定角对定边(弦)模型
1.(2019•淄博)如图,顶点为M的抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(3,0),B(﹣1,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求这条抛物线对应的函数表达式;
(2)问在y轴上是否存在一点P,使得△PAM为直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
(3)若在第一象限的抛物线下方有一动点D,满足DA=OA,过D作DG⊥x轴于点G,设△ADG的内心为I,试求CI的最小值.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3过点A(3,0),B(﹣1,0) ∴
解得:
∴这条抛物线对应的函数表达式为y=﹣x2+2x+3 (2)在y轴上存在点P,使得△PAM为直角三角形. ∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4 ∴顶点M(1,4) ∴AM2=(3﹣1)2+42=20 设点P坐标为(0,p)
∴AP2=32+p2=9+p2,MP2=12+(4﹣p)2=17﹣8p+p2 ①若∠PAM=90°,则AM2+AP2=MP2 ∴20+9+p2=17﹣8p+p2
解得:p=﹣ ∴P(0,﹣)
②若∠APM=90°,则AP2+MP2=AM2 ∴9+p2+17﹣8p+p2=20 解得:p1=1,p2=3 ∴P(0,1)或(0,3)
③若∠AMP=90°,则AM2+MP2=AP2 ∴20+17﹣8p+p2=9+p2 解得:p= ∴P(0,)
综上所述,点P坐标为(0,﹣)或(0,1)或(0,3)或(0,)时,△PAM为直角三角形.
(3)如图,过点I作IE⊥x轴于点E,IF⊥AD于点F,IH⊥DG于点H ∵DG⊥x轴于点G
∴∠HGE=∠IEG=∠IHG=90° ∴四边形IEGH是矩形 ∵点I为△ADG的内心
∴IE=IF=IH,AE=AF,DF=DH,EG=HG ∴矩形IEGH是正方形 设点I坐标为(m,n) ∴OE=m,HG=GE=IE=n ∴AF=AE=OA﹣OE=3﹣m ∴AG=GE+AE=n+3﹣m ∵DA=OA=3
∴DH=DF=DA﹣AF=3﹣(3﹣m)=m ∴DG=DH+HG=m+n ∵DG2+AG2=DA2
∴(m+n)2+(n+3﹣m)2=32
∴化简得:m2﹣3m+n2+3n=0 配方得:(m﹣)2+(n+)2=
∴点I(m,n)与定点Q(,﹣)的距离为∴点I在以点Q(,﹣)为圆心,半径为∴当点I在线段CQ上时,CI最小 ∵CQ=
∴CI=CQ﹣IQ=∴CI最小值为
.
的圆在第一象限的弧上运动
求面积最值有新意
1.(2019•聊城)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(﹣2,0),点B(4,0),与y轴交于点C(0,8),连接BC,又已知位于y轴右侧且垂直于x轴的动直线l,沿x轴正方向从O运动到B(不含O点和B点),且分别交抛物线、线段BC以及x轴于点P,D,E. (1)求抛物线的表达式;
(2)连接AC,AP,当直线l运动时,求使得△PEA和△AOC相似的点P的坐标; (3)作PF⊥BC,垂足为F,当直线l运动时,求Rt△PFD面积的最大值.
解:(1)将点A、B、C的坐标代入二次函数表达式得:故抛物线的表达式为:y=﹣x2+2x+8;
(2)∵点A(﹣2,0)、C(0,8),∴OA=2,OC=8, ∵l⊥x轴,∴∠PEA=∠AOC=90°, ∵∠PAE≠∠CAO,
∴只有当∠PEA=∠AOC时,PEA△∽AOC, 此时
,即:
,
,解得:
,
∴AE=4PE,
设点P的纵坐标为k,则PE=k,AE=4k, ∴OE=4k﹣2,
将点P坐标(4k﹣2,k)代入二次函数表达式并解得: k=0或则点P(
(舍去0), ,
);
(3)在Rt△PFD中,∠PFD=∠COB=90°, ∵l∥y轴,∴∠PDF=∠COB,∴Rt△PFD∽Rt△BOC, ∴
,
∴S△PDF=而S
△BOC
•S△BOC,
=16,BC=
=4
,
=OB•OC=
∴S△PDF=
•S△BOC=PD2,
即当PD取得最大值时,S△PDF最大, 将B、C坐标代入一次函数表达式并解得: 直线BC的表达式为:y=﹣2x+8,
设点P(m,﹣m2+2m+8),则点D(m,﹣2m+8), 则PD=﹣m2+2m+8+2m﹣8=﹣(m﹣2)2+4, 当m=2时,PD的最大值为4, 故当PD=4时,∴S△PDF=PD2=
.
定值问题
1.(2019•宜昌)在平面直角坐标系中,正方形ABCD的四个顶点坐标分别为A(﹣2,4),B(﹣2,﹣2),C(4,﹣2),D(4,4).
(1)填空:正方形的面积为 36 ;当双曲线y=(k≠0)与正方形ABCD有四个交点时,k的取值范围是: 0<k<4或﹣8<k<0 ;
(2)已知抛物线L:y=a(x﹣m)2+n(a>0)顶点P在边BC上,与边AB,DC分别相交于点E,F,过点B的双曲线y=(k≠0)与边DC交于点N.
①点Q(m,﹣m2﹣2m+3)是平面内一动点,在抛物线L的运动过程中,点Q随m运动,分别切运动过程中点Q在最高位置和最低位置时的坐标; ②当点F在点N下方,AE=NF,点P不与B,C两点重合时,求③求证:抛物线L与直线x=1的交点M始终位于x轴下方.
