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2.如图,已知二次函数y=ax2+bx+4的图象与x轴交于
A(-2,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,抛物线的顶点为D,点P是x轴上方抛物线上的一个动点,过P作PN⊥x轴于N,交直线BC于M.
(1)求二次函数表达式及顶点D的坐标;
(2)当PM=MN时,求点P的坐标;
(3)设抛物线对称轴与x轴交于点H,连接AP交对称轴于E,连接BP并延长交对称轴于F,试证明HE+HF的值为定值,并求出这个定值.
第2题图
(1)∵A(-2,0),B(4,0)在二次函数的图象上,将A,B点代入二次函数表达式中,
得,
解得,
∴二次函数的表达式为y=-x2+x+4,
将其化为顶点式为y=-(x-1)2+,
∴顶点D的坐标为(1,);
(2)由抛物线表达式得点C的坐标为(0,4),
设直线BC的解析式为y=kx+c(k≠0),将点B(4,0),点C(0,4)代入得
,解得,
∴直线BC的解析式为y=-x+4,(5分)
∵点P在x轴上方的抛物线上,
∴设点P的坐标为(t,-t2+t+4)(-2<t<4),
∵PN⊥x轴于N,
∴点N的坐标为(t,0),
∵PN交BC于M,
∴点M的坐标为(t,-t+4),(7分)
∵PM=MN,点P在点M的上方,∴PN=2MN,
即-t2+t+4=2(-t+4),
解得t1=2,t2=4(与B重合舍去),
∴当PM=MN时,点P的坐标为(2,4);
(8分)
第2题解图
(3)如解图,过点P作PG⊥x轴于点G,设点P的坐标为(t,-t2+t+4),
∵DH⊥x轴于点H,
∴PG∥DH,
∴△AHE∽△AGP,
△BGP∽△BHF,
∴=,=,
∴EH=,FH=,(10分)
当点G在BH上时,
∵AH=BH=3,AG=t+2,BG=4-t,PG=-t2+t+4,
∴EH+FH=3(+)=3·
(-)(t+2)(t-4)·
=9,
同理,当点G在AH上,由抛物线对称性可知,结果相同.
综上可知,HE+HF的结果为定值,且这个定值为9.(14分)
3.如图,在平面直角坐标系中,直线y=x+1与抛物线y=ax2+bx-3交于A、B两点,点A在x轴上,点B的纵坐标为3.点P是直线AB下方的抛物线上一动点(不与点A、B重合),过点P作x轴的垂线交直线AB于点C,作PD⊥AB于点D.
(1)求a、b及sin∠ACP的值;
(2)设点P的横坐标为m.
①用含m的代数式表示线段PD的长,并求出线段PD长的最大值;
②连接PB,线段PC把△PDB分成两个三角形,是否存在适合的m值,使这两个三角形的面积之比为9∶10?
若存在,直接写出m的值;
若不存在,说明理由.
第3题图
(1)由x+1=0,得x=-2,
∴A(-2,0),
由x+1=3,得x=4,∴B(4,3).
∵y=ax2+bx-3经过A、B两点,
∴,
如解图,设直线AB与y轴交于点E,则E(0,1).
∵PC∥y轴,∴∠ACP=∠AEO.
∴sin∠ACP=sin∠AEO===;
(2)①由
(1)知,抛物线的解析式为
y=x2-x-3,
∴P(m,m2-m-3),
C(m,m+1),
∴PC=m+1-(m2-m-3)=-m2+m+4.
在Rt△PCD中,PD=PC·
sin∠ACP=(-m2+m+4)×
=-(m-1)2+.
∵-<
0,
∴当m=1时,PD有最大值;
②存在,m=或.
【解法提示】如解图,分别过点D、B作DF⊥PC,BG⊥PC,垂足分别为点F、G.
第3题解图
由图中几何关系可知
∠FDP=∠DCP=∠AEO,
∴cos∠FDP=cos∠AEO===,
在Rt△PDF中,DF=cos∠FDP·
PD=PD=-(m2-2m-8).
又∵BG=4-m,
∴
===.
当
==时,解得m=;
==时,解得m=.
∴m=或.
4.如图,在平面直角坐标系中,四边形OABC是矩形,OA=3,AB=4,在OC上取一点E,使OA=OE,抛物线y=ax2+bx+c过A,E,B三点.
