为对角线的,
∴,
∴,
即,
整理得:,
解得或,
当时,,则此时点的坐标为,
当时,,则此时点的坐标为,
设点的坐标为,
由菱形的性质得:对角线互相平分,
∴或,
解得或,
∴存在点,使得以为对角线,以为顶点的四边形是菱形,此时点的坐标为或.
题型6、等腰直角三角形的存在性问题
典例6 如图①,已知抛物线的图象经过点,过点A作轴交抛物线于点C,的平分线交线段于点E,点P是抛物线上的一个动点.
(1)求抛物线的关系式;
(2)将抛物线L向上平移h个单位长度,使平移后所得抛物线的顶点落在内(包括的边界),求h的取值范围;
(3)如图②,F是抛物线的对称轴l上的一点,在抛物线上是否存在点P,使成为以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,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)
(3)或或或
【分析】(1)待定系数法求出函数解析式即可;
(2)求出平移后的抛物线的顶点坐标,设直线交于点M,交于点N,求出的坐标,根据点F在内(包括的边界),列出不等式进行求解即可;
(3)分四种情况,进行讨论求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线的图象经过点,
∴ ,解得,
∴抛物线的解析式为:;
(2)解:∵,
∴抛物线的对称轴为直线, 顶点为,抛物线L向上平移h个单位长度后顶点为.
设直线交于点M,交于点N,则,如图2,
∵的平分线交线段于点E,
∴直线的解析式为:,
∴,
∵点F在内(包括的边界),
∴,解得;
(3)解:设,分四种情况:
①当P在对称轴的左边,且在x轴下方时,如图3,过P作轴,交y轴于M,交l于N,
∴,
∵是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,则,
解得:或,
∵,不合题意,舍去,
∴,此时,
∴P的坐标为;
②当P在对称轴的左边,且在x轴上方时,同理得:,
解得:或,
∵,不合题意,舍去,
∴,此时,
∴P的坐标为;
③当P在对称轴的右边,且在x轴下方时,如图4,过P作轴于N,过F作于M,
同理得,
∴,则,解得:,;
∵,不合题意,舍去,
∴,此时,
P的坐标为;
④当P在对称轴的右边,且在x轴上方时,如图5,
同理得,解得:或(舍),
P的坐标为:;
综上所述,点P的坐标是:或或或.
题型模版
1.特征:动点与定点构成等腰直角三角形,需同时满足等腰和直角条件.
2.方法:按直角顶点分类,利用两腰相等且互相垂直列方程;结合二次函数解析式求解,注意多解取舍.
变式6-1 如图,在平面直角坐标系中,直线与x轴,y轴分别交于点A,C,抛物线过点A和点C,与x轴交于点B.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)抛物线对称轴与直线交于点D,若P是直线上方抛物线上的一个动点(点P不与点A,C重合),求面积的最大值;
(3)点M是抛物线对称轴上的一动点,x轴上方的抛物线上是否存在点N,使得是以为直角边的等腰直角三角形;若存在,请直接写出点N坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)面积的最大值是
(3)点N坐标为或或或.
【分析】(1)先求得点A,C的坐标,再用待定系数法可得;
(2)过作轴交于,求出的对称轴直线,,设,则,利用三角形面积公式可得关于的二次函数,利用二次函数的性质求解即可;
(3)设,分,和,,两种情况列方程可解得答案.
【详解】(1)解:对于直线,令,则;令,则;∴,,把,代入得:
,
解得,
;
(2)解:过作轴交于,如图:
在中,对称轴为直线,
当时,,
,
设,则,
,
∴
,
,
当时,取最大值为5;
∴面积的最大值为5;
(3)解:∵,对称轴为直线,
设,
当,,过点N作轴的平行线交对称轴于点,过点A作轴的平行线交于点,如图,
∴,
∴,
∴,,
∴,
整理得,
解得,
∴点N坐标为或;
当,,过点N作轴的垂线交轴于点,对称轴直线交轴于点,如图,
同理,则,即,
整理得,
解得,
∴点N坐标为或;
综上,点N坐标为或或或.
【点睛】本题考查二次函数综合应用,涉及待定系数法,三角形面积,等腰直角三角形性质及应用等,解题的关键是用含字母的式子表示相关点坐标和相关线段的长度.
变式6-2 (25-26九年级下·山东烟台·期中)如图,二次函数的图象与直线交于点和点,对称轴是直线,过B平行于x轴的直线与抛物线的另一个交点是C.M是抛物线上任意一点,其横坐标是m.
