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- 2021-11-10 发布
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综合性问题
一.选择题
1.(2020•内蒙古包头市•3分)下列命题正确的是( )
A. 若分式的值为0,则x的值为±2.
B. 一个正数的算术平方根一定比这个数小.
C. 若,则.
D. 若,则一元二次方程有实数根.
【答案】D
【解析】
【分析】
A选项:当x=2时,分式无意义;
B选项:1的算数平方根还是1;
C选项:可以让b=2,a=1,代入式子中即可做出判断;
根据根的判别式可得到结论.
【详解】A选项:当x=2时,分式无意义,故A选项错误;
B选项:1的算数平方根还是1,不符合“一个正数的算术平方根一定比这个数小”,故B选项错误;
C选项:可以假设b=2,a=1,满足,代入式子中,通过计算发现与结论不符,故C选项错误;
D选项:,当时,,一元二次方程有实数根,故D选项正确.
故本题选择D.
【点睛】本题主要考查分式值为0时的条件、算数平方根、不等式的性质及一元二次方程根的判别式问题,掌握分式的意义、算数平方根、不等式的性质及一元二次方程根的判别式的知识是解答本题的关键.
2.(2020•内蒙古包头市•3分)如图,在中,,
,按以下步骤作图:(1)分别以点为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧相交于两点(点M在的上方);(2)作直线交于点O,交于点D;(3)用圆规在射线上截取.连接,过点O作,垂足为F,交于点G.下列结论:
①;②;③;④若,则四边形的周长为25.
其中正确的结论有( )
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
【答案】D
【解析】
【分析】
证明四边形ADBE是菱形,推出FG是△ACD的中位线,即可得到,由此判断①;根据菱形的性质得到AD=BD,再利用Rt△ACD得到,即可判断②;根据FG是△ACD的中位线,证得,即可判断③;设OA=x,则OF=9-x,根据,求出OA=5得到AB=10,BC=8,再根据,求出BD=,即可判断④.
【详解】由题意知:MN垂直平分AB,
∴OA=OB,ED⊥AB,
∵OD=OE,
∴四边形ADBE是菱形,
∵,,
∴OF∥BC,AF=CF,
∴FG是△ACD的中位线,
∴,故①正确;
∵四边形ADBE是菱形,
∴AD=BD,
在Rt△ACD中,,
∴ ,故②正确;
∵FG是△ACD的中位线,
∴点G是AD的中点,
∴,
∵,
∴,故③正确;
∵AC=6,
∴AF=3,
设OA=x,则OF=9-x,
∵,
∴,
解得x=5,
∴AB=10,
∴BC=8,
∵,
∴,
解得BD=,
∴四边形的周长为.
故选:D.
【点睛】此题考查了线段垂直平分线的作图方法,菱形的判定及性质定理,勾股定理,三角形的中位线的判定及性质,三角形中线的性质,这是一道四边形的综合题.
3.(2020•广东省广州市•3分)直线不经过第二象限,则关于的方程实数解的个数是( ).
A. 0个 B. 1个 C. 2个 D. 1个或2个
【答案】D
【解析】
【分析】
根据直线不经过第二象限,得到,再分两种情况判断方程的解的情况.
【详解】∵直线不经过第二象限,
∴,
∵方程,
当a=0时,方程为一元一次方程,故有一个解,
当a<0时,方程为一元二次方程,
∵∆=,
∴4-4a>0,
∴方程有两个不相等的实数根,
故选:D.
【点睛】此题考查一次函数的性质:利用函数图象经过的象限判断字母的符号,方程的解的情况,注意易错点是a的取值范围,再分类讨论
4. (2020•四川省达州市•3分)如图,∠BOD=45°,BO=DO,点A在OB上,四边形ABCD是矩形,连接AC.BD交于点E,连接OE交AD于点F.下列4个判断:①OE平分∠BOD;②OF=BD;③DF=AF;④若点G是线段OF的中点,则△AEG为等腰直角三角形.正确判断的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【分析】由矩形得EB=ED=EA,∠BAD为直角,再由等腰三角形的三线合一性质可判断①的正误;证明△AOF≌△ABD,便可判断②的正误;连接BF,由线段的垂直平分线得BF=DF,由前面的三角形全等得AF=AB,进而便可判断③的正误;由直角三角形斜边上的中线定理得AG=OG,进而求得∠AGE=45°,由矩形性质得ED=EA,进而得∠EAD=22.5°,再得∠EAG=90°,便可判断④的正误.
