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挑战 20 2 3 年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘
专题3二次函数与等腰直角三角形问题
二次函数与等腰直角三角形的相结合的综合问题,是中考数学压轴题中比较常见的一种,涉及到的
知识点有:等腰直角三角形的性质、直角三角形的性质、斜边的中线、全等三角形与相似三角形、角平分
线、方程与函数模型、函数的基本性质等。等腰直角三角形与二次函数综合问题常见的有三种类型:两定
一动探索直角三角形问题;一定两动探索等腰直角三角形问题;三动探索等腰直角三角形问题;常见的思
路中,不管是哪种类型的等腰直角三角形三角形问题,分类讨论的依据都是三个角分别为直角,解决的思
路是通过构造K型全等或相似图来列方程解决。
【例1】(2022•枣庄)如图①,已知抛物线L:y=x2+bx+c经过点A(0,3),B(1,0),过点A作
AC∥x轴交抛物线于点C,∠AOB的平分线交线段AC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)若动点P在直线OE下方的抛物线上,连结PE、PO,当△OPE面积最大时,求出P点坐标;
(3)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△OAE内(包括△OAE的边
界),求h的取值范围;
(4)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△POF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.【分析】(1)利用待定系数法可得抛物线的解析式;
(2)过P作PG∥y轴,交OE于点G,设P(m,m2﹣4m+3),根据OE的解析式表示点G的坐标,表
示PG的长,根据面积和可得△OPE的面积,利用二次函数的最值可得其最大值;
(3)求出原抛物线的对称轴和顶点坐标以及对称轴与 OE的交点坐标、与AE的交点坐标,用含h的代
数式表示平移后的抛物线的顶点坐标,列出不等式组求出h的取值范围;
(4)存在四种情况:作辅助线,构建全等三角形,证明△OMP≌△PNF,根据|OM|=|PN|,列方程可
得点P的坐标;同理可得其他图形中点P的坐标.
【解析】(1)∵抛物线L:y=x2+bx+c的图象经过点A(0,3),B(1,0),
∴ ,解得 ,
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣4x+3;
(2)如图,过P作PG∥y轴,交OE于点G,
设P(m,m2﹣4m+3),
∵OE平分∠AOB,∠AOB=90°,
∴∠AOE=45°,
∴△AOE是等腰直角三角形,
∴AE=OA=3,
∴E(3,3),
∴直线OE的解析式为:y=x,
∴G(m,m),
∴PG=m﹣(m2﹣4m+3)=﹣m2+5m﹣3,
∴S△OPE =S△OPG +S△EPG= PG•AE
= ×3×(﹣m2+5m﹣3)
=﹣ (m2﹣5m+3)
=﹣ (m﹣ )2+ ,
∵﹣ <0,
∴当m= 时,△OPE面积最大,
此时,P点坐标为( ,﹣ );
(3)由y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,得抛物线l的对称轴为直线x=2,顶点为(2,﹣1),
抛物线L向上平移h个单位长度后顶点为F(2,﹣1+h).
设直线x=2交OE于点DM,交AE于点N,则E(2,3),
∵直线OE的解析式为:y=x,
∴M(2,2),
∵点F在△OAE内(包括△OAE的边界),
∴2≤﹣1+h≤3,
解得3≤h≤4;
(4)设P(m,m2﹣4m+3),分四种情况:①当P在对称轴的左边,且在x轴下方时,如图,过P作MN⊥y轴,交y轴于M,交l于N,
∴∠OMP=∠PNF=90°,
∵△OPF是等腰直角三角形,
∴OP=PF,∠OPF=90°,
∴∠OPM+∠NPF=∠PFN+∠NPF=90°,
∴∠OPM=∠PFN,
∴△OMP≌△PNF(AAS),
∴OM=PN,
∵P(m,m2﹣4m+3),
则﹣m2+4m﹣3=2﹣m,
解得:m= (舍)或 ,
∴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:2﹣m=m2﹣4m+3,
解得:m = (舍)或m = ,
1 2
∴P的坐标为( , );
③当P在对称轴的右边,且在x轴下方时,如图,过P作MN⊥x轴于N,过F作FM⊥MN于M,
同理得△ONP≌△PMF,
∴PN=FM,
则﹣m2+4m﹣3=m﹣2,
解得:m = 或m = (舍);
1 2
P的坐标为( , );
④当P在对称轴的右边,且在x轴上方时,如图,
同理得m2﹣4m+3=m﹣2,
解得:m= 或 (舍),
P的坐标为:( , );综上所述,点 P的坐标是:( , )或( , )或( , )或(
, ).
方法二:作直线DE:y=x﹣2,
E(1,﹣1)是D点(1,0)绕O点顺时针旋转45°并且OD缩小2倍得到,
易知直线DE即为对称轴上的点绕O点顺时针旋转45°,且到O点距离缩小 倍的轨迹,
联立直线DE和抛物线解析式得x2﹣4x+3=x﹣2,
解得x = ,x = ,
1 2
同理可得x = 或x = ;
3 4
综上所述,点 P的坐标是:( , )或( , )或( , )或(
, ).
【例2】.(2022•东营)如图,抛物线 y=ax2+bx﹣3(a≠0)与x轴交于点A(﹣1,0),点B(3,
0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的表达式;
(2)在对称轴上找一点Q,使△ACQ的周长最小,求点Q的坐标;
(3)点P是抛物线对称轴上的一点,点M是对称轴左侧抛物线上的一点,当△PMB是以PB为腰的等
腰直角三角形时,请直接写出所有点M的坐标.【分析】(1)用待定系数法求函数的解析式即可;
(2)连接CB交对称轴于点Q,当C、B、Q三点共线时,△ACQ的周长最小,求出直线BC的解析式,
再求Q点坐标即可;
(3)分两种情况讨论:当∠BPM=90°时,PM=PB,M点与A点重合,则M(﹣1,0);当∠PBM=
90°时,PB=BM,过点B作x轴的垂线GH,过点P作PH⊥GH交于H,过点M作MG⊥HG交于G,
可证明△BPH≌△MBG(AAS),设P(1,t),则M(3﹣t,﹣2),求出M点坐标为(1﹣ ,﹣
2).
【解析】(1)将点A(﹣1,0),点B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,
∴ ,
解得 ,
∴y=x2﹣2x﹣3;
(2)连接CB交对称轴于点Q,
∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴抛物线的对称轴为直线x=1,
∵A、B关于对称轴x=1对称,
∴AQ=BQ,
∴AC+AQ+CQ=AC+CQ+BQ≥AC+BC,
当C、B、Q三点共线时,△ACQ的周长最小,∵C(0,﹣3),B(3,0),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴ ,
解得 ,
∴y=x﹣3,
∴Q(1,﹣2);
(3)当∠BPM=90°时,PM=PB,
∴M点与A点重合,
∴M(﹣1,0);
当∠PBM=90°时,PB=BM,
过点B作x轴的垂线GH,过点P作PH⊥GH交于H,过点M作MG⊥HG交于G,
∵∠PBM=90°,
∴∠PBH+∠MBG=90°,
∵∠PBH+∠BPH=90°,
∴∠MBG=∠BPH,
∵BP=BM,
∴△BPH≌△MBG(AAS),
∴BH=MG,PH=BG=2,
设P(1,t),则M(3﹣t,﹣2),
∴﹣2=(3﹣t)2﹣2(3﹣t)﹣3,
解得t=2+ 或t=2﹣ ,
∴M(1﹣ ,﹣2)或(5+ ,﹣2),
∵M点在对称轴的左侧,
∴M点坐标为(1﹣ ,﹣2);
综上所述:M点的坐标为(1﹣ ,﹣2)或(﹣1,0).【例3】(2022•吉林)如图,在平面直角坐标系中,抛物线 y=x2+bx+c(b,c是常数)经过点A(1,
0),点B(0,3).点P在此抛物线上,其横坐标为m.
(1)求此抛物线的解析式.
(2)当点P在x轴上方时,结合图象,直接写出m的取值范围.
(3)若此抛物线在点P左侧部分(包括点P)的最低点的纵坐标为2﹣m.
①求m的值.
②以PA为边作等腰直角三角形PAQ,当点Q在此抛物线的对称轴上时,直接写出点Q的坐标.
【分析】(1)通过待定系数法求解.
(2)令y=0,求出抛物线与x轴交点坐标,结合图象求解.
(3)①分类讨论点P在抛物线对称轴右侧及左侧两种情况,分别求出顶点为最低点和点P为最低点时
m的值.
②根据m的值,作出等腰直角三角形求解.【解析】(1)将(1,0),(0,3)代入y=x2+bx+c得 ,
解得 ,
∴y=x2﹣4x+3.
(2)令x2﹣4x+3=0,
解得x =1,x =3,
1 2
∴抛物线与x轴交点坐标为(1,0),(3,0),
∵抛物线开口向上,
∴m<1或m>3时,点P在x轴上方.
