内容正文:
专题 1.13 二次函数复习专题——二次函数与几何综合(知识梳理 + 题型精析 +同步检测)
目录
一.知识梳理与解读 1
【知识点1】二次函数核心基础性质 1
【知识点2】函数与几何公式 2
【知识点3】几何模型关联知识点 2
二.题型精析 2
【题型1】二次函数与四边形面积最值问题 2
【题型2】二次函数与线段、周长最值问题 5
【题型3】二次函数与三角形面积最值问题 12
【题型4】二次函数与角度问题 19
【题型5】二次函数与特殊三角形问题 27
【题型6】二次函数与四边形问题 32
【题型7】二次函数动点最值与路径问题 38
三.同步检测 45
(一)选择题(本大题共5个小题,每小题4分,共20分) 45
(二)填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分) 50
(三)解答题(本大题共8个小题,每小题8分,共64分) 55
一.知识梳理与解读
二次函数与几何综合是初中数学中考核心重难点,融合二次函数图像性质、平面几何图形性质、坐标运算、最值、存在性等核心考点,解题核心思路为以函数定坐标、以坐标算几何、以几何建方程,实现代数与几何的相互转化。本专题核心关联知识点如下:
【知识点1】二次函数核心基础性质
1. 三种解析式形式
(1)一般式:,适用于已知任意三点坐标求解析式,决定开口方向与大小,为抛物线与y轴交点纵坐标。
(2)顶点式:,顶点坐标,对称轴直线,适用于已知顶点、最值、对称轴解题。
(3)交点式:,为抛物线与x轴交点横坐标,适用于已知抛物线与x轴两个交点解题。
2. 核心图像性质
(1)开口方向:开口向上,有最小值;开口向下,有最大值。
(2)对称轴公式:,顶点纵坐标(最值):。
(3)增减性:对称轴左侧、右侧单调性相反,结合开口方向可判断函数增减变化。
【知识点2】函数与几何公式
二次函数几何综合题的核心是坐标与线段、图形的转化,必备基础公式:
(1)两点间距离公式:若,则
(2)中点坐标公式:AB中点坐标为
(3)水平(竖直)线段长度:水平线段,竖直线段
(4)直线斜率公式:,两直线垂直则斜率乘积为-1(k存在时)
【知识点3】几何模型关联知识点
二次函数综合题常结合三角形、四边形、特殊图形、面积、最值、存在性问题,核心几何性质如下:
(1)特殊三角形:等腰三角形(两边相等、三线合一)、直角三角形(勾股定理、垂直斜率关系)、等边三角形(三边相等、三角60°)
(2)特殊四边形:平行四边形(对边平行且相等、对角线互相平分)、矩形(四角直角、对角线相等)、菱形(四边相等、对角线垂直)、正方形(兼具矩形菱形性质)
(3)面积模型:割补法、铅垂高法(二次函数三角形面积核心方法:)
二.题型精析
【题型1】二次函数与四边形面积最值问题
【例题1】(24-25九年级上·云南昭通·阶段检测)如图,用长的护栏全部用于建造一个靠墙(墙的长度不限)的长方形养牛场,已知此长方形养牛场的面积为,且与墙平行的边长为.
(1)求与之间的函数解析式;
(2)当边长为何值时,该长方形面积最大?并求出其最大值.
【答案】(1);(2)当时,面积取最大值为
【分析】(1)先用含的式子将与墙面垂直的边长表示出来,由矩形面积公式直接列出函数解析式即可;
(2)利用二次函数性质即可得到答案.
(1)解:根据已知条件,与墙平行的边长为,
则垂直于墙的边长为:,
∴.
(2)解:∵,
∴当时,面积取最大值为.
【变式1】(26-27九年级上·全国·课后作业)如图,有一张长,宽的矩形纸板,在它的四个角处分别裁去一个同样的小正方形,再沿图中的虚线折起,做成一个无盖的长方体纸盒,则该纸盒侧面积的最大值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设裁去的小正方形边长为,该纸盒侧面积为,根据题意得,然后通过二次函数的性质即可求解.
解:设裁去的小正方形边长为,该纸盒侧面积为,
∴
,
∵,
∴抛物线开口向下,
∵对称轴为直线,
∴当时,有最大值,为.
【变式2】(2026·江苏泰州·二模)数学兴趣小组的同学在“综合与实践”活动中,用总长为的栅栏围一个一边靠墙的矩形花圃.设与墙垂直的边的长为,花圃的面积为.则S关于x的函数表达式为______,当______时,S可以取得最大值.
【答案】
解:墙的一面不需要栅栏,栅栏只需要围三边,
与墙平行的一边长为,
,
,
时,可取最大值,为.
【变式3】(24-25九年级上·山西大同·阶段检测)如图,抛物线过点,矩形的边在线段上(点A在点B的左边),点C,D在抛物线上.设,当时,.
(1)求抛物线的函数表达式.
(2)当t为何值时,矩形的周长有最大值?最大值是多少?
【答案】(1)抛物线的函数表达式为;(2)当时,矩形的周长有最大值,最大值为
【分析】(1)由点的坐标设抛物线的交点式,再把点D的坐标代入计算可得;
(2)由抛物线的对称性得,据此知,再由时,根据矩形的周长公式列出函数解析式,配方成顶点式即可求得.
(1)解:设抛物线解析式为,
∵当时,,
∴点D的坐标为,
∴将点D坐标代入解析式得,
解得:,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)解:由抛物线的对称性得,
∴,
当时,,
∴矩形的周长
,
∵,
∴当时,矩形的周长有最大值,最大值为.
【题型2】二次函数与线段、周长最值问题
【例题2】(2025·青海玉树·一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过点,,交轴于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若将该抛物线向右平移个单位长度,再向下平移个单位长度,求平移后的解析式;
(3)若点是线段上一动点,过点作轴于点,交抛物线于点,求线段长度的最大值.
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)利用待定系数法求出答案即可;
(2)把抛物线化为顶点式,根据平移规律进行解答即可;
(3)求出直线的解析式为,设,则,则线段的长度,根据二次函数的性质进行解答即可.
(1)解:抛物线经过点,,
∴,
解得
∴抛物线的解析式为
(2)解:
∴将该抛物线向右平移个单位长度,再向下平移个单位长度,则平移后的解析式为;
(3)当时,,
∴,
设直线的解析式为,把,代入得到,
,
解得
∴直线的解析式为,
设,则,
则线段的长度,
∵
∴当时,线段的长度的最大值为.
【变式1】(24-25九年级上·福建福州·期末)如图,抛物线与y轴交于点A,与x轴交于点B,E,线段在抛物线的对称轴上移动(点C在点D下方),且.当的值最小时,点C的坐标是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先求出点,求出,将点沿轴向下平移个单位,得到点,连接,,,易证得四边形是平行四边形,于是可得,由轴对称的性质可得,于是得到,即点是直线与抛物线对称轴的交点时,的值最小,利用待定系数法可求得直线的解析式,然后求得抛物线的对称轴,通过求解两条直线的交点即可得出答案.
解:令,
解得:,
,
,
,
,
如图,将点沿轴向下平移个单位,得到点,连接,,,
点沿轴向下平移个单位得到点,
,
,
,
抛物线的对称轴轴,且线段在抛物线的对称轴上,线段在轴上,
,
四边形是平行四边形,
,
抛物线是轴对称图形,
,
,
当、、三点共线,即点是直线与抛物线对称轴的交点时,的值最小,
在抛物线中,
令,则,
,
由平移的性质可得:点的纵坐标,
,
设直线的解析式为,
将,代入,得:
,
解得:,
直线的解析式为,
在抛物线中,其对称轴为直线,
要使的值最小,则点的坐标应满足,
解得:,
,
故选:C.
【点拨】本题主要考查了平移的性质,二次函数的图象与性质,平行四边形的判定与性质,轴对称的性质,三角形三边之间的关系,求抛物线与轴的交点坐标,求抛物线与轴的交点坐标,因式分解法解一元二次方程,待定系数法求一次函数解析式,解二元一次方程组,两直线的交点与二元一次方程组的解等知识点,巧妙添加辅助线并运用数形结合思想是解题的关键.
