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压轴题解题模板 01
二次函数图象性质与几何问题
目 录
题型一 二次函数与最值问题:
题型二 二次函数与图形面积问题
题型三 二次函数与图形判定问题
类型1:与特殊三角形相关
类型2:与特殊四边形相关
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二次函数图象性质与几何问题在中考中常常作为 下图为二次函数图象性质与几何问题中各题型
压轴题出现,多考查二次函数与几何图形的综合,一 的考查热度.
般要用到线段最值、图形面积、特殊三角形、特殊四
边形、相似三角形等相关知识,以及转化与化归、数 考试热度
形结合、分类讨论等数学思想.此类题型常涉及以下问
题:①求抛物线、直线的解析式;②求点的坐标、线 100%
段长度、图形面积;③探究几何图形的存在性问题或
80%
周长、面积的最值问题.
60%
40%
20%
0%
题型1 题型2 题型3
题型一 二次函数与最值问题
解题模板:
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【例1】(2023•枣庄节选)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(﹣1,0),C(0,3)两点,并交x轴于
另一点B,点M是抛物线的顶点,直线AM与y轴交于点D.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若点H是x轴上一动点,分别连接MH,DH,求MH+DH的最小值;
【分析】(1)运用待定系数法即可求得抛物线的表达式;
(2)利用待定系数法可得直线AM的解析式为y=2x+2,进而可得D(0,2),作点D关于x轴的对称
点 D′(0,﹣2),连接 D′M,D′H,MH+DH=MH+D′H≥D′M,即 MH+DH 的最小值为
D′M,利用两点间距离公式即可求得答案;
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(﹣1,0),C(0,3)两点,
∴ ,
解得: ,
∴该抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴顶点M(1,4),
设直线AM的解析式为y=kx+d,则 ,
解得: ,
∴直线AM的解析式为y=2x+2,
当x=0时,y=2,
∴D(0,2),
作点D关于x轴的对称点D′(0,﹣2),连接D′M,D′H,如图,
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则DH=D′H,
∴MH+DH=MH+D′H≥D′M,即MH+DH的最小值为D′M,
∵D′M= = ,
∴MH+DH的最小值为 ;
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了求二次函数解析式,全等三角形的判定和性质,轴对称的性质,
勾股定理,平行四边形的判定和性质,二次函数图象上点的坐标特征,运用分类讨论思想是解题的关键.
【变式1-1】(2023•内蒙古节选)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴的交点分别为
A和B(1,0)(点A在点B的左侧),与y轴交于点C(0,3),点P是直线AC上方抛物线上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,过点P做x轴平行线交AC于点E,过点P做y轴平行线交x轴于点D,求PE+PD的最大
值及点P的坐标;
【分析】(1)用待定系数法求函数的解析式即可;
(2)先求直线AC的解析式,设P(t,﹣t2﹣2t+3),则D(t,0),E(﹣t2﹣2t,﹣t2﹣2t+3),可得
PD+PE=﹣2(t+ )2+ ,当t=﹣ 时,PD+PE取最大值 ,此时P(﹣ , );
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【解答】解:(1)把B(1,0),C(0,3)代入y=﹣x2+bx+c得:
,
解得 ,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)在y=﹣x2﹣2x+3中,令y=0得0=﹣x2﹣2x+3,
解得x=﹣3或x=1,
∴A(﹣3,0),
由A(﹣3,0),C(0,3)得直线AC解析式为y=x+3,
设P(t,﹣t2﹣2t+3),则D(t,0),E(﹣t2﹣2t,﹣t2﹣2t+3),
∴PD+PE=﹣t2﹣2t+3+(﹣t2﹣2t)﹣t=﹣2t2﹣5t+3=﹣2(t+ )2+ ,
∵﹣2<0,
∴当t=﹣ 时,PD+PE取最大值 ,
此时P(﹣ , );
【点评】本题考查二次函数的图象及性质,熟练掌握二次函数的图象及性质,矩形的性质是解题的关键.
【变式1-2】(2023•眉山)在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(﹣3,0),B
(1,0)两点,与y轴交于点C(0,3),点P是抛物线上的一个动点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)当点P在直线AC上方的抛物线上时,连接BP交AC于点D,如图1,当 的值最大时,求点P
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的坐标及 的最大值;
【分析】(1)运用待定系数法,将点A(﹣3,0),B(1,0),C(0,3)代入y=ax2+bx+c,即可求
得抛物线的解析式;
(2)运用待定系数法可得直线AC的解析式为y=x+3,过点P作PE∥x轴交直线AC于点E,设P(t,
﹣t2﹣2t+3),则 E(﹣t2﹣2t,﹣t2﹣2t+3),可得 PE=﹣t2﹣2t﹣t=﹣t2﹣3t,由 PE∥x 轴,得
△EPD∽△ABD,进而得出 = = =﹣ (t+ )2+ ,再运用二次函数的性质即可求得
答案;
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C
(0,3),
∴ ,
解得: ,
∴该抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)设直线AC的解析式为y=kx+n,则 ,
解得: ,
∴直线AC的解析式为y=x+3,
过点P作PE∥x轴交直线AC于点E,如图,
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设P(t,﹣t2﹣2t+3),则E(﹣t2﹣2t,﹣t2﹣2t+3),
∴PE=﹣t2﹣2t﹣t=﹣t2﹣3t,
∵A(﹣3,0),B(1,0),
∴AB=1﹣(﹣3)=4,
∵PE∥x轴,
∴△EPD∽△ABD,
∴ = ,
∴ = =﹣ (t+ )2+ ,
∵﹣ <0,
∴当t=﹣ 时, 的值最大,最大值为 ,此时点P的坐标为(﹣ , );
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数解析式,点坐标转换为线段长度,几何图形与
二次函数结合的问题,相似三角形的判定和性质,翻折变换的性质等,最后一问推出PM=CM为解题
关键.