(3)①∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴抛物线顶点坐标为(2,﹣1),对称轴为直线x=2,
当m>2时,抛物线顶点为最低点,
∴﹣1=2﹣m,
解得m=3,
当m≤2时,点P为最低点,
将x=m代入y=x2﹣4x+3得y=m2﹣4m+3,
∴m2﹣4m+3=2﹣m,
解得m = (舍),m = .
1 2
∴m=3或m= .
②当m=3时,点P在x轴上,AP=2,
∵抛物线顶点坐标为(2,﹣1),
∴点Q坐标为(2,﹣1)或(2,1)符合题意.当m= 时,如图,∠QPA=90°过点P作y轴平行线,交x轴于点F,作QE⊥PF于点E,
∵∠QPE+∠APF=∠APF+∠PAF=90°,
∴∠QPE=∠PAF,
又∵∠QEP=∠PFA=90°,QP=PA,
∴△QEP≌△PFA(AAS),
∴QE=PF,即2﹣m=m2﹣4m+3,
解得m = (舍),m = .
1 2
∴PF=2﹣ ,AF=PE=1﹣ ,
∴EF=PF+PE=2﹣ +1﹣ = ,
∴点Q坐标为(2, ).
综上所述,点Q坐标为(2,﹣1)或(2,1)或(2, ).1.(2022•石狮市模拟)已知抛物线y=ax2﹣2ax+a+2与x轴交于A,B两点(A在B的左侧),与y轴正
半轴交于点C,点P为该抛物线在第一象限内的点.当点P为该抛物线顶点时,△ABP为等腰直角三角
形.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)过点P作PD⊥x轴于点E,交△ABP的外接圆于点D,求点D的纵坐标;
(3)直线AP,BP分别与y轴交于M,N两点,求 的值.
【分析】(1)运用配方法将抛物线解析式化为顶点式,可得到顶点坐标,根据等腰直角三角形的性质
可得A,B两点的坐标,利用待定系数法即可求解;
(2)根据等腰直角三角形△ABP的外接圆可得AB为直径,点E为圆心,即可得点D的纵坐标;
(3)利用待定系数法可得直线AP,BP的解析式,分别求出M,N两点的坐标,由y=﹣ x2+x+ 得C
(0, ),求出CN、CM的值,即可求解.
【解析】(1)∵y=ax2﹣2ax+a+2=a(x2﹣2x)+a+2=a(x﹣1)2+2,
∴抛物线的顶点P的坐标为(1,2),
如图:过点P作PE⊥x轴于点E,则E(1,0),
∴PE=2,
∵△ABP为等腰直角三角形,
∴AE=BE=PE= AB=2,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
将B(3,0)代入y=a(x﹣1)2+2得,a(3﹣1)2+2=0,解得a=﹣ ,
∴该抛物线的解析式为y=﹣ (x﹣1)2+2=﹣ x2+x+ ;
(2)如图:
∵△ABP为等腰直角三角形,PD⊥x轴于点E,
∴AB为直径,点E为圆心,
∵点P的坐标为(1,2),
∴PE=2,
∴DE=2,
∴D(1,﹣2),
∴点D的纵坐标为﹣2;
(3)设直线AP的解析式为y=kx+b,
∵点(1,2),A(﹣1,0),
∴ ,解得 ,
∴直线AP的解析式为y=x+1,
令x=0,则y=1,
∴M(0,1),
同理得直线BP的解析式为y=﹣x+3,
令x=0,则y=3,
∴N(0,3),
∵y=﹣ x2+x+ 与y轴正半轴交于点C,∴C(0, ),
∴CM= ﹣1= ,CN=3﹣ = ,
∴ =3.
2.(2022•福建模拟)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴相交于A,B两点,点C(2,﹣4)在抛物线
上,且△ABC是等腰直角三角形.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点D(2,0)的直线与抛物线交于点M,N,试问:以线段MN为直径的圆是否过定点?证明你
的结论.
【分析】(1)等腰直角三角形斜边中线等于斜边一半,点的坐标,不难求出A、B两点坐标,把点A、
B、C代入二次函数解析式,解三元一次方程组就可得到函数解析式.
(2))通过设过点D(2,0)的直线MN解析式为y=k(x﹣2)=kx﹣2k,得到关于x、关于y的方程,
利用跟与系数的关系,再得到圆的解析式,待定系数法确定定点的x、y的值,确定定点的坐标.
【解析】连接AC、BC,过点C作CP垂直于x轴于点P.
在Rt△CAB中,AC=BC,CP⊥AB,点C(2,﹣4),
∴CP=AP=PB=4,OP=2,
∴OA=AP﹣OP=4﹣2=2,OB=OP+PB=4+2=6,
∴点A(﹣2,0),点B(6,0),
把点A(﹣2,0),点B(6,0),点C(2,﹣4)代入函数解析式得,
解得 ,
∴抛物线的解析式为:y= x2﹣x﹣3.
故答案为:y= x2﹣x﹣3.
(2)设过点D(2,0)的直线MN解析式为y=k(x﹣2)=kx﹣2k,
联立直线与抛物线解析式得关于x的等式:kx﹣2k= x2﹣x﹣3,
化简得 =0,
x +x =﹣ =4(k+1),x x = =8k﹣12..........①,
N M N M
联立直线与抛物线解析式得关于y的等式:y= ( +2)2﹣( +2)﹣3,
化简得 y2+(﹣ ﹣1)y﹣4=0,
y +y =4k2,y y =﹣16k2................②,
M N M N
线段MN的中点就是圆的圆心,
∴x = (x +x )=2(K+1),
O N M
代入直线方程得y =2k2,
O∴圆心坐标为(2k+2,2k2),
直径MN= = ,
把①、②代入上式化简整理得直径MN= ,
设圆上某一点(x,y)到圆心的距离等于半径 ,
∴ = ,
化简整理得16k2+12﹣8k=x2﹣4kx﹣4x+y2﹣4k2y=﹣4yk2﹣4kx+x2﹣4x+y2,
圆过定点,所以与k值无关,看作是关于k的二次等式,
k2、k的系数,常量对应相等,
得﹣8=﹣4x,
x=2,
16=﹣4y,
y=﹣4,
由以上分析,所以以MN为直径的圆过定点(2,﹣4).
故答案为:以线段MN为直径的圆过定点(2,﹣4).
3.(2022•碑林区校级四模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+mx+n与x轴交于点A,B(A在B
的左侧).
(1)若抛物线的对称轴为直线x=﹣3,AB=4.求抛物线的表达式;
(2)平移(1)中的抛物线,使平移后的抛物线经过点O,且与x轴正半轴交于点C,记平移后的抛物
线顶点为P,若△OCP是等腰直角三角形,求点P的坐标.【分析】(1)先根据抛物线的对称性求出点 A、点B的坐标,再将点 A、点B的坐标代入 y=﹣
x2+mx+n,列方程组求出m、n的值即可;
(2)设平移后的抛物线的表达式为y=﹣x2+bx,将点P的坐标用含b的式子表示,过该抛物线的顶点P
作PD⊥x轴于点D,根据等腰直角三角形的性质,可列方程求出b的值及点P的坐标.
【解析】(1)∵抛物线y=﹣x2+mx+n与x轴交于A、B两点,且抛物线的对称轴为直线x=﹣3,
∴点A与点B关于直线x=﹣3对称,
∵点A在点B的左侧,且AB=4,
∴A(﹣5,0),B(﹣1,0),
把A(﹣5,0)、B(﹣1,0)代入y=﹣x2+mx+n,
得 ,解得 ,
∴抛物线的表达式为y=﹣x2﹣6x﹣5.
(2)根据题意,平移后的抛物线经过原点,
设平移后的抛物线的表达式为y=﹣x2+bx,
当y=0时,由﹣x2+bx=0得x =0,x =b,
1 2
∴C(b,0),
∴该抛物线的对称轴为直线x= b,
当x= b时,y=﹣( b)2+ b2= b2,
∴P( b, b2);
如图,作PD⊥x轴于点D,则OD=CD,
∵△OCP是等腰直角三角形,
∴∠OPC=90°,
∴PD= OC=OD,
∴ b2= b,
解得b =2,b =0(不符合题意,舍去),
1 2
∴P(1,1).
4.(2021秋•福清市期末)已知抛物线y=ax2+bx﹣2经过(2,2),且顶点在y轴上.(1)求抛物线解析式;
(2)直线y=kx+c与抛物线交于A,B两点.
①点P在抛物线上,当k=0,且△ABP为等腰直角三角形时,求c的值;
②设直线y=kx+c交x轴于点M(m,0),线段AB的垂直平分线交y轴于点N,当c=1,m>6时,求
点N纵坐标n的取值范围.