解:①∵四边形ABCD是矩形,
∴EB=ED,
∵BO=DO,
∴OE平分∠BOD,
故①正确;
②∵四边形ABCD是矩形,
∴∠OAD=∠BAD=90°,
∴∠ABD+∠ADB=90°,
∵OB=OD,BE=DE,
∴OE⊥BD,
∴∠BOE+∠OBE=90°,
∴∠BOE=∠BDA,
∵∠BOD=45°,∠OAD=90°,
∴∠ADO=45°,
∴AO=AD,
∴△AOF≌△ABD(ASA),
∴OF=BD,
故②正确;
③∵△AOF≌△ABD,
∴AF=AB,
连接BF,如图1,
∴BF=,
∵BE=DE,OE⊥BD,
∴DF=BF,
∴DF=,
故③正确;
④根据题意作出图形,如图2,
∵G是OF的中点,∠OAF=90°,
∴AG=OG,
∴∠AOG=∠OAG,
∵∠AOD=45°,OE平分∠AOD,
∴∠AOG=∠OAG=22.5°,
∴∠FAG=67.5°,∠ADB=∠AOF=22.5°,
∵四边形ABCD是矩形,
∴EA=ED,
∴∠EAD=∠EDA=22.5°,
∴∠EAG=90°,
∵∠AGE=∠AOG+∠OAG=45°,
∴∠AEG=45°,
∴AE=AG,
∴△AEG为等腰直角三角形,
故④正确;
故选:D.
5. (2020•山东东营市•3分)如图,在正方形中,点是上一动点(不与重合) ,对角线相交于点过点分别作的垂线,分别交于点交于点.下列结论:①;②;③;④;⑤点在两点的连线上.其中正确的是( )
A. ①②③④ B. ①②③⑤ C. ①②③④⑤ D. ③④⑤
【答案】B
【解析】
【分析】
①根据题意及正方形性质,即可判断;
②根据及正方形的性质,得ME=EP=AE=MP,同理可证PF=NF=NP,根据题意可证四边形OEPF为矩形,则OE=PF,则OE+AE=PF+PE=NF+ME=AO,AO=AC,故证明;
③根据四边形PEOF为矩形的性质,在直角三角形OPF中,使用勾股定理,即可判断;
④△BNF是等腰直角三角形,而P点是动点,无法保证△POF是等腰直角三角形,故④可判断;
⑤连接MO、NO,证明OP=OM=ON,根据直角三角形斜边中线等于斜边一半,即可证明.
【详解】∵四边形ABCD正方形,AC.BD为对角线,
∴∠MAE=∠EAP=45°,
根据题意MP⊥AC,故∠AEP=∠AEM=90°, ∴∠AME=∠APE=45°,
在三角形与中,
∴ASA,
故①正确;
∴AE=ME=EP=MP,
同理,可证△PBF≌△NBF,PF=FN=NP,
∵正方形ABCD中,AC⊥BD,
又∵PM⊥AC,PN⊥BD,
∴∠PEO=∠EOF=∠PFO=90°,
∴四边形PEOF为矩形,
∴PF=OE,
∴OE+AE=PF+PE=NF+ME=AO,
又∵ME=PE=MP,
FP=FN=NP,OA=AC,
∴ PM+PN=AC,
故②正确;
∵四边形PEOF为矩形,
∴PE=OF,
在直角三角形OPF中,,
∴,
故③正确;
∵△BNF是等腰直角三角形,而P点是动点,无法保证△POF是等腰直角三角形,
故④错误;
连接MO、NO,
在△OEM和△OEP中,
∴△OEM≌△OEP,OM=OP,
同理可证△OFP≌△OFN,OP=ON,
又∵∠MPN=90°,
OM=OP=ON,OP=12MO+NO,
根据直角三角形斜边中线等于斜边一半,OP=MN,
∴MO+NO=MN,点在两点的连线上.
故⑤正确.
故选择B.