(1)求抛物线的函数关系式;
(2)当点M在直线上方时,若,求m的值;
(3)设N是直线上的点,是否存在点M和点N的位置,使是以为斜边的等腰直角三角形?若存在,请求所有m的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)或
(3)存在,,,,.
【分析】(1)先求出点B的坐标,再用待定系数法求解即可;
(2)在A点上方的y轴取点D,连接,求出使得的点D的坐标,求出过点D且平行的直线的解析式,再运用求交点横坐标的方法求解m即可;
(3)作于点E,于点F,根据题意可知当,时,是以为斜边的等腰直角三角形,从而根据列出m的方程求解即可.
【详解】(1)解:将代入得,
解得:
∴点B坐标为
由题意,,
解得,,
∴抛物线的函数关系式是.
(2)当时,,
∴,
∵点B坐标为,抛物线对称轴为直线,
∴点C坐标为,
由题意,
在A点上方的y轴取点D,连接,设,则,即,
解得,
过点D作的平行线交抛物线于点M,
由题意,该直线函数关系式为
令
解得,,
或
(3)存在.,,,.
作于点E,于点F
,
当,时,,
,
,
∴,
∴当,时,是以为斜边的等腰直角三角形.
,
解得,,,,.
变式6-3 我们约定:在平面直角坐标系中,对于两条抛物线和,若这两条抛物线有公共顶点,则称这两条抛物线互为“同源”抛物线.
(1)下列选项中,与抛物线互为“同源”抛物线的是___________;
①;②;③
(2)若点不在抛物线上,也不在其任意一条“同源”抛物线上,求出所有符合题意的点坐标;
(3)已知抛物线及其“同源”抛物线.若抛物线,与直线各有两个公共点,从左到右依次记为点,,,,且以,,为边的三角形是等腰直角三角形,求的值.
【答案】(1)①②
(2)符合题意的点坐标为,,
(3)
【分析】(1)根据题中所给的新定义进行验证即可;
(2)根据题意易得抛物线的顶点坐标为,然后可得要使点既不在此抛物线上,也不在此抛物线的“同源”抛物线上,则需满足:且或且,进而求解即可;
(3)由题意可设点,是抛物线与直线的交点,则点,是抛物线与直线的交点,然后根据一元二次方程根与系数的关系可得,,则根据等腰直角三角形的性质及抛物线的对称性可知,进而可得,最后化简即可.
【详解】(1)解:由抛物线可知:顶点坐标为,根据“同源”抛物线的定义逐一验证:
①由可知:顶点坐标为,是抛物线的“同源”抛物线;
②由可知:顶点坐标为,是抛物线的“同源”抛物线;
③由可知:顶点坐标为,不是抛物线的“同源”抛物线;
(2)解:由抛物线可知:顶点坐标为,则与此抛物线的“同源”抛物线的顶点坐标也为,
∴要使点既不在此抛物线上,也不在此抛物线的“同源”抛物线上,则需满足:且或且,
解得:或,
当时,点;当时,点;当时,点;
综上所述:符合题意的点坐标为,,;
(3)解:由题意可知:抛物线M,N顶点坐标相同,对称轴相同,且,
∴,即抛物线N比抛物线M的开口窄,
设点,是抛物线与直线的交点,则点,是抛物线与直线的交点,
∴联立抛物线与直线,消去y得:,
∴,且是该方程的两个不相等的实数根,
∴根据一元二次方程根与系数的关系可得:,
同理可得:,
∴,
,
∵抛物线,是“同源”抛物线,且抛物线的顶点坐标为,抛物线的顶点坐标为,
∴,
∴,
∵以,,为边的三角形是等腰直角三角形,且抛物线,是“同源”抛物线,即抛物线,的对称轴都为直线,
∴,
∴,
∴,即,
∴,
,
∵,
∴.
压轴挑战—攻克高难压轴,突破思维上限
23.如果三角形有一边上的中线恰好等于这条边长,那么称这个三角形为“智汇三角形”,这条中线叫做这个三角形的“智汇中线”.
(1)请根据定义判断下列命题的真假(请在真命题后的横线内打“√”,假命题后的横线内打“”)
①等腰直角三角形一定是“智汇三角形”.
②直角三角形若是“智汇三角形”,那么“智汇中线”一定是较长直角边上的中线.
(2)如图1,中,,,,求证:是“智汇三角形”.
(3)如图2,点,在抛物线上,且轴,若是“智汇三角形”,求的“智汇中线”的长.
【答案】(1)①×;②√
(2)证明见解析
(3)2或
【分析】(1)根据“智汇三角形”的定义判断即可;
(2)由勾股定理得,,作边上的中线,可得,利用勾股定理得,即可得出结论;
(3)作的中线,过点作轴于,过点作于,设点,,根据“智汇三角形”的定义分类讨论即可.