【变式2】(25-26九年级上·湖北咸宁·阶段检测)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,抛物线的对称轴上有一点P,使的和最小,则点P坐标为_________.
【答案】
【分析】本题主要考查了二次函数的性质、轴对称的性质、待定系数法求一次函数解析式,熟练运用轴对称的性质是解题的关键.
根据抛物线的对称性可知,所以当点P在线段上时,的值最小,以此为依据求解即可.
解:如图,连接,交对称轴于点P,连接,
∵点和点关于抛物线的对称轴对称,
∴,
要使的值最小,则应使的值最小,
∴与对称轴的交点P,使得的值最小,
令,则,
解得,,
∴,,
抛物线的对称轴为,
∴点P的横坐标为1,
当时,,
∴,
设直线解析式为,
把,代入得,
,解得,
∴直线解析式为,
当时,,
∴点P坐标为.
故答案为:.
【变式3】(2024·山东聊城·模拟预测)如图所示,已知抛物线的对称轴为直线,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,其中,.
(1)求这条抛物线的函数表达式;
(2)已知在对称轴上存在一点,使得的周长最小.请求出点的坐标.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)运用待定系数法求解即可;
(2)连接,,由于的长度一定,所以周长最小,也就是使最小,点关于对称轴的对称点是点,根据两点之间线段最短可得,与对称轴的交点,即为所求的点,然后再求出直线的表达式为即可.
(1)解:依题意,得
解得
即抛物线的函数表达式为;
(2)解:连接,,
的长度一定,所以周长最小,也就是使最小,点关于对称轴的对称点是点,
∴
∴根据两点之间线段最短可得,与对称轴的交点,即为所求的点.
设直线的表达式为,
则
解得
此直线的表达式为,
把代入,得,
点的坐标为.
【题型3】二次函数与三角形面积最值问题
【例题3】(24-25九年级上·福建莆田·期中)如图,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.已知点A的坐标是,抛物线的对称轴是直线.
(1)求函数解析式和点B的坐标;
(2)在对称轴上找一点P,使的值最小.求点P的坐标和的最小值;
(3)第一象限内的抛物线上有一动点M,连接、,求面积的最大值,以及取得最大值时点M的坐标.
【答案】(1);;(2);的最小值为;(3)面积的最大值为;此时点M的坐标为
【分析】(1)根据抛物线的对称性,进行求解即可;
(2)连接,根据抛物线的对称性,得到,得到当三点共线时,的值最小,为的长,求出直线的解析式,解析式与对称轴的交点即为点的坐标,两点间的距离公式求出的长,即为的最小值;
(3)过点作轴,垂足为,交于点,设,则,根据得出,求出最大值,然后再求出点M的坐标即可.
(1)解:∵点关于对称轴的对称点为点,对称轴为直线,
∴点为,
把,代入得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为:;
(2)解:把代入得,
∴,
连接,交直线于点P,连接,如图所示:
∵,
∴,
∵点关于对称轴的对称点为点,
∴,
∴,
∴当三点共线时,的值最小,且最小值为的长,
设直线的解析式为:,
则:,
解得:,
∴,
把代入得:,
∵点在抛物线的对称轴上,
∴;
∴点P的坐标为,的最小值为;
(3)解:过点作轴,垂足为,交于点,如图所示,
设,则,
∴,
∴
,
∵,
∴当时,的面积有最大值为,
此时点M的坐标为:.
【点拨】本题主要考查二次函数的综合应用,求二次函数解析式,求一次函数解析式,二次函数的对称性,二次函数的最值.正确的求出函数解析式,利用抛物线的对称性以及数形结合的思想进行求解,是解题的关键.
【变式1】(24-25九年级上·安徽安庆·阶段检测)抛物线交轴于点,,交轴于点,点为抛物线对称轴与轴的交点.若点为第一象限内对称轴右侧抛物线上一点,则面积的最大值为( )
A.3 B.5 C. D.
【答案】D
【分析】本题主要考查了二次函数与几何综合,灵活运用数形结合以及二次函数的最值问题是本题解题的关键.根据待定系数法求解二次函数表达式即可,过P作轴,采用割补法,将的面积转化为梯形和三角形的面积差,再根据二次函数最值问题求解
解:∵抛物线交轴于点,,
∴,抛物线对称轴是直线,
∴.
当时,,
∴.
过P作轴于M,设,
∴,
∵,,
∴,
∴
,
∴当时,面积的最大值为.
故选D.
【变式2】(25-26九年级上·安徽合肥·期中)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线对称轴为直线,且经过点,交轴于点.
(1)该抛物线的解析式为________;
(2)为直线下方抛物线上的任意一点,连接,,求面积的最大值为________.
【答案】
【分析】本题考查了抛物线的图象与性质、用待定系数法求函数解析式、三角形面积公式,解题的关键是准确求出二次函数的解析式和直线的解析式.
利用待定系数法求出抛物线的解析式即可;
根据抛物线的解析式求出点的坐标,利用待定系数法求出直线的解析式,设点的坐标是,则点的坐标为,根据三角形的面积公式可得:,根据抛物线的性质可知有最大值,最大值为.
解:(1)抛物线对称轴为直线,
,
解得:,
抛物线的解析为,
把点代入,
可得:,
解得:,
抛物线的解析为;
(2)如下图所示,过点作轴交直线于点,
当时,
可得:,
点的坐标是,
设直线的解析式是,
把点、的坐标代入,
可得:,解得:,
直线的解析式是,
设点的坐标是,则点的坐标为,
,
点到的距离是,点到的距离是,
,
,
抛物线开口向下,
当时,有最大值,最大值为,
故答案为:,.
【变式3】(24-25九年级上·湖北襄阳·期中)如图,已知抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当时,求二次函数的最大值和最小值;
(3)点P是第一象限抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线l,交于点H,连接,,求面积的最大值及此时点P坐标.
【答案】(1);(2)当时,二次函数的最大值为4,最小值为;(3)面积的最大值为,此时点P坐标为
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)根据二次函数的增减性求出当时,二次函数的最大值和最小值即可;
(3)求出直线的解析式为,设点,则,求出,得出,求出二次函数的最大值即可得出答案.
(1)解:把点,点代入得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为;
(2)解:的对称轴为直线,
∵,
∴当时,函数取最大值,
∵,
∴当时,函数取最小值,
∴当时,二次函数的最大值为4,最小值为.
(3)解:把代入得:,
∴,
设直线的解析式为,把,代入得:
,
解得:,
∴直线的解析式为,
设点,
则,
∴,
∴
,
∴当时,的面积最大,且最大值为,此时点P的坐标为.
【点拨】本题主要考查了二次函数的综合应用,求二次函数解析,求二次函数的最值,求一次函数解析式,二次函数的性质,解题的关键是数形结合,熟练掌握二次函数的图象和性质.
【题型4】二次函数与角度问题
【例题4】(2026·四川雅安·一模)如图,抛物线与x轴交于,两点,与y轴交于点.
(1)求抛物线及直线的解析式;
(2)直接写出抛物线的顶点坐标和对称轴;
(3)若P为抛物线上一点,当时,求点P的横坐标.
【答案】(1)抛物线的解析式为,直线的解析式为;(2)顶点坐标为,对称轴为直线;(3)点的横坐标为.
【分析】(1)已知抛物线与轴交于、,可设交点式,再利用与轴交点求出;利用待定系数法求直线解析式即可.
(2)把抛物线解析式化为顶点式,或直接利用顶点横坐标公式,代入求纵坐标.
(3)延长交x轴于点,由可得,设点的坐标为,利用两点距离公式求出m,再用待定系数法求出直线的解析式,最后与抛物线联立求解.
(1)解:抛物线与轴交于、,
设其解析式为,
抛物线与轴交于点,令得,
又此时,
,
解得:,
,
点的坐标为,
设直线解析式为,
把、,代入,得
解得,
直线的解析式为.
(2)解:,
抛物线的顶点坐标为,对称轴为直线.