【分析】(1)由题意可知b=0,再将(2,2)代入y=ax2+bx﹣2即可求解析式;
(2)①求出A( ,0),B(﹣ ,0),再由2[c+2+(c+2)2]=4(c+2),即可求c;
②由题意可得m=﹣ ,k<0,再由m>6,可得﹣ <k<0,联立 ,得到AB的中点为( ,
+1),设AB的线段垂直平分线所在直线解析式为y=k'x+b,与x轴的交点P(﹣ ,0),与y轴
的交点为N(0,b),由∠PNO=∠AMO,可得k'=m=﹣ ,则有线段AB的垂直平分线为y=﹣ x+
+ ,所以N点纵坐标为n= + ,即可求 <n< .
【解析】(1)∵顶点在y轴上,
∴b=0,
∵抛物线y=ax2+bx﹣2经过(2,2),
∴4a﹣2=2,
∴a=1,
∴y=x2﹣2;
(2)①当k=0时,y=c,
联立 ,
∴A( ,c),B(﹣ ,c),
∵△ABP为等腰直角三角形,
∴P点在AB的垂直平分线上,∴P点在抛物线的顶点(0,﹣2)处,
∵AB=2 ,AP=BP= ,
∴2[c+2+(c+2)2]=4(c+2),
∴c=0;
②∵c=1,
∴y=kx+1,
∴m=﹣ ,
由题意可知,k<0,
∵m>6,
∴﹣ <k<0,
联立 ,
∴x2﹣kx﹣2=0,
∴x +x =k,
A B
∴AB的中点为( , +1),
设AB的线段垂直平分线所在直线解析式为y=k'x+b,
∴与x轴的交点P(﹣ ,0),与y轴的交点为N(0,b),
∵PN⊥AB,
∴∠PNO=∠AMO,
∴ = ,
∴k'=m=﹣ ,
∴y=﹣ x+b,∴线段AB的垂直平分线为y=﹣ x+ + ,
∴N点纵坐标为n= + ,
∴ <n< .
5.(2022•集美区二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线T:y=a(x+4)(x﹣m)与x轴交于A,B两
点,m>﹣3,点B在点A的右侧,抛物线T的顶点为记为P.
(1)求点A和点B的坐标;(用含m的代数式表示)
(2)若a=m+3,且△ABP为等腰直角三角形,求抛物线T的解析式;
(3)将抛物线T进行平移得到抛物线T',抛物线T'与x轴交于点B,C(4,0),抛物线T'的顶点记为
Q.若0<a< ,且点C在点B的右侧,是否存在直线AP与CQ垂直的情形?若存在,求m的取值范
围;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)解方程(x+4)(x﹣m)=0可求A、B点坐标;
(2)求出顶点P( m﹣2,(﹣m﹣3)( )2),利用等腰直角三角形斜边的中线等腰斜边的一半,
求出m即可求解;
(3)分别求出直线AP与直线CQ的解析式,通过联立方程组求出这两条直线的交点M,过点M作
NM⊥x轴交于N,可得△AMN∽△MCN,则( am2﹣8a)2=(﹣m+4)(4+m),得到a2= ,再由a的取值范围确定m的范围即可.
【解析】(1)令y=0,则(x+4)(x﹣m)=0,
解得x=﹣4或x=m,
∴A(﹣4,0),B(m,0);
(2)∵a=m+3,
∴y=(m+3)(x+4)(x﹣m)=(m+3)(x2+4x﹣mx﹣4m),
∴P( m﹣2,(﹣m﹣3)( )2),
∵△ABP为等腰直角三角形,
∵AB=m+4,
∴ AB= (m+4)=(m+3)( )2,
解得m=﹣2或m=﹣5,
∵m>﹣3,
∴m=﹣2,
∴y=x2+6x+8;
(3)存在直线AP与CQ垂直的情形,理由如下:
∵y=a(x+4)(x﹣m),
∴P( m﹣2, ),
由题意可知抛物线T'的解析式为y=a(x﹣m)(x﹣4),
∴Q( , ),
设直线AP的解析式为y=kx+b,
∴ ,
解得 ,
∴y=﹣ (m+4)x﹣2a(m+4),同理可求直线CQ的解析式为y=﹣ (m﹣4)x+2a(m﹣4),
联立方程组 ,
解得 ,
设直线AP与直线CQ的交点为M,
∴M(﹣m, am2﹣8a),
过点M作NM⊥x轴交于N,
∵AM⊥CQ,
∴∠AMQ=90°,
∴∠AMN+∠NMC=90°,
∵∠AMN+∠NAM=90°,
∴∠NMC=∠NAM,
∴△AMN∽△MCN,
∴ = ,
∴( am2﹣8a)2=(﹣m+4)(4+m),
∴a2= ,
∵0<a< ,
∴0< < ,
解得﹣3<m<4.6.(2022•城厢区模拟)抛物线y=x2﹣(m+3)x+3m与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C(不与点O
重合).
(1)若点A在x轴的负半轴上,且△OBC为等腰直角三角形.
①求抛物线的解析式;
②在抛物线上是否存在一点D,使得点O为△BCD的外心,若存在,请求出点D的坐标,若不存在,
请说明理由.
(2)点P在抛物线对称轴上,且点P的纵坐标为﹣9,将直线PC向下平移n(1≤n≤4)个单位长度得
到直线P′C′,若直线P′C′与抛物线有且只有一个交点,求△ABC面积的取值范围.
【分析】(1)①分别求出A(m,0),B(3,0),C(0,3m),再由OC=OB,求出m即可求解析
式;
②由三角形外心的性质可知OB=OC=OD=3,设D(t,t2﹣2t﹣3),则3= ,
求出t即可求D点坐标;
(2)由题可知P( ,﹣9),求出平移后的直线P'C'的解析式为y=﹣6x+3m﹣n,联立方程组
,再由判别式Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,可得n= ,由n的范围求出m的范围,再由S△ABC = (m﹣ )2﹣ ,结合m的范围即可求△ABC的面积的取值范围.
【解析】(1)①令y=0,则x2﹣(m+3)x+3m=0,
解得x=3或x=m,
∴A(m,0),B(3,0),
令x=0,则y=3m,
∴C(0,3m),
∵△OBC为等腰直角三角形,
∴﹣3m=3
解得m=﹣1,
∴y=x2﹣2x﹣3;
②存在一点D,使得点O为△BCD的外心,理由如下:
∵点O为△BCD的外心,
∴OB=OC=OD=3,
设D(t,t2﹣2t﹣3),
∴3= ,
解得t= ,
∴D( , )或( , );
(2)∵y=x2﹣(m+3)x+3m,
∴抛物线的对称轴为直线x= ,
∵点P的纵坐标为﹣9,
∴P( ,﹣9),
设直线PC的解析式为y=kx+b,
∴ ,
解得 ,
∴y=﹣6x+3m,∴平移后的直线P'C'的解析式为y=﹣6x+3m﹣n,
联立方程组 ,
整理得,x2﹣(m﹣3)x+n=0,
∵直线P′C′与抛物线有且只有一个交点,
∴Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,
∴n= ,
∵1≤n≤4,
∴1≤ ≤4,
∴﹣1≤m≤1或5≤m≤7,
∵A(m,0),B(3,0),
∴AB=3﹣m,
∴S△ABC = ×(3﹣m)×(﹣3m)= (m﹣ )2﹣ ,
当﹣1≤m≤1时,0<S△ABC ≤6;5≤m≤7时,15≤S△ABC ≤42.
7.(2022•将乐县模拟)抛物线y=ax2+bx+c与直线y=﹣ 有唯一的公共点A,与直线y= 交于点B,C
(C在B的右侧),且△ABC是等腰直角三角形.过C作x轴的垂线,垂足为D(3,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)直线y=2x与抛物线的交点为P,Q,且P在Q的左侧.
(ⅰ)求P,Q两点的坐标;
(ⅱ)设直线y=2x+m(m>0)与抛物线的交点为M,N,求证:直线PM,QN,CD交于一点.
【分析】(1)过点A作AM⊥BC交于M,由等腰直角三角形的性质求出 AM=BM=2,从而求出M
(1, ),A(1,﹣ ),B(﹣1, ),再用待定系数法求解析式即可;
(2)(ⅰ)联立方程组 ,即可求P、Q点的坐标;(ⅱ)设M(x ,y ),N(x ,y ),联立方程组 ,可得x +x =6,y =2x +m,y =2=﹣
1 1 2 2 1 2 1 1 2
2x +m+12,求出直线PM的解析式后,求直线PM与CD的交点为(3,6+ ),求出QN的解析式后,
1
求直线QN与CD的交点为(3,6+ ),从而所求得证.