【详解】(1)解:①直角三角形斜边上的中线是斜边的一半,
斜边上的中线不是这个三角形的“智汇中线”,
,,
等腰直角三角形直角边上的中线不是这个三角形的“智汇中线”,
等腰直角三角形一定不是“智汇三角形”.
故答案为:;
②直角三角形斜边上的中线是斜边的一半
斜边上的中线不是这个三角形的“智汇中线”,
较短直角边上的中线大于较长直角边,
较短直角边上的中线大于较短直角边,
较短直角边上的中线不是这个三角形的“智汇中线”,
“智汇中线”一定是较长直角边上的中线,
故答案为:;
(2)解:中,,,,
,,
如图,作的中线,
,
,
,
是“智汇三角形”;
(3)解:如图,作的中线,过点作轴于,过点作于,
设点,,
,在抛物线上,且轴,
为等腰三角形,
①若边上的中线时,即,
解得:,(舍去),
“智汇中线”;
②若边上的中线时,
点,,
,,
,
,
,
解得:(0舍去),
,
∴“智汇中线”,
综上,“智汇中线”的长为2或.
24.如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于两点(点在点的左侧),与轴交于点,
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)在抛物线上是否存在点,使得是以为底的等腰三角形,若存在,请求出点的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)连接,把抛物线沿射线方向平移个单位得新抛物线是新抛物线上一点,是新抛物线对称轴上一点,当以为顶点的四边形是平行四边形时,求出点的坐标.
【答案】(1)
(2)在抛物线上存在点P, 使得是以为底的等腰三角形,P点坐标为
(3)N点的坐标为或或
【分析】(1)用待定系数法直接求二次函数解析式即可.
(2)过点P作轴于点D,利用等腰三角的性质得出,进而求出点P的横坐标,然后代入二次函数解析式即可求出点P的纵坐标.
(3)利用平移的性质得出的解析式,设,,并分三种情况:当①,为平行四边形的对角线时,②当,为平行四边形的对角线时,③当,为平行四边形的对角线时,按照平行线分线段成比例列出等式,分别求出点N的坐标即可.
【详解】(1)解:将代入抛物线,
得∶,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为.
(2)存在点P,使得是以为底的等腰三角形,理由如下∶
如图,当时,过点P作轴于点D,则.
∵,
∴
∴,即P点横坐标为,
当时,,
∴P点坐标为
∴在抛物线上存在点P, 使得是以为底的等腰三角形,P点坐标为.
(3)令,则,
∴.
∵,
∴抛物线沿x轴正方向平移的距离与沿y轴正方向平移的距离之比为.
∵抛物线沿射线方向平移个单位长度,
∴抛物线沿x轴正方向平移个单位长度,沿y轴正方向平移个单位长度,
∴
∴新抛物线的对称轴为直线:,
设,,
①当,为平行四边形的对角线时,
解得:,
∴.
②当,为平行四边形的对角线时,
解得:
∴
③当,为平行四边形的对角线时,
解得:
∴
综上所述,N点的坐标为或或.
【点睛】本题是二次函数的综合题,考查待定系数法求二次函数解析式,二次函数的图象及性质,等腰三角形的性质,平移的性质,平行线分线段成比例, 具有较强的综合性,熟练掌握二次函数的图象与性质、灵活运用知识结合的思想是解题的关键.
25.如图所示,在平面直角坐标系中,抛物线的对称轴是直线,拋物线与x轴分别交于点A、B,与y轴交于点C,点A的坐标是.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1所示,P是第一象限抛物线上的一个动点,点D是抛物线对称轴与x轴的交点,连接、、.求四边形的面积的最大值,并求出此时点P的坐标;
(3)如图2所示,在(2)的条件下,点M是直线上一点,当是以为腰的等腰三角形时,请直接写出点M的坐标.
【答案】(1)
(2)P点的坐标是
(3),,,
【分析】(1)由待定系数法即可求解;
(2)作直线,过点P作轴,交于点K,求出直线解析式,设P的坐标为,则点K的坐标是,,表示出四边形的面积,然后利用二次函数的性质即可求解;
(3)分和两种情况求解即可.
【详解】(1)∵对称轴为直线,点A的坐标是,则B的坐标是,
则,
解得,
∴抛物线解析式为;
(2)如图,作直线,过点P作轴,交于点K,
∵对称轴为直线,
∴点D的坐标是,
当时,,
∴点,直线解析式为,
则,
∴,
∴,
设P的坐标为,则点K的坐标是,
∴,
∴,
则,
则,
∴当时,有最大值10,此时P点的坐标是;
(3)设点,
由点O、P、M的坐标得,,,,
当时,即,
解得:;
即点或;
当时,则,
解得:或,
则点或.