【点睛】本题主要考查几何综合问题,掌握正方形、矩形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理是解答本题的关键.
二.填空题
1. (2020•四川省成都市•4分)如图,在矩形中,,,,分别为,边的中点.动点从点出发沿向点运动,同时,动点从点出发沿向点运动,连接,过点作于点,连接.若点的速度是点的速度的2倍,在点从点运动至点的过程中,线段长度的最大值为_________,线段长度的最小值为_________.
【答案】 (1). (2).
【解析】
【分析】
连接EF,则EF⊥AB,过点P作PG⊥CD于点G,如图1,由于,而PG=3,所以当GQ最大时PQ最大,由题意可得当P、A重合时GQ最大,据此即可求出PQ的最大值;设EF与PQ交于点M,连接BM,取BM的中点O,连接HO,如图2,易证△FQM∽△EPM,则根据相似三角形的性质可得EM为定值2,于是BM的长度可得,由∠BHM=∠BEM=90°可得B.E.H、M四点共圆,且圆心为点O,于是当D.H、O三点共线时,DH的长度最小,最小值为DO-OH,为此只需连接DO,求出DO的长即可,可过点O作ON⊥CD于点N,作OK⊥BC于点K,如图3,构建Rt△DON,利用勾股定理即可求出DO的长,进而可得答案.
【详解】解:连接EF,则EF⊥AB,过点P作PG⊥CD于点G,如图1,则PE=GF,PG=AD=3,
设FQ=t,则GF=PE=2t,GQ=3t,
在Rt△PGQ中,由勾股定理得:,
∴当t最大即EP最大时,PQ最大,
由题意知:当点P、A重合时,EP最大,此时EP=2,则t=1,
∴PQ的最大值=;
设EF与PQ交于点M,连接BM,取BM的中点O,连接HO,如图2,
∵FQ∥PE,∴△FQM∽△EPM,
∴,
∵EF=3,
∴FM=1,ME=2,
∴,
∵∠BHM=∠BEM=90°,
∴B.E.H、M四点共圆,且圆心为点O,
∴,
∴当D.H、O三点共线时,DH的长度最小,
连接DO,过点O作ON⊥CD于点N,作OK⊥BC于点K,如图3,则OK=BK=1,
∴NO=2,CN=1,∴DN=3,
则在Rt△DON中,,
∴DH的最小值=DO-OH=.
故答案为:,.
【点睛】本题考查了矩形的性质、勾股定理、相似三角形的判定和性质、四点共圆以及线段的最值等知识,涉及的知识点多、综合性强、具有相当的难度,属于中考压轴题,正确添加辅助线、熟练掌握上述知识是解题的关键.
2. (2020•山东东营市•4分)如图,在平面直角坐标系中,已知直线和双曲线,在直线上取一点,记为,过作轴的垂线交双曲线于点,过作轴的垂线交直线于点,过作轴的垂线交双曲线于点,过作轴的垂线交直线于点······,依次进行下去,记点的横坐标为,若则______.
【答案】
【解析】
【分析】
根据反比例函数与一次函数图象上点的坐标特征分别求出A1.B1.A2.B2.A3.B3…,从而得到每3次变化为一个循环组依次循环,用2020除以3,根据商的情况确定出a2020即可
【详解】解:当a1=2时,B1的横坐标与A1的横坐标相等为2,A1(2,3),B1(2,) ;
A2的纵坐标和B1的纵坐标相同为,代入y=x+1,得x=,可得A2(,);
B2的横坐标和A2的横坐标相同为,代入得,y=,得B2(,) ;
A3的纵坐标和B2的纵坐标相同为,代入y=x+1,得x=,故A3(,)
B3的横坐标和A3的横坐标相同为,代入得,y=3,得B3(,3)
A4的纵坐标和B3的纵坐标相同为3,代入y=x+1,得x=2,所以A4(2,3)
…
由上可知,a1,a2,a3,a4,a5,…,3个为一组依次循环,
∵2020÷3=673⋯⋯1,
∴a2020=a1=2,
故答案为:2.
【点睛】本题考查了一次函数图象上点的坐标特征,反比例函数图象上点的坐标特征,依次求出各点的坐标,观察出每3次变化为一个循环组依次循环是解题的关键,也是本题的难点.