(1)求B,E点的坐标及抛物线表达式;
(2)若M为抛物线对称轴上一动点,则当|MA-ME|最大时,求M点的坐标;
(3)若点D为OA中点,过D作DN⊥BC于点N,连接AC,若点P为线段OC上一动点且不与C重合,PF⊥DN于F,PG⊥AC于G,连接GF,是否存在点P,使△PGF为等腰三角形?
若存在,求出所有满足条件的P点坐标;
若不存在,请说明理由.
第4题图
(1)∵OA=3,AB=4,OA=OE,∴A(0,3),B(-4,3),E(-3,0).
将A,B,E三点坐标代入y=ax2+bx+c中,
得,解得,
∴抛物线的表达式为y=x2+4x+3;
(3分)
(2)∵抛物线y=x2+4x+3的对称轴为直线x=-2,点A关于对称轴的对称点为点B,
∴当|MA-ME|最大时,M在直线BE与直线x=-2的交点处,即连接BE并延长交直线x=-2于点M,M点即为所求,如解图①,(5分)
第4题解图①
设直线BE的解析式为y=kx+b(k≠0),
∵直线过B(-4,3),E(-3,0),
∴直线BE的解析式为y=-3x-9.
当x=-2时,y=-3,
∴M(-2,-3);
(7分)
(3)设P(x,0)(x<0),如解图②,过点P分别作PF⊥DN于点F,PG⊥AC于点G,
过点G作GH⊥OC于点H,交DN于点Q,连接GF,
第4题解图②
∵OA=3,AB=4,∠AOC=90°
,
∴AC=5,
∵D为OA的中点,DN⊥BC,
∴PF=,sin∠1==,
∴=,
∴PG=,
∵cos∠1==,
∴CG=.
∵△CGH∽△CAO,
∴GH=CG=×
=,
CH=CG=×
=,(9分)
∴PH=QF=OC-CH-OP=4-+x=,
GQ=GH-QH=-,
∴在Rt△GQF中,
GF2=[-]2+=-+.
要使△PGF为等腰三角形,可分三种情况讨论:
(ⅰ)当GF=GP时,GF2=GP2,
∴-+=,
∴x=-,
∴P1(-,0);
(11分)
(ⅱ)当FG=FP时,FG2=FP2,
∴x1=-4,x2=0.
∵点P不与C重合,
∴x=-4(舍去),∴P2(0,0);
(12分)
(ⅲ)当PG=PF时,=,
∴P3(-,0).(13分)
综上所述,存在P1(-,0),P2(0,0),P3(-,0)使△PFG为等腰三角形.(14分)
5.已知:
直线y=x-3与x轴、y轴分别交于A、B,抛物线y=x2+bx+c经过点A、B,且交x轴于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P为抛物线上一点,且点P在AB的下方,设点P的横坐标为m.
①试求当m为何值时,△PAB的面积最大;
②当△PAB的面积最大时,过点P作x轴的垂线PD,垂足为点D,问在直线PD上是否存在点Q,使△QBC为直角三角形?
若存在,直接写出符合条件的Q点的坐标,若不存在,请说明理由.
第5题图备用图
(1)∵直线y=x-3与x轴、y轴分别交于A、B,
则A(6,0),B(0,-3),
又∵抛物线y=x2+bx+c经过点A、B,
则, 解得,
∴抛物线的解析式为y=x2-x-3;
(2)①∵点P的横坐标为m,∴P(m,m2-m-3),
∵点P在直线AB下方,∴0<m<6,
第5题解图①
如解图①,过点P作x轴的垂线,交AB于点E,交x轴于点D,
则E(m,m-3),
∴PE=m-3-(m2-m-3)=-m2+2m,
∴S△PAB=S△BPE+S△PEA=PE·
OA
=(-m2+2m)×
6
=-(m-3)2+9,
∴当m=3时,△PAB的面积最大;
②在直线PD上存在点Q,使△QBC为直角三角形;
点Q的坐标为(3,)或(3,-).
【解法提示】直线PD的解析式为:
x=3,易得C(-,0),D(3,0),
当∠BCQ=90°
时,如解图②,易证△COB∽△QDC,则=,可得Q(3,);
第5题解图②
当∠CBQ=90°
时,如解图③,易知Q在AB上,将x=3代入直线y=x-3,得y=-,∴Q(3,-);
第5题解图③
当∠BQC=90°
时,如解图④,易证△CDQ∽△QRB,则=,即=,无解.
第5题解图④
综上所述,在直线PD上存在点Q,使△QBC为直角三角形,点Q的坐标为(3,)或(3,-).
6.如图,抛物线y=x2-4x-5与x轴交于A,B两点(点B在点A的右侧),与y轴交于点C,抛物线的对称轴与x轴交于点D.