(3)解:、、,
,,,
在中,,
延长交x轴于点,
,
∴,
设点的坐标为,
,
解得,
点的坐标为,
设直线的解析式为,
直线过点,
,
又直线过点,
,
解得:,
直线的解析式为,
点在抛物线上,
,
解得:(为点,舍去)或,
点的横坐标为.
【变式1】(2026年5月福建省漳州市龙海区浮宫中学九年级练习试卷)在平面直角坐标系中,的图像交轴于点、(在的左侧)若抛物线上有一点,连接,,则的长为( )
A. B. C.或 D.或
【答案】D
【分析】先求抛物线与轴交点的坐标,分两种情况讨论:在轴上方,在轴下方,得到直线的解析式,联立抛物线方程得到点坐标,最后用勾股定理计算的长度即可.
解:对于,令,则,
因式分解得,
解得,,
在的左侧,
,,
,,
分两种情况讨论:
在轴上方,如图,过点作交于点,
,
,
,
设直线的解析式为,
将点,代入得,,
解得,
直线的解析式为,
联立,
整理得,解得(对应点,舍去),,
代入得,即,
由勾股定理得;
在轴下方,如图,设交轴于点,
,
,
,
设直线的解析式为,
将点,代入得,,
解得,
直线的解析式为,
联立,
整理得,解得(对应点,舍去),,
代入得,即,
由勾股定理得;
综上,的长为或.
【变式2】(2026·贵州铜仁·三模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线过点,,点C,D均在抛物线上,其中点C的横坐标为,点D在直线的下方,当时,点D的坐标是______.
【答案】
【分析】已知抛物线过A、B两点,将两点坐标代入抛物线解析式,求出a、b的值,确定抛物线表达式.
已知点C横坐标,将其代入抛物线表达式,求出点C的纵坐标,确定点C坐标.
过点A作于点E,过点E作轴,过A、C作于点F,证明,得,设,则,解得,即,求出直线的解析式,联立抛物线解析式得,解得,即得.
解:∵抛物线过、,
∴用交点式得:,
对比常数项,得,
因此抛物线解析式为:.
∵点横坐标为,
∴代入抛物线得,
即.
过点A作于点E,过点E作轴,过A、C作于点F,于点G,
则,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
设,
则,
∴,
解得,
∴
设直线的解析式为,
则,
解得,
∴直线解析式为,
联立抛物线解析式得,
化简得,
解得(对应点),,
代入解析式得,
∴.
【变式3】(2025九年级·湖南怀化·竞赛)如图,抛物线,顶点为,该抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,且.直线与轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)证明为直角三角形;
(3)求与的差.
【答案】(1);(2)见解析;(3)
【分析】(1)先求出,得到,,求出,,用待定系数法求函数解析式即可;
(2)先求出,得到,,,根据勾股定理的逆定理判定即可;
(3)求出,推出,,得到.
(1)解:关于抛物线,当时,,
,
,
,
,,
,,
将,代入得,
解得,
抛物线的解析式为;
(2)证明:由(1)知抛物线的解析式为,
,
,,
,,,
,
是直角三角形;
(3)解:直线与轴交于点,
,
,
,
,
由(2)得,,,
,
,
,,
,
.
【题型5】二次函数与特殊三角形问题
【例题5】(2025·天津南开·模拟预测)已知抛物线的顶点为,且经过点.
(1)求该抛物线对应的函数的解析式;
(2)将该抛物线向下平移个单位,设得到的抛物线的顶点为A,与x轴的两个交点为B,C,若是以为斜边的等腰直角三角形,求m的值.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)由待定系数法求解即可;
(2)先求出平移后的抛物线表达式,即可求解顶点,再令,求解抛物线与轴坐标,再由等腰直角三角形的性质求解.
(1)解:设抛物线的解析式为:,且经过点,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为:;
(2)解:将向下平移个单位得:,
∴
令,
解得或,
∴,(B、C坐标互换亦可)
∴,
过点A作于H,
∵是以为斜边的等腰直角三角形,
∴
∴,
∴
解得或(舍去).
【变式1】(2026年河北省初中学业水平考试数学模拟试卷(二))在平面直角坐标系中,已知抛物线与x轴交于点A、B(点A在点B左侧),与y轴交于点C,若为直角三角形,则m的值为( )
A. B. C.0 D.
【答案】C
【分析】先化简抛物线解析式,求出A、B、C三点的坐标,判断直角位置,只有可能为直角,再利用勾股定理列方程求解,舍去不符合题意的解即可得到的值.
解:∵,
令,得,解得,,
∵点A在点B左侧,∴,,可得,
令,得,
∴,C不与A、B重合,故,
若为直角三角形,分情况讨论:
若,
∵在轴上,
∴轴,A的横坐标等于C的横坐标为0,即,得,
此时,C与A重合,舍去;
若,同理得,,
此时,C与B重合,舍去;
因此只有,由勾股定理得,
计算得,,,
代入等式得:,
解得或,
舍去不符合题意的,得.
【变式2】(25-26九年级上·浙江温州·期中)如图,抛物线与x轴交于点A,B(点B在A的右侧),与y轴交于点C,其中,点P在第一象限的抛物线上,若是以为底的等腰直角三角形,则m的值为______.
【答案】
【分析】本题主要考查二次函数的图象与性质、全等三角形的性质与判定及等腰直角三角形的性质,熟练掌握二次函数的图象与性质、全等三角形的性质与判定及等腰直角三角形的性质是解题的关键;过点P作轴于点E,由题意易得,然后可得,则有,进而代入二次函数解析式进行求解即可.
解:过点P作轴于点E,如图所示:
令,则有,解得:,
令时,则,
∴,
∴,
∵是以为底的等腰直角三角形,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵点P在第一象限的抛物线上,
∴,
∴,
解得:(不符合题意,舍去),
故答案为.
【变式3】(25-26九年级下·陕西·期中)如图,抛物线(b、c为常数)分别与轴交于点、,与轴交于点.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点是抛物线的顶点,连接,点是抛物线的对称轴上的点,如果是以为腰的等腰三角形,请你求出所有满足条件的点的坐标.
【答案】(1);(2)点的坐标为或或
【分析】本题考查了待定系数法求二次函数的解析式,二次函数综合—特殊三角形问题,熟练掌握以上知识点并灵活运用,采用分类讨论的思想是解此题的关键.
(1)利用待定系数法计算即可得出结果;
(2)先求出点的坐标为,点的坐标为,再分两种情况:当时,点位于点位置,过点作于点;当时,点位于点和点位置;分别计算即可得出结果.
(1)解:分别将、代入中,得:
,
解得,
该抛物线的函数表达式为.
(2)解:令,则,
点的坐标为,
,
点的坐标为,
①当时,点位于点位置,过点作于点,如图,
则点的坐标为,
,
,
点的纵坐标为,
点的坐标为;
②当时,点位于点和点位置,如图,
,,,
,
点的纵坐标为,点的纵坐标为,
点的坐标为,点的坐标为,
综上所述,点的坐标为或或.
【题型6】二次函数与四边形问题
【例题6】(26-27九年级上·全国·课后作业)如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线的顶点为,与y轴交于点A,过点A作轴,交该抛物线于点C,连接,以为边作,点D在x轴的负半轴上.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)求点C的坐标及的面积.
【答案】(1);(2),
【分析】(1)根据顶点坐标即可得到抛物线的解析式;
(2)根据(1)所求求出点的坐标,再由对称性得到点的坐标,结合平行四边形的性质求解面积即可.
(1)解:∵抛物线的顶点为,
∴,
抛物线的解析式为;
(2)解:当时,,
,
顶点为,
∴对称轴为直线,
轴,交该抛物线于点和点,
关于直线对称,
,
,
∴.
【变式1】(25-26九年级上·河南·期末)如图,菱形的顶点在轴的正半轴上,抛物线经过顶点.若,则菱形的面积为( )
A. B.2 C.4 D.
【答案】A
【分析】本题考查了二次函数图象上点的坐标特征和菱形的性质,过点作轴交轴于点,连接,设,根据,求得点的坐标,进而求得菱形的边长,根据菱形的性质,即可求解.