3. (2020•四川省达州市•10分)(1)[阅读与证明]
如图1,在正△ABC的外角∠CAH内引射线AM,作点C关于AM的对称点E(点E在∠CAH内),连接BE,BE.CE分别交AM于点F、G.
①完成证明:∵点E是点C关于AM的对称点,
∴∠AGE=90°,AE=AC,∠1=∠2.
∵正△ABC中,∠BAC=60°,AB=AC,
∴AE=AB,得∠3=∠4.
在△ABE中,∠1+∠2+60°+∠3+∠4=180°,∴∠1+∠3= 60 °.
在△AEG中,∠FEG+∠3+∠1=90°,∴∠FEG= 30 °.
②求证:BF=AF+2FG.
(2)[类比与探究]
把(1)中的“正△ABC”改为“正方形ABDC”,其余条件不变,如图2.类比探究,可得:
①∠FEG= 45 °;
②线段BF、AF、FG之间存在数量关系 BF=AF+FG .
(3)[归纳与拓展]
如图3,点A在射线BH上,AB=AC,∠BAC=α(0°<α<180°),在∠CAH内引射线AM,作点C关于AM的对称点E(点E在∠CAH内),连接BE,BE.CE分别交AM于点F、G.则线段BF、AF、GF之间的数量关系为 BF=2AF•sinα+ .
【分析】(1)①利用等腰三角形的性质,三角形内角和定理解决问题即可.
②如图1中,连接CF,在FB上取一点T,使得FT=CF,连接CT.证明△BCT≌△ACF(SAS)可得结论.
(2)①如图2中,利用圆周角定理解决问题即可.
②结论:BF=AF+FG.如图2中,连接CF,在FB上取一点T,使得FT=CF,连接CT.证明△BCT∽△ACF,推出==,推出BT=CF可得结论.
(3)如图3中,连接CF,BC,在BF上取一点T,使得FT=CF.构造相似三角形,利用相似三角形的性质解决问题即可.
【解答】(1)①解:如图1中,∵点E是点C关于AM的对称点,
∴∠AGE=90°,AE=AC,∠1=∠2.
∵正△ABC中,∠BAC=60°,AB=AC,
∴AE=AB,得∠3=∠4.
在△ABE中,∠1+∠2+60°+∠3+∠4=180°,
∴∠1+∠3=60°.
在△AEG中,∠FEG+∠3+∠1=90°,
∴∠FEG=30°.
故答案为60,30.
②证明:如图1中,连接CF,在FB上取一点T,使得FT=CF,连接CT.
∵C,E关于AM对称,
∴AM垂直平分线段EC,
∴FE=FC,
∴∠FEC=∠FCE=30°,EF=2FG,
∴∠CFT=∠FEC+∠FCE=60°,
∵FC=FT,
∴△CFT是等边三角形,
∴∠ACB=∠FCT=60°,CF=CT=FT,
∴∠BCT=∠ACF,
∵CB=CA,
∴△BCT≌△ACF(SAS),
∴BT=AF,
∴BF=BT+FT=AF+EF=AF+2FG.
(2)解:①如图2中,∵AB=AC=AE,
∴点A是△ECB的外接圆的圆心,
∴∠BEC=∠BAC,
∵∠BAC=90°,
∴∠FEG=45°.
故答案为45.
②结论:BF=AF+FG.
理由:如图2中,连接CF,在FB上取一点T,使得FT=CF,连接CT.
∵AM⊥EC,CG=CE,
∴FC=EF,
∴∠FEC=∠FCE=45°,EF=FG,
∴∠CFT=∠FEC+∠FCE=90°,
∵CF=CT,
∴△CFT是等腰直角三角形,
∴CT=CF,
∵△ABC是等腰直角三角形,
∴BC=AC,
∴=,
∵∠BCA=∠TCF=45°,
∴∠BCT=∠ACF,
∴△BCT∽△ACF,
∴==,
∴BT=CF,
∴BF=BT+TF=AF+EAF+FG..
(3)如图3中,连接CF,BC,在BF上取一点T,使得FT=CF.