【解答】(1)解:过点A作AM⊥BC交于M,
∵△ABC是等腰直角三角形,
∴AM=BM= ﹣(﹣ )=2,
∵CD⊥x轴,D(3,0),
∴C(3, ),
∴M(1, ),A(1,﹣ ),B(﹣1, ),
设y=ax2+bx+c(a≠0),
∴ ,
解得 ,
∴y= x2﹣x;
(2)(ⅰ)解:联立方程组 ,
解得 或 ,∵P在Q的左侧,
∴P(0,0),Q(6,12);
(ⅱ)证明:设M(x ,y ),N(x ,y ),
1 1 2 2
联立方程组 ,
整理得x2﹣6x﹣2m=0,
∴x +x =6,
1 2
∴y =2x +m,y =2=﹣2x +m+12,
1 1 2 1
设直线PM的解析式为y=k x,
1
∴2x +m=k x ,
1 1 1
∴k =2+ ,
1
∴y=(2+ )x,
∴直线PM与CD的交点为(3,6+ ),
设QN的解析式为y=k x+b ,
2 2
∴ ,
解得 ,
∴y=(2﹣ )x+ ,
∴直线QN与CD的交点为(3,6+ ),
∴直线PM,QN,CD交于一点.8.(2022•赣州模拟)如图,二次函数y=ax2+bx﹣3(x≤3)的图象过点A(﹣1,0),B(3,0),C
(0,c),记为L.将L沿直线x=3翻折得到“部分抛物线”K,点A,C的对应点分别为点A',C'.
(1)求a,b,c的值;
(2)画出“部分抛物线”K的图象,并求出它的解析式;
(3)某同学把L和“部分抛物线”K看作一个整体,记为图形“W”,若直线y=m和图形“W”只有
两个交点M,N(点M在点N的左侧).
①直接写出m的取值范围;
②若△MNB为等腰直角三角形,求m的值.
【分析】(1)将A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,求出函数解析式即可求解;
(2)A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)关于x=3对称的点分别为A'(7,0),B(3,0),C(6,﹣3),再由待定系数法求出抛物线解析式即可;
(3)①数形结合即可求m的取值范围;
②当m=﹣4时,△MNB是等腰三角形但不是直角三角形;当m>0时,由2+ =m,求出m=5.
【解析】(1)将A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,
∴ ,
解得 ,
∴y=x2﹣2x﹣3,
将C(0,c)代入y=x2﹣2x﹣3,可得c=﹣3;
(2)A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)关于x=3对称的点分别为A'(7,0),B(3,0),C
(6,﹣3),
设抛物线的解析式为y=x2+b'x+c',
∴ ,
解得 ,
∴y=x2﹣10x+21;
(3)①∵y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴抛物线的顶点为(1,﹣4),
∴当m=﹣4时,直线y=m和图形“W”只有两个交点;
当m>0时,直线y=m和图形“W”只有两个交点;
∴m>0或m=﹣4时,直线y=m和图形“W”只有两个交点;
②当m=﹣4时,M(1,﹣4),N(5,﹣4),
∴BM=BN,
∴△MNB是等腰三角形但不是直角三角形;
当m>0时,M(1﹣ ,m),N(5+ ,m),
∴BM=BN,
当BM⊥AM时,2+ =m,
解得m=0(舍)或m=5,
∴m=5.9.(2022•琼海二模)如图1,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(3,0)、B(﹣1,0),与y轴交于
点C,点P为x轴上方抛物线上的动点,点F为y轴上的动点,连接PA,PF,AF.
(1)求该抛物线所对应的函数解析式;
(2)如图1,当点F的坐标为(0,﹣4),求出此时△AFP面积的最大值;
(3)如图2,是否存在点F,使得△AFP是以AP为腰的等腰直角三角形?若存在,求出所有点F的坐
标;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)如图1,过点P作PQ∥y轴交直线AF于点Q,运用待定系数法可得直线AF的解析式为y= x﹣4,设P(t,﹣t2+2t+3)(﹣1<t<3),则Q(t, t﹣4),利用三角形面积公式可得 S△AFP =
PQ•OA= (﹣t2+ t+7)×3=﹣ (t﹣ )2+ ,再运用二次函数性质即可求得答案;
(3)设P(m,﹣m2+2m+3)(﹣1<m<3),F(0,n),分两种情况:①当AP=AF,∠PAF=90°
时,②当AP=PF,∠APF=90°时,分别讨论计算即可.
【解析】(1)∵抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(3,0)、B(﹣1,0),
∴ ,
解得: ,
∴该抛物线所对应的函数解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)如图1,过点P作PQ∥y轴交直线AF于点Q,
设直线AF的解析式为y=kx+d,
∵A(3,0),F(0,﹣4),
∴ ,
解得: ,
∴直线AF的解析式为y= x﹣4,
设P(t,﹣t2+2t+3)(﹣1<t<3),则Q(t, t﹣4),
∴PQ=﹣t2+2t+3﹣( t﹣4)=﹣t2+ t+7,
∴S△AFP = PQ•OA= (﹣t2+ t+7)×3=﹣ (t﹣ )2+ ,
∵ <0,﹣1<t<3,
∴当t= 时,△AFP面积的最大值为 ;
(3)设P(m,﹣m2+2m+3)(﹣1<m<3),F(0,n),
∵A(3,0),∴OA=3,OF=|n|,
①当AP=AF,∠PAF=90°时,如图2,过点P作PD⊥x轴于点D,
则∠ADP=90°=∠AOF,
∴∠PAD+∠APD=90°,
∵∠PAD+∠FAO=90°,
∴∠APD=∠FAO,
在△APD和△FAO中,
,
∴△APD≌△FAO(AAS),
∴PD=OA,AD=OF,
∵PD=﹣m2+2m+3,AD=3﹣m,
∴﹣m2+2m+3=3,
解得:m=0或2,
当m=0时,P(0,3),AD=3,
∴OF=3,即|n|=3,
∵点F在y的负半轴上,
∴n=﹣3,
∴F(0,﹣3);
当m=2时,P(2,3),AD=1,
∴OF=1,即|n|=1,
∵点F在y的负半轴上,
∴n=﹣1,
∴F(0,﹣1);
②当AP=PF,∠APF=90°时,如图3,过点P作PD⊥x轴于点D,PG⊥y轴于点G,
则∠PDA=∠PDO=∠PGF=90°,
∵∠PDO=∠PGF=∠DOG=90°,
∴四边形PDOG是矩形,
∴∠FPG+∠FPD=90°,
∵∠APD+∠FPD=∠APF=90°,
∴∠FPG=∠APD,在△FPG和△APD中,
,
∴△FPG≌△APD(AAS),
∴PG=PD,FG=AD,
∵PD=﹣m2+2m+3,AD=3﹣m,PG=m,
∴﹣m2+2m+3=m,
解得:m= (舍去)或m= ,
当m= 时,P( , ),
∴FG=AD=3﹣m=3﹣ = ,
∴F(0, ﹣2);
综上所述,点F的坐标为(0,﹣3)或(0,﹣1)或(0, ﹣2).10.(2022•虹口区二模)如图,在平面直角坐标系 xOy中,抛物线y=ax2+bx+6与x轴交于点A(﹣2,
0)和点B(6,0),与y轴交于点C,顶点为D,联结BC交抛物线的对称轴l于点E.
(1)求抛物线的表达式;
(2)联结CD、BD,点P是射线DE上的一点,如果S△PDB =S△CDB ,求点P的坐标;
(3)点M是线段BE上的一点,点N是对称轴l右侧抛物线上的一点,如果△EMN是以EM为腰的等
腰直角三角形,求点M的坐标.
【分析】(1)由点A,B的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的表达式;(2)求出点C、D的坐标,利用勾股定理的逆定理可得△BCD是直角三角形,∠BCD=90°,可得
S△BCD = BC•CD=12,由三角形的面积公式结合S△PDB =S△CDB 可得出PD=6,即可求解;
(3)设M(m,﹣m+6),且2<m<6,分两种情况:①当∠MEN=90°,EM=EN时,②当∠EMN=
90°,EM=MN时,根据等腰直角三角形的性质求出点M的坐标即可.
【解析】(1)将A(﹣2,0),B(6,0)代入y=ax2+bx+6,
得: ,
解得: ,
∴二次函数的解析式为y=﹣ x2+2x+6;
(2)如图:
∵y=﹣ x2+2x+6=﹣ (x﹣2)2+8,
∴C(0,6)、D(2,8),
∵B(6,0),
∴BC= =6 ,
CD= =2 ,
BD= =4 ,
∴BC2+CD2=BD2,∴△BCD是直角三角形,∠BCD=90°,
∴S△BCD = BC•CD=12,
∵S△PDB = PD•(6﹣2)=2PD=S△CDB =12,
∴PD=6,
∴P(2,2);
(3)∵B(6,0),C(0,6).