解:过点作轴交轴于点,连接,
∵
∴
∴,,
∵抛物线经过顶点
∴设,
∴
∴
解得:或(舍去)
∴,
∴,
∵菱形,
∴,
设,则,,
在中,
∴
解得:
∴
∴菱形的面积为
故选:A.
【变式2】(24-25九年级下·吉林长春·阶段检测)如图,在平面直角坐标系中,四边形和四边形都是正方形,点A在x轴正半轴上,点C、F在y轴正半轴上,点D在线段上,点B为抛物线的顶点.点E在此抛物线上,则点E的坐标为________.
【答案】
【分析】先求出抛物线的顶点坐标为,再结合正方形的性质可得,可求出a的值,设,则点,把点代入抛物线解析式,即可求解.
解:∵,
∴抛物线的顶点坐标为,
∵四边形和四边形都是正方形,
∴,
∵点B为抛物线的顶点,
∴,
∴,
∴,
∴抛物线解析式为,
设,则点,
把点代入得:
,
解得:或2(舍去),
∴点E的坐标为.
【变式3】(2026·陕西·模拟预测)如图,二次函数的图象与轴交于,两点,与轴负半轴交于点,且.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)若点在该二次函数的图象上,点在其图象的对称轴上,且以,,,为顶点的四边形是以为边的平行四边形,求点的坐标.
【答案】(1)这个二次函数的表达式为;(2)点的坐标为或.
【分析】(1)由已知可得,,代入,可得,,即可得这个二次函数的表达式;
(2)的对称轴为直线,设点,,根据题意进行分类讨论,由平行四边形的对角线互相平分,可得两条对角线中点横坐标相等,可得,即可得点的坐标.
(1)解:∵,
∴,,
∴,
解得,
∴这个二次函数的表达式为.
(2)解:的对称轴为直线,即,
设点,,
若四边形为平行四边形,连接,,则与互相平分,
∴,
∴,
∴,
∴,
若四边形为平行四边形,连接,,则与互相平分,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴点的坐标为或.
【题型7】二次函数动点最值与路径问题
【例题7】(24-25九年级上·广西河池·期末)如图,已知抛物线经过点,与x轴交于点,其对称轴为直线,P为x轴上方抛物线上的一动点.
(1)直接写出抛物线的解析式和顶点坐标;
(2)对称轴上存在点C,使得的值最小,求点C的坐标;
(3)若,垂足为D,小王说“当点P与顶点重合时,的值最大.”你是否同意小王的说法,请说明理由.
【答案】(1),顶点坐标为;(2)C的坐标为;(3)不同意,理由见解析
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)先求得对称轴为直线,推出直线与对称轴的交点即为所求的点C,据此求解即可;
(3)用含的二次函数表示出,利用二次函数的性质即可求解.
(1)解:由题意得,解得,
∴所求解析式为:,
,
∴顶点坐标为;
(2)解:∵,
∴对称轴为直线,
∵点O点B关于对称轴对称,
∴直线与对称轴的交点即为所求的点C,
设直线为,则
,
解得:,,
∴,
当时,,
∴C的坐标为;
(3)解:小王的说法是错误的.
理由:当点P与顶点重合时,,
当点P与顶点不重合时,设D为则P为,
此时,
即时,的最大值,
而,
∴小王的说法是错误的.
【变式1】(25-26九年级上·山西吕梁·期中)如图,抛物线经过点,交轴于点,其对称轴为直线,若对称轴上有一点,使的值最小,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查二次函数的对称轴,待定系数法求一次函数解析式等知识,根据二次函数的对称轴求出抛物线与x轴的另一交点,如图,设为C,根据对称性得到,进而得到当点M在线段上时,的值最小,然后根据待定系数法求直线解析式,最后把代入求解即可.
解:∵抛物线的对称轴为直线,,
∴点A关于直线的对称点为,
如图,设为点C,连接,
∴,
∴,
∴当点M在线段上时,的值最小,
设直线解析式为,
则,
∴,
∴,
当时,,
∴,
故选:B.
【变式2】(2026·山东德州·二模)如图,直线(k、b为常数)分别与x轴、y轴交于点、,抛物线与y轴交于点C,点E在抛物线的对称轴上移动,点F在直线上移动,的最小值是______.
【答案】
【分析】先利用待定系数法求出的解析式,根据二次函数解析式求出的坐标及对称轴;再利用轴对称性质,找到关于抛物线对称轴的对称点,将转化为;最后根据“垂线段最短”,当三点共线且时,取得最小值,即到直线的距离.
解:∵直线,过点,,
∴
解得,,
∴直线的解析式为;
又∵抛物线与轴交于点,
∴令,解得,
∴点坐标为,
∵抛物线对称轴,
∴抛物线对称轴为,
∴点关于对称轴的对称点坐标为,
∴,
∴要使最小,即求的最小值;
又∵点到直线之间,垂线段最短,
∴当时,最小.
连接,,过点作轴于点,则,如图所示:
∵在中,,,
∴,
又∵
又∵(其中),
∴,
∴,
∴的最小值为.
【变式3】(25-26九年级上·天津·期末)在平面直角坐标系中,抛物线的图象与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,顶点为D,且,.
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)E为抛物线上一点,当时,求点E的坐标;
(3)已知点满足,M、N分别是x轴,直线AD上的动点,当的最小值为时,求n的值.
【答案】(1)解析式为,顶点D的坐标为;(2)点E的坐标为;(3)
【分析】题目主要考查二次函数的性质,等腰三角形的判定和性质,一次函数的性质,理解题意,作出辅助线,综合运用这些知识点是解题关键.
(1)根据待定系数法求解即可;
(2)过点A作交抛物线于点E,过点D作轴于点H,过点E作轴于点F,根据等腰三角形的判定得出是等腰直角三角形,设,确定,,列出方程求解即可;
(3)作关于x轴的对称点,过点作于点N,交x轴于点M,过点作轴交直线于点T,得出当时,最小,最小值为的长度,确定,再由一次函数的性质求解即可.
(1)解:把,代入抛物线得
,
解得.
∴抛物线的解析式为.
∴顶点D的坐标为.
(2)如图,过点A作交抛物线于点E,
过点D作轴于点H,过点E作轴于点F.
∵,,
∴.
∴是等腰直角三角形.
∴.
∴.
∴是等腰直角三角形.
设,
∴,.
∵.
∴.
(不符合题意,舍去),.
∴点E的坐标为.
(3)如图,作关于x轴的对称点,
过点作于点N,交x轴于点M,
过点作轴交直线于点T,
∵P,关于x轴对称,
∴.
∴.
当时,最小,最小值为的长度,
∴.
∵轴,
∴.
∴.
∴.
由,,
设直线的解析式为,
∴.
解得∴.
∴.
∵,
将代入得,.
∴.
∴.
∴.
三.同步检测
(一)选择题(本大题共5个小题,每小题4分,共20分)
1.(25-26九年级上·江西宜春·阶段检测)如图,抛物线的顶点为,抛物线与轴交于点,是轴上的一个动点.当的值最小时,点的坐标是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了二次函数的图象与性质,轴对称的性质,一次函数与坐标轴的交点问题,熟练掌握各知识点是解题的关键.
先求出,,过点作轴的对称点,则,连接,交轴于点,由对称可得,,则,那么当点共线时,取得最小值,此时与重合,再求出直线的表达式,即可求解与轴的交点.
解:对于抛物线,当时,,
∴,
∵,
∴,
过点作轴的对称点,则,连接,交轴于点,
由对称可得,,
∴,
当点共线时,取得最小值,此时与重合,
设直线,
∴,
∴,
∴直线,
当时,,
∴,
∴此时,
故选:A.
2.(2026·广东河源·模拟预测)如图,小明的爸爸用一段长的铁丝网围成一个一边靠墙(墙的长度为)的矩形鸭舍,并在垂直于墙的某一边中间留一个宽为的门(由其他材料制成).已知矩形的宽为x米,当矩形面积S最大时,则矩形的长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设矩形场地垂直于墙一边长为,可以得出平行于墙的一边的长为.根据矩形的面积公式构建S关于x的二次函数,然后根据二次函数的性质求解即可.