﹣
的值;
解:(1)由点A(﹣2,4),B(﹣2,﹣2)可知正方形的边长为6,
∴正方形面积为36;
有四个交点时0<k<4或﹣8<k<0; 故答案为36,0<k<4或﹣8<k<0;
(2)①由题意可知,﹣2≤m≤4,yQ=﹣m2﹣2m+3=﹣(m+1)2+4, 当m=﹣1,yQ最大=4,在运动过程中点Q在最高位置时的坐标为(﹣1,4), 当m<﹣1时,yQ随m的增大而增大,当m=﹣2时,yQ最小=3, 当m>﹣1时,yQ随m的增大而减小,当m=4时,yQ最小=﹣21, ∴3>﹣21,
∴yQ最小=﹣21,点Q在最低位置时的坐标(4,﹣21),
∴在运动过程中点Q在最高位置时的坐标为(﹣1,4),最低位置时的坐标为(4,﹣21); ②当双曲线y=经过点B(﹣2,﹣2)时,k=4, ∴N(4,1),
∵顶点P(m,n)在边BC上, ∴n=﹣2,
∴BP=m+2,CP=4﹣m,
∵抛物线y=a(x﹣m)2﹣2(a>0)与边AB、DC分别交于点E、F, ∴E(﹣2,a(﹣2﹣m)2﹣2),F(4,a(4﹣m)2﹣2), ∴BE=a(﹣2﹣m)2,CF=a(4﹣m)2, ∴
=
﹣
,
∴a(m+2)﹣a(4﹣m)=2am﹣2a=2a(m﹣1), ∵AE=NF,点F在点N下方, ∴6﹣a(﹣2﹣m)2=3﹣a(4﹣m)2, ∴12a(m﹣1)=3, ∴a(m﹣1)=, ∴
=;
③由题意得,M(1,a(1﹣m)2﹣2), ∴yM=a(1﹣m)2﹣2(﹣2≤m≤4), 即yM=a(m﹣1)2﹣2(﹣2≤m≤4),
∵a>0,
∴对应每一个a(a>0)值,当m=1时,yM最小=﹣2, 当m=﹣2或4时,yM最大=9a﹣2, 当m=4时,y=a(x﹣4)2﹣2, ∴F(4,﹣2),E(﹣2,36a﹣2), ∵点E在边AB上,且此时不与B重合, ∴﹣2<36a﹣2≤4, ∴0<a≤, ∴﹣2<9a﹣2≤﹣, ∴yM≤﹣,
同理m=﹣2时,y=y=a(x+2)2﹣2, ∴E(﹣2,﹣2),F(4,36a﹣2), ∵点F在边CD上,且此时不与C重合, ∴﹣2<36a﹣2≤4, 解得0<a≤, ∴﹣2<9a﹣2≤﹣, ∴yM≤﹣,
综上所述,抛物线L与直线x=1的交点M始终位于x轴下方;
2.(2019•泰州)已知一次函数y1=kx+n(n<0)和反比例函数y2=(m>0,x>0). (1)如图1,若n=﹣2,且函数y1、y2的图象都经过点A(3,4). ①求m,k的值;
②直接写出当y1>y2时x的范围;
(2)如图2,过点P(1,0)作y轴的平行线l与函数y2的图象相交于点B,与反比例函数y3=(x>0)的图象相交于点C.
①若k=2,直线l与函数y1的图象相交点D.当点B、C、D中的一点到另外两点的距离相等时,求m﹣n的值;
②过点B作x轴的平行线与函数y1的图象相交与点E.当m﹣n的值取不大于1的任意
实数时,点B、C间的距离与点B、E间的距离之和d始终是一个定值.求此时k的值及定值d.
解:(1)①将点A的坐标代入一次函数表达式并解得:k=2, 将点A的坐标代入反比例函数得:m=3×4=12; ②由图象可以看出x>3时,y1>y2;
(2)①当x=1时,点D、B、C的坐标分别为(1,2+n)、(1,m)、(1,n),
则BD=2+n﹣m,BC=m﹣n,DC=2+n﹣n=2 则BD=BC或BD=DC,
即:2+n﹣m=m﹣n,或m﹣(2+n)=2 即:m﹣n=1或4; ②点E的横坐标为:d=BC+BE=m﹣n+(1﹣
,
)=1+(m﹣n)(1﹣),
m﹣n的值取不大于1的任意数时,d始终是一个定值, 当1﹣=0时,此时k=1,从而d=1.
存在性问题
锐角三角形存在性
1.(2019•无锡)已知二次函数y=ax2+bx﹣4(a>0)的图象与x轴交于A、B两点,(A在B左侧,且OA<OB),与y轴交于点C.D为顶点,直线AC交对称轴于点E,直线BE交y轴于点F,AC:CE=2:1. (1)求C点坐标,并判断b的正负性;
(2)设这个二次函数的图象的对称轴与直线AC相交于点D,已知DC:CA=1:2,直线BD与y轴交于点E,连接BC.
①若△BCE的面积为8,求二次函数的解析式;
②若△BCD为锐角三角形,请直接写出OA的取值范围.
解:(1)令x=0,则y=﹣4,∴C(0,﹣4), ∵OA<OB,∴对称轴在y轴右侧,即∵a>0,∴b<0;
(2)①过点D作DM⊥Oy,
则∴
,
,
设A(﹣2m,0)m>0,则AO=2m,DM=m ∵OC=4,∴CM=2, ∴D(m,﹣6),B(4m,0), 则
∴OE=8,
S△BEF=×4×4m=8, ∴m=1,
∴A(﹣2,0),B(4,0), 设y=a(x+2)(x﹣4), 即y=ax2﹣2ax﹣8a, 令x=0,则y=﹣8a, ∴C(0,﹣8a), ∴﹣8a=﹣4,a=, ∴
; ,
②由①知B(4m,0)C(0,﹣4)D(m,﹣6),则∠CBD一定为锐角, CB2=16m2+16,CD2=m2+4,DB2=9m2+36, 当∠CDB为锐角时, CD2+DB2>CB2,
m2+4+9m2+36>16m2+16, 解得﹣2<m<2; 当∠BCD为锐角时, CD2+CB2>DB2, m2+4+16m2+16>9m2+36, 解得综上:故:
,.
,
;
相似存在唯一性
(2019•镇江)如图,二次函数y=﹣x2+4x+5图象的顶点为D,对称轴是直线1,一次函数y=x+1的图象与x轴交于点A,且与直线DA关于l的对称直线交于点B. (1)点D的坐标是 (2,9) ;
(2)直线l与直线AB交于点C,N是线段DC上一点(不与点D、C重合),点N的纵坐标为n.过点N作直线与线段DA、DB分别交于点P、Q,使得△DPQ与△DAB相似. ①当n=
时,求DP的长;
②若对于每一个确定的n的值,有且只有一个△DPQ与△DAB相似,请直接写出n的取值范围
<n<
.