(1)求A,B,C三点的坐标及抛物线的对称轴;
(2)如图①,点E(m,n)为抛物线上一点,且2<
5,过点E作EF∥x轴,交抛物线的对称轴于点F,作EH⊥x轴于点H,求四边形EHDF周长的最大值;
(3)如图②,点P为抛物线对称轴上一点,是否存在点P,使以点P,B,C为顶点的三角形是直角三角形?
若存在,请求出点P的坐标;
图① 图②
第6题图
(1)把y=0代入y=x2-4x-5,得x2-4x-5=0,
解得x1=-1,x2=5,
∵点B在点A的右侧,
∴A,B两点的坐标分别为(-1,0),(5,0),
把x=0代入y=x2-4x-5,得y=-5,
∴点C的坐标为(0,-5),
∵y=x2-4x-5=(x-2)2-9,
∴抛物线的对称轴为直线x=2;
(4分)
(2)由题意可知,四边形EHDF是矩形,
∵抛物线的对称轴为直线x=2,点E坐标为(m,m2-4m-5),
∴EH=-m2+4m+5,EF=m-2,
∴矩形EHDF的周长为2(EH+EF)=2(-m2+4m+5+m-2)=-2(m2-5m-3)=-2(m-)2+,
∵-2<
0,2<
5,
∴当m=时,矩形EHDF的周长最大,最大值为;
第6题解图
(3)存在点P,使以点P,B,C为顶点的三角形是直角三角形.
如解图,设点P的坐标为(2,k),
∵B和C两点的坐标分别为(5,0),(0,-5),
∴BC==5,
①当∠CBP=90°
时,
∵BC2+BP2=CP2,
∴(5)2+(5-2)2+(-k)2=22+(k+5)2,
解得k=3,
∴P1(2,3);
(10分)
②当∠PCB=90°
∵BC2+PC2=BP2,
∴(5)2+22+(k+5)2=(5-2)2+(-k)2,
解得k=-7,
∴P2(2,-7);
③当∠CPB=90°
∵PC2+PB2=BC2,
∴22+(k+5)2+(5-2)2+k2=(5)2,
解得k=1或k=-6,
∴P3(2,1),P4(2,-6),
综上所述,满足条件的点P的坐标为(2,3),(2,-7),(2,1)或(2,-6).(14分)
7.如图,抛物线y=-x2+bx+c经过A(2,0),B(-4,0)两点,直线y=2x-2交y轴于点D,过点B作BC⊥x轴交直线CD于点C.
(2)求点B关于直线y=2x-2对称的点E的坐标,判断点E是否在抛物线上,并说明理由;
(3)点P是抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线,交直线CE于点F,是否存在这样的点P,使以点P、B、C、F为顶点的四边形是平行四边形?
若存在,请直接写出点P的坐标;
第7题图
(1)∵抛物线y=-x2+bx+c的图象经过点A(2,0),B(-4,0)两点,
∴抛物线的解析式为y=-x2-x+2;
(2)点E在抛物线上,理由如下:
如解图①,设直线CD:
y=2x-2与x轴交于点N,过点E作EM⊥x轴,垂足为点M,
令y=2x-2=0,解得x=1,
∴点N的坐标为(1,0),点D的坐标为(0,-2),
∵BN2=25,BD2=20,DN2=5,BN2=BD2+DN2,
∴BD⊥CD,
∵点B和点E关于点D对称,
∴BE=2BD,∴BE=4,
∵当x=-4时,y=2x-2=-10,
∴点C的坐标为(-4,-10),
∵BN=5,BC=10,
∴CN=5,
又∵∠MBE=∠BCN,∠CBN=∠BME,
∴△CBN∽△BME,
∴ME=4,
根据勾股定理得BM===8,
∴BM=8,∴OM=4,
∴点E的坐标为(4,-4),
当x=4时,
y=-x2-x+2=-×
16-×
4+2=-4,
∴点E在抛物线上;
第7题解图①
(3)存在,点P的坐标为(-1,)或(,)或(,-).
【解法提示】如解图②,设直线CE的解析式为y=kx+b′,
由
(2)得点C(-4,-10),E(4,-4),∴,解得,
第7题解图②
∴直线CE的解析式为y=x-7.
∵PF⊥x轴,设点P的坐标为(a,-a2-a+2),则点F的坐标为(a,a-7),
∴PF=|-a2-a+2-(a-7)|=|-a2-a+9|,
要使以点P、B、C、F为顶点的四边形为平行四边形,
∵PF∥BC,
∴PF=BC=10.