综上,点M的坐标为或或或.
【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,掌握待定系数法求解析式,等腰三角形的性质,勾股定理,面积的计算等知识,数形结合是解答本题的关键.
26.如图,已知抛物线 的对称轴为,且抛物线经过,
(1)若直线经过两点,求直线所在直线的解析式;
(2)抛物线的对称轴上找一点,使点到点的距离与到点的距离之和最小,求出此点的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上的是否存在点,使为直角三角形,若存在,请求出符合条件的点的坐标?若不存在,请说明理由.
(4)在抛物线的对称轴上的是否存在点,使为等腰三角形,若存在,请求出符合条件的点的坐标?若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)
存在,点的坐标为或或或
(4)
存在,点的坐标为或或或或
【分析】(1)根据抛物线的对称轴,经过,运用待定系数法得到抛物线的解析式,由此得到,再运用待定系数法得到一次函数解析式;
(2)根据题意,点A关于的对称点为点B,当点三点共线时点到点的距离与到点的距离之和最小,结合一次函数解析式即可求解;
(3)设,运用两点之间距离公式得到,结合勾股定理列式求解即可;
(4)设,运用两点之间距离公式得到,根据等腰三角形的定义,分类讨论,由数量关系列式求解即可.
【详解】(1)解:抛物线 的对称轴为,且抛物线经过,
∴,
解得,,
∴抛物线解析式为,
当时,,
解得,,
∴,
∵直线经过两点,
∴,
解得,
∴直线的解析式为;
(2)解:点A关于的对称点为点B,如图所示,
∴,
∴,
当点三点共线时,取等号,
∴当时,在直线上得,,
∴;
(3)解:如图所示,设,已知,
当是以为直角的直角三角形时,,
∵,,,
∴,
整理得,,
解得:,
∴,;
当是以为直角的直角三角形时,,
∴,
整理得,,
解得:,
∴;
当是以为直角的直角三角形时,,
∴,
整理得,,
解得:,
∴;
综上,点的坐标为或或或;
(4)解:设,已知,
∴,,,
当是以为顶角的等腰三角形时,,则,
∴,
解得:,
∴;
当是以为顶角的等腰三角形时,,则,
∴,
整理得,,
解得:,
∴或;
当是以为顶角的等腰三角形时,,则,
∴,
解得:,
∴或;
综上,点的坐标为或或或或.
27.已知二次函数.
(1)求m的值.
(2)当x为何值时,此二次函数有最小值?求出这个最小值,并指出当x如何取值时,y随x的增大而减小?
(3)若将此二次函数的图象向左平移3个单位长度,再向下平移1个单位长度,直接写出平移后新抛物线的顶点坐标.在新抛物线的对称轴上是否存在一点Q,使以点Q与原抛物线的顶点P及原点O为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)m的值为2
(2)当x为0时,此二次函数有最小值5,当时,y随x的增大而减小
(3)新抛物线的顶点坐标为,存在,点的坐标为或或或或
【分析】(1)由二次函数定义可知,的指数必须等于 2,且二次项系数 ,由此解出 的值.
(2)将代入函数解析式得,根据二次函数的顶点坐标公式和开口方向,可确定其顶点坐标、最小值及增减性.
(3)由平移规律“左加右减、上加下减”得新抛物线顶点为,设,分别讨论、、三种情况,利用两点间距离公式列方程求解 值,即可得到所有满足条件的点的坐标.
【详解】(1)解:根据题意得,且,
解得,
所以的值为 2;
(2)解:∵的值为 2,
∴,
∴二次函数的顶点坐标为,
∵,
∴当 时,此二次函数有最小值 5,当时,随的增大而减小;
(3)解:∵,顶点坐标为,
∴将此二次函数的图象向左平移 3个单位长度,再向下平移1个单位长度,
平移后新抛物线的顶点坐标为,对称轴为直线,
设,
则
① 当时,
,解得 或 9,
∴ 点的坐标为或;
②当时,
,解得,
∴点的坐标为;
③ 当时,
,解得或,
∴点的坐标为或.
综上,点的坐标为或或或或.