解:(1)顶点为D(2,9); 故答案为(2,9);
(2)对称轴x=2, ∴C(2,),
由已知可求A(﹣,0), 点A关于x=2对称点为(
,0),
则AD关于x=2对称的直线为y=﹣2x+13, ∴B(5,3), ①当n=∴DA=
时,N(2,,DN=
),
,CD=
当PQ∥AB时,△DPQ∽△DAB, ∵△DAC∽△DPN, ∴∴DP=9
, ;
当PQ与AB不平行时,△DPQ∽△DBA, ∴△DNQ∽△DCA, ∴∴DP=9
, ;
;
综上所述,DN=9
②当PQ∥AB,DB=DP时, DB=3∴∴DN=∴N(2,
, , , ),
;
∴有且只有一个△DPQ与△DAB相似时,<n<故答案为<n<
;
动点产生的图形存在性
1.(2019·邵阳)如图,二次函数y=﹣x+bx+c的图象过原点,与x轴的另一个交点为
(8,0)
(1)求该二次函数的解析式,
(2)在x轴上方作x轴的平行线y1=m,交二次函数图象于A.B两点,过A.B两点分别作x轴的垂线,垂足分别为点D、点C.当矩形ABCD为正方形时,求m的值, (3)在(2)的条件下,动点P从点A出发沿射线AB以每秒1个单位长度匀速运动,同时动点Q以相同的速度从点A出发沿线段AD匀速运动,到达点D时立即原速返回,当动点Q返回到点A时,P、Q两点同时停止运动,设运动时间为t秒(t>0).过点P向x轴作垂线,交抛物线于点E,交直线AC于点F,问:以A.E、F、Q四点为顶点构成的四边形能否是平行四边形.若能,请求出t的值,若不能,请说明理由.
2
解:(1)将(0,0),(8,0)代入y=﹣x+bx+c,得:
2
,解得:,
2
∴该二次函数的解析式为y=﹣x+x. (2)当y=m时,﹣x+x=m, 解得:x1=4﹣∴点A的坐标为(4﹣∴点D的坐标为(4﹣∵矩形ABCD为正方形,
,x2=4+
,
,m), ,0).
2
,m),点B的坐标为(4+,0),点C的坐标为(4+
∴4+﹣(4﹣)=m,
解得:m1=﹣16(舍去),m2=4. ∴当矩形ABCD为正方形时,m的值为4.
(3)以A.E、F、Q四点为顶点构成的四边形能为平行四边形.
由(2)可知:点A的坐标为(2,4),点B的坐标为(6,4),点C的坐标为(6,0),点D的坐标为(2,0).
设直线AC的解析式为y=kx+a(k≠0), 将A(2,4),C(6,0)代入y=kx+a,得:
,解得:
,
∴直线AC的解析式为y=﹣x+6.
当x=2+t时,y=﹣x+x=﹣t+t+4,y=﹣x+6=﹣t+4, ∴点E的坐标为(2+t,﹣t+t+4),点F的坐标为(2+t,﹣t+4). ∵以A.E、F、Q四点为顶点构成的四边形为平行四边形,且AQ∥EF, ∴AQ=EF,分三种情况考虑:
①当0<t≤4时,如图1所示,AQ=t,EF=﹣t+t+4﹣(﹣t+4)=﹣t+t, ∴t=﹣t+t,
解得:t1=0(舍去),t2=4,
②当4<t≤7时,如图2所示,AQ=8﹣t,EF=﹣t+t+4﹣(﹣t+4)=﹣t+t, ∴8﹣t=﹣t+t, 解得:t3=4(舍去),t4=6,
③当7<t≤8时,如图3所示,AQ=8﹣t,EF=﹣t+4﹣(﹣t+t+4)=t﹣t, ∴8﹣t=t﹣t, 解得:t5=2﹣2
(舍去),t6=2+2
.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
综上所述:当以A.E、F、Q四点为顶点构成的四边形为平行四边形时,t的值为4,6或2+2
..
已知角平分线的相关计算
1.(2019•连云港)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线L1:y=x2+bx+c过点C(0,﹣3),与抛物线L2:y=﹣x2﹣x+2的一个交点为A,且点A的横坐标为2,点P、Q分别是抛物线L1、L2上的动点. (1)求抛物线L1对应的函数表达式;
(2)若以点A、C、P、Q为顶点的四边形恰为平行四边形,求出点P的坐标; (3)设点R为抛物线L1上另一个动点,且CA平分∠PCR.若OQ∥PR,求出点Q的坐标.
解:(1)将x=2代入y=﹣x2﹣x+2,得y=﹣3,故点A的坐标为(2,﹣3), 将A(2,﹣1),C(0,﹣3)代入y=x2+bx+c,得
,解得
,
∴抛物线L1:y=x2﹣2x﹣3;
(2)设点P的坐标为(x,x2﹣2x﹣3), 第一种情况:AC为平行四边形的一条边,
①当点Q在点P右侧时,则点Q的坐标为(x+2,﹣2x﹣3), 将Q(x+2,﹣2x﹣3)代入y=﹣x2﹣x+2,得 ﹣2x﹣3=﹣(x+2)2﹣(x+2)+2, 解得,x=0或x=﹣1,
因为x=0时,点P与C重合,不符合题意,所以舍去, 此时点P的坐标为(﹣1,0);
②当点Q在点P左侧时,则点Q的坐标为(x﹣2,x2﹣2x﹣3), 将Q(x﹣2,x2﹣2x﹣3)代入y=﹣x2﹣x+2,得 y=﹣x2﹣x+2,得
x2﹣2x﹣3=﹣(x﹣2)2﹣(x﹣2)+2, 解得,x=3,或x=﹣,
此时点P的坐标为(3,0)或(﹣,
);
第二种情况:当AC为平行四边形的一条对角线时,
由AC的中点坐标为(1,﹣3),得PQ的中点坐标为(1,﹣3), 故点Q的坐标为(2﹣x,﹣x2+2x﹣3),
将Q(2﹣x,﹣x2+2x﹣3)代入y=﹣x2﹣x+2,得 ﹣x2+2x﹣3═﹣(2﹣x)2﹣(2﹣x)+2, 解得,x=0或x=﹣3,
因为x=0时,点P与点C重合,不符合题意,所以舍去, 此时点P的坐标为(﹣3,12),
综上所述,点P的坐标为(﹣1,0)或(3,0)或(﹣,
)或(﹣3,12);
(3)当点P在y轴左侧时,抛物线L1不存在点R使得CA平分∠PCR, 当点P在y轴右侧时,不妨设点P在CA的上方,点R在CA的下方, 过点P、R分别作y轴的垂线,垂足分别为S、T, 过点P作PH⊥TR于点H,则有∠PSC=∠RTC=90°, 由CA平分∠PCR,得∠PCA=∠RCA,则∠PCS=∠RCT, ∴△PSC∽△RTC, ∴
,
),点R坐标为(x2,
),
设点P坐标为(x1,
所以有,
整理得,x1+x2=4,
在Rt△PRH中,tan∠PRH=
=
),
过点Q作QK⊥x轴于点K,设点Q坐标为(m,若OQ∥PR,则需∠QOK=∠PRH, 所以tan∠QOK=tan∠PRH=2,
所以2m=解得,m=所以点Q坐标为(
,
,
,﹣7+)或(,﹣7﹣).