【变式1-3】(2023•西宁)如图,在平面直角坐标系中,直线l与x轴交于点A(6,0),与y轴交于点B
(0,﹣6),抛物线经过点A,B,且对称轴是直线x=1.
(1)求直线l的解析式;
(2)求抛物线的解析式;
(3)点P是直线l下方抛物线上的一动点,过点P作PC⊥x轴,垂足为C,交直线1于点D,过点P作
PM⊥l,垂足为M.求PM的最大值及此时P点的坐标.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)根据抛物线的对称轴是直线x=1,可设y=a(x﹣1)2+k,利用待定系数法即可求得答案;
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(3)由∠PCA=90°,∠OAB=45°,可得∠PDM=∠ADC=45°,利用解直角三角形可得 PM=
PD,设点P(t, t2﹣ t﹣6),则D(t,t﹣6),可得PD=t﹣6﹣( t2﹣ t﹣6)=﹣ t2+ t=﹣
(t﹣3)2+ ,利用二次函数的性质即可求得答案.
【解答】解:(1)设直线l的解析式为y=mx+n(m≠0),
∵直线l与x轴交于点A(6,0),与y轴交于点B(0,﹣6),
∴ ,
解得: ,
∴直线l的解析式为y=x﹣6;
(2)设抛物线的解析式为y=a(x﹣h)2+k(a≠0),
∵抛物线的对称轴是直线x=1,
∴y=a(x﹣1)2+k,
∵抛物线经过点A,B,
∴ ,
解得: ,
∴抛物线的解析式为y= (x﹣1)2﹣ ;
(3)∵A(6,0),B(0,﹣6),
∴OA=OB=6,
在△AOB中,∠AOB=90°,
∴∠OAB=∠OBA=45°,
∵PC⊥x轴,PM⊥l,
∴∠PCA=∠PND=90°,
在Rt△ADC中,∵∠PCA=90°,∠OAB=45°,
∴∠ADC=45°,
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∴∠PDM=∠ADC=45°,
在Rt△PMD中,∠PMD=90°,∠PDM=45°,
∴sin45°= ,
∴PM= PD,
∵y= (x﹣1)2﹣ = x2﹣ x﹣6,
∴设点P(t, t2﹣ t﹣6),
∴D(t,t﹣6),
∴PD=t﹣6﹣( t2﹣ t﹣6)=﹣ t2+ t=﹣ (t﹣3)2+ ,
∵﹣ <0,
∴当t=3时,PD有最大值是 ,此时PM最大,
PM= PD= × = ,
当t=3时, t2﹣ t﹣6= ×9﹣ ×3﹣6=﹣ ,
∴P(3,﹣ ),
∴PM的最大值是 ,此时点P(3,﹣ ).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,二次函数的图象和性质,解直角三角形等,本题难
度适中,熟练掌握待定系数法和二次函数的图象和性质是解题关键.
题型二 二次函数与图形面积问题
解题模板:
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技巧精讲:表示图形面积的方法
【例2】(2023•娄底)如图,抛物线y=x2+bx+c过点A(﹣1,0)、点B(5,0),交y轴于点C.
(1)求b,c的值.
(2)点P(x ,y )(0<x <5)是抛物线上的动点.当x 取何值时,△PBC的面积最大?并求出
0 0 0 0
△PBC面积的最大值;
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【分析】(1)由抛物线过点A,B,可直接得出抛物线的表达式为:y=(x+1)(x﹣5),展开即可得
出结论;
(2)过点P作PD⊥x轴,交线段BC于点D,则S△PBC = OB•PD,根据二次函数的性质可得结论;
(2)由题意可知PF⊥PE,若△PEF是等腰直角三角形,则PE=PF,分别表达PE及PF,可求出x 的
0
值,进而求出点P的坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c过点A(﹣1,0)、点B(5,0),
∴抛物线的表达式为:y=(x+1)(x﹣5)=x2﹣4x﹣5,
∴b=﹣4,c=﹣5;
(2)由(1)得,抛物线的解析式为:y=x2﹣4x﹣5,
令x=0,则y=﹣5;
∴C(0,﹣5)
∴直线BC的表达式为:y=x﹣5,P(x , ﹣4x ﹣5),
0 0
如图,过点P作x轴的垂线,交线段BC于点D,
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则D(x ,x ﹣5),
0 0
∴S△PBC = OB•PD= ×5×(x
0
﹣5﹣ +4x
0
+5)
=﹣ + x
0
=﹣ (x ﹣2.5)2+ ,
0
∴当x =2.5时,S的值取最大,最大值为 ;
0
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数、等腰三角形的性质、图形的面积计算等,
本题难度不大.
【变式2-1】(2023•怀化)如图一所示,在平面直角坐标系中,抛物线 y=ax2+bx﹣8与x轴交于A(﹣
4,0)、B(2,0)两点,与y轴交于点C.
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(1)求抛物线的函数表达式及顶点坐标;
(2)点P为第三象限内抛物线上一点,作直线AC,连接PA、PC,求△PAC面积的最大值及此时点P
的坐标;
【分析】(1)运用待定系数法,将A(﹣4,0)、B(2,0)代入y=ax2+bx﹣8,即可求得抛物线的函
数表达式,再利用配方法或顶点坐标公式即可求得抛物线的顶点坐标;
(2)运用待定系数法可得直线AC的解析式为y=﹣2x﹣8,设P(t,t2+2t﹣8),过点P作PF∥y轴,
交AC于点F,则F(t,﹣2t﹣8),进而可得S△PAC =S△PAF +S△PCF =2(﹣t2﹣4t)=﹣2(t+2)2+8,运
用二次函数的性质即可求得答案;
【解答】(1)解:∵抛物线y=ax2+bx﹣8与x轴交于A(﹣4,0)、B(2,0)两点,
∴ ,
解得: ,
∴抛物线的函数表达式为y=x2+2x﹣8,
∵y=x2+2x﹣8=(x+1)2﹣9,
∴抛物线的顶点坐标为(﹣1,﹣9);
(2)解:∵抛物线y=x2+2x﹣8与y轴交于点C,
∴C(0,﹣8),
设直线AC的解析式为y=mx+n,则 ,
解得: ,
∴直线AC的解析式为y=﹣2x﹣8,
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设P(t,t2+2t﹣8),
过点P作PF∥y轴,交AC于点F,如图,
则F(t,﹣2t﹣8),
∴PF=﹣2t﹣8﹣(t2+2t﹣8)=﹣t2﹣4t,
∴S△PAC =S△PAF +S△PCF = PF•(t+4)+ PF•(﹣t)=2PF=2(﹣t2﹣4t)=﹣2(t+2)2+8,
∵﹣2<0,
∴当t=﹣2时,S△PAC 的最大值为8,此时点P(﹣2,﹣8);
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求函数解析式,二次函数的图象和性质,一元二次方
程根与系数关系,圆的性质,圆周角定理等,解题关键是证得O′E= MN,得出以MN为直径的 O′
一定经过点E. ⊙
【变式2-2】(2023•安徽)在平面直角坐标系中,点O是坐标原点,抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过点A
(3,3),对称轴为直线x=2.