∵AB=AC,∠BAC=α,
∴=sinα,
∴=2•sinα,
∵AB=AC=AE,
∴∠BEC=∠BAC=α,EF=,
∵FC=FE,
∴∠FEC=∠FCE=α,
∴∠CFT=∠FEC+∠FCE=α,
同法可证,△BCT∽△ACF,
∴==2•sinα,
∴BT=2AF•sinα,
∴BF=BT+FT=2AF•sinα+EF.即BF=2AF•sinα+.
故答案为:BF=2AF•sinα+.
4. (2020•四川省泸州市•3分)如图,在矩形ABCD中,E,F分别为边AB,AD的中点,BF与EC.ED分别交于点M,N.已知AB=4,BC=6,则MN的长为 .
【分析】延长CE.DA交于Q,延长BF和CD,交于W,根据勾股定理求出BF,根据矩形的性质求出AD,根据全等三角形的性质得出AQ=BC,AB=CW,根据相似三角形的判定得出△QMF∽△CMB,△BNE∽△WND,根据相似三角形的性质得出比例式,求出BN和BM的长,即可得出答案.
【解答】解:延长CE.DA交于Q,如图1,
∵四边形ABCD是矩形,BC=6,
∴∠BAD=90°,AD=BC=6,AD∥BC,
∵F为AD中点,
∴AF=DF=3,
在Rt△BAF中,由勾股定理得:BF===5,
∵AD∥BC,
∴∠Q=∠ECB,
∵E为AB的中点,AB=4,
∴AE=BE=2,
在△QAE和△CBE中
∴△QAE≌△CBE(AAS),
∴AQ=BC=6,
即QF=6+3=9,
∵AD∥BC,
∴△QMF∽△CMB,
∴==,
∵BF=5,
∴BM=2,FM=3,
延长BF和CD,交于W,如图2,
同理AB=DM=4,CW=8,BF=FM=5,
∵AB∥CD,
∴△BNE∽△WND,
∴=,
∴=,
解得:BN=,
∴MN=BN﹣BM=﹣2=,
故答案为:.
【点评】本题考查了矩形的性质,全等三角形的性质和判定,勾股定理,相似三角形的性质和判定,能综合运用定理进行推理是解此题的关键.
5. (2020•四川省乐山市•3分)把两个含角的直角三角板按如图所示拼接在一起,点为的中点,连结交于点.则=_________.
【答案】
【解析】
【分析】
连接CE,设CD=2x,利用两个直角三角形的性质求得AD=4x,AC=2x,BC=x,AB=3,再由已知证得CE∥AB,则有,由角平分线的性质得,进而求得的值.
【详解】连接CE,设CD=2x,
在RtΔACD和RtΔABC中,∠BAC=∠CAD=30º,
∴∠D=60º,AD=4x,AC=,
BC==x,AB=x,
∵点E为AD的中点,
∴CE=AE=DE==2x,
∴ΔCED为等边三角形,
∴∠CED=60º,
∵∠BAD=∠BAE+∠CAD=30º+30º=60º,
∴∠CED=∠BAD,
∴AB∥CE,
∴,
在ΔBAE中,∵∠BAE=∠CAD=30º
∴AF平分∠BAE,
∴,
∴,
∴,
故答案为:.
【点睛】本题考查了含30º的直角三角形、等边三角形的判定与性质、平行线分线段成比例、角平分线的性质等知识,是一道综合性很强的填空题,解答的关键是认真审题,找到相关知识的联系,确定解题思路,进而探究、推理并计算.
三.解答题
1.(2020•四川省凉山州•12分)如图,二次函数y=ax2+bx+c的图象过O(0,0)、A(1,0)、B(,)三点.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若线段OB的垂直平分线与y轴交于点C,与二次函数的图象在x轴上方的部分相交于点D,求直线CD的解析式;
(3)在直线CD下方的二次函数的图象上有一动点P,过点P作PQ⊥x轴,交直线CD于Q,当线段PQ的长最大时,求点P的坐标.
【分析】(1)将点O、A.B的坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,则OB中垂线(CD)与x负半轴的夹角为60°,故设CD的表达式为:y=﹣x+b,而OB中点的坐标为(,),将该点坐标代入CD表达式,即可求解;
(3)过点P作y轴额平行线交CD于点H,PH=﹣x+﹣(x2﹣x)=﹣