2.(19-20长郡期末25题)如图1,抛物线W: yax22的顶点为点A,与x轴的负半轴交于点D,直线AB交抛物线W于另一点C,点B的坐标为1,0.
(1)求直线AB的解析式;
(2)过点C作CEx轴,交x轴于点E,若AC平分DCE,求抛物线W的解析式; (3)若a1,将抛物线W向下平移mm0个单位得到抛物线W1,如图2,记抛物线2W1的顶点为A1,与x轴负半轴的交点为D1,与射线BC的交点为C1.问:在平移的过程
中,tanD1C1B是否恒为定值?若是,请求出tanD1C1B的值;若不是,请说明理由. 【详解】(1)∵抛物线W:yax2的顶点为点A,
22), ∴点A(0,设直线AB解析式为ykxb, ∵B(1,0),
b2∴,
kb0解得:k2,
b2∴抛物线解析式为:y2x2. (2)如图,过点B作BNCD于N, ∵AC平分,DCE,BNCD,BECE,
∴BNBE,
∵BNDCED90,BDNCDE, ∴VBND:VCED,
BNDB, CECDBEDB∴, CECD∴
∵AO//CE, ∴
BOBE1DB, AOCE2CD设BEx,BDy,则CE2x,CD2y, ∵CD2DE2CE2, ∴4y2xy4x2, ∴xy5x3y0, ∴y25x, 35x,0, 32∴点Cx1,2x,点D1∴点C,点D是抛物线W:yax2上的点,
2xax1222∴, 50a1x23∵x>0,
5∴x11x, 3解得:x10(舍去),x22239, 25539∴0a12, 325∴a25, 32252x2. 32y∴抛物线解析式为:
(3)tanD1C1B恒为定值,理由如下:
如图,过点C1作C1Hx轴于H,过点C作CGx轴G,过点B作BFCD于点F, ∵a=
1, 212
x-2, 2∴抛物线W的解析式为y=
∵将抛物线W向下平移m个单位,得到抛物线W1, ∴抛物线W1的解析式为:y12x2m, 2设点D1的坐标为t,0t0,
12t2m, 212∴2mt,
2∴0∴抛物线W1的解析式为:y1212xt, 22∵抛物线W1与射线BC的交点为C1,
y2x2∴1212,
yxt22x12tx22t(不合题意舍去), 解得:,y22ty22t12∴点C1的坐标2t,22t, ∴C1H22t,OH2t,
∴D1HDO1OH2tt22t, ∴C1HD1H,且C1Hx轴,
C1D1H45o,
∵y12x2与x轴交于点D, 2∴点D2,0, ∵y2x2与y12x2交于点C,点A, 2y2x2∴, 12yx22x4x0解得:或,
y2y6∴点C4,6,A(0,-2),
∴GC6,DGODOG246, ∴DGCG,且CGx轴, ∴GDC45C1D1H, ∴C1D1//CD, ∴D1C1BDCB, ∴tanD1C1BtanDCB,
∵CDB45,BFCD,BDODOB213, ∴FDBFBD45o, ∴DFBF,DBo2DF3,
∴DFBF32, 2∵点D2,0,点C4,6, ∴CD24062262,
∴CFCDDF92, 2∴tanD1C1BtanDCB∴tanD1C1B恒为定值.
BF1, CF3
已知面积比的相关计算
1.(2019•十堰)已知抛物线y=a(x﹣2)2+c经过点A(﹣2,0)和C(0,),与x轴交于另一点B,顶点为D.
(1)求抛物线的解析式,并写出D点的坐标;
(2)如图,点E,F分别在线段AB,BD上(E点不与A,B重合),且∠DEF=∠A,则△DEF能否为等腰三角形?若能,求出BE的长;若不能,请说明理由; (3)若点P在抛物线上,且
=m,试确定满足条件的点P的个数.
解:(1)由题意:,
解得,
(x﹣2)2+3,
∴抛物线的解析式为y=﹣∴顶点D坐标(2,3). (2)可能.如图1,
∵A(﹣2,0),D(2,3),B(6,0), ∴AB=8,AD=BD=5,
①当DE=DF时,∠DFE=∠DEF=∠ABD, ∴EF∥AB,此时E与B重合,与条件矛盾,不成立. ②当DE=EF时, 又∵△BEF∽△AED, ∴△BEF≌△AED, ∴BE=AD=5
③当DF=EF时,∠EDF=∠DEF=∠DAB=∠DBA, △FDE∽△DAB, ∴∴
==
, =,
∵△AEF∽△BCE ∴
=
=,
,
时,△CFE为等腰三角形.