解:设矩形场地垂直于墙一边长为,
根据题意,得
,
∵,
∴抛物线开口向下,
∴当时,S最大,
此时.
3.(2025·河北石家庄·模拟预测)如图,已知抛物线的对称轴为,过其顶点M的一条直线与该抛物线的另一个交点为.要在坐标轴上找一点P,使得的周长最小,则点P的坐标为( )
A. B. C.或 D.
【答案】A
【分析】首先,求得抛物线的解析式,根据抛物线解析式求得的坐标;欲使的周长最小,的长度一定,所以只需取最小值即可,然后,过点作关于轴对称的点,连接与轴的交点即为所求的点;过点作关于轴对称的点,连接, 则只需与轴的交点即为所求的点,分别计算两种情况下的周长再取最小值即可.
解:如图,∵抛物线 的对称轴为点是抛物线上的一点,
∴,解得
∴该抛物线的解析式为
,
的周长,且是定值,所以只需最小,
如图,过点作关于轴对称的点,连接与轴的交点即为所求的点,则,
设直线的解析式为:则
,解得,
故该直线的解析式为 ,
当时,,即,
同理,如图,过点作关于轴对称的点,连接 ,则只需与轴的交点即为所求的点,
如果点在轴上,则三角形的周长;如果点在轴上,则的周长;
所以点在时,三角形的周长最小,
综上所述,符合条件的点P的坐标是,
故选:.
【点拨】本题考查了轴对称-最短路线问题,二次函数的性质,待定系数法求一次函数的解析式,平面直角坐标系中两点距离公式;在求点P的坐标时,一定要注意题目要求是“要在坐标轴上找一点P”,所以应该找x轴和y轴上符合条件的点P.
4.(25-26九年级上·吉林·期中)如图,抛物线与直线相交于点A、B,连接、,则的面积是( )
A.3 B.4 C.6 D.12
【答案】C
【分析】本题考查了抛物线和三角形面积,令得一元二次方程,求解可得点A,B的坐标,进一步由三角形面积公式可得结论.
解:对于
令,得
解得,,,
∴,,
∴
∴.
故选:C.
5.(2025·四川自贡·模拟预测)如图,二次函数的图象交轴于,两点,图象上的一点使,则点的坐标是
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了抛物线与轴的交点,二次函数图象上点的坐标特征,等腰直角三角形的判定和性质,表示出的坐标是解题的关键.过点作轴于点,构造等腰直角,设,根据等腰直角三角形的性质表示出点的坐标,代入抛物线解析式得到关于的方程,解方程即可求解.
解:二次函数中,令,则,
解得,,
,,
过点作轴于点,
,
,
是等腰直角三角形,
,
设,
,
点在二次函数的图象上,
,
解得,(舍去),
,
故选:.
(2) 填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分)
6.(25-26九年级上·河北石家庄·期末)如图,已知,是抛物线上的两点,在抛物线对称轴上有一动点P,当的周长最小时,P点坐标为________,此时的面积为________.
【答案】 6
【分析】本题主要考查了二次函数的性质、二次函数图象上点的坐标特征及轴对称-最短路线问题,熟知轴对称的性质及二次函数的图象与性质是解题的关键.根据轴对称的性质,求出的周长最小时点P的位置,据此得出点P的坐标,进一步求出此时的面积即可.
解:由题知,
因为,是抛物线上的两点,
则,,
所以点A坐标为,点B坐标为,
如图所示,
因为抛物线的对称轴为y轴,
则点A关于y轴的对称点M的坐标为,
所以当点P在与y轴的交点处时,取得最小值,即的周长取得最小值.
因为点M坐标为,点B坐标为,
所以直线的函数解析式为.
当时,,
所以点P的坐标为.
因为,
所以.
故答案为:,6.
7.(25-26九年级下·辽宁铁岭·阶段检测)如图,一根铝合金型材长为,用它制作一个“日”字型窗户的框架,如果恰好用完整条铝合金型材,则窗户的最大面积是_______.
【答案】
【分析】设为,则,根据矩形的面积求得面积与的函数关系,根据二次函数的性质求解即可求得答案.
解:设为,则,
则窗户的面积
当时,取得最大值为.
8.(25-26九年级上·安徽阜阳·期末)如图,已知二次函数的图象与x轴交于点,,与y轴交于点,点Q是对称轴上一动点.
(1)_________.
(2)当的周长最小时,则_________.
【答案】
【分析】本题主要考查了二次函数综合,待定系数法求二次函数解析式,两点间的距离公式,熟知二次函数的相关知识是解题的关键.
(1)利用待定系数法求解即可;
(2)连接,由对称性可得,则可得到当P、Q、N三点共线时,有最小值,即此时的周长有最小值;求出直线的表达式为.抛物线的对称轴为直线,则的周长有最小值时,点Q的坐标为,再求出的长即可得到答案.,
解:(1)∵二次函数的图象与x轴交于点,,
∴
解得
,
故答案为:;
(2)如图所示,连接,
由对称性可得,
∴的周长,
∵是定值,
∴当P、Q、N三点共线时,有最小值,即此时的周长有最小值,
设直线的表达式为,
∴
解得,
直线的表达式为.
抛物线的表达式为,
此抛物线的对称轴为直线,
在中,当时,,
∴的周长有最小值时,点Q的坐标为,
∴此时
∵,
当的周长最小时,,
故答案为:.
9.(25-26九年级上·上海·阶段检测)将抛物线沿y轴向下平移后,所得抛物线与x轴交于点A、B,顶点为C,如果是等腰直角三角形,那么顶点C的坐标是______.
【答案】
【分析】本题考查的是二次函数的图象与几何变换、等腰直角三角形的性质及抛物线与x轴的交点问题,根据题意画出图形、作出辅助线是解答此题的关键.设抛物线沿y轴向下平移b个单位,则抛物线的解析式为,再根据题意画出图形,令得出AB两点的坐标,作轴于点E,求出E点坐标,由等腰三角形的性质可知,进而可得出b的值.
解:设抛物线沿y轴向下平移b个单位,抛物线的解析式为,此时点C的坐标为,
如图所示:
令,则,
,,
过点C作轴于点E,则,
是等腰直角三角形,
,
或,
点坐标为.
故答案为:.
(三)解答题(本大题共8个小题,每小题8分,共64分)
10.(25-26九年级下·河南周口·阶段检测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点,点与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线对称轴上的一点,求的周长的最小值.
【答案】(1);(2)最小值为
【分析】(1)利用抛物线经过的两个点的坐标,代入抛物线解析式,通过解方程组求出系数,从而得到函数表达式;
(2)根据题意得出对称轴为,确定,再由对称性求周长即可.
(1)解:已知抛物线过,代入得:
,
解得,
故;
(2)解:抛物线的对称轴为, A与B关于对称轴对称,
∴,
∴周长最小值
由(1)得,
∴,
∴的最小值为
11.(24-25九年级上·海南三亚·期末)学校准备在教学楼后面搭建一个简易的矩形自行车车棚,一边利用教学楼的后墙(可利用的墙长为),另外三边利用学校现有总长的铁栏围成.
(1)若围成的面积为,请求出自行车车棚的长和宽;
(2)能围成面积最大的自行车车棚吗?如果能,求出最大面积;如果不能,请说明理由.
【答案】(1)自行车车棚的长和宽分别为、;(2)能,最大面积为
【分析】(1)设,则,由围成的矩形面积列方程求解;
(2)设围成的矩形面积为,得到,由二次函数图象与性质求解即可.
(1)解:设,则,
根据题意得,
解得,,
当时,;
当时,(不合题意,舍去);
答:若围成的面积为,自行车车棚的长和宽分别为、;
(2)解:能,
设围成的矩形面积为,,
根据题意得,
抛物线开口向下,
当时,有最大值,为,
此时,符合题意,
综上所述,自行车车棚有最大面积,最大面积为.
【点拨】这是实际应用题,求解时一定要注意满足题中实际的限制条件.
12.(2025·江苏盐城·模拟预测)如图,二次函数的图像与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,点B的坐标为,点C的坐标为,直线l经过B、C两点.