∴直线BC的解析式为y=﹣x+6,OB=OC,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵y=﹣ x2+2x+6,
∴对称轴l为x=﹣ =2,
当x=2时,y=﹣x+6=4,
∴E(2,4),
设M(m,﹣m+6),且2<m<6,
①当∠MEN=90°,EM=EN时,
过点E作EH⊥MN于H,
∴MN=2EH,∠EMN=∠ENM=45°,
∵∠OBC=∠OCB=45°,
∴∠NME=∠OCB,
∴MN∥y轴,∴N(m,﹣ m2+2m+6),
∴MN=﹣ m2+2m+6+m﹣6=﹣ m2+3m,EH=m﹣2,
∴﹣ m2+3m=2(m﹣2),解得m=4或m=﹣2(不合题意,舍去),
∴M(4,2);
②当∠EMN=90°,EM=MN时,
∴EH=NH=MH= EN,∠MEN=∠ENM=45°,
∵∠OBC=∠OCB=45°,
∴∠MEN=∠OBC,
∴EN∥x轴,
∴点N的纵坐标为4,
当y=4时,﹣ x2+2x+6=4,
解得x=2+2 或x=2﹣2 (不合题意,舍去),
∴N(2+2 ,4),
∴EN=2+2 ﹣2=2 ,
∴EH=MH= EN= ,
∴m=2+ ,
∴M(2+ ,4﹣ );
综上所述,点M的坐标为(4,2)或(2+ ,4﹣ ).
11.(2022•顺城区模拟)如图,抛物线 y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A和B(5,0),与y轴交于点C
(0,5).(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴与x轴交于点M,与BC交于点F,点D是对称轴上一点,当点D关于直线BC的
对称点E在抛物线上时,求点E的坐标;
(3)点P在抛物线的对称轴上,点Q在直线BC上方的抛物线上,是否存在以O,P,Q为顶点的三角
形是等腰直角三角形,若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法,将B,C的坐标代入y=﹣x2+bx+c,即可求得二次函数的解析式;
(2)设点M关于直线BC的对称点为点M′,连接MM′,BM′,则直线FM′为抛物线对称轴关于
直线BC的对称直线, ,可得△OBC是等腰直角三角形,求得点M′的坐标为(5,3),
由﹣x2+4x+5=3,解方程即可求解;
(3)设Q(m,﹣m2+4m+5),P(2,p),分三种情况讨论,O,P,Q分别为等腰直角三角形的顶点,
分别作出图形,构造全等三角形,利用全等的性质,建立方程,解方程求解即可.
【解析】(1)∵点B(5,0),C(0,5)在抛物线y=﹣x2+bx+c上,
∴ ,解得, ,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+4x+5;(2)设点M关于直线BC的对称点为点M′,连接MM′,BM′,
则直线FM′为抛物线对称轴关于直线BC的对称直线,
∵点E是点D关于直线BC的对称点,点E落在抛物线上,
∴直线FM′与抛物线的交点E ,E 为D ,D 落在抛物线上的对称点,
1 2 1 2
∵对称轴与x轴交于点M,与BC交于点F,
∴ ,
∴点M的坐标为(2,0),
∵点C的坐标为(0,5),点B的坐标为(5,0),
∴OB=OC,
∴△OBC是等腰直角三角形,
∴∠OBC=45°,
∴△MBF是等腰直角三角形,
∴MB=MF,
∴点F的坐标为F(2,3),
∵点M关于直线BC的对称点为点M′,
∴BM′=BM,∠MBM′=90°,
∴△MBM′是等腰直角三角形,
∴BM′=BM=3,
∴点M′的坐标为(5,3),
∴FM′∥x轴,
∴﹣x2+4x+5=3,解得,x = ,x = ,
1 2
∴E ( ,3),E ( ,3),
1 2∴点E的坐标为( ,3)或( ,3);
(3)存在,Q ( , ),Q ( , ),Q ( ,2).
1 2 3
设Q(m,﹣m2+4m+5),P(2,p),
①当OP=PQ,∠OPQ=90°时,作PL⊥y轴于L,过Q作QK⊥x轴,交PL于K,
∴∠LPO=90°﹣∠LOP=90°﹣KPQ,∠PLO=∠QKP=90°,
∴∠LOP=∠KPQ,
∵OP=PQ,
∴△LOP≌△KPQ(AAS),
∴LO=PK,LP=QK,
∴ ,
解得m = ,m = (舍去),
1 2
当m = 时,﹣m2+4m+5= ,
1
∴Q( , );
②当QO=PQ,∠PQO=90°时,作PL⊥y轴于L,过Q作QK⊥x轴于T,交PL于K,同理可得△PKQ≌△QTO(AAS),
∴QT=PK,TO=QK,
∴ ,
解得m = ,m = (舍去),
1 2
当m = 时,﹣m2+4m+5= ,
1
∴Q( , );
③当QO=OP,∠POQ=90°时,作PL⊥y轴于L,过Q作QK⊥x轴于T,交PL于K,
同理可得△OLP≌△QSO(AAS),
∴SQ=OL,SO=LP,
∴ ,
解得m =2+ ,m =2﹣ (舍去),
1 2当m =2+ 时,﹣m2+4m+5=2,
1
∴Q( ,2);
综上,Q ( , ),Q ( , ),Q ( ,2).
1 2 3
12.(2022•襄城区模拟)抛物线y=x2﹣(m+3)x+3m与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.
(1)如图1,若点A在x轴的负半轴上,△OBC为等腰直角三角形,求抛物线的解析式;
(2)在(1)的条件下,点D(﹣2,5)是抛物线上一点,点M为直线BC下方抛物线上一动点,令四
边形BDCM的面积为S,求S的最大值及此时点M的坐标;
(3)若点P是抛物线对称轴上一点,且点P的纵坐标为﹣9,作直线PC,将直线PC向下平移n(n>
0)个单位长度得到直线P'C',若直线P'C'与抛物线有且仅有一个交点.
①直接写出n关于m的函数关系式;
②直接写出当1≤n≤5时m的取值范围.
【分析】(1)求出A(﹣m,0),B(3,0),C(0,3m),由题意可得3=﹣3m,求出m=﹣1,即
可求解;
(2)求出S△ABC =16,过点M作MQ∥y轴交直线BC于点Q,设M(m,m2﹣2m﹣3),则Q(m,m
﹣3),则S△BCM =﹣ (m﹣ )2+ ,可得S=16﹣ (m﹣ )2+ ,即可求解;
(3)①求出P( ,﹣9),直线PC的解析式为y=﹣6x+3m,则直线P'C'的解析式为y=﹣6x+3m
﹣n,联立方程组 ,整理得x2﹣(m﹣3)x+n=0,由Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,可求n= (m﹣3)2;
②当 n=1 时,m=1 或 m=5,当 n=5 时,m=2 +3 或 m=﹣2 +3,则﹣2 +3≤m≤1 或
5≤m≤2 +3.
【解析】(1)令y=0,则x2﹣(m+3)x+3m=0,
解得x=3或x=﹣m,
∴A(﹣m,0),B(3,0),
令x=0,则y=3m,
∴C(0,3m),
∵△OBC为等腰直角三角形,
∴3=﹣3m,
∴m=﹣1,
∴y=x2﹣2x﹣3;
(2)由(1)知A(﹣1,0),D(﹣2,5),
∴AB=4,
∴S△BDC =5×8﹣ ×2×8﹣ ×3×3﹣ ×5×5=15,
过点M作MQ∥y轴交直线BC于点Q,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴ ,
解得 ,
∴y=x﹣3,
设M(m,m2﹣2m﹣3),则Q(m,m﹣3),
∴MQ=﹣m2+3m,
∴S△BCM = ×3×(﹣m2+3m)=﹣ (m﹣ )2+ ,
∴S=15﹣ (m﹣ )2+ ,
∴当m= 时,S有最大值15+ = ,此时M( ,﹣ );
(3)①y=x2﹣(m+3)x+3m的对称轴为直线x= ,
∴P( ,﹣9),
设直线PC的解析式为y=k'x+b',
∴ ,
解得 ,
∴y=﹣6x+3m,
∴直线PC平移后的直线P'C'的解析式为y=﹣6x+3m﹣n,
联立方程组 ,
整理得x2﹣(m﹣3)x+n=0,
∵直线P'C'与抛物线有且仅有一个交点,
∴Δ=(m﹣3)2﹣4n=0,
∴n= (m﹣3)2;
②当n=1时,m=1或m=5,
当n=5时,m=2 +3或m=﹣2 +3,
∴﹣2 +3≤m≤1或5≤m≤2 +3.
13.(2022•山西二模)综合与探究如图,抛物线y= x2+bx+c与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,且A,B两
点的坐标分别是A(﹣2,0),B(8,0).点P是抛物线上的一个动点,点P的横坐标为m,过点P
作直线l⊥x轴,交直线AC于点G,交直线BC于点H.
(1)求抛物线的函数表达式及点C的坐标.
