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21.如图,在平面直角坐标系中,已知矩形ABCD的三个顶点B(4,0)、C(8,0)、D(8,8).抛物线y=ax 2+bx过A、C两点.
(1)直接写出点A的坐标,并求出抛物线的解析式;
(2)动点P从点A出发,沿线段AB向终点B运动,同时点Q从点C出发,沿线段CD向终点D运动,速度均为每秒1个单位长度,运动时间为t秒.过点P作PEAB交AC于点E.
① 过点E作EFAD于点F,交抛物线于点G.当t为何值时,线段EG最长?
② 连接EQ,在点P、Q运动的过程中,判断有几个时刻使得△CEQ是等腰三角形?请直接写出相应的t值.
解:(1)点A的坐标为(4,8). 1分
将A(4,8)、C(8,0)两点坐标分别代入y=ax 2+bx,
得 解得a=- ,b=4.
抛物线的解析式为y=- x 2+4x. 3分
(2)①在Rt△APE和Rt△ABC中,tanPAE= = ,即 = = .
PE= AP= t,PB=8-t.
点E的坐标为(4+ t,8-t).2
点G的纵坐标为- (4+ t)2+4(4+ t)=- t 2+8. 5分
EG=- t 2+8-(8-t)=- t 2+t
∵- 0,当 =4时,线段EG最长为2. 7分
②共有三个时刻. 8分
t1= ,t2= ,t3=40- . 11分
22.如图,抛物线y=-x 2+2x+3与x轴相交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴相交于点C,顶点为D.
(1)直接写出A、B、C三点的坐标和抛物线的对称轴;
(2)连结BC,与抛物线的对称轴交于点E,点P为线段BC上的一个动点,过点P作PF∥DE交抛物线于点F,设点P的横坐标为m.
①用含m的代数式表示线段PF的长,并求出当m为何值时,四边形PEDF为平行四边形?
②设△BCF的面积为S,求S与m的函数关系式.
解:(1)A(-1,0),B(3,0),C(0,3). 2分
抛物线的对称轴是:x=1. 3分
(2)①设直线BC的解析式为:y=kx+b.
将B(3,0),C(0,3)分别代入得:
解得 直线BC的解析式为y=-x+3.
当x=1时,y=-1+3=2,E(1,2).
当x=m时,y=-m+3,P(m,-m+3). 4分
将x=1代入y=-x 2+2x+3,得y=4,D(1,4).
将x=m代入y=-x 2+2x+3,得y=-m 2+2m+3.
F(m,-m 2+2m+3). 5分
线段DE=4-2=2,线段PF=-m 2+2m+3-(-m+3)=-m 2+3m 6分
∵PF∥DE,当PF=DE时,四边形PEDF为平行四边形.
由-m 2+3m=2,解得:m1=2,m2=1(不合题意,舍去).
当m=2时,四边形PEDF为平行四边形. 7分
②设直线PF与x轴交于点M.
由B(3,0),O(0,0),可得:OB=OM+MB=3.
则S=S△BPF +S△CPF 8分
= PFBM+ PFOM
= PFOB
= (-m 2+3m)3
=- m 2+ m(03)
即S与m的函数关系式为:S=- m 2+ m(03). 9分
23.如图,在矩形OABC中,已知A、C两点的坐标分别为A(4,0)、C(0,2),D为OA的中点.设点P是AOC平分线上的一个动点(不与点O重合).
(1)试证明:无论点P运动到何处,PC总与PD相等;
(2)当点P运动到与点B的距离最小时,试确定过O、P、D三点的抛物线的解析式;
(3)设点E是(2)中所确定抛物线的顶点,当点P运动到何处时,△PDE的周长最小?求出此时点P的坐标和△PDE的周长;
(4)设点N是矩形OABC的对称中心,是否存在点P,使CPN=90?若存在,请直接写出点P的坐标.
解:(1)∵点D是OA的中点,OD=2,OD=OC.
又∵OP是COD的角平分线,POC=POD=45.
△POC≌POD,PC=PD; 3分
(2)如图,过点B作AOC的平分线的垂线,垂足为P,点P即为所求.
易知点F的坐标为(2,2),故BF=2,作PMBF.
∵△PBF是等腰直角三角形,PM= BF=1.
点P的坐标为(3,3).
∵抛物线经过原点
可设抛物线的解析式为y=ax 2+bx.
又∵抛物线经过点P(3,3)和点D(2,0)
解得 过O、P、D三点的抛物线的解析式为y=x 2-2x; 7分
(3)由等腰直角三角形的对称性知D点关于AOC的平分线的对称点即为C点.