(1)求该二次函数的表达式及其图像的顶点坐标;
(2)点P在线段上运动(不与B、C重合),过点P作x轴的垂线与该二次函数的图像相交于点M,再过点M作y轴的垂线与该二次函数的图像相交于另一点N,当时,求点P的坐标;
【答案】(1),顶点坐标;(2)点P的坐标为或
【分析】(1)用待定系数法求函数的解析式,然后配方成顶点式即可;
(2)首先求出直线的解析式为,设,则,,则,,由题意可得方程,求解方程即可.
(1)解:将点,代入
∴
解得
∴
∵
∴顶点坐标;
(2)解:设直线的解析式为
将,代入得,
解得
∴直线的解析式为
如图,设,,则
∵抛物线对称轴为直线,轴
∴点M和点N关于对称轴对称
∴
∴,,
∵
∴
∴或
当时,整理得
解得,(舍去)
∴;
当时,整理得
解得(舍去),
∴;
综上所述,点P点坐标为或.
13.(2026·辽宁·中考真题)如图,一次函数的图象与反比例函数的图象相交于点.
(1)求和的值;
(2)是一次函数在第一象限内的图象上的点,垂直于轴,垂足为.是反比例函数的图象上的点.若点到轴的距离是点到轴的距离的倍,求面积的最大值及此时点的坐标.
【答案】(1),;(2)面积的最大值为,此时点的坐标为
【分析】(1)根据函数图象上点的坐标特征,将代入求得,得,再将代入可得的值;
(2)如图,过点作轴于点,过点作轴于点,设,得,,,继而得到,进一步得到,再根据二次函数的最值可得答案.
(1)解:∵一次函数的图象与反比例函数的图象相交于点,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴;
(2)解:由(1)知:反比例函数的解析式为,
如图,过点作轴于点,过点作轴于点,设,
∵是一次函数在第一象限内的图象上的点,垂直于轴,
∴,,,
∴,
∵是反比例函数的图象上的点,且点到轴的距离是点到轴的距离的倍,
∴,
∴点的横坐标为,
∴,
∵
,
又∵,,
∴当时,取得最大值,最大值为,
此时,
∴面积的最大值为,此时点的坐标为.
14.(2025·黑龙江·三模)如图,抛物线与x轴分别交于,两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P是抛物线上的一个点,连接,,直接写出点P的坐标.
【答案】(1);(2)点P的坐标为或
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)当点P在x轴上方时,取点,连接,可证明,推出,则点P在射线上,求出直线的解析式为,联立对应的函数解析式求出点P的坐标即可;当点P在x轴下方时,取点,连接,同理可证明点P在射线上,联立对应的函数解析式求出点P的坐标即可.
(1)解:∵抛物线与x轴分别交于,两点,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为;
(2)解:如图所示,当点P在x轴上方时,取点,连接,
在中,当时,,
∴,
∴,
∵,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴点P在射线上;
设直线的解析式为,
则,
∴,
∴直线的解析式为,
联立得,解得或,
∴点P的坐标为;
如图所示,当点P在x轴下方时,取点,连接,
同理可证明,
∴,
∵,
∴,
∴点P在射线上;
设直线的解析式为,
则,
∴,
∴直线的解析式为,
联立得,解得或,
∴点P的坐标为;
综上所述,点P的坐标为或.
15.(2025·江西南昌·模拟预测)如图,抛物线与x轴交于A,B两点,过A点的直线与y轴交于点C,与抛物线的另一个交点为D,已知点D的横坐标为4,点P为直线l上方的抛物线上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过P点作轴交直线l于点E,作轴交直线l于点F,连接.
①当为直角三角形时,求点P的坐标;
②求的最大值,并求出当最大时点P的坐标.
【答案】(1);(2)①或;②最大值,此时
【分析】(1)A,D两点既在直线上又在抛物线上,先通过直线方程求出A,D两点坐标,再代入抛物线方程即可.
(2)①根据为直角三角形进行分类讨论,依据不同情况时具有的几何特征找出等量关系列方程求解.
②利用隐含的角度关系,得出,将所求的目标进行转化,将双变量化为单变量再通过函数求出最值.
(1)解:∵A点在直线l上,
∴令,代入得,
∴,
∵D点在直线l上,
∴令,代入得,
∴,
又∵点A,点D在抛物线上,
则有,解得,
故抛物线的解析式为.
(2)由题设,
①∵点A,点C为直线与坐标轴的两交点,
∴,
∴,
∵轴,
∴,
∴当为直角三角形时有两种情况,或,
1)当时,,
∵轴,即,
∴为等腰直角三角形,
则有,
∴,解得或(舍),
∴,
2)当时,点P与点B重合,即此时点P在x轴上 ,
∴令,解得或(舍),
∴,
综上为直角三角形时,点P坐标为或.
②∵轴,轴,
∴,,
∴,
∴,
∵为等腰直角三角形,
∴,
∴,
∴,
即,此时符合有.
16.(2025·安徽·模拟预测)如图,抛物线:交轴于点和点B,交y轴于点,顶点记为.
(1)求抛物线的函数表达式及顶点的坐标.
(2)连接,若线段上有一点,过点作轴的平行线交抛物线于点,求线段长的最大值.
(3)在(2)中,当的长最大时,将该抛物线平移,设平移后的抛物线为,抛物线的顶点记为,它的对称轴与x轴交于点.怎样平移才能使得以、、、为顶点的四边形是菱形?
【答案】(1);;(2);(3)向右平移个单位长度,向下平移个单位长度或向左平移个单位长度,向下平移个单位长度
【分析】(1)把、两点坐标代入抛物线一般式,解二元一次方程组求得、,即可得到抛物线函数表达式;将表达式配方为顶点式,直接写出顶点的坐标即可;
(2)先用待定系数法求直线的解析式,设点横坐标为,用表示、的坐标,通过两点纵坐标差写出关于的二次函数,利用二次函数性质求出的最大值即可;
(3)先确定最大时点、的坐标,设平移后顶点,则,根据的位置,分在轴上方、下方两种情况,依据菱形邻边相等列方程求、,舍去无解情况,根据顶点坐标的变化量即可确定抛物线的平移方式.
(1)解:把、代入,得
,
解得,
∴抛物线的函数表达式为,
化为顶点式,得,
∴点的坐标为;
(2)解:设直线的表达式为,代入、得
,
解得,
∴直线的表达式为,
设点的横坐标为,则,,
,
∵,
∴抛物线开口向下,函数有最大值,
∵,在取值内,
∴当时,;
(3)解:由(2)当的长最大时,,点,点,
设平移后抛物线顶点,抛物线对称轴为直线,对称轴交轴于点,
根据的位置,可分两种情况讨论:
①如图,当点在轴上方时,四边形是菱形,则,
∴,
解得或,
,即,
解得或(不合题意,舍去);
∴的坐标为或,
∵抛物线的顶点为,
∴当的坐标为时,,,抛物线向右平移个单位长度,向下平移个单位长度;
当的坐标为时,,,抛物线向左平移个单位长度,向下平移个单位长度;
②当点在轴下方时,四边形是菱形,则,
∴,
两边平方,得,
移项并整理,得,
∴此方程无实数根,
故此情况不成立;
综上,抛物线向右平移个单位长度,向下平移个单位长度或向左平移个单位长度,向下平移个单位长度,能使得以、、、为顶点的四边形是菱形.
17.(2025·四川自贡·三模)如图,在平面直角坐标系中,已知直线与x轴交于点A,与y轴交于点C,过A,C两点的抛物线与x轴交于另一点,抛物线对称轴为直线l.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点M为直线下方抛物线上一点,当的面积最大时,求点M的坐标;
(3)在(2)的条件下,点N为y轴上一点,求的最小值.
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)由一次函数的解析式求出点A和点C的坐标,再利用待定系数法求出抛物线的解析式即可;
(2)过点M作轴,交于点D,设,则,可得,则可得到,据此可得答案;
(3)作直线,且使得直线与y轴正半轴的夹角为,过点N作于点G,连接,则,可证明当三点共线(点N在上),且时,有最小值,即此时有最小值,最小值为线段的长;过点M作轴,交x轴于点K,交直线于点T,求出的长,根据,求出的长即可得到答案.