(2)如果点D是抛物线的顶点,点P在点C和点D之间运动时,试判断在抛物线的对称轴上是否存在
一点N,使得△NGH是等腰直角三角形,若存在,请求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)试探究在抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得以点P,Q,B,C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;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)运用待定系数法把A(﹣2,0),B(8,0)代入y= x2+bx+c,解方程组即可得出抛物
线解析式,令x=0,即可求得点C的坐标;
(2)求出抛物线对称轴,利用待定系数法分别求出直线 AC、BC的解析式,由P(m, m2﹣ m﹣
2),可得:G(m,﹣m﹣2),H(m, m﹣2),GH= m﹣2﹣(﹣m﹣2)= m,设N(3,n),
分三种情况:①当∠GHN=90°,GH=HN时,②当∠HGN=90°,GH=GN时,③当∠GNH=90°,
GN=HN时,分别建立方程求解即可得出答案;
(3)分三种情况:①当BP为平行四边形的对角线时,②当CP为平行四边形的对角线时,③当QP
为平行四边形的对角线时,分别依据平行四边形的对角线互相平分和中点坐标公式可求得点 P的横坐标
的值,然后将点P的横坐标代入抛物线的解析式可求得点P的纵坐标.
【解析】(1)∵抛物线y= x2+bx+c经过A(﹣2,0),B(8,0),∴ ,
解得: ,
∴y= x2﹣ x﹣2,
当x=0时,y=﹣2,
∴C(0,﹣2);
(2)存在.理由如下:
∵y= x2﹣ x﹣2= (x﹣3)2﹣ ,
∴抛物线顶点D(3,﹣ ),
设直线AC的解析式为y=kx+d,则 ,
解得: ,
∴直线AC的解析式为y=﹣x﹣2,
设直线BC的解析式为y=k′x+d′,则 ,
解得: ,
∴直线BC的解析式为y= x﹣2,
∵点P在点C和点D之间抛物线上运动,
∴P(m, m2﹣ m﹣2),且0≤m≤3,
∴G(m,﹣m﹣2),H(m, m﹣2),
∴GH= m﹣2﹣(﹣m﹣2)= m,
∵点N在对称轴上,∴N(3,n),
如图1,①当∠GHN=90°,GH=HN时,△NGH是等腰直角三角形,
∴ ,
解得: ,
∴N(3,﹣ );
②当∠HGN=90°,GH=GN时,△NGH是等腰直角三角形,
∴ ,
解得: ,
∴N(3,﹣ );
③当∠GNH=90°,GN=HN时,△NGH是等腰直角三角形,
∴ ,
解得: ,
∴N(3,﹣ );
综上所述,点N的坐标为(3,﹣ )或(3,﹣ )或(3,﹣ );
(3)存在点Q,使以点P,Q,B,C为顶点的四边形是平行四边形,
设P(m, m2﹣ m﹣2),Q(3,t),又B(8,0),C(0,﹣2),①当BP为平行四边形的对角线时,如图2,
由中点公式可得: = ,
解得:m=﹣5,
∵当m=﹣5时, m2﹣ m﹣2= ×(﹣5)2﹣ ×(﹣5)﹣2= ,
∴P(﹣5, );
②当CP为平行四边形的对角线时,
由中点公式可得: = ,
解得:m=11,
当m=11时, m2﹣ m﹣2= ×112﹣ ×11﹣2= ,
∴P(11, );
③当QP为平行四边形的对角线时,
由中点公式可得: = ,
解得:m=5,
当m=5时, m2﹣ m﹣2= ×52﹣ ×5﹣2=﹣ ,
∴P(5,﹣ );
综上所述,当点P的坐标为(﹣5, )或(11, )或(5,﹣ )时,以点P,Q,B,C为顶点
的四边形是平行四边形.14.(2022•长沙模拟)已知抛物线C :y=mx2+n与x轴于A,B两点,与y轴交于点C,△ABC为等腰直
1
角三角形,且n=﹣1.
(1)求抛物线C 的解析式;
1
(2)将C 向上平移一个单位得到C ,点M、N为抛物线C 上的两个动点,O为坐标原点,且∠MON
1 2 2
=90°,连接点M、N,过点O作OE⊥MN于点E.求点E到y轴距离的最大值;
(3)如图,若点F的坐标为(0,﹣2),直线l分别交线段AF,BF(不含端点)于G,H两点.若直
线l与抛物线C 有且只有一个公共点,设点G的横坐标为b,点H的横坐标为a,则a﹣b是定值吗?若
1
是,请求出其定值,若不是,请说明理由.【分析】(1)根据已知条件得到点C(0,﹣1),A(﹣1,0),B(1,0),根据待定系数法即可求
解;
(2)将C 向上平移一个单位得到C :y=x2,设MN的直线解析式为y=kx+b,设M点坐标为(x ,
1 2 M
x 2),N(x ,x 2),联立方程组 ,整理得x2﹣kx﹣b=0,由根与系数的关系可得x •x =﹣
M N N M N
b,过点M作ME⊥x轴交于E,过点N作NF⊥x轴交于点F,证明△MEO∽△OFN,可得x •x =﹣1,
N M
能够确定直线MN经过定点(0,1),则E点在以(0, )为圆心,直径为1的圆上运动,所以点E
到y轴距离的最大值为 ;
(3)分别求出直线BF的表达式为y=2x﹣2①,直线AF的表达式为y=﹣2x﹣2②,设直线l的表达
式为y=tx+n,联立方程组 ,由Δ=0,可得n=﹣ t2﹣1,则直线l的表达式为y=tx﹣ t2﹣
1③,联立①③并解得a= ,联立②③可得,b= ,可求a﹣b=1.
【解析】(1)∵n=﹣1,
∴点C(0,﹣1),
∴抛物线C :y=mx2﹣1,对称轴为x=0,
1
∴AC=BC,∵△ABC为等腰直角三角形,C为顶点,
∴OA=OB=OC=1,
∴A(﹣1,0),B(1,0),
将B(1,0)代入y=mx2﹣1得,
m﹣1=0,
∴m=1,
∴抛物线C :y=x2﹣1;
1
(2)∵将C 向上平移一个单位得到C ,
1 2
∴抛物线C :y=x2,
2
设MN的直线解析式为y=kx+b,
∴直线MN与y轴的交点为(0,b),
设M点坐标为(x ,x 2),N(x ,x 2),
M M N N
联立方程组 ,
整理得x2﹣kx﹣b=0,
∴x •x =﹣b,
M N
过点M作ME⊥x轴交于E,过点N作NF⊥x轴交于点F,
∵∠MON=90°,
∴∠MOE+∠NOF=90°,
∵∠MOE+∠OME=90°,
∴∠NOF=∠OME,
∴△MEO∽△OFN,
∴ = ,
∴x •x =﹣1,
N M
∴b=1,
∴直线MN经过定点(0,1),
∵OE⊥MN,
∴E点在以(0, )为圆心,直径为1的圆上运动,∴点E到y轴距离的最大值为 ;
(3)a﹣b是定值,理由如下:
∵F的坐标为(0,﹣2),
设直线BF的解析式为y=k x+b ,
1 1
∴ ,
解得 ,
∴直线BF的表达式为y=2x﹣2①,
同理可得,直线AF的表达式为y=﹣2x﹣2②,
设直线l的表达式为y=tx+n,
联立方程组 ,
整理得:x2﹣tx﹣n﹣1=0,
∵直线l与抛物线只有一个公共点,
故Δ=(﹣t)2﹣4(﹣n﹣1)=0,
解得n=﹣ t2﹣1,
∴直线l的表达式为y=tx﹣ t2﹣1③,
联立①③并解得a= ,
联立②③可得,b= ,
∴a﹣b= ﹣ =1为常数.15.(2022•永川区模拟)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+4x+c与直线AB相交于点A
(0,1)和点B(3,4).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)设C为直线AB上方的抛物线上一点,连接AC,BC,以AC,BC为邻边作平行四边形ACBP,求
四边形ACBP面积的最大值;
(3)将该抛物线向左平移2个单位长度得到抛物线 (a ≠0),平移后的抛物线与
1
原抛物线相交于点D,是否存在点E使得△ADE是以AD为腰的等腰直角三角形?若存在,直接写出点
E的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A,B两点代入到解析式中,得到a与c的值,即可求得抛物线的解析式;
(2)设C(m,﹣m2+4m+1),过C作CM∥y轴交AB于M,则可以得到M的坐标(m,m+1),表示
出线段CM的长,则S四边形ACBP =2S△ABC ,△ABC的面积可以分解为△ACM与△BCM之和,可以用m
表示出△ABC的面积,得到关于m的二次函数,根据m的范围,确定函数的最值,从而求得C点坐标;
(3)将抛物线配成顶点式,直接写出平移后的抛物线解析式,联立两个抛物线解析式,求得 D的坐标,
以AD为腰够等腰直角三角形,分四类讨论,即 A和D可以均为直角顶点,同时,E的位置可以在AD
右侧,也可以在AD左侧,构造一线三等角模型,求出E点坐标即可.