28.如图①,抛物线与x轴交于点A和点,与y轴交于点.连接,,P是抛物线上第一象限内的一个动点,设,过点P作轴于点D,交于点E,作于点P,使且点F在左侧,以,为邻边作矩形.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点F落在抛物线上时,则________;
(3)当矩形的面积是的面积的3倍时,求点P的坐标;
(4)如图②,当点P运动到抛物线的顶点时,点Q在直线上,若以点Q,A,B为顶点的三角形是锐角三角形,请直接写出点Q纵坐标n的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)或
(4)或
【分析】(1)根据待定系数法求解即可;
(2)求出,即,由题意可知,根据点F落在抛物线上,P是抛物线上第一象限内的一个动点得到,,求解即可;
(3)先求出的面积,进而得到矩形的面积,设直线的解析式为,求出直线的解析式,进而得到E点坐标,可知,进而得到矩形的面积,求解即可;
(4)分三种情况根据勾股定理结合函数图象求出n的取值范围,取公共部分即可.
【详解】(1)解:已知抛物线过点和,
∴,
解得:,
∴抛物线解析式为:;
(2)解:解得,
∴,即,
∵,,点F在左侧,,
∴,
∵点F落在抛物线上,
∴,
∵P是抛物线上第一象限内的一个动点,
∴,
解得:;
(3)解:∵,,
∴,
∴,
∵矩形的面积是面积的3倍,
∴矩形的面积为,
设直线的解析式为,
将、代入得,
解得:,
即直线的解析式为,
∵,轴于点D,交于点E,
∴,
∴,
∴矩形的面积,
整理得,
解得:或,
对应得或,
∴点P的坐标为或;
(4)解:抛物线顶点的横坐标为,
∴,
∵,,
∴,,,
当为直角时,如图:
此时,即,
解得:,
根据图象可知,当为锐角时,;
当为直角时,如图:
此时,即,
解得:,
根据图象可知,当为锐角时,;
当为直角时,如图:
此时,即,
解得:,
根据图象可知,当为锐角时,或;
综上所述,若以点Q,A,B为顶点的三角形是锐角三角形,则或.
29.如图,已知抛物线与轴交于点、,顶点为.
(1)求抛物线的解析式和点的坐标;
(2)点是第一象限内抛物线上的一个动点,设的面积为,求出的最大值,并求出此时点的坐标;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点,使得以、、为顶点的三角形是直角三角形,且为斜边?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2),
(3)或
【分析】(1)将点、的坐标代入函数解析式,列出方程组,通过解方程组求得、的值即可;利用配方法将函数解析式转化为顶点式,即可得到点的坐标;
(2)利用待定系数法确定直线解析式,由函数图象上点的坐标特征求得点E、F的坐标,然后根据两点间的距离公式求得长度,结合三角形的面积公式列出函数式,根据二次函数最值的求法求得点E的横坐标,易得其纵坐标,则点E的坐标可得;
(3)利用两点之间的距离公式得出,,,利用勾股定理得出,解出n的值,进而可求出点P的坐标.
【详解】(1)解:抛物线与轴交于点、,
.
解得.
,则;
(2)解:当时,则,
∴,
如图,作轴交于点,
,,
设直线的解析式为:,
则,
解得,
∴直线的解析式为:,
设,则,
,
,
当时,,
此时,点的坐标是;
(3)解:设,、,
,
同理:,,
当时,,即
整理得:
解得或.
当时,则,
当时,则.
综上:或.
30.如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与轴交于点,,与轴交于点.一次函数的图象过点、.
(1)求一次函数和二次函数的解析式;
(2)结合函数图象,写出使一次函数值大于二次函数值的的取值范围;
(3)若是抛物线对称轴上的一点,是否存在点,使得以,,三点为顶点的三角形是以为腰的等腰三角形?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)直线的解析式;抛物线的解析式
(2)或
(3)存在,点M坐标为或或
【分析】(1)直接利用待定系数法求解解析式即可;
(2)根据函数图象,结合的横坐标,即可求解;
(3)先求出抛物线的对称轴为直线,设,可得,,,再分类讨论即可;
【详解】(1)解:设直线的解析式为,
将点,分别代入得:
,
解得:
直线的解析式为;
∵抛物线与轴交于点,,与轴交于点,
∴,
解得:,
∴抛物线为:;
(2)根据函数图象可得,使一次函数值大于二次函数值的的取值范围为或.
(3)解:∵,
∴抛物线的对称轴为直线,
设,
∵,,
∴,,
,
当时,
∴,
解得:,
∴或;
当时,
∴,
解得:,
∴,
综上:点M坐标为或或.
31.研究发现,二次函数()图象上任何一点到定点(0,)和到定直线的距离相等.我们把定点(0,)叫做抛物线的焦点,定直线叫做抛物线的准线.
(1)写出函数图象的焦点坐标和准线方程;
(2)等边三角形OAB的三个顶点都在二次函数图象上,O为坐标原点,求等边三角形的边长;
(3)M为抛物线上的一个动点,F为抛物线的焦点,P(1,3)为定点,求MP+MF的最小值.