当-a2-a+9=10时,
解得a1=-4(舍去),a2=-1,
∴点P的坐标为(-1,),
当-a2-a+9=-10时,
解得a1=,
a2=,
∴点P的坐标为(,)或(,
-),
综上所述,存在点P,使以点P、B、C、F为顶点的四边形为平行四边形,点P的坐标为(-1,)或(,)或(,-).
8.如图,已知抛物线y=ax2+bx(a≠0)过点A(,-3)和点B(3,0),过点A作直线AC∥x轴,交y轴于点C.
(2)在抛物线上取一点P,过点P作直线AC的垂线,垂足为D.连接OA,使得以A,D,P为顶点的三角形与△AOC相似,求出相应点P的坐标;
(3)抛物线上是否存在点Q,使得S△AOC=S△AOQ?
若存在,求出点Q的坐标;
第8题图
(1)将点A(,-3),B(3,0)分别代入y=ax2+bx中,得
∴抛物线的解析式为y=x2-x;
(2)设P点的坐标为P(m,m2-m),则D(m,-3),
∴PD=|m2-m+3|,AD=|m-|,
∵∠ACO=∠ADP=90°
∴①当△ACO∽△ADP时,有=,
即=,
∴|m-|=|m2-m+3|,
∴(m-)=m2-m+3或-(m-)=m2-m+3,整理得m2-5m+12=0或m2-m=0,
解方程m2-5m+12=0得:
m1=4,m2=(点P与A点重合,△APD不存在,舍去);
解方程m2-m=0得:
m3=0,m4=(点P与A点重合,△APD不存在,舍去);
此时P点的坐标为P(0,0)或P(4,6);
②当△ACO∽△PDA时,有=,
∴|m2-m+3|=|m-|,
∴(m2-m+3)=m-或-(m2-m+3)=m-,
整理得m2-11m+8=0或m2-7m+4=0,
解方程m2-11m+8=0,得:
m1=,m2=(点P与A点重合,△APD不存在,舍去);
解方程m2-7m+4=0,得:
此时P点的坐标为P(,-)或P(,-),
综上可知:
以点A、D、P为顶点的三角形与△AOC相似时,点P的坐标为:
P(0,0)或P(4,6)或P(,-)或P(,-);
(3)存在.在Rt△AOC中,OC=3,AC=,根据勾股定理得OA=2,
∵S△AOC=OC·
AC=,S△AOC=S△AOQ,
∴S△AOQ=,
∵OA=2,∴△AOQ边OA上的高为,
如解图,过点O作OM⊥OA,截取OM=,
第8题解图
过点M作MN∥OA交y轴于点N,
∵AC=,OA=2,
∴∠AOC=30°
又∵MN∥OA
∴∠MNO=∠AOC=30°
∴在Rt△OMN中,ON=2OM=9,即N(0,9),过点M作MH⊥x轴交x轴于点H,
∵∠MNO=30°
,∴∠MOH=30°
,∴MH=OM=,OH=,即M(,),
设直线MN的解析式为y=kx+9(k≠0),
把点M的坐标代入得=k+9,即k=-,
∴y=-x+9,
联立得,
解得或,即Q(3,0)或(-2,15).
9.如图,抛物线经过原点O(0,0),与x轴交于点A(3,0),与直线l交于点B(2,-2).
(2)点C是x轴正半轴上一动点,过点C作y轴的平行线交直线l于点E,交抛物线于点F,当EF=OE时,请求出点C的坐标;
(3)点D为抛物线的顶点,连接OD,在抛物线上是否存在点P,使得∠BOD=∠AOP?
如果存在,请直接写出点P的坐标;
如果不存在,请说明理由.
第9题图备用图
(1)由题意可设抛物线的解析式为y=ax2+bx,
将A(3,0),B(2,-2)代入y=ax2+bx中,
∴抛物线的解析式为y=x2-3x;
(2)设直线l的解析式为y=kx,
将B(2,-2)代入y=kx中,得-2=2k,
解得k=-1,
∴直线l的解析式为y=-x,
设点C的坐标为(n,0),则点E的坐标为(n,-n),点F的坐标为(n,n2-3n).