【解析】(1)将A、B两点代入到解析式中,得,,
解得 ,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+4x+1;
(2)设直线AB为:y=k x+1,
1
代入点B,得,3k +1=4,
1
解得k =1,
1
∴直线AB为:y=x+1,
设C(m,﹣m2+4m+1),过C作CM∥y轴交AB于M,如图,
则M(m,m+1),
∴CM=﹣m2+4m+1﹣m﹣1=﹣m2+3m,
∵四边形ACBP为平行四边形,
∴S四边形ACBP =2S△ABC =2(S△ACM +S△BCM )=2× CM×3=4CM=3(﹣m2+3m)=﹣3(m﹣ )2+ ,
∵﹣3<0,
∴m= 时,四边形ACBP面积的最大值为 ;
(3)∵抛物线y=﹣x2+4x+1=﹣(x﹣2)2+5,
∴将抛物线向左平移2个单位后得到的抛物线为:y=﹣x2+5,
联立 ,解得 ,
∴D(1,4),①如图,当DA=DE,∠EDA=90°,E在AD右侧时,过D作x轴平行线交y轴于N,过E作y轴平行
线,两线交于F点,
∵∠DAN+∠NDA=∠NDA+∠EDF=90
∴∠DAN=∠EDF,
又∠DNA=∠EFD=90°,DA=DE,
∴△DNA≌△EFD(AAS),
∴DN=EF=1,AN=DF=3,
∴E(4,3),
②当DA=DE,∠EDA=90°,E在AD左侧,
同理可得,E(﹣2,5),
③当AD=AE,∠DAE=90°,E在AD左侧时,
同理可得,E(﹣3,2),
④当AD=AE,∠DAE=90°,E在AD右侧时,
同理可得,E(3,0),
综上所述,E(4,3)或(﹣2,5)或(﹣3,2)或(3,0).
16.(2022•兴城市一模)如图,抛物线 与x轴交于点A和点B(5,0),与y轴交于点C
(0,﹣3),连接AC,BC,点E是对称轴上的一个动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当S△BCE =2S△ABC 时,求点E的坐标;
(3)在抛物线上是否存在点P,使△BPE是以BE为斜边的等腰直角三角形?若存在,请直接写出点 P
的坐标;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)设E(3,m),对称轴交BC于点F,运用待定系数法可得直线BC的解析式为y= x﹣3,则F
(3,﹣ ),进而可得EF=|m+ |,再运用三角形面积公式建立方程求解即可得出答案;
(3)设E(3,m),P(n,﹣ n2+ n﹣3),分两种情况:①当点P 在x轴上方时,如图2,过点
1
P 作对称轴的垂线,垂足为F,过点B作BG⊥P F于点G,可证得△BP G≌△P E F(AAS),得出BG
1 1 1 1 1
=P F,P G=E F,建立方程求解即可求得点P的坐标;②当点P 在x轴下方时,如图2,过点P 作x
1 1 1 2 2
轴的垂线,垂足为H,过点E作EK⊥P H于点K,同理可证△BP H≌△P E K(AAS),得出BH=
2 2 2 2
P K,P H=E K,建立方程求解即可得出答案.
2 2 2
【解析】(1)∵抛物线 经过B(5,0),C(0,﹣3),
∴ ,
解得: ,
∴该抛物线的解析式为y=﹣ x2+ x﹣3;
(2)∵y=﹣ x2+ x﹣3,∴抛物线对称轴为直线x=﹣ =3,
∵点A与B(5,0)关于直线x=3对称,
∴A(1,0),
∴AB=5﹣1=4,
∴S△ABC = ×4×3=6,
设E(3,m),对称轴交BC于点F,
设直线BC的解析式为y=kx+d,则 ,
解得: ,
∴直线BC的解析式为y= x﹣3,
∴F(3,﹣ ),
∴EF=|m+ |,
∴S△BCE = EF×OB= |m+ |,
∵S△BCE =2S△ABC ,
∴ |m+ |=12,
解得:m= 或﹣6,
∴点E的坐标为(3, )或(3,﹣6);
(3)设E(3,m),P(n,﹣ n2+ n﹣3),
①当点P在x轴上方时,如图2,过点P作对称轴的垂线,垂足为F,过点B作BG⊥PF于点G,
∵△BPE是以BE为斜边的等腰直角三角形,
∴∠BPE=90°,PB=PE,∴∠BPG+∠EPF=90°,
∵∠G=∠PFE=90°,
∴∠BPG+∠PBG=90°,
∴∠PBG=∠EPF,
∴△BPG≌△PEF(AAS),
∴BG=PF,PG=EF,
∴ ,
解得: , ,
当n=0时,P(0,﹣3);
当n= 时,BG=PF=n﹣3= ﹣3= ,
∴P( , );
②当点P在x轴下方时,如图2,过点P作x轴的垂线,垂足为H,过点E作EK⊥PH于点K,
∵△BPE是以BE为斜边的等腰直角三角形,
∴∠BPE=90°,PB=PE,
∴∠BPH+∠EPK=90°,
∵∠K=∠PHB=90°,
∴∠BPH+∠PBH=90°,
∴∠PBH=∠EPK,
∴△BPH≌△PEK(AAS),
∴BH=PK,PH=EK,
∴ n2﹣ n+3=n﹣3,
解得:n=6或n= (舍去),
∴P(6,3);综上所述,点P的坐标为(0,﹣3)或( , )或(6,3).
17.(2021•昆明模拟)已知抛物线:y=ax2﹣2ax+c(a>0)过点(﹣1,0)与(0,﹣3).直线y=x﹣6
交x轴、y轴分别于点A、B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P是抛物线上的任意一点.连接PA,PB,使得△PAB的面积最小,求△PAB的面积最小时,
P的横坐标;
(3)作直线x=t分别与抛物线y=ax2﹣2ax+c(a>0)和直线y=x﹣6交于点E,F,点C是抛物线对
称轴上的任意点,若△CEF是以点E或点F为直角顶点的等腰直角三角形,求点C的纵坐标.【分析】(1)将点(﹣1,0)、(0,﹣3)分别代入得到方程组,然后求出a、c,最后得到解析式;
(2)对于直线y=x﹣6,先求出点A、B的坐标,过点P作x轴的垂线交直线AB于点D,然后设点P的
坐标,然后即可表示出点D的坐标,最后利用三角形的面积表示出△PAB的面积,从而利用二次函数的
性质求得面积小值时点P的横坐标;
(3)用含有t的式子表示点E和点F的坐标,然后表示出EC和EF的长度,最后利用等腰直角三角形
的性质列出方程求解.
【解答】解:(1)将点(﹣1,0)、(0,﹣3)分别代入y=ax2﹣2ax+c(a>0)得,
,解得: ,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3.
(2)对直线y=x﹣6,当x=0时,y=﹣6,当y=0时,x=6,
∴A(6,0),B(0,﹣6),
过点P作x轴的垂线交直线AB于点,连接PA和PB,
设P(x,x2﹣2x﹣3),则D(x,x﹣6),
∴PD=x2﹣2x﹣3﹣(x﹣6)=x2﹣3x+3,
∴S△PAB =S△PBD +S△PAD = •x•PD+ •(6﹣x)•PD=3(x2﹣3x+3)=3(x﹣ )2+ ,
∴x= 时,S△PAB 有最小值,
∴△PAB的面积最小时,点P的横坐标为 .
(3)由题意可设,E(m,m2﹣2m﹣3),F(m,m﹣6),
∴EF=m2﹣2m﹣3﹣(m﹣6)=m2﹣3m+3,
由y=x2﹣2x﹣3可知抛物线的对称轴为直线x=1,∵△CEF是以点E或点F为直角顶点的等腰直角三角形,点C在抛物线对称轴上,
∴点C的横坐标为1,m≠1,
当点E为直角顶点时,CE=EF,C(1,m2﹣2m﹣3),
∴CE=|m﹣1|,
∴|m﹣1|=m2﹣3m+3,
解得:m=2,
∴点C的纵坐标为22﹣2×2﹣3=﹣3;
当点F为直角顶点时,CF=EF,C(1,m﹣6),
∴CF=|m﹣1|,
∴|m﹣1|=m2﹣3m+3,
解得:m=2,
∴点C的纵坐标为2﹣6=﹣4;
综上所述,点C的纵坐标为﹣3或﹣4.
18(2021•新泰市一模)如图,抛物线y=ax2+bx+2交x轴于点A(﹣3,0)和点B(1,0),交y轴于点
C.已知点D的坐标为(﹣1,0),点P为第二象限内抛物线上的一个动点,连接AP、PC、CD.
(1)求这个抛物线的表达式.
(2)点P为第二象限内抛物线上的一个动点,求四边形ADCP面积的最大值.