连接EC,它与AOC的平分线的交点即为所求的P点(因为PE+PD=EC,而两点之间线段最短),此时△PED的周长最小.
∵抛物线y=x 2-2x的顶点E的坐标(1,-1),C点的坐标(0,2)
设CE所在直线的解析式为y=kx+b
则 解得 CE所在直线的解析式为y=-3x+2.
联立 ,解得 ,故点P的坐标为( , ).
△PED的周长即是CE+DE= ; 11分
(4)存在点P,使CPN=90,其坐标为( , )或(2,2). 14分
24.如图1,已知抛物线经过坐标原点O和x轴上另一点E,顶点M的坐标为(2,4);矩形ABCD的顶点A与点O重合,AD、AB分别在x轴、y轴上,且AD=2,AB=3.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)将矩形ABCD以每秒1个单位长度的速度从图1所示的位置沿x轴的正方向匀速平行移动,同时一动点P也以相同的速度从点A出发向B匀速移动,设它们运动的时间为t秒(03),直线AB与该抛物线的交点为N(如图2所示).
①当t= 时,判断点P是否在直线ME上,并说明理由;
②设以P、N、C、D为顶点的多边形面积为S,试问S是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵因所求抛物线的顶点M的坐标为(2,4)
可设其对应的函数关系式为y=a(x -2)2+4. 1分
又抛物线经过坐标原点O(0,0),a(0-2)2+4=0. 2分
解得a=-1. 3分
所求函数关系式为y=-(x -2)2+4,即y=-x 2+4x. 4分
(2)①点P不在直线ME上,理由如下: 5分
根据抛物线的对称性可知E点的坐标为(4,0).
设直线ME的解析式为y=kx+b,将M(2,4),E(4,0)代入,得
解得 .
直线ME的解析式为y=-2x+8. 6分
当t= 时,OA=AP= ,P( , ). 7分
∵点P的坐标不满足直线ME的解析式y=-2x+8
当t= 时,点P不在直线ME上. 8分
②S存在最大值,理由如下: 9分
∵点A在x轴的非负半轴上,且N在抛物线上,OA=AP=t.
P(t,t),N(t,-t 2+4t),AN=-t 2+4t(03)
PN=AN-AP=-t 2+4t-t=-t 2+3t=t(3-t)0 10分
(ⅰ)当PN=0,即t=0或t=3时,以点P,N,C,D为顶点的多边形是三角形,此三角形的高为AD.
S= DCAD= 32=3. 11分
(ⅱ)当PN0时,以点P,N,C,D为顶点的多边形是四边形.
∵PN∥CD,ADCD.
S= (CD+PN)AD= (3-t 2+3t)2=-t 2+3t+3=-(t- )2+ (0
当t= 时,S最大= . 12分
综上所述,当t= 时,以点P,N,C,D为顶点的多边形面积S有最大值,最大值为 . 13分
说明:(ⅱ)中的关系式,当t=0和t=3时也适合.
25.如图1,已知抛物线y=ax 2-2ax-3与x轴交于A、B两点,其顶点为C,过点A的直线交抛物线于另一点D(2,-3),且tanBAD=1.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连结CD,求证:AD
(3)如图2,P是线段AD上的动点,过点P作y轴的平行线交抛物线于点E,求线段PE长度的最大值;
(4)点Q是抛物线上的动点,在x轴上是否存在点F,使以A,D,F,Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)如图1,过点D作DHx轴于H,则OH=2,DH=3.
∵tanBAD=1,AH=DH=3,AO=3-2=1. 1分
A(-1,0). 2分
把A(-1,0)代入y=ax 2-2ax-3,得a+2a-3=0.
a=1. 3分
抛物线的解析式为y=x 2-2x-3. 4分
(2)∵y=x 2-2x-3=(x-1)2-4
C(1,-4). 5分
连结AC,则AD 2=3 2+3 2=18,CD 2=(2-1)2+(-3+4)2=2,AC 2=(1+1)2+4 2=20.
AD 2+CD 2=AC 2,△ACD是直角三角形,且ADC=90. 7分
ADCD. 8分
(3)设直线AD的解析式为y=kx+b,把A(-1,0),D(2,-3)代入
求得直线BC的解析式为y=-x-1. 9分
设点P的横坐标为x,则P(x,-x-1),E(x,x 2-2x-3).
∵点P在点E的上方
EP=(-x-1)-(x 2-2x-3)=-x 2+x+2=-(x- )2+ 10分
当x= 时,线段PE长度的最大值= . 12分
(4)存在,点F的坐标分别为F1(-3,0),F2(1,0),F3( ,0),F4( ,0).