∴EB=AD=
答:当BE的长为5或
(3)如图2中,连接BD,当点P在线段BD的右侧时,作DH⊥AB于H,连接PD,PH,PB.设P[n,﹣
(n﹣2)2+3],
则S△PBD=S△PBH+S△PDH﹣S△BDH=×4×[﹣×3=﹣(n﹣4)2+, ∵﹣<0,
∴n=4时,△PBD的面积的最大值为,
(n﹣2)2+3]+×3×(n﹣2)﹣×4
∵=m,
∴当点P在BD的右侧时,m的最大值==,
观察图象可知:当0<m<时,满足条件的点P的个数有4个, 当m=时,满足条件的点P的个数有3个,
当m>时,满足条件的点P的个数有2个(此时点P在BD的左侧).
2.(2019年湖南省益阳市)在平面直角坐标系xOy中,顶点为A的抛物线与x轴交于B、C两点,与y轴交于点D,已知A(1,4),B(3,0).
(1)求抛物线对应的二次函数表达式,
(2)探究:如图1,连接OA,作DE∥OA交BA的延长线于点E,连接OE交AD于点F,M是BE的中点,则OM是否将四边形OBAD分成面积相等的两部分?请说明理由, (3)应用:如图2,P(m,n)是抛物线在第四象限的图象上的点,且m+n=﹣1,连接PA.PC,在线段PC上确定一点M,使AN平分四边形ADCP的面积,求点N的坐标. 提示:若点A.B的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),则线段AB的中点坐标为(
,
).
解:(1)函数表达式为:y=a(x﹣1)+4, 将点B坐标的坐标代入上式得:0=a(3﹣1)+4, 解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x+2x+3,
(2)OM将四边形OBAD分成面积相等的两部分,理由: 如图1,∵DE∥AO,S△ODA=S△OEA,
S△ODA+S△AOM=S△OEA+S△AOM,即:S四边形OMAD=S△OBM, ∴S△OME=S△OBM, ∴S四边形OMAD=S△OBM,
(3)设点P(m,n),n=﹣m+2m+3,而m+n=﹣1, 解得:m=﹣1或4,故点P(4,﹣5),
如图2,故点D作QD∥AC交PC的延长线于点Q,
22
2
2
由(2)知:点N是PQ的中点,
将点C(﹣1,0)、P(4,﹣5)的坐标代入一次函数表达式并解得: 直线PC的表达式为:y=﹣x﹣1…①, 同理直线AC的表达式为:y=2x+2, 直线DQ∥CA,且直线DQ经过点D(0,3), 同理可得直线DQ的表达式为:y=2x+3…②, 联立①②并解得:x=﹣,即点Q(﹣,), ∵点N是PQ的中点,
由中点公式得:点N(,﹣).
3.(2019年湖南省常德市)如图,已知二次函数图象的顶点坐标为A(1,4),与坐标轴交
于B、C、D三点,且B点的坐标为(﹣1,0). (1)求二次函数的解析式,
(2)在二次函数图象位于x轴上方部分有两个动点M、N,且点N在点M的左侧,过M、N作x轴的垂线交x轴于点G、H两点,当四边形MNHG为矩形时,求该矩形周长的最大值,
(3)当矩形MNHG的周长最大时,能否在二次函数图象上找到一点P,使△PNC的面积是矩形MNHG面积的
?若存在,求出该点的横坐标,若不存在,请说明理由.
解:(1)二次函数表达式为:y=a(x﹣1)+4, 将点B的坐标代入上式得:0=4a+4,解得:a=﹣1, 故函数表达式为:y=﹣x+2x+3…①,
(2)设点M的坐标为(x,﹣x+2x+3),则点N(2﹣x,﹣x+2x+3), 则MN=x﹣2+x=2x﹣2,GM=﹣x+2x+3,
矩形MNHG的周长C=2MN+2GM=2(2x﹣2)+2(﹣x+2x+3)=﹣2x+8x+2, ∵﹣2<0,故当x=﹣
=2,C有最大值,最大值为10,
2
2
22
2
2
2
此时x=2,点N(0,3)与点D重合, (3)△PNC的面积是矩形MNHG面积的则S△PNC=
×MN×GM=
×2×3=
, ,
连接DC,在CD得上下方等距离处作CD的平行线m、n, 过点P作y轴的平行线交CD、直线n于点H、G,即PH=GH, 过点P作PK∥⊥CD于点K,
将C(3,0)、D(0,3)坐标代入一次函数表达式并解得: 直线CD的表达式为:y=﹣x+3,
OC=OD,∴∠OCD=∠ODC=45°=∠PHK,CD=3设点P(x,﹣x+2x+3),则点H(x,﹣x+3), S△PNC=
=×PK×CD=×PH×sin45°×3
,
2
,
解得:PH==HG,
则PH=﹣x+2x+3+x﹣3=, 解得:x=, 故点P(,
),
2
直线n的表达式为:y=﹣x+3﹣=﹣x+…②, 联立①②并解得:x=即点P′、P″的坐标分别为(故点P坐标为:(,
4.(2019年湖南省湘西州)如图,抛物线y=ax+bx(a>0)过点E(8,0),矩形ABCD的
2
,
,,
)、()或(
,
,
),
).
)或(
边AB在线段OE上(点A在点B的左侧),点C、D在抛物线上,∠BAD的平分线AM交BC于点M,点N是CD的中点,已知OA=2,且OA:AD=1:3.
(1)求抛物线的解析式,
(2)F、G分别为x轴,y轴上的动点,顺次连接M、N、G、F构成四边形MNGF,求四边形MNGF周长的最小值,
(3)在x轴下方且在抛物线上是否存在点P,使△ODP中OD边上的高为在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由,
(4)矩形ABCD不动,将抛物线向右平移,当平移后的抛物线与矩形的边有两个交点K、L,且直线KL平分矩形的面积时,求抛物线平移的距离.