【答案】(1)焦点坐标为:(0,1),准线方程为:y=-1;(2)8;(3)4.
【分析】(1)根据焦点坐标为(0,),准线方程为y=−,即可得出答案.
(2)根据题意可设A(x,y),B(-x,y),从而根据等边三角形及抛物线的性质可得出∠AOE=30°,继而可得出,代入可得出x和y的值,也可求出等边三角形的边长.
(3)点P到点F的距离等于点P到准线的距离,从而根据垂线段最短的知识可找到点M的位置,结合图形可得出这个最小值.
【详解】解:(1)由题意得,焦点坐标为:(0,1),准线方程为:y=-1;
(2)设A(x,y),B(-x,y),
∵△OAB是等边三角形,
∴∠AOE=∠AOB=30°,
∴y=x,
将点A坐标(x,y)=(x,x)代入函数解析式,可得x=x2,
解得:x=4,
故可得点A坐标为(4,12),三角形的边长=OA==8.
(3)过点M作MN⊥准线,交准线于点N,
则由题意可得,MN=MF,
故可得:MP+MF=MP+MN,
结合图形可得过点P作PE⊥准线,交准线于点E,则PE与抛物线的交点M'能满足MP+MF最小,
此时M'P+M'F=PE=4.
【点睛】此题考查了二次函数的综合题,解答本题的关键是仔细审题得出函数的准线与焦点,综合性较强,注意解答过程中将所学知识融会贯通.
32.(25-26八年级下·黑龙江绥化·期末)如图,抛物线经过点、,与直线交于B、D两点,点P是抛物线上一动点,记点P的横坐标为t.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P位于直线下方时,求面积的最大值及此时点P的坐标;
(3)过点P作x轴的垂线交x轴于点H,若是等腰直角三角形,求点P的坐标.
【答案】(1)
(2)的面积的最大值为8,
(3)或
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)过点P作轴,交于点E,先表示,,得出,故,再利用二次函数的性质求解即可;
(3)因为,且是等腰直角三角形,得,由(2)知,所以,,则,再解出方程,即可作答.
【详解】(1)解:抛物线经过点、,
,
解得
抛物线的解析式为,
(2)解:抛物线的解析式为与直线交于B、D两点.
,
解得,,
把代入,得,
点D的坐标为,
如图1,过点P作轴,交于点E,
则,,
,
点B的坐标是
,
当时,的面积的最大值为8,
此时.
(3)解:如图2,过点P作x轴的垂线交x轴于点H,
轴于H,
,
是等腰直角三角形,
,
由(2)知,
点H的坐标为,
由(1)可知,
,,
,
或,
即或,
当时,
解得或(舍去),
此时;
当时,
解得或(舍去),
此时,
综上,点P的坐标为或.
33.如图,在平面直角坐标系中,为坐标原点,抛物线与轴交于点和点,点为抛物线的顶点,直线与抛物线交于点.
(1)求抛物线的解析式,并求出点坐标;
(2)若在轴上有一点,使得的三条高所在直线交于三角形外一点,设点的横坐标为,求的取值范围;
(3)若直角坐标平面中的点和点、、构成直角梯形,且面积为,直接写出点的坐标.
【答案】(1),顶点坐标为;
(2)或或
(3)点的坐标为或或.
【分析】(1)用待定系数法求出二次函数的解析式,把解析式转化为顶点坐标式,即可得到抛物线的顶点坐标;
(2)根据锐角三角形三条高的交点在三角形内部、直角三角形三条高的交点是直角顶点、钝角三角形的三条高的交点在三角形的外部,可知是钝角三角形,分三种情况讨论;
(3)根据点、、的坐标可知,若点和点、、构成直角梯形,则有三种情况,一种情况是,另一种情况是,根据梯形的面积是分情况求解,第三种情况为,,验证面积等于13.2即可.