16分
关于点F坐标的求解过程(原题不作要求,本人添加,仅供参考)
如图3
①若四边形ADQ1F1为平行四边形,则AF1=DQ1,DQ1∥AF1.
点Q1的纵坐标为-3,代入y=x 2-2x-3,得x 2-2x-3=-3,x1=0,x2=2.
∵D(2,-3),Q1(0,-3),DQ1=2,AF1=2.
F1(-3,0).
②若四边形AF2DQ2为平行四边形,同理可得F2(1,0).
③若四边形AQ3F3D为平行四边形,则AQ3=DF3.
点Q3的纵坐标为3,代入y=x 2-2x-3,得x 2-2x-3=3,x3= ,x4= .
-1-( )= ,OF3=2-( )= .
F3( ,0).
④若四边形AQ4F4D为平行四边形,则
OF4=( )-( )+( )= F4( ,0).
26.已知二次函数y=ax 2+bx+c(a0)的图象经过点A(1,0),B(2,0),C(0,-2),直线x=m(m2)与x轴交于点D.
(1)求二次函数的解析式;
(2)在直线x=m(m2)上有一点E(点E在第四象限),使得E、D、B为顶点的三角形与以A、O、C为顶点的三角形相似,求E点坐标(用含m的代数式表示);
(3)在(2)成立的条件下,抛物线上是否存在一点F,使得四边形ABEF为平行四边形?若存在,请求出m的值及四边形ABEF的面积;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵二次函数y=ax 2+bx+c的图象经过点A(1,0),B(2,0),C(0,-2)
解得 二次函数的解析式y=-x 2+3x-2. 2分
(2)当△EDB∽△AOC时,有 = 或 = ∵AO=1,CO=2,BD=m-2.
当 = 时,得 = ,ED= .
∵点E在第四象限,E1(m, ). 4分
当 = 时,得 = ,ED=2m-4.
∵点E在第四象限,E2(m,4-2m). 6分
(3)假设抛物线上存在一点F,使得四边形ABEF为平行四边形,则
EF=AB=1,点F的横坐标为m-1.
当点E1的坐标为(m, )时,点F1的坐标为(m-1, ).
∵点F1在抛物线的图象上, =-(m-1)2+3(m-1)-2.
2m 2-11m+14=0,解得m1= ,m2=2(不合题意,舍去).
F1( ,- ).
S□ABEF =1 = . 9分
当点E2的坐标为(m,4-2m)时,点F2的坐标为(m-1,4-2m).
∵点F2在抛物线的图象上,4-2m=-(m-1)2+3(m-1)-2.
m 2-7m+10=0,解得m1=5,m2=2(不合题意,舍去).
F2(4,-6).
S□ABEF =16=6. 12分
注:其它解法可参照评分标准给分.
27.已知:t1,t2是方程t 2+2t-24=0,的两个实数根,且t1
(1)求这个抛物线的解析式;
(2)设点P(x,y)是抛物线上一动点,且位于第三象限,四边形OPAQ是以OA为对角线的平行四边形,求□OPAQ的面积S与 之间的函数关系式,并写出自变量 的取值范围;
(3)在(2)的条件下,当□OPAQ的面积为24时,是否存在这样的点P,使□OPAQ为正方形?若存在,求出P点的坐标;若不存在,说明理由.
解:(1)由t 2+2t-24=0,解得t1=-6,t2=4. 1分
∵t1
∵抛物线y= x 2+bx+c的图象经过点A,B两点
解得 这个抛物线的解析式为y= x 2+ x+4.
4分
(2)∵点P(x,y)在抛物线上,且位于第三象限,y0,即-y0.
又∵S=2S△APO=2 | OA|| y |=| OA|| y |=6| y |
S=-6y. 6分
=-6( x 2+ x+4)
=-4(x 2+7x+6)
=-4(x+ )2+25. 7分
令y=0,则 x 2+ x+4=0,解得x1=-6,x2=-1.
抛物线与x轴的交点坐标为(-6,0)、(-1,0)
x的取值范围为-6
(3)当S=24时,得-4(x+ )2+25=24,解得:x1=-4,x2=-3. 9分
代入抛物线的解析式得:y1=y2=-4.
点P的坐标为(-3,-4)、(-4,-4).
当点P为(-3,-4)时,满足PO=PA,此时,□OPAQ是菱形.
当点P为(-4,-4)时,不满足PO=PA,此时,□OPAQ不是菱形.
10分
要使□OPAQ为正方形,那么,一定有OAPQ,OA=PQ,此时,点的坐标为(-3,-3),而(-3,-3)不在抛物线y= x 2+ x+4上,故不存在这样的点P,使□OPAQ为正方形. 12分