(1)求a,b的值;
(2)已知点B,C在抛物线上,点B的横坐标为t,点C的横坐标为t+1.过点B作x轴的垂线交直线
OA于点D,过点C作x轴的垂线交直线OA于点E.
(i)当0<t<2时,求△OBD与△ACE的面积之和;
(ii)在抛物线对称轴右侧,是否存在点 B,使得以B,C,D,E为顶点的四边形的面积为 ?若存在,
请求出点B的横坐标t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;
(2)由题意得B(t,﹣t2+4t),C(t+1,﹣t2+2t+3),利用待定系数法可得OA的解析式为y=x,则
D(t,t),E(t+1,t+1),
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(i)设BD与x轴交于点M,过点A作AN⊥CE,则M(t,0),N(t+1,3),利用S△OBD +S△ACE =
BD•OM+ AN•CE即可求得答案;
(ii)分两种情况:①当2<t<3时,②当t>3时,分别画出图象,利用S四边形DCEB = (BD+CE)
•DH,建立方程求解即可得出答案.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx(a≠0)经过点A(3,3),对称轴为直线x=2,
∴ ,
解得: ;
(2)由(1)得:y=﹣x2+4x,
∴当x=t时,y=﹣t2+4t,
当x=t+1时,y=﹣(t+1)2+4(t+1),即y=﹣t2+2t+3,
∴B(t,﹣t2+4t),C(t+1,﹣t2+2t+3),
设OA的解析式为y=kx,将A(3,3)代入,得:3=3k,
∴k=1,
∴OA的解析式为y=x,
∴D(t,t),E(t+1,t+1),
(i)设BD与x轴交于点M,过点A作AN⊥CE,如图,
则M(t,0),N(t+1,3),
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∴S△OBD +S△ACE = BD•OM+ AN•CE= (﹣t2+4t﹣t)•t+ (﹣t2+2t+3﹣t﹣1)•(3﹣t﹣1)=
(﹣t3+3t2)+ (t3﹣3t2+4)=﹣ t3+ t2+ t3﹣ t2+2=2;
(ii)①当2<t<3时,过点D作DH⊥CE于H,如图,
则H(t+1,t),BD=﹣t2+4t﹣t=﹣t2+3t,CE=t+1﹣(﹣t2+2t+3)=t2﹣t﹣2,DH=t+1﹣t=1,
∴S四边形DCEB = (BD+CE)•DH,
即 = (﹣t2+3t+t2﹣t﹣2)×1,
解得:t= ;
②当t>3时,如图,过点D作DH⊥CE于H,
则BD=t﹣(﹣t2+4t)=t2﹣3t,CE=t2﹣t﹣2,
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∴S四边形DBCE = (BD+CE)•DH,
即 = (t2﹣3t+t2﹣t﹣2)×1,
解得:t = +1(舍去),t =﹣ +1(舍去);
1 2
综上所述,t的值为 .
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,一次函数和二次函数的综合应用,四边形面积等,
其中(2)(ii)分类求解是解题的关键.
【变式2-3】(2023·辽宁阜新·统考中考真题)如图,在平面直角坐标系中,二次函数 的图
象与 轴交于点 和点 ,与y轴交于点C.
(1)求这个二次函数的表达式.
(2)如图1,二次函数图象的对称轴与直线 交于点D,若点M是直线 上方抛物线上的一个
动点,求 面积的最大值.
【答案】(1) ;
(2) ;
【分析】(1)根据抛物线的交点式直接得出结果;
(2)作 于 ,作 于 ,交 于 ,先求出抛物线的对称轴,进而求得 , 坐标及
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的长,从而得出过 的直线 与抛物线相切时, 的面积最大,根据 的
△ 求得 的值,进而求得 的坐标,进一步求得 上的高 的值,进一步得出结果;
【详解】(1)解:由题意得,
;
(2)解:如图1,
作 于 ,作 于 ,交 于 ,
, ,
,
,
抛物线的对称轴是直线: ,
,
,
,
,
故只需 的边 上的高最大时, 的面积最大,
设过点 与 平行的直线的解析式为: ,
当直线 与抛物线相切时, 的面积最大,
由 得,
,
由△ 得,
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得,
,
,
,
,
,
,
,
;
【点睛】本题考查了二次函数及其图象的性质,一元二次方程的解法,平行四边形的判定和性质,轴对称
的性质等知识,解决问题的关键是分类讨论.
【变式2-4】(2023·湖南·统考中考真题)如图,二次函数 的图象与 轴交于 , 两点,与
轴交于 点,其中 , .