【详解】(1)解:设抛物线的解析式为,
把点的坐标代入解析式,
可得:,
解得:,
抛物线的解析式为,
整理得:;
把整理成顶点坐标式,
可得:,
抛物线的顶点坐标为;
(2)解:的三条高所在直线交于三角形外一点,
是钝角三角形,
如下图所示,当点在点的左侧时,
即时,是钝角三角形,
的三条高所在直线交于三角形外一点;
如下图所示,过点作轴,
点的坐标是,
点的坐标为,
当点在点右侧,点左侧时,
即时,是钝角三角形,
的三条高所在直线交于三角形外一点;
如下图所示,过点作交轴于点,作轴于点,
则,
又,
,
,
由点和点可知点的坐标为,
,,,
,
,
解得:,
,
点的坐标为,
当点在点右侧,
即时,是钝角三角形,
的三条高所在直线交于三角形外一点;
综上所述,当的三条高所在直线交于三角形外一点时,的取值范围为或或;
(3)解:由点、点、点的坐标,
可知,,,
,
,
是直角三角形,,且,;
当时,如下图所示,
梯形的面积为,
,
整理可得:,
解得:,
设直线的解析式为,
可得:,
解得:,
则直线的解析式为,
,,
,
设直线的解析式为,
把点的坐标代入,
可得:,
解得:,
直线的解析式为,
设点的坐标为,
,
,
解得:,(不符合条件,舍去),
,
点的坐标为;
当时,如下图所示,
梯形的面积为,
,
解得:,
设直线的解析式为,
把点和点的坐标代入,
可得:,
解得:,
直线的解析式为,
设直线的解析式为,
把点的坐标代入,
可得:,
解得:,
直线的解析式为,
设点的坐标为,
,
,
解得:,(不符合题意,舍去),
,
点的坐标为.
当,时,如下图所示,
设直线的解析式为,
把点和点的坐标代入,
可得:,
解得:,
直线的解析式为,
∵,
∴设直线的解析式为,
把代入直线解析式得,
解得,
∴直线的解析式为,
设,
∴,,
∵
∴,
∴,
∴,
整理得,
解得:
∵,当的横坐标为时,与不平行,舍去,
∴ ,
∴,即,
,即,
∴,符合题意;
综上所述,点的坐标为或或.
【点睛】本题主要考查二次函数图像和性质,待定系数法求函数的解析式,一次函数解析式,特殊四边形的面积计算等相关知识点,熟练掌握相关知识点是解决本题的关键.
34.【定义】若点与平面内的,两点构成以为直角顶点的等腰直角三角形,则称点是关于点,的斜方点.
如图,二次函数与轴交于,两点,与轴交于点.
(1)如图1,若函数上存在一点是关于点,的斜方点,则的值为_____.
(2)如图2,过点作交抛物线于点,点是抛物线上,之间的一个动点,设,当最大时,求点坐标.
(3)在(2)的条件下,连接交于点,点是直线上的一个动点,点在线段上,且点是关于点,的斜方点,求点的坐标.
【答案】(1)或
(2)
(3)或
【分析】(1)先令,根据解析式求得点的坐标,进而根据新定义得出或,代入反比例函数解析式即可求解;
(2)先求得直线的解析式为,设,则,表示出,根据平行线间的距离相等,得出,结合已知可得,根据二次函数的性质求得最大值,进而求得点的坐标,即可求解;
(3)先求得,过点作轴于点,过点作垂足为,根据新定义得出,证明,进而求得点的坐标,求得直线的解析式,联立直线的解析式,即可求解;当在的上方时,同理可得.
【详解】(1)解:令,
解得:,
∴,,对称轴为直线,
∴,
∵是关于点,的斜方点,
∴,且,
∴在直线上,且到的距离为,
∴或,
∵点在函数图象上,
当时,代入得:
;
当时,代入得:
,
;
∴或;
(2)令,则,
∴,
设直线的解析式为,代入,得
,
解得:,
∴直线的解析式为,
如图,过点作轴交于点,
设,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴
,
∴当时,取得最大值,
此时,
∴;
(3)解:设直线的解析式为,代入,
∴
解得:,
∴直线的解析式为,
联立
解得:,
∴,
如图,过点作轴于点,过点作垂足为,
∴,
∵点是关于点,的斜方点,
∴,
∴,
∴,
∴,
设,,
∴,,
∴,
解得:,
∴,
设直线的解析式为,
代入得,,
∴,
∴直线的解析式为,
联立
解得:,
∴;
当在的上方时,作点关于的对称点,
∴都是等腰直角三角形,
∴四边形是正方形,
由向下平移1个单位,向右平移2个单位得到,
∴向下平移1个单位,向右平移2个单位得到,
同理可得的解析式为,
联立
解得:
∴;
综上所述,或.
35.如图,在平面直角坐标系中,抛物线的图象交x轴于,两点,交y轴于点C.
(1)求抛物线F的函数表达式;
(2)点P是线段上的一个动点,沿以每秒1个单位长度的速度由点O向点B运动,过点P作轴,交抛物线于点E,交直线于点M.在点P运动过程中,运动时间t为何值时,?
(3)设抛物线F顶点为D,点N是y轴上一动点,试判断是否存在这样的点N,使得以点B,D,N为顶点的三角形为直角三角形,若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,N点坐标为或或或
【分析】(1) 将,代入抛物线表达式,利用待定系数法求解.