①当点C在点A的左侧时,如解图①所示,EF=-n-(n2-3n)=-n2+2n,OE==n,
∵EF=OE,
∴-n2+2n=n,
解得n1=0(C,E,F三点均与原点重合,舍去),n2=2-,
∴点C的坐标为(2-,0);
②当点C在点A的右侧时,如解图②所示,EF=n2-3n-(-n)=n2-2n,OE==n,
∴n2-2n=n,
解得n1=0(C,E,F均与原点重合,舍去),n2=2+,
∴点C的坐标为(2+,0);
综上所述,当EF=OE时,点C的坐标为(2-,0)或(2+,0);
(3)存在点P使得∠BOD=∠AOP,点P的坐标为(,-)或(,).
【解法提示】抛物线的解析式为y=x2-3x=(x-)2-,
∴顶点D的坐标为(,-),设抛物线的对称轴交直线l于点M,交x轴正半轴于点N,过点D作DG⊥OB于点G,过点P作PH⊥x轴于点H,如解图③所示,
∵直线l的解析式为y=-x,
∴∠MON=45°
∴△ONM为等腰直角三角形,ON=MN=,OM=ON=,
∴DM=-=,
在Rt△DGM中,
∵∠DMG=∠NMO=45°
∴Rt△DGM为等腰直角三角形,
∴MG=DG=×
∴OG=OM+MG=+=.
设点P的坐标为(c,c2-3c),当点P在x轴下方时,如解图③所示,OH=c,HP=3c-c2,
第9题解图③
∵∠HOP=∠BOD,
∴tan∠HOP=tan∠BOD,
解得c1=0(P点与O点重合,舍去),c2=,
∴点P的坐标为(,-);
当点P在x轴上方时,如解图④所示,OH=c,HP=c2-3c,
第9题解图④
同理可得=,
∴P点的坐标为(,).
综上所述,存在点P使得∠BOD=∠AOP,点P的坐标为(,-)或(,).
10.在平面直角坐标系中,直线y=x-2与x轴交于点B,与y轴交于点C,二次函数y=x2+bx+c的图象经过B,C两点,且与x轴的负半轴交于点A,动点D在直线BC下方的二次函数图象上.
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图①,连接DC,DB,设△BCD的面积为S,求S的最大值;
(3)如图②,过点D作DM⊥BC于点M,是否存在点D,使得△CDM中的某个角恰好等于∠ABC的2倍?
若存在,直接写出点D的横坐标;
第10题图
(1)直线y=x-2中,令y=0,解得x=4,
令x=0,解得y=-2,
∴点B(4,0),C(0,-2),
将点B(4,0),C(0,-2)代入y=x2+bx+c中,得,解得,
∴二次函数的表达式为y=x2-x-2;
第10题解图①
(2)如解图①,过点D作DE∥y轴,交BC于点E,
设点D的坐标为(x,x2-x-2)(-1<
x<
4),则点E(x,x-2),
∴DE=x-2-(x2-x-2)=-x2+2x,
∴S=S△CDE+S△BDE=(-x2+2x)×
4=-x2+4x=-(x-2)2+4,
∴当x=2时,S有最大值,S的最大值为4;
(3)存在,满足条件的点D的横坐标为2或.
【解法提示】令y=0,则x2-x-2=0,
解得x1=-1,x2=4,
∴A(-1,0),
∵B(4,0),C(0,-2),
∴AB2=52=25,AC2=12+(-2)2=5,BC2=42+22=20,
∴AB2=AC2+BC2,
∴△ABC是以∠ACB为直角的直角三角形,如解图②,取AB的中点P,
第10题解图②
∴P(,0),
∴PA=PC=PB=,
∴∠CPO=2∠ABC,
∴tan∠CPO==
tan2∠ABC=,
过点D作x轴的平行线交y轴于点R,交BC的延长线于点G,连接CR,
①当∠DCM=2∠ABC=∠DGC+∠CDG,
∵DG∥x轴,
∴∠DGC=∠ABC,
∴∠CDG=∠ABC,
∴tan∠CDG=tan∠ABC==,即=,
设点D(x,x2-x-2),
∴DR=x,RC=-x2+x,
∴=,解得x1=0(舍去),x2=2,
∴点D的横坐标为2;
②当∠MDC=2∠ABC,
∴tan∠MDC=,
设MC=4k,∴DM=3k,DC=5k,
∵tan∠DGC==,
∴MG=6k,∴CG=2k,∴DG=3k,
∵∠MGD=∠RGC,∠DMG=∠CRG=90°
∴△DMG∽△CRG,
∴CR=k,RG=2CR=k,
即=,∴DR=3k-k=k,
解得x1=0(舍去),x2=,
∴点D的横坐标为,
综上所述,满足