(1)解:在中,当时,,当时,,解得,
∴,
∵抛物线经过三点,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为;
(2)解:如图所示,过点M作轴,交于点D,
设,则,
∴,
∴
,
∵,
∴当,即时,有最大值,
此时,
∴当的面积最大时,点M的坐标为;
(3)解:如图3-1所示,作直线,且使得直线与y轴正半轴的夹角为,过点N作于点G,连接,
在中,,
∴,
∴,
∵垂线段最短,
∴当三点共线(点N在上),且时,有最小值,即此时有最小值,最小值为线段的长;
如图3-2所示,当有最小值时,过点M作轴,交x轴于点K,交直线于点T,
由(2)得点M的坐标为,
∴;
∵轴,
∴,
∴,
∴,
∴,
在中,,
∴,
∴的最小值为.
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专题 1.13 二次函数复习专题——二次函数与几何综合(知识梳理 + 题型精析 +同步检测)
目录
一.知识梳理与解读 1
【知识点1】二次函数核心基础性质 1
【知识点2】函数与几何公式 2
【知识点3】几何模型关联知识点 2
二.题型精析 2
【题型1】二次函数与四边形面积最值问题 2
【题型2】二次函数与线段、周长最值问题 3
【题型3】二次函数与三角形面积最值问题 5
【题型4】二次函数与角度问题 6
【题型5】二次函数与特殊三角形问题 7
【题型6】二次函数与四边形问题 8
【题型7】二次函数动点最值与路径问题 10
三.同步检测 11
(一)选择题(本大题共5个小题,每小题4分,共20分) 11
(二)填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分) 12
(三)解答题(本大题共8个小题,每小题8分,共64分) 13
一.知识梳理与解读
二次函数与几何综合是初中数学中考核心重难点,融合二次函数图像性质、平面几何图形性质、坐标运算、最值、存在性等核心考点,解题核心思路为以函数定坐标、以坐标算几何、以几何建方程,实现代数与几何的相互转化。本专题核心关联知识点如下:
【知识点1】二次函数核心基础性质
1. 三种解析式形式
(1)一般式:,适用于已知任意三点坐标求解析式,决定开口方向与大小,为抛物线与y轴交点纵坐标。
(2)顶点式:,顶点坐标,对称轴直线,适用于已知顶点、最值、对称轴解题。
(3)交点式:,为抛物线与x轴交点横坐标,适用于已知抛物线与x轴两个交点解题。
2. 核心图像性质
(1)开口方向:开口向上,有最小值;开口向下,有最大值。
(2)对称轴公式:,顶点纵坐标(最值):。
(3)增减性:对称轴左侧、右侧单调性相反,结合开口方向可判断函数增减变化。
【知识点2】函数与几何公式
二次函数几何综合题的核心是坐标与线段、图形的转化,必备基础公式:
(1)两点间距离公式:若,则
(2)中点坐标公式:AB中点坐标为
(3)水平(竖直)线段长度:水平线段,竖直线段
(4)直线斜率公式:,两直线垂直则斜率乘积为-1(k存在时)
【知识点3】几何模型关联知识点
二次函数综合题常结合三角形、四边形、特殊图形、面积、最值、存在性问题,核心几何性质如下:
(1)特殊三角形:等腰三角形(两边相等、三线合一)、直角三角形(勾股定理、垂直斜率关系)、等边三角形(三边相等、三角60°)
(2)特殊四边形:平行四边形(对边平行且相等、对角线互相平分)、矩形(四角直角、对角线相等)、菱形(四边相等、对角线垂直)、正方形(兼具矩形菱形性质)
(3)面积模型:割补法、铅垂高法(二次函数三角形面积核心方法:)
二.题型精析
【题型1】二次函数与四边形面积最值问题
【例题1】(24-25九年级上·云南昭通·阶段检测)如图,用长的护栏全部用于建造一个靠墙(墙的长度不限)的长方形养牛场,已知此长方形养牛场的面积为,且与墙平行的边长为.
(1)求与之间的函数解析式;
(2)当边长为何值时,该长方形面积最大?并求出其最大值.
【变式1】(26-27九年级上·全国·课后作业)如图,有一张长,宽的矩形纸板,在它的四个角处分别裁去一个同样的小正方形,再沿图中的虚线折起,做成一个无盖的长方体纸盒,则该纸盒侧面积的最大值是( )
A. B. C. D.
【变式2】(2026·江苏泰州·二模)数学兴趣小组的同学在“综合与实践”活动中,用总长为的栅栏围一个一边靠墙的矩形花圃.设与墙垂直的边的长为,花圃的面积为.则S关于x的函数表达式为______,当______时,S可以取得最大值.
【变式3】(24-25九年级上·山西大同·阶段检测)如图,抛物线过点,矩形的边在线段上(点A在点B的左边),点C,D在抛物线上.设,当时,.
(1)求抛物线的函数表达式.
(2)当t为何值时,矩形的周长有最大值?最大值是多少?
【题型2】二次函数与线段、周长最值问题
【例题2】(2025·青海玉树·一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过点,,交轴于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若将该抛物线向右平移个单位长度,再向下平移个单位长度,求平移后的解析式;
(3)若点是线段上一动点,过点作轴于点,交抛物线于点,求线段长度的最大值.
【变式1】(24-25九年级上·福建福州·期末)如图,抛物线与y轴交于点A,与x轴交于点B,E,线段在抛物线的对称轴上移动(点C在点D下方),且.当的值最小时,点C的坐标是( )
A. B. C. D.
【变式2】(25-26九年级上·湖北咸宁·阶段检测)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,抛物线的对称轴上有一点P,使的和最小,则点P坐标为_________.
【变式3】(2024·山东聊城·模拟预测)如图所示,已知抛物线的对称轴为直线,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,其中,.
(1)求这条抛物线的函数表达式;
(2)已知在对称轴上存在一点,使得的周长最小.请求出点的坐标.
【题型3】二次函数与三角形面积最值问题
【例题3】(24-25九年级上·福建莆田·期中)如图,抛物线与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.已知点A的坐标是,抛物线的对称轴是直线.
(1)求函数解析式和点B的坐标;
(2)在对称轴上找一点P,使的值最小.求点P的坐标和的最小值;
(3)第一象限内的抛物线上有一动点M,连接、,求面积的最大值,以及取得最大值时点M的坐标.
【变式1】(24-25九年级上·安徽安庆·阶段检测)抛物线交轴于点,,交轴于点,点为抛物线对称轴与轴的交点.若点为第一象限内对称轴右侧抛物线上一点,则面积的最大值为( )
A.3 B.5 C. D.
【变式2】(25-26九年级上·安徽合肥·期中)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线对称轴为直线,且经过点,交轴于点.
(1)该抛物线的解析式为________;
(2)为直线下方抛物线上的任意一点,连接,,求面积的最大值为________.
【变式3】(24-25九年级上·湖北襄阳·期中)如图,已知抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当时,求二次函数的最大值和最小值;
(3)点P是第一象限抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线l,交于点H,连接,,求面积的最大值及此时点P坐标.
【题型4】二次函数与角度问题
【例题4】(2026·四川雅安·一模)如图,抛物线与x轴交于,两点,与y轴交于点.
(1)求抛物线及直线的解析式;
(2)直接写出抛物线的顶点坐标和对称轴;
(3)若P为抛物线上一点,当时,求点P的横坐标.
【变式1】(2026年5月福建省漳州市龙海区浮宫中学九年级练习试卷)在平面直角坐标系中,的图像交轴于点、(在的左侧)若抛物线上有一点,连接,,则的长为( )
A. B. C.或 D.或
【变式2】(2026·贵州铜仁·三模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线过点,,点C,D均在抛物线上,其中点C的横坐标为,点D在直线的下方,当时,点D的坐标是______.
【变式3】(2025九年级·湖南怀化·竞赛)如图,抛物线,顶点为,该抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,且.直线与轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)证明为直角三角形;
(3)求与的差.
【题型5】二次函数与特殊三角形问题
【例题5】(2025·天津南开·模拟预测)已知抛物线的顶点为,且经过点.