(2) 先求出点坐标和直线表达式,用表示和的长度,列方程求解.
(3) 先求顶点坐标,设,用勾股定理分三种情况讨论直角顶点.
【详解】(1)解:将,代入,
,
解得,
抛物线的解析式为.
(2)解:设,
当时,,
,
设直线解析式为,
,
解得,
直线的解析式为,
轴,
,,
,,
当时,,
解得或(舍去),
时,.
(3)解:存在点N,使得以点B,D,N为顶点的三角形为直角三角形,理由如下:
,
,
设
,, ,
①当为斜边时,
解得或,
或;
②当为斜边时,
解得,
;
③当为斜边时,
解得,
;
综上所述:N点坐标为或或或.
36.如图,若二次函数的图象交x轴于点和点,与y轴交于点C,P为该函数图象上不与顶点重合的任意一点,且点P的横坐标为m.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)若点P在第一象限内的图象上,且的面积,求点P的坐标;
(3)若该二次函数图象的顶点为D,过点P作对称轴的垂线,垂足为E,设.
①求DE的长(用含n的式子表示);
②定义:对于平面内两点M,N,若点Q满足,则称点Q为线段的中垂点.若点F是线段的中垂点,且为直角三角形,求直角的直角顶点不在二次函数图象内部的m的取值范围.
【答案】(1)
(2)点P的坐标为
(3)①②或
【分析】(1)待定系数法求函数解析式;
(2)连接,过点作轴,交于点,待定系数法求出直线的解析式,假设点P的坐标为,则,根据面积列出方程求解;
(3)①分两种情况进行讨论,利用得出的关系,然后表示出点的坐标,即可求解;
②借助①的结论表示出各点的坐标,根据点的坐标情况,列出不等式求解.
【详解】(1)解:将点和点代入得,
解得,
∴;
(2)解:如图所示,连接,过点作轴,交于点,
当时,,
∴;
假设直线的解析式为,将和代入得,
解得
∴直线的解析式为,
∵,
∴,
假设点P的坐标为,,则,
∴,
∴,
解得或,
当时,,
∴点P的坐标为(与顶点重合,舍去);
当时,;
∴点P的坐标为;
(3)解:设点P的横坐标为,
①如图所示,
由(2)得:,
当时,,
∴,
∴点P的纵坐标为:,
∴点P的坐标为,
∴;
当时,,
∴,
∴点P的纵坐标为:,
∴点P的坐标为,
∴;
综上,;
②如图所示,过点作于点,
∵为等腰直角三角形,且,
∴,
,,,
∵直角的直角顶点不在二次函数图象内部,
∴,
令,
则,
整理得,
解得(舍去)或,
即,
∵
∴解得,
当时,,
∴,
解得;
当时,,
∴,
解得;
综上,m的取值范围为或.
37.如图,直线与x轴,y轴分别交于点A,点B,两动点D,E分别从点A,点B同时出发向点O运动(运动到点O停止),运动速度分别是1个单位长度/秒和个单位长度/秒,设运动时间为t秒.以点A为顶点的抛物线经过点E,过点E作x轴的平行线,与抛物线的另一个交点为点G,与相交于点F.
(1)求点A,点B的坐标;
(2)用含t的代数式分别表示和的长;
(3)是否存在t的值,使是直角三角形?若存在,求出此时抛物线的解析式;若不存在,请说明理由.
【答案】(1),
(2),
(3)存在,此时抛物线的解析式为
【分析】(1)在直线中,分别令和,即可求得A、B两点坐标;
(2)由、的长可求得,用t可表示出,和的长,由勾股定理可求得的长,从而可用t表示出的长;
(3)若为直角三角形时,由条件可知,又,由(2)可知,,由二次函数的对称性可得到,从而可求出,在中,可得到关于t的方程,可求得t的值,进一步可求得E点坐标,利用待定系数法可求得抛物线的解析式.
【详解】(1)解:在直线中,
令,得,解得,
令,得,
∴,.
(2)解:由(1)可知,,,
∴,
∴,
∵运动时间为t秒,
∴,
∵轴,
∴在中,,,
在中,,,
∴,
∴.
(3)解:存在,
∵轴,
∴,
∵点G不能在抛物线的对称轴上,
∴,
∴当为直角三角形时,则有,
又∵,
∴,
∵,,
∴,且,
∴,
解得,
即当t的值为秒时,为直角三角形,
此时,
∴点E的坐标为,
∵抛物线的顶点为A,
∴可设抛物线解析式为,
将点E的坐标代入,可得,
解得,
∴抛物线的解析式为,即.
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