(3)①点M在平面内,当△CDM是以CM为斜边的等腰直角三角形时,求出满足条件的所有点 M的
坐标;
②在①的条件下,点N在抛物线对称轴上,当∠MNC=45°时,求出满足条件的所有点N的坐标.【分析】(1)由交点式可求a的值,即可求解;
(2)由S四边形ADCP =S△APO +S△CPO ﹣S△ODC ,即可求解;
(3)①分两种情况讨论,通过证明△MAD≌△DOC,可得AM=DO,∠MAD=∠DOC=90°,可求解;
②可证点 M,点 C,点 M'在以 MM'为直径的圆上,当点 N 在以 MM'为直径的圆上时,∠M'NC=
∠M'MC=45°,延长M'C交对称轴与N'',可证∠MM'C=∠MN''C=45°,即可求解.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+2交x轴于点A(﹣3,0)和点B(1,0),
∴抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+2ax﹣3a,
即﹣3a=2,解得:a=﹣ ,
故抛物线的表达式为:y=﹣ x2﹣ x+2;
(2)连接OP,设点P(x,﹣ x2﹣ x+2),
∵抛物线y=﹣ x2﹣ x+2交y轴于点C,
∴点C(0,2),
则S=S四边形ADCP =S△APO +S△CPO ﹣S△ODC=
= ×3×(﹣ x2﹣ x+2)+ ×2×(﹣x)﹣ ×2×1
=﹣x2﹣3x+2,
∵﹣1<0,S有最大值,
∴当x= 时,S的最大值为 .
(3)①如图2,若点M在CD左侧,连接AM,
∵∠MDC=90°,
∴∠MDA+∠CDO=90°,且∠CDO+∠DCO=90°,
∴∠MDA=∠DCO,且AD=CO=2,MD=CD,
∴△MAD≌△DOC(SAS)
∴AM=DO,∠MAD=∠DOC=90°,
∴点M坐标(﹣3,1),
若点M在CD右侧,同理可求点M'(1,﹣1);
②如图3,∵抛物线的表达式为:y=﹣ x2﹣ x+2=﹣ (x+1)2+ ;
∴对称轴为直线x=﹣1,
∴点D在对称轴上,
∵MD=CD=M'D,∠MDC=∠M'DC=90°,
∴点D是MM'的中点,
∵∠MCD=∠M'CD=45°,
∴∠MCM'=90°,
∴点M,点C,点M'在以MM'为直径的圆上,
当点N在以MM'为直径的圆上时,∠M'NC=∠M'MC=45°,符合题意,
∵点C(0,2),点D(﹣1,0)
∴DC= ,
∴DN=DN'= ,且点N在抛物线对称轴上,
∴点N(﹣1, ),点N'(﹣1,﹣ )
延长M'C交对称轴与N'',
∵点M'(1,﹣1),点C(0,2),
∴直线M'C解析式为:y=﹣3x+2,
∴当x=﹣1时,y=5,
∴点N''的坐标(﹣1,5),
∵点N''的坐标(﹣1,5),点M'(1,﹣1),点C(0,2),
∴N''C= =M'C,且∠MCM'=90°,
∴MM'=MN'',
∴∠MM'C=∠MN''C=45°
∴点N''(﹣1,5)符合题意,
综上所述:点N的坐标为(﹣1, )或(﹣1,﹣ )或(﹣1,5).
19.(2021•广安)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=﹣x2+bx+c的图象与坐标轴相交于A、B、C三
点,其中A点坐标为(3,0),B点坐标为(﹣1,0),连接AC、BC.动点P从点A出发,在线段AC上以每秒 个单位长度向点C做匀速运动;同时,动点Q从点B出发,在线段BA上以每秒1个单位
长度向点A做匀速运动,当其中一点到达终点时,另一点随之停止运动,连接PQ,设运动时间为t秒.
(1)求b、c的值.
(2)在P、Q运动的过程中,当t为何值时,四边形BCPQ的面积最小,最小值为多少?
(3)在线段AC上方的抛物线上是否存在点M,使△MPQ是以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若
存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)过点P作PH⊥x轴,垂足为E,利用S四边形BCPQ =S△ABC ﹣S△APQ 表示出四边形BCPQ的面积,求
出t的范围,利用二次函数的性质求出最值即可;
(3)画出图形,过点 P 作 x 轴的垂线,交 x 轴于 E,过 M 作 y 轴的垂线,与 EP 交于 F,证明
△PFM≌△QEP,得到MF=PE=t,PF=QE=4﹣2t,得到点M的坐标,再代入二次函数表达式,求
出t值,即可算出M的坐标.
【解答】解:(1)∵二次函数y=﹣x2+bx+c的图象经过点A(3,0),B(﹣1,0),
则 ,
解得: ;
(2)由(1)得:抛物线表达式为y=﹣x2+2x+3,C(0,3),A(3,0),
∴△OAC是等腰直角三角形,
∴∠BAC=45°,
由点P的运动可知:AP= t,
过点P作PH⊥x轴,垂足为H,如图,∴AH=PH= =t,即H(3﹣t,0),
又Q(﹣1+t,0),
∴S四边形BCPQ =S△ABC ﹣S△APQ
=
=
= (t﹣2)2+4,
∵当其中一点到达终点时,另一点随之停止运动,
AC= ,AB=4,
∴0≤t≤3,
∴当t=2时,四边形BCPQ的面积最小,最小值为4;
(3)存在.假设点M是线段AC上方的抛物线上的点,
如图,过点P作x轴的垂线,交x轴于E,过M作y轴的垂线,与EP交于F,连接MQ,MP.
∵△PMQ是等腰直角三角形,PM=PQ,∠MPQ=90°,
∴∠MPF+∠QPE=90°,又∠MPF+∠PMF=90°,
∴∠PMF=∠QPE,
在△PFM和△QEP中,
,
∴△PFM≌△QEP(AAS),
∴MF=PE=t,PF=QE=4﹣2t,
∴EF=4﹣2t+t=4﹣t,又OE=3﹣t,
∴点M的坐标为(3﹣2t,4﹣t),
∵点M在抛物线y=﹣x2+2x+3上,
∴4﹣t=﹣(3﹣2t)2+2(3﹣2t)+3,
解得:t= 或 (舍),
∴M点的坐标为( , ).
20.(2021•上海)已知抛物线y=ax2+c(a≠0)经过点P(3,0)、Q(1,4).
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点A在直线PQ上,过点A作AB⊥x轴于点B,以AB为斜边在其左侧作等腰直角三角形ABC.
①当Q与A重合时,求C到抛物线对称轴的距离;
②若C在抛物线上,求C的坐标.
【分析】(1)P(3,0)、Q(1,4)代入y=ax2+c即可得抛物线的解析式为y=﹣ x2+ ;
(2)①过C作CH⊥AB于H,交y轴于G,A与Q(1,4)重合时,AB=4,GH=1,由△ABC是等腰
直角三角形,得CH=AH=BH= AB=2,C到抛物线对称轴的距离是CG=1;
②过C作CH⊥AB于H,先求出直线PQ为y=﹣2x+6,设A(m,﹣2m+6),则AB=﹣2m+6,y =﹣
Cm+3,x =﹣(﹣m+3﹣m)=2m﹣3,将C(2m﹣3,﹣m+3)代入y=﹣ x2+ 解得m= 或m=3
C
(与P重合,舍去),即可求出C(﹣2, ).
【解答】解:(1)P(3,0)、Q(1,4)代入y=ax2+c得:
,解得 ,
∴抛物线的解析式为:y=﹣ x2+ ;
(2)①过C作CH⊥AB于H,交y轴于G,如图:
当A与Q(1,4)重合时,AB=4,GH=1,
∵△ABC是等腰直角三角形,
∴△ACH和△BCH也是等腰直角三角形,
∴CH=AH=BH= AB=2,
∴CG=CH﹣GH=1,
而抛物线y=﹣ x2+ 的对称轴是y轴(x=0),
∴C到抛物线对称轴的距离是CG=1;
②过C作CH⊥AB于H,如图:设直线PQ解析式为y=kx+b,将P(3,0)、Q(1,4)代入得:
,解得 ,
∴直线PQ为y=﹣2x+6,
设A(m,﹣2m+6),则AB=|﹣2m+6|,
∴CH=AH=BH= AB=|﹣m+3|,
当﹣m+3≥0,y =﹣m+3时,x =﹣(﹣m+3﹣m)=2m﹣3,
C C
将C(2m﹣3,﹣m+3)代入y=﹣ x2+ 得:
﹣m+3=﹣ (2m﹣3)2+ ,
解得m= 或m=3(与P重合,舍去),
∴m= ,2m﹣3=﹣2,﹣m+3= ,
∴C(﹣2, )
当﹣m+3<0,y =﹣m+3时,x =m﹣(m﹣3)=3,
C C
C(3,﹣m+3),由P(3,0)可知m=3,
此时A、B、C重合,舍去,
∴C(﹣2, )