(1)求这个二次函数的表达式;
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(2)在二次函数图象上是否存在点 ,使得 ?若存在,请求出 点坐标;若不存在,请说明理
由;
【答案】(1)
(2) 或 或
【分析】(1)待定系数法求解析式即可求解;
(2)根据 ,可得 到 的距离等于 到 的距离,进而作出两条 的平行线,求得解
析式,联立抛物线即可求解;
【详解】(1)解:将点 , 代入 ,得
解得:
∴抛物线解析式为 ;
(2)∵ ,
顶点坐标为 ,
当 时,
解得:
∴ ,则
∵ ,则
∴ 是等腰直角三角形,
∵
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∴ 到 的距离等于 到 的距离,
∵ , ,设直线 的解析式为
∴
解得:
∴直线 的解析式为 ,
如图所示,过点 作 的平行线,交抛物线于点 ,
设 的解析式为 ,将点 代入得,
解得:
∴直线 的解析式为 ,
解得: 或
∴ ,
∵
∴
∴ 是等腰直角三角形,且 ,
如图所示,延长 至 ,使得 ,过点 作 的平行线 ,交 轴于点 ,则 ,则符
合题意的点 在直线 上,
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∵ 是等腰直角三角形,
∴
∴ 是等腰直角三角形,
∴
∴
设直线 的解析式为
∴
解得:
∴直线 的解析式为
联立
解得: 或
∴ 或
综上所述, 或 或 ;
【点睛】本题考查了二次函数综合运用,面积问题,角度问题,熟练掌握二次函数的性质是解题的关键.
题型三 二次函数与图形判定问题
类型一 与特殊三角形相关
解题模板:
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技巧精讲:
1:动点构成特殊三角形的作图方法
2.动点构成特殊三角形的分类讨论方法(情景同上)
【例3】(2023•随州节选)如图1,平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c过点A(﹣1,0),B
(2,0)和C(0,2),连接BC,点P(m,n)(m>0)为抛物线上一动点,过点P作PN⊥x轴交直
线BC于点M,交x轴于点N.
(1)直接写出抛物线和直线BC的解析式;
(2)如图2,连接OM,当△OCM为等腰三角形时,求m的值;
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【分析】(1)由题得抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣2),将点C坐标代入求a,进而得到抛物线
的解析式;设直线BC的解析式为y=kx+t,将B、C两点坐标代入求解即可得到直线BC的解析式.
(2)由题可得M坐标,分别求出OC,OM,CM,对等腰三角形OCM中相等的边界线分类讨论,进而
列方程求解.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c过点A(﹣1,0),B(2,0),
∴抛物线的表达式为y=a(x+1)(x﹣2),
将点C(0,2)代入得,2=﹣2a,
∴a=﹣1,
∴抛物线的表达式为y=﹣(x+1)(x﹣2),即y=﹣x2+x+2.
设直线BC的表达式为y=kx+t,
将B(2,0),C(0,2)代入得,
,
解得 ,
∴直线BC的表达式为y=﹣x+2.
(2)∵点M在直线BC上,且P(m,n),
∴点M的坐标为(m,﹣m+2),
∴OC=2
∴CM2=(m﹣0)2+(﹣m+2﹣2)2=2m2,OM2=m2+(﹣m+2)2=2m2﹣4m+4,
当△OCM为等腰三角形时,
①若CM=OM,则CM2=OM2,
即2m2=2m2﹣4m+4,
解得m=1;
②若CM=OC,则CM2=OC2,
即2m2=4,
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解得 或m=﹣ (舍去);
③若OM=OC,则OM2=OC2,
即2m2﹣4m+4=4,
解得m=2或m=0(舍去).
综上,m=1或m= 或m=2.
【点评】本题考查了二次函数的综合应用,解题的关键是熟练掌握待定系数法求函数解析式,等腰三角形
的性质与判定,相似三角形的性质与判定等相关知识.
【变式3-1】(2023•恩施州节选)在平面直角坐标系xOy中,O为坐标原点,已知抛物线y=﹣ x2+bx+c
与y轴交于点A,抛物线的对称轴与x轴交于点B.
(1)如图,若A(0, ),抛物线的对称轴为x=3.求抛物线的解析式,并直接写出y≥ 时x的
取值范围;
(2)在(1)的条件下,若P为y轴上的点,C为x轴上方抛物线上的点,当△PBC为等边三角形时,
求点P,C的坐标;
【分析】(1)把A点的坐标代入抛物线的解析式,可得c,由对称轴是 ,可求得b;当y=
时,结合图象求得x的范围;
(2)连接AB,在对称轴上截取BD=AB,分两种情况进行讨论,根据题意可得A、B、C、P四点共圆,
先证A、D、C在同一直线上,根据等边三角形的性质,两点之间的距离公式,坐标系中的交点坐标特
征等即可求解.
(3))由抛物线过点D(m,2),E(n,2)可设设抛物线解析式为y= ,于是
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再将点F(1,﹣1)的坐标代入解析式中可得(m﹣1)(n﹣1)=6,再利用m<n,m,n为正整数求
解即可.
【解答】解:(1)∵A ,抛物线的对称轴为x=3.
∴c= , ,
解得:b=3,
∴抛物线解析式为y= ,
当y= 时, = ,
解得:x =0,x =6,
1 2
∴x的取值范围是:0≤x≤6;
(2)连接AB,在对称轴上截取BD=AB,
由已知可得:OA= ,OB=3,
在Rt△AOB中,
tan∠OAB= = ,
∴∠OAB=60°,
∴∠PAB=180°﹣∠OAB=120°,
∵△BCP是等边三角形,
∴∠BCP=60°,
∴∠PAB+∠BCP=180°,
∴A、B、C、P四点共圆,
∴∠BAC=∠BPC=60°,
∵BD=AB,
∴△ABD是等边三角形,
∴∠BAD=60°,
∴点D在AC上,
BD=AB= ,
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∴D(3, ),
设AD的解析式为y=kx+b,则有:
,
解得: ,
∴AC的解析式为:y= ,
由 = ,得:
x =0,x = ,
1 2
当x= 时,y= ,
∴C( , ),
设P(0,y),则有:
,
解得:y= ,
∴P(0, );
当C与A重合时,
∵∠OAB=60°,
∴点P与点A关于x轴对称,符合题意,
此时,P(0, ),C(0, );
∴C( , ),P(0, )或P(0, ),C(0, );
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【点评】本题考查了二次函数的性质,根据特三角函数求角度,圆内接四边形对角互补,二次函数的性质,
熟练掌握二次函数的性质是解题的关键.