(1)求该抛物线对应的函数的解析式;
(2)将该抛物线向下平移个单位,设得到的抛物线的顶点为A,与x轴的两个交点为B,C,若是以为斜边的等腰直角三角形,求m的值.
【变式1】(2026年河北省初中学业水平考试数学模拟试卷(二))在平面直角坐标系中,已知抛物线与x轴交于点A、B(点A在点B左侧),与y轴交于点C,若为直角三角形,则m的值为( )
A. B. C.0 D.
【变式2】(25-26九年级上·浙江温州·期中)如图,抛物线与x轴交于点A,B(点B在A的右侧),与y轴交于点C,其中,点P在第一象限的抛物线上,若是以为底的等腰直角三角形,则m的值为______.
【变式3】(25-26九年级下·陕西·期中)如图,抛物线(b、c为常数)分别与轴交于点、,与轴交于点.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点是抛物线的顶点,连接,点是抛物线的对称轴上的点,如果是以为腰的等腰三角形,请你求出所有满足条件的点的坐标.
【题型6】二次函数与四边形问题
【例题6】(26-27九年级上·全国·课后作业)如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线的顶点为,与y轴交于点A,过点A作轴,交该抛物线于点C,连接,以为边作,点D在x轴的负半轴上.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)求点C的坐标及的面积.
【变式1】(25-26九年级上·河南·期末)如图,菱形的顶点在轴的正半轴上,抛物线经过顶点.若,则菱形的面积为( )
A. B.2 C.4 D.
【变式2】(24-25九年级下·吉林长春·阶段检测)如图,在平面直角坐标系中,四边形和四边形都是正方形,点A在x轴正半轴上,点C、F在y轴正半轴上,点D在线段上,点B为抛物线的顶点.点E在此抛物线上,则点E的坐标为________.
【变式3】(2026·陕西·模拟预测)如图,二次函数的图象与轴交于,两点,与轴负半轴交于点,且.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)若点在该二次函数的图象上,点在其图象的对称轴上,且以,,,为顶点的四边形是以为边的平行四边形,求点的坐标.
【题型7】二次函数动点最值与路径问题
【例题7】(24-25九年级上·广西河池·期末)如图,已知抛物线经过点,与x轴交于点,其对称轴为直线,P为x轴上方抛物线上的一动点.
(1)直接写出抛物线的解析式和顶点坐标;
(2)对称轴上存在点C,使得的值最小,求点C的坐标;
(3)若,垂足为D,小王说“当点P与顶点重合时,的值最大.”你是否同意小王的说法,请说明理由.
【变式1】(25-26九年级上·山西吕梁·期中)如图,抛物线经过点,交轴于点,其对称轴为直线,若对称轴上有一点,使的值最小,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
【变式2】(2026·山东德州·二模)如图,直线(k、b为常数)分别与x轴、y轴交于点、,抛物线与y轴交于点C,点E在抛物线的对称轴上移动,点F在直线上移动,的最小值是______.
【变式3】(25-26九年级上·天津·期末)在平面直角坐标系中,抛物线的图象与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,顶点为D,且,.
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)E为抛物线上一点,当时,求点E的坐标;
(3)已知点满足,M、N分别是x轴,直线AD上的动点,当的最小值为时,求n的值.
三.同步检测
(一)选择题(本大题共5个小题,每小题4分,共20分)
1.(25-26九年级上·江西宜春·阶段检测)如图,抛物线的顶点为,抛物线与轴交于点,是轴上的一个动点.当的值最小时,点的坐标是( )
A. B. C. D.
2.(2026·广东河源·模拟预测)如图,小明的爸爸用一段长的铁丝网围成一个一边靠墙(墙的长度为)的矩形鸭舍,并在垂直于墙的某一边中间留一个宽为的门(由其他材料制成).已知矩形的宽为x米,当矩形面积S最大时,则矩形的长为( )
A. B. C. D.
3.(2025·河北石家庄·模拟预测)如图,已知抛物线的对称轴为,过其顶点M的一条直线与该抛物线的另一个交点为.要在坐标轴上找一点P,使得的周长最小,则点P的坐标为( )
A. B. C.或 D.
4.(25-26九年级上·吉林·期中)如图,抛物线与直线相交于点A、B,连接、,则的面积是( )
A.3 B.4 C.6 D.12
5.(2025·四川自贡·模拟预测)如图,二次函数的图象交轴于,两点,图象上的一点使,则点的坐标是
A. B. C. D.
(2) 填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分)
6.(25-26九年级上·河北石家庄·期末)如图,已知,是抛物线上的两点,在抛物线对称轴上有一动点P,当的周长最小时,P点坐标为________,此时的面积为________.
7.(25-26九年级下·辽宁铁岭·阶段检测)如图,一根铝合金型材长为,用它制作一个“日”字型窗户的框架,如果恰好用完整条铝合金型材,则窗户的最大面积是_______.
8.(25-26九年级上·安徽阜阳·期末)如图,已知二次函数的图象与x轴交于点,,与y轴交于点,点Q是对称轴上一动点.
(1)_________.
(2)当的周长最小时,则_________.
9.(25-26九年级上·上海·阶段检测)将抛物线沿y轴向下平移后,所得抛物线与x轴交于点A、B,顶点为C,如果是等腰直角三角形,那么顶点C的坐标是______.
(三)解答题(本大题共8个小题,每小题8分,共64分)
10.(25-26九年级下·河南周口·阶段检测)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点,点与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线对称轴上的一点,求的周长的最小值.
11.(24-25九年级上·海南三亚·期末)学校准备在教学楼后面搭建一个简易的矩形自行车车棚,一边利用教学楼的后墙(可利用的墙长为),另外三边利用学校现有总长的铁栏围成.
(1)若围成的面积为,请求出自行车车棚的长和宽;
(2)能围成面积最大的自行车车棚吗?如果能,求出最大面积;如果不能,请说明理由.
12.(2025·江苏盐城·模拟预测)如图,二次函数的图像与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,点B的坐标为,点C的坐标为,直线l经过B、C两点.
(1)求该二次函数的表达式及其图像的顶点坐标;
(2)点P在线段上运动(不与B、C重合),过点P作x轴的垂线与该二次函数的图像相交于点M,再过点M作y轴的垂线与该二次函数的图像相交于另一点N,当时,求点P的坐标;
13.(2026·辽宁·中考真题)如图,一次函数的图象与反比例函数的图象相交于点.
(1)求和的值;
(2)是一次函数在第一象限内的图象上的点,垂直于轴,垂足为.是反比例函数的图象上的点.若点到轴的距离是点到轴的距离的倍,求面积的最大值及此时点的坐标.
14.(2025·黑龙江·三模)如图,抛物线与x轴分别交于,两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P是抛物线上的一个点,连接,,直接写出点P的坐标.
15.(2025·江西南昌·模拟预测)如图,抛物线与x轴交于A,B两点,过A点的直线与y轴交于点C,与抛物线的另一个交点为D,已知点D的横坐标为4,点P为直线l上方的抛物线上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过P点作轴交直线l于点E,作轴交直线l于点F,连接.
①当为直角三角形时,求点P的坐标;
②求的最大值,并求出当最大时点P的坐标.
16.(2025·安徽·模拟预测)如图,抛物线:交轴于点和点B,交y轴于点,顶点记为.
(1)求抛物线的函数表达式及顶点的坐标.
(2)连接,若线段上有一点,过点作轴的平行线交抛物线于点,求线段长的最大值.
(3)在(2)中,当的长最大时,将该抛物线平移,设平移后的抛物线为,抛物线的顶点记为,它的对称轴与x轴交于点.怎样平移才能使得以、、、为顶点的四边形是菱形?
17.(2025·四川自贡·三模)如图,在平面直角坐标系中,已知直线与x轴交于点A,与y轴交于点C,过A,C两点的抛物线与x轴交于另一点,抛物线对称轴为直线l.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点M为直线下方抛物线上一点,当的面积最大时,求点M的坐标;
(3)在(2)的条件下,点N为y轴上一点,求的最小值.
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