?若存
解:(1)∵点A在线段OE上,E(8,0),OA=2 ∴A(2,0) ∵OA:AD=1:3 ∴AD=3OA=6 ∵四边形ABCD是矩形 ∴AD⊥AB ∴D(2,﹣6)
∵抛物线y=ax+bx经过点D、E ∴
解得:
2
2
∴抛物线的解析式为y=x﹣4x
(2)如图1,作点M关于x轴的对称点点M',作点N关于y轴的对称点点N',连接FM'、GN'、M'N'
∵y=x﹣4x=(x﹣4)﹣8 ∴抛物线对称轴为直线x=4
∵点C、D在抛物线上,且CD∥x轴,D(2,﹣6) ∴yC=yD=﹣6,即点C、D关于直线x=4对称 ∴xC=4+(4﹣xD)=4+4﹣2=6,即C(6,﹣6) ∴AB=CD=4,B(6,0)
∵AM平分∠BAD,∠BAD=∠ABM=90° ∴∠BAM=45° ∴BM=AB=4 ∴M(6,﹣4)
∵点M、M'关于x轴对称,点F在x轴上 ∴M'(6,4),FM=FM' ∵N为CD中点 ∴N(4,﹣6)
∵点N、N'关于y轴对称,点G在y轴上 ∴N'(﹣4,﹣6),GN=GN'
∴C四边形MNGF=MN+NG+GF+FM=MN+N'G+GF+FM'
∵当M'、F、G、N'在同一直线上时,N'G+GF+FM'=M'N'最小 ∴C12
四边形MNGF
22
=MN+M'N'==2+10=
.
.
∴四边形MNGF周长最小值为12
(3)存在点P,使△ODP中OD边上的高为过点P作PE∥y轴交直线OD于点E ∵D(2,﹣6) ∴OD=
2
,直线OD解析式为y=﹣3x
设点P坐标为(t,t﹣4t)(0<t<8),则点E(t,﹣3t) ①如图2,当0<t<2时,点P在点D左侧
∴PE=yE﹣yP=﹣3t﹣(t﹣4t)=﹣t+t
∴S△ODP=S△OPE+S△DPE=PE•xP+PE(•xD﹣xP)=PE(xP+xD﹣xP)=PE•xD=PE=﹣t+t ∵△ODP中OD边上的高h=∴S△ODP=OD•h ∴﹣t+t=×2方程无解
②如图3,当2<t<8时,点P在点D右侧 ∴PE=yP﹣yE=t﹣4t﹣(﹣3t)=t﹣t
∴S△ODP=S△OPE﹣S△DPE=PE•xP﹣PE(•xP﹣xD)=PE(xP﹣xP+xD)=PE•xD=PE=t﹣t
∴t﹣t=×2
2
2
2
2
2
2
22
,
×
×
解得:t1=﹣4(舍去),t2=6 ∴P(6,﹣6)
综上所述,点P坐标为(6,﹣6)满足使△ODP中OD边上的高为(4)设抛物线向右平移m个单位长度后与矩形ABCD有交点K、L ∵KL平分矩形ABCD的面积
∴K在线段AB上,L在线段CD上,如图4 ∴K(m,0),L(2+m,0) 连接AC,交KL于点H ∵S△ACD=S四边形ADLK=S矩形ABCD ∴S△AHK=S△CHL ∵AK∥LC ∴△AHK∽△CHL ∴
.
∴AH=CH,即点H为AC中点
∴H(4,﹣3)也是KL中点 ∴∴m=3
∴抛物线平移的距离为3个单位长度.
4.(2019•武汉)已知抛物线C1:y=(x﹣1)2﹣4和C2:y=x2 (1)如何将抛物线C1平移得到抛物线C2?
(2)如图1,抛物线C1与x轴正半轴交于点A,直线y=﹣x+b经过点A,交抛物线C1于另一点B.请你在线段AB上取点P,过点P作直线PQ∥y轴交抛物线C1于点Q,连接AQ.
①若AP=AQ,求点P的横坐标; ②若PA=PQ,直接写出点P的横坐标.
(3)如图2,△MNE的顶点M、N在抛物线C2上,点M在点N右边,两条直线ME、NE与抛物线C2均有唯一公共点,ME、NE均与y轴不平行.若△MNE的面积为2,设M、N两点的横坐标分别为m、n,求m与n的数量关系.
解:(1)y=(x﹣1)2﹣4向左评移1个单位长度,再向上平移4个单位长度即可得到y=x2;
(2)y=(x﹣1)2﹣4与x轴正半轴的交点A(3,0), ∵直线y=﹣x+b经过点A, ∴b=4, ∴y=﹣x+4,
y=﹣x+4与y=(x﹣1)2﹣4的交点为﹣x+4=(x﹣1)2﹣4的解, ∴x=3或x=﹣, ∴B(﹣,
),
设P(t,﹣t+4),且﹣<t<3, ∵PQ∥y轴, ∴Q(t,t2﹣2t﹣3), ①当AP=AQ时, |4﹣t|=|t2﹣2t﹣3|, 则有﹣4+t=t2﹣2t﹣3, ∴t=,
∴P点横坐标为;
②当AP=PQ时,
PQ=﹣t2+t+7,PA=(3﹣t), ∴﹣t2+t+7=(3﹣t), ∴t=﹣;
∴P点横坐标为﹣;
(3)设经过M与N的直线解析式为y=k(x﹣m)+m2, ∴
,
则有x2﹣kx+km﹣m2=0,
△=k2﹣4km+4m2=(k﹣2m)2=0, ∴k=2m,
直线ME的解析式为y=2mx﹣m2,直线NE的解析式为y=2nx﹣n2, ∴E(
,mn),
﹣n)﹣(m2﹣mn)
∴[(n2﹣mn)+(m2﹣mn)]×(m﹣n)﹣(n2﹣mn)×(×(m﹣
)=2,
=4,
∴(m﹣n)3﹣∴(m﹣n)3=8, ∴m﹣n=2;
含参数二次函数分类讨论
1.(2019•天门)在平面直角坐标系中,已知抛物线C:y=ax2+2x﹣1(a≠0)和直线l:y=kx+b,点A(﹣3,﹣3),B(1,﹣1)均在直线l上.