【变式3-2】(2023•益阳)在平面直角坐标系xOy中,直线l:y=a(x+2)(a>0)与x轴交于点A,与
抛物线E:y=ax2交于B,C两点(B在C的左边).
(1)求A点的坐标;
(2)如图1,若B点关于x轴的对称点为B′点,当以点A,B′,C为顶点的三角形是直角三角形时,
求实数a的值;
【分析】(1)解方程a(x+2)=0;
(2)表示出点A,B′,C的坐标,利用勾股定理解方程求解,注意直角顶点不确定,需分类讨论;
(3)直线l与抛物线E所围成的封闭图形(不包含边界)中的格点只能落在y轴和直线x=1上,各为
13个,分别求出a的范围.
【解答】解:(1)令y=a(x+2)=0,得x=﹣2,
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A点的坐标为(﹣2,0);
(2)联立直线l:y=a(x+2)与抛物线E:y=ax2得:
,
∴x2﹣x﹣2=0,
∴x=﹣1或x=2,
∴B(﹣1,a),C(2,4a),
∵B点关于x轴的对称点为B′点,
∴B'(﹣1,﹣a),
∴AB'2=(﹣2+1)2+(0+a)2=a2+1,
AC2=(2+2)2+(4a﹣0)2=16a2+16,
B'C2=(2+1)2+(4a+a)2=25a2+9,
若∠CAB'=90°,则AB'2+AC2=B'C2,即a2+1+16a2+16=25a2+9,所以a=1,
若∠AB'C=90°,则AB'2+B'C2=AC2,即a2+1+25a2+9=16a2+16,所以a= ,
若∠ACB'=90°,则AC2+B'C2=AB'2,即16a2+16+25a2+9=a2+1,此方程无解.
∴a=1或a= .
【点评】本题考查了一次函数和二次函数的图象与性质,并与直角三角形和新定义结合,关键是弄清格点
只能落在y轴和直线x=1上,各为13个,并对点D、F进行定位.
类型二 与特殊四边形相关
技巧精讲:
1.动点构成特殊四边形的作图方法
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2.动点构成特殊四边形的分类讨论方法(情境同上)
【例4】(2023•自贡)如图,抛物线y=﹣ x2+bx+4与x轴交于A(﹣3,0),B两点,与y轴交于点
C.
(1)求抛物线解析式及B,C两点坐标;
(2)以A,B,C,D为顶点的四边形是平行四边形,求点D坐标;
【分析】(1)根据待定系数法求出抛物线的解析式,然后即可求出抛物线与x轴和y轴的交点坐标.
(2)分三种情况,先确定四边形的对角线,找到对角线的中点,然后根据中点坐标公式即可求解.
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【解答】解:(1)把点A的坐标代入解析式得b= ,
∴抛物线的解析式为y=﹣ x2﹣ x+4,
∴点C的坐标为(0,4),点B的坐标为(1,0).
(2)以A,B,C,D为顶点的四边形是平行四边形,分三种情况:
①若AC为对角线,设AC的中点为F,则根据中点坐标公式可得F的坐标为(﹣ ,2),
设点D的坐标为(a,b),则有 ,
解得a=﹣4,b=4,此时点D的坐标为(﹣4,4),
②若以AB为对角线,设AB的中点为F,则F的坐标为(﹣1,0),
设点D的坐标为(a,b),则有 ,
解得a=﹣2,b=﹣4,此时点D的坐标为(﹣2,﹣4),
③若以BC为对角线,设BC的中点为F,则点F的坐标为( ,2),
设点D的坐标为(a,b),则有 ,
解得a=4,b=4,此时点D的坐标为(4,4),
综上所述,点D的坐标为(﹣4,4)或(﹣2,﹣4)或(4,4);
【变式4-1】(2023•巴中)在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点A(﹣1,0)和B
(0,3),其顶点的横坐标为1.
(1)求抛物线的表达式.
(2)若直线x=m与x轴交于点N,在第一象限内与抛物线交于点M,当m取何值时,使得AN+MN有
最大值,并求出最大值.
(3)若点P为抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴上一动点,将抛物线向左平移 1个单位长度后,Q
为平移后抛物线上一动点.在(2)的条件下求得的点M,是否能与A、P、Q构成平行四边形?若能构
成,求出Q点坐标;若不能构成,请说明理由.
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【分析】(1)由抛物线顶点横坐标,可得出抛物线的对称轴为直线x=1,结合点A的坐标,可得出抛
物线与x轴另一交点的坐标,结合点B的坐标,再利用待定系数法,即可求出抛物线的表达式;
(2)由“直线x=m与x轴交于点N,在第一象限内与抛物线交于点M”,可得出点M,N的坐标,进
而可得出AN,MN的值,代入AN+MN中,可得出AN+MN=﹣(m﹣ )2+ ,再利用二次函数的性
质,即可解决最值问题;
(3)利用平移的性质,可得出平移后抛物线的表达式为y=﹣x2+4,利用二次函数图象上点的坐标特征,
可求出点M的坐标,假设存在以A,P,Q,M为顶点的平行四边形,设点P的坐标为(1,m),点Q
的坐标为(n,﹣n2+4),分AM为对角线、AP为对角线及AQ为对角线三种情况考虑,由平行四边形
的对角线互相平分,可得出关于n的一元一次方程,解之可得出n值,再将其代入点Q的坐标中,即可
得出结论.
【解答】解:(1)∵抛物线的顶点横坐标为1,
∴抛物线的对称轴为直线x=1.
∵点A的坐标为(﹣1,0),
∴抛物线与x轴的另一交点坐标为(3,0).
将(﹣1,0),(3,0),(0,3)代入y=ax2+bx+c得: ,
解得: ,
∴抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)∵直线x=m与x轴交于点N,在第一象限内与抛物线交于点M,
∴点M的坐标为(m,﹣m2+2m+3),点N的坐标为(m,0),
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∴MN=﹣m2+2m+3,AN=m+1,
∴AN+MN=m+1+(﹣m2+2m+3)=﹣m2+3m+4=﹣(m﹣ )2+ ,
∵﹣1<0,且0<m<3,
∴当m= 时,AN+MN有最大值,最大值为 ;
(3)∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴抛物线向左平移1个单位长度后的表达式为y=﹣x2+4.
当x= 时,y=﹣( )2+2× +3= ,
∴点M的坐标为( , ).
假设存在以A,P,Q,M为顶点的平行四边形,设点P的坐标为(1,m),点Q的坐标为(n,﹣
n2+4).
①当AM为对角线时,对角线AM,PQ互相平分,
∴ = ,
解得:n=﹣ ,
∴点Q的坐标为(﹣ , );
②当AP为对角线时,对角线AP,MQ互相平分,
∴ = ,
解得:n=﹣ ,
∴点Q的坐标为(﹣ , );
③当AQ为对角线时,对角线AQ,PM互相平分,
∴ = ,
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解得:n= ,
∴点Q的坐标为( ,﹣ ).
综上所述,存在以A,P,Q,M为顶点的平行四边形,点Q的坐标为(﹣ , )或(﹣ , )或
( ,﹣ ).
【点评】本题考查了二次函数图象上点的坐标特征、待定系数法求二次函数解析式、二次函数的性质以及
平行四边形的判定与性质,解题的关键是:(1)根据点的坐标,利用待定系数法求出抛物线的表达式;
(2)利用二次函数的性质,求出AN+MN的最大值;(3)利用平行四边形的性质(对角线互相平分),
找出关于n的一元一次方程.
【变式4-2】(2023•锦州)如图,抛物线y=﹣ x2+bx+c交x轴于点A(﹣1,0)和B,交y轴于点C
(0,3 ),顶点为D.
(1)求抛物线的表达式;
(2)若点E在第一象限内对称轴右侧的抛物线上,四边形ODEB的面积为7 ,求点E的坐标;
(3)在(2)的条件下,若点F是对称轴上一点,点H是坐标平面内一点,在对称轴右侧的抛物线上是
否存在点G,使以点E,F,G,H为顶点的四边形是菱形,且∠EFG=60°,如果存在,请直接写出点
G的坐标;如果不存在,请说明理由.
【分析】(1)把点A(﹣1,0)和点C(0,3 )代入求抛物线的表达式;
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(2)将四边形ODEB分割,S四边形ODEB =S△ODM +S梯形DMNE +S△ENB ,利用7 建立方程求点E的坐标;
(3)对E,F,G,H四个点按顺时针和逆时针排成菱形,分别求解.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣ x2+bx+c过点A(﹣1,0)和点C(0,3 ),
∴ ,
∴ ,
∴抛物线的表达式y=﹣ x2+2 x+3 .
(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点M,过点E作EN⊥x轴于点N,如图.
设E(x,﹣ x2+2 x+3 ),
∴BN=3﹣x,MN=x﹣1,
∴S四边形ODEB =S△ODM +S梯形DMNE +S△ENB = ×1×4 + (4 ﹣ x2+2 x+3 )(x﹣1)+ (﹣
x2+2 x+3 )(3﹣x)=﹣ x2+4 x+3 ,
∵四边形ODEB的面积为7 ,
∴﹣ x2+4 x+3 =7 ,
∴x2﹣4x+4=0,
∴x =x =2,
1 2
∴E(2,3 ).
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(3)存在点G,使以点E,F,G,H为顶点的四边形是菱形,且∠EFG=60°,满足条件G的坐标为(
, )或( , ).理由如下:
如图,连接CG,DG,
∵四边形EFGH是菱形,且∠EFG=60°,
∴△EFG是等边三角形,
∴△DCE是等边三角形,
∴△CEG≌△DEF,
∴∠ECG=∠EDF=30°,
∴直线CG的表达式为y=﹣ x+3 ,
∴ ,
∴G( , );
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如图,连接CG、DG、CF,
∵四边形EFGH是菱形,且∠EFG=60°,
∴△EFG是等边三角形,
∴△DCE是等边三角形,
∴△DGE≌△CFE,
∴DG=CF,
∴CF=FE,GE=FE,
∴DG=GE,
∴△CDG≌△CEG,
∴∠DCG=∠ECG=30°,
∴直线CG的表达式为y= x+3 ,
∴ ,
∴G( , ),
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综上,G( , )或( , ).
【点评】本题考查了二次函数解析式的求法,与四边形面积和菱形结合,对于(2)关键是分割,对于
(3)关键是找清分类标准.
【变式4-3】(2022•黔西南州)如图,在平面直角坐标系中,经过点A(4,0)的直线AB与y轴交于点B
(0,4).经过原点O的抛物线y=﹣x2+bx+c交直线AB于点A,C,抛物线的顶点为D.
(1)求抛物线y=﹣x2+bx+c的表达式;
(2)M是线段AB上一点,N是抛物线上一点,当MN∥y轴且MN=2时,求点M的坐标;
(3)P是抛物线上一动点,Q是平面直角坐标系内一点.是否存在以点A,C,P,Q为顶点的四边形
是矩形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
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【分析】(1)将点A、O的坐标分别代入抛物线解析式,解方程即可;
(2)设直线AB的解析式为y=kx+b,利用待定系数法求出解析式,再表示出MN,然后根据MN=2解
方程可得答案;
(3)分AC为边和对角线两种情况进行讨论:根据平移的性质,三角形相似的性质和判定,两点的距
离公式可得结论.