(1)若抛物线C与直线l有交点,求a的取值范围;
(2)当a=﹣1,二次函数y=ax2+2x﹣1的自变量x满足m≤x≤m+2时,函数y的最大值为﹣4,求m的值;
(3)若抛物线C与线段AB有两个不同的交点,请直接写出a的取值范围. 解:(1)点A(﹣3,﹣3),B(1,﹣1)代入y=kx+b, ∴
,
∴,
∴y=x﹣;
联立y=ax2+2x﹣1与y=x﹣,则有2ax2+3x+1=0, ∵抛物线C与直线l有交点, ∴△=9﹣8a≥0, ∴a≤且a≠0;
(2)根据题意可得,y=﹣x2+2x﹣1, ∵a<0,
∴抛物线开口向下,对称轴x=1, ∵m≤x≤m+2时,y有最大值﹣4, ∴当y=﹣4时,有﹣x2+2x﹣1=﹣4, ∴x=﹣1或x=3,
①在x=1左侧,y随x的增大而增大, ∴x=m+2=﹣1时,y有最大值﹣4, ∴m=﹣3;
②在对称轴x=1右侧,y随x最大而减小, ∴x=m=3时,y有最大值﹣4; 综上所述:m=﹣3或m=3; (3)①a<0时,x=1时,y≤﹣1, 即a≤﹣2;
②a>0时,x=﹣3时,y≥﹣3,
即a≥,
直线AB的解析式为y=x﹣, 抛物线与直线联立:ax2+2x﹣1=x﹣, ∴ax2+x+=0, △=﹣2a>0, ∴a<,
∴a的取值范围为≤a<或a≤﹣2;
2.(2019•长沙)已知抛物线y=﹣2x+(b﹣2)x+(c﹣2020)(b,c为常数).
(1)若抛物线的顶点坐标为(1,1),求b,c的值,
(2)若抛物线上始终存在不重合的两点关于原点对称,求c的取值范围, (3)在(1)的条件下,存在正实数m,n(m<n),当m≤x≤n时,恰好
,求m,n的值.
解:(1)由题可知,抛物线解析式是:y=﹣2(x﹣1)+1=﹣2x+4x﹣1. ∴
.
2
2
2
≤≤
∴b=6,c=2019.
(2)设抛物线线上关于原点对称且不重合的两点坐标分别是(x0,y0),(﹣x0,﹣y0), 代入解析式可得:
∴两式相加可得:﹣4x0+2(c﹣2020)=0. ∴c=2x0+2020, ∴c>2020,
(3)由(1)可知抛物线为y=﹣2x+4x﹣1=﹣2(x﹣1)+1. ∴y≤1.
∵0<m<n,当m≤x≤n时,恰好
≤
≤
,
2
2
2
2
.
∴∴
≤. .
∴≤1,即m≥1. ∴1≤m<n.
∵抛物线的对称轴是x=1,且开口向下, ∴当m≤x≤n时,y随x的增大而减小. ∴当x=m时,y最大值=﹣2m+4m﹣1. 当x=n时,y最小值=﹣2n+4n﹣1. 又
,
2
2
∴.
将①整理,得2n﹣4n+n+1=0,
变形,得2n(n﹣1)﹣(2n+1)(n﹣1)=0. ∴(n﹣1)(2n﹣2n﹣1)=0. ∵n>1,
∴2n﹣2n﹣1=0. 解得n1=
(舍去),n2=
2
2
22
32
.
同理,由②得到:(m﹣1)(2m﹣2m﹣1)=0. ∵1≤m<n, ∴2m﹣2m﹣1=0. 解得m1=1,m2=综上所述,m=1,n=
(舍去),m3=
.
(舍去).
2
3.(2019•台州)已知函数y=x2+bx+c(b,c为常数)的图象经过点(﹣2,4). (1)求b,c满足的关系式;
(2)设该函数图象的顶点坐标是(m,n),当b的值变化时,求n关于m的函数解析式; (3)若该函数的图象不经过第三象限,当﹣5≤x≤1时,函数的最大值与最小值之差为16,求b的值.
解:(1)将点(﹣2,4)代入y=x2+bx+c, 得﹣2b+c=0, ∴c=2b; (2)m=﹣,n=∴n=
,
,
∴n=2b﹣m2,
(3)y=x2+bx+2b=(x+)2﹣对称轴x=﹣,
当b≤0时,c≤0,函数不经过第三象限,则c=0;
此时y=x2,当﹣5≤x≤1时,函数最小值是0,最大值是25, ∴最大值与最小值之差为25;(舍去)
当b>0时,c>0,函数不经过第三象限,则△≤0, ∴0≤b≤8, ∴﹣4≤x=﹣≤0,
当﹣5≤x≤1时,函数有最小值﹣
+2b, +2b,
当﹣5≤﹣<﹣2时,函数有最大值1+3b, 当﹣2<﹣≤1时,函数有最大值25﹣3b; 函数的最大值与最小值之差为16, 当最大值1+3b时,1+3b+∴b=6或b=﹣10, ∵4≤b≤8, ∴b=6;
当最大值25﹣3b时,25﹣3b+∴b=2或b=18, ∵2≤b≤4, ∴b=2;
﹣2b=16, ﹣2b=16,
综上所述b=2或b=6;
求抛物线解析式
1.(2019·怀化)如图,在直角坐标系中有Rt△AOB,O为坐标原点,OB=1,tan∠ABO=3,
将此三角形绕原点O顺时针旋转90°,得到Rt△COD,二次函数y=﹣x+bx+c的图象刚好经过A,B,C三点.
(1)求二次函数的解析式及顶点P的坐标,
(2)过定点Q的直线l:y=kx﹣k+3与二次函数图象相交于M,N两点. ①若S△PMN=2,求k的值,
②证明:无论k为何值,△PMN恒为直角三角形,
③当直线l绕着定点Q旋转时,△PMN外接圆圆心在一条抛物线上运动,直接写出该抛物线的表达式.
2
解:(1)OB=1,tan∠ABO=3,则OA=3,OC=3, 即点A.B、C的坐标分别为(0,3)、(﹣1,0)、(3,0), 则二次函数表达式为:y=a(x﹣3)(x+1)=a(x﹣2x﹣3), 即:﹣3a=3,解得:a=﹣1, 故函数表达式为:y=﹣x+2x+3, 点P(1,4),
(2)将二次函数与直线l的表达式联立并整理得: x﹣(2﹣k)x﹣k=0,
设点M、N的坐标为(x1,y1)、(x2,y2),
2
2
2
则x1+x2=2﹣k,x1x2=﹣k,
则:y1+y2=k(x1+x2)﹣2k+6=6﹣k, 同理:y1y2=9﹣4k,
①y=kx﹣k+3,当x=1时,y=3,即点Q(1,3), S△PMN=2=PQ×(x2﹣x1),则x2﹣x1=4, |x2﹣x1|=解得:k=±2
,
,
2
2
②点M、N的坐标为(x1,y1)、(x2,y2)、点P(1,4), 则直线PM表达式中的k1值为:
,直线PN表达式中的k2值为:
,
为:k1k2=故PM⊥PN,
==﹣1,
即:△PMN恒为直角三角形,
③取MN的中点H,则点H是△PMN外接圆圆心,
设点H坐标为(x,y), 则x=
=1﹣k,
2
y=(y1+y2)=(6﹣k), 整理得:y=﹣2x+4x+1,
即:该抛物线的表达式为:y=﹣2x+4x+1.