【解答】解:(1)∵抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(4,0)和O(0,0),
∴ ,
解得: ,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+4x;
(2)∵直线AB经过点A(4,0)和B(0,4),
∴直线AB的解析式为:y=﹣x+4,
∵MN∥y轴,
设M(t,﹣t+4),N(t,﹣t2+4t),其中0≤t≤4,
当M在N点的上方时,
MN=﹣t+4﹣(﹣t2+4t)=t2﹣5t+4=2,
解得:t = ,t = (舍),
1 2
∴M ( , ),
1
当M在N点下方时,
MN=﹣t2+4t﹣(﹣t+4)=﹣t2+5t﹣4=2,
解得:t =2,t =3,
1 2
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∴M (2,2),M (3,1),
2 3
综上,满足条件的点M的坐标有三个( , )或(2,2)或(3,1);
(3)存在,
①如图2,若AC是矩形的边,
设抛物线的对称轴与直线AB交于点R,且R(2,2),
过点C,A分别作直线AB的垂线交抛物线于点P ,P ,
1 2
∵C(1,3),D(2,4),
∴CD= = ,
同理得:CR= ,RD=2,
∴CD2+CR2=DR2,
∴∠RCD=90°,
∴点P 与点D重合,
1
当CP ∥AQ ,CP =AQ 时,四边形ACP Q 是矩形,
1 1 1 1 1 1
∵C(1,3)向右平移1个单位,向上平移1个单位得到P (2,4),
1
∴A(4,0)向右平移1个单位,向上平移1个单位得到Q (5,1),
1
此时直线P C的解析式为:y=x+2,
1
∵直线P A与P C平行且过点A(4,0),
2 1
∴直线P A的解析式为:y=x﹣4,
2
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∵点P 是直线y=x﹣4与抛物线y=﹣x2+4x的交点,
2
∴﹣x2+4x=x﹣4,
解得:x =﹣1,x =4(舍),
1 2
∴P (﹣1,﹣5),
2
当AC∥P Q 时,四边形ACQ P 是矩形,
2 2 2 2
∵A(4,0)向左平移3个单位,向上平移3个单位得到C(1,3),
∴P (﹣1,﹣5)向左平移3个单位,向上平移3个单位得到Q (﹣4,﹣2);
2 2
②如图3,若AC是矩形的对角线,
设P (m,﹣m2+4m)
3
当∠AP C=90°时,过点P 作P H⊥x轴于H,过点C作CK⊥P H于K,
3 3 3 3
∴∠P KC=∠AHP =90°,∠P CK=∠AP H,
3 3 3 3
∴△P CK∽△AP H,
3 3
∴ = ,
∴ = ,
∵点P不与点A,C重合,
∴m≠1或m≠4,
∴m2﹣3m+1=0,
∴m= ,
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∴如图4,满足条件的点P有两个,即P ( , ),P ( , ),
3 4
当P C∥AQ ,P C=AQ 时,四边形AP CQ 是矩形,
3 3 3 3 3 3
∵P ( , )向左平移 个单位,向下平移 个单位得到C(1,3),
3
∴A(4,0)向左平移 个单位,向下平移 个单位得到Q ( , ),
3
当P C∥AQ ,P C=AQ 时,四边形AP CQ 是矩形,
4 4 4 4 4 4
∵P ( , )向右平移 个单位,向上平移 个单位得到C(1,3),
4
∴A(4,0)向右平移 个单位,向上平移 个单位得到Q ( , );
4
综上,点Q的坐标为(5,1)或(﹣4,﹣2)或( , )或( , ).
【点评】本题是二次函数综合题,主要考查了二次函数的图象与性质,待定系数法求函数解析式,相似三
角形的判定与性质,矩形的判定与性质,平移的性质等知识,正确画图,并运用分类讨论的思想是解本题
的关键.
一、解答题
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8
1.(2023·辽宁·统考中考真题)如图,抛物线y=ax2+ x+c与x轴交于点A和点B(3.0),与y轴交于点
3
C(0,4),点P为第一象限内抛物线上的动点过点P作PE⊥x轴于点E,交BC于点F.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当△BEF的周长是线段PF长度的2倍时,求点P的坐标;
(3)当点P运动到抛物线顶点时,点Q是y轴上的动点,连接BQ,过点B作直线l⊥BQ,连接QF并延长
交直线l于点M.当BQ=BM时,请直接写出点的坐标.
4 8
【答案】(1)y=− x2+ x+4
3 3
(3 )
(2)P ,5
2
( 1 √46) ( 1 √46)
(3)Q 0, + 或 0, −
2 3 2 3
【分析】(1)利用待定系数法求解;
3 5
(2)根据直角三角形三角函数值可得BE= EF,BF= EF,进而可得△BEF的周长
4 4
=BE+BF+EF=3EF,结合已知条件可得2PF=3EF,设P ( t,− 4 t2+ 8 t+4 ) ,则F ( t,− 4 t+4 ) ,
3 3 3
E(t,0),从而可得方程3× ( − 4 t+4 ) =2× ( − 4 t2+4t ) ,解方程即可;
3 3
( 8) ( 16)
(3)先求出F 1, ,P 1, ,设Q(0,n),过点M作MN⊥x轴于点N,通过证明△BQO△≌MBN
3 3
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3−n ( 8)
(AAS),求出M(3+n,3),再求出直线QM的解析式为y= x+n,将点F 1, 代入解析式求出n的
3+n 3
值即可.
8
【详解】(1)解:将B(3.0),C(0,4)代入y=ax2+ x+c,
3
可得¿,
解得¿,
4 8
∴抛物线的解析式为y=− x2+ x+4;
3 3
(2)解:∵ B(3.0),C(0,4),
∴ OB=3,OC=4,
4
∴ tan∠OBC= ,
3
3 5
∴ BE= EF,BF= EF,
4 4
∴ △BEF的周长=BE+BF+EF=3EF,
∵ △BEF的周长是线段PF长度的2倍,
∴ 2PF=3EF,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
将B(3.0),C(0,4)代入可得¿,
解得¿,
4
∴直线BC的解析式为y=− x+4,
3
设P ( t,− 4 t2+ 8 t+4 ) ,则F ( t,− 4 t+4 ) ,E(t,0),
3 3 3
∴ EF=− 4 t+4,PF=− 4 t2+ 8 t+4− ( − 4 t+4 ) =− 4 t2+4t,
3 3 3 3 3
∴ 3× ( − 4 t+4 ) =2× ( − 4 t2+4t ) ,
3 3
3
解得t = ,t =3(舍),
1 2 2
∴ −
4
t2+
8
t+4=−
4
×
(3) 2
+
8
×
(3)
+4=5,
3 3 3 2 3 2
(3 )
∴ P ,5 ;
2
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4 8 4 16
(3)解:∵ y=− x2+ x+4=− (x−1) 2+ ,
3 3 3 3
16
∴当x=1时,y取最大值 ,
3
( 16)
∴ P 1, ,
3
4
∵直线BC的解析式为y=− x+4,
3
4 8
∴当x=1时,y=− ×1+4= ,
3 3
( 8)
∴ F 1, ,
3
设Q(0,n),过点M作MN⊥x轴于点N,
由题意知∠QBM=90°,
∴ ∠QBO+∠MBN=90°,
∵ ∠QBO+∠OQB=90°,
∴ ∠OQB=∠MBN,
又∵ ∠QOB=∠BNM=90°,BQ=BM,
∴ △BQO△≌MBN (AAS),
∴ OQ=NB,BO=MN,
∴ M(3+n,3),
设直线QM的解析式为y=k'x+n,
则k'(3+n)+n=3,
3−n
解得k'=
,
3+n
3−n
∴直线QM的解析式为y= x+n,
3+n
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( 8) 3−n 8
将点F 1, 代入,得 +n= ,
3 3+n 3
1 √46 1 √46
解得n= + 或n= − ,
3 3 3 3
( 1 √46) ( 1 √46)
∴ Q 0, + 或 0, − .
3 3 3 3
【点睛】本题考查一次函数的图象和性质,二次函数的图象和性质,全等三角形的判定与性质,解直角三
角形等,综合性较强,难度较大,熟练运用数形结合思想,正确作出辅助线是解题的关键.
2.(2023·湖南张家界·统考中考真题)如图,在平面直角坐标系中,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象
与x轴交于点A(−2,0)和点B(6,0)两点,与y轴交于点C(0,6).点D为线段BC上的一动点.
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图1,求△AOD周长的最小值;
(3)如图2,过动点D作DP∥AC交抛物线第一象限部分于点P,连接PA,PB,记△PAD与△PBD的面积
和为S,当S取得最大值时,求点P的坐标,并求出此时S的最大值.
1
【答案】(1)y=− x2+2x+6
2
(2)12
( 15) 27
(3) 3, ,S =
2 最大值 2
【分析】(1)根据题意设抛物线的表达式为y=a(x+2)(x−6),将(0,6)代入求解即可;
(2)作点O关于直线BC的对称点E,连接EC、EB,根据点坐特点及正方形的判定得出四边形OBEC
为正方形,E(6,6),连接AE,交BC于点D,由对称性|DE|=|DO|,此时|DO|+|DA|有最小值为AE的
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长,再由勾股定理求解即可;
(3)由待定系数法确定直线BC的表达式为y=−x+6,直线AC的表达式为y=3x+6,设
P ( m,− 1 m2+2m+6 ) ,然后结合图形及面积之间的关系求解即可.
2
【详解】(1)解:由题意可知,设抛物线的表达式为y=a(x+2)(x−6),
将(0,6)代入上式得:6=a(0+2)(0−6),
1
a=−
2
1
所以抛物线的表达式为y=− x2+2x+6;
2
(2)作点O关于直线BC的对称点E,连接EC、EB,
∵B(6,0),C(0,6),∠BOC=90°,
∴OB=OC=6,
∵O、E关于直线BC对称,
∴四边形OBEC为正方形,
∴E(6,6),
连接AE,交BC于点D,由对称性|DE|=|DO|,
此时|DO|+|DA|有最小值为AE的长,
AE=√AB2+BE2=√82+62=10
∵△AOD的周长为DA+DO+AO,
AO=2,DA+DO的最小值为10,
∴△AOD的周长的最小值为10+2=12;
(3)由已知点A(−2,0),B(6,0),C(0,6),
设直线BC的表达式为y=kx+n,
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将B(6,0),C(0,6)代入y=kx+n中,¿,解得¿,
∴直线BC的表达式为y=−x+6,
同理可得:直线AC的表达式为y=3x+6,
∵PD∥AC,
∴设直线PD表达式为y=3x+h,
由(1)设P ( m,− 1 m2+2m+6 ) ,代入直线PD的表达式
2
1
得:h=− m2−m+6,
2
1
∴直线PD的表达式为:y=3x− m2−m+6,
2
由¿,得¿,
∴D (1 m2+ 1 m,− 1 m2− 1 m+6 ) ,
8 4 8 4
∵P,D都在第一象限,
∴S=S +S =S −S
△PAD △PBD △PAB △DAB
= 1 |AB| [( − 1 m2+2m+6 ) − ( − 1 m2− 1 m+6 )]
2 2 8 4
= 1 ×8 ( − 3 m2+ 9 m )
2 8 4
3 3
=− m2+9m=− (m2−6m)
2 2
3 27
=− (m−3) 2+ ,
2 2
( 15)
∴当m=3时,此时P点为 3, .
2
27
S = .
最大值 2
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【点睛】题目主要考查二次函数的综合应用,包括待定系数法确定函数解析式,周长最短问题及面积问题,
理解题意,熟练掌握运用二次函数的综合性质是解题关键.
3.(2023·四川凉山·统考中考真题)如图,已知抛物线与x轴交于A(1,0)和B(−5,0)两点,与y轴交于点C.
直线y=−3x+3过抛物线的顶点P.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)若直线x=m(−5