2.(2019·株洲)已知二次函数y=ax+bx+c(a>0)
(1)若a=1,b=﹣2,c=﹣1
22
2
①求该二次函数图象的顶点坐标,
②定义:对于二次函数y=px+qx+r(p≠0),满足方程y=x的x的值叫做该二次函数的“不动点”.求证:二次函数y=ax+bx+c有两个不同的“不动点”.
(2)设b=c,如图所示,在平面直角坐标系Oxy中,二次函数y=ax+bx+c的图象与x轴分别相交于不同的两点A(x1,0),B(x2,0),其中x1<0,x2>0,与y轴相交于点C,连结BC,点D在y轴的正半轴上,且OC=OD,又点E的坐标为(1,0),过点D作垂直于y轴的直线与直线CE相交于点F,满足∠AFC=∠ABC.FA的延长线与BC的延长线相交于点P,若
=
,求二次函数的表达式.
3
2
2
2
解:(1)①∵a=1,b=﹣2,c=﹣1 ∴y=x﹣2x﹣1=(x﹣1)﹣2
∴该二次函数图象的顶点坐标为(1,﹣2) ②证明:当y=x时,x﹣2x﹣1=x 整理得:x﹣3x﹣1=0
∴△=(﹣3)﹣4×1×(﹣1)=13>0 ∴方程x﹣3x﹣1=0有两个不相等的实数根 即二次函数y=x﹣2x﹣1有两个不同的“不动点”. (2)把b=c代入二次函数得:y=ax+cx+c
∵二次函数与x轴交于点A(x1,0),B(x2,0)(x1<0,x2>0) 即x1、x2为方程ax+cx+c=0的两个不相等实数根
2
3
3
2
3
2
2
2
2
2
2
2
∴x1+x2=﹣,x1x2=
∵当x=0时,y=ax+cx+c=c ∴C(0,c) ∵E(1,0) ∴CE=
,AE=1﹣x1,BE=x2﹣1
23
∵DF⊥y轴,OC=OD ∴DF∥x轴 ∴∴EF=CE=
,CF=2
∵∠AFC=∠ABC,∠AEF=∠CEB ∴△AEF∽△CEB ∴
,即AE•BE=CE•EF
2
∴(1﹣x1)(x2﹣1)=1+c 展开得:1+c=x2﹣1﹣x1x2+x1 1+c=﹣
3
22
2
﹣1﹣
c+2ac+2c+4a=0 c(c+2a)+2(c+2a)=0 (c+2)(c+2a)=0 ∵c+2>0
∴c+2a=0,即c=﹣2a ∴x1+x2=﹣
2
222
=4a,x1x2=
2
2
=﹣2,CF=2
4
=2
∴(x1﹣x2)=(x1+x2)﹣4x1x2=16a+8 ∴AB=x2﹣x1=
∵∠AFC=∠ABC,∠P=∠P ∴△PFC∽△PBA ∴
∴
解得:a1=1,a2=﹣1(舍去) ∴c=﹣2a=﹣2,b=c=﹣4 ∴二次函数的表达式为y=x﹣4x﹣2
3.(2019•孝感)如图1,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2﹣2ax﹣8a与x轴相交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C(0,﹣4).
(1)点A的坐标为 (﹣2,0) ,点B的坐标为 (4,0) ,线段AC的长为 2抛物线的解析式为 y=x2﹣x﹣4 .
(2)点P是线段BC下方抛物线上的一个动点.
①如果在x轴上存在点Q,使得以点B、C、P、Q为顶点的四边形是平行四边形.求点Q的坐标.
②如图2,过点P作PE∥CA交线段BC于点E,过点P作直线x=t交BC于点F,交x轴于点G,记PE=f,求f关于t的函数解析式;当t取m和4﹣m(0<m<2)时,试比较f的对应函数值f1和f2的大小.
,23
解:(1)由题意得:﹣8a=﹣4,故a=, 故抛物线的表达式为:y=x2﹣x﹣4,
令y=0,则x=4或﹣2,即点A、B的坐标分别为(﹣2,0)、(4,0), 则AC=2
,
故答案为:(﹣2,0)、(4,0)、2
、y=x2﹣x﹣4;
(2)①当BC是平行四边形的一条边时,
如图所示,点C向右平移4个单位、向上平移4个单位得到点B, 设:点P(n,n2﹣n﹣4),点Q(m,0),
则点P向右平移4个单位、向上平移4个单位得到点Q, 即:n+4=m,n2﹣n﹣4+4=0, 解得:m=4或6(舍去4), 即点Q(6,0);
②当BC是平行四边形的对角线时,
设点P(m,n)、点Q(s,0),其中n=m2﹣m﹣4, 由中心公式可得:m+s=﹣2,n+0=4, 解得:s=2或4(舍去4), 故点Q(2,0);
故点Q的坐标为(2,0)或(6,0);
(3)如图2,过点P作PH∥x轴交BC于点H,
∵GP∥y轴,∴∠HEP=∠ACB, ∵PH∥x轴,∴∠PHO=∠AOC, ∴△EPH∽△CAO,∴则EP=
PH,
,即:
,
设点P(t,yP),点H(xH,yP), 则t2﹣t﹣4=xH﹣4, 则xH=t2﹣t, f=
PH=[t﹣(t2﹣t)]=﹣
(m2﹣4m),
(m2﹣2m),
(t2﹣4t),
当t=m时,f1=
当t=4﹣m时,f2=﹣则f1﹣f2=﹣
m(m﹣),
则0<m<2,∴f1﹣f2>0, f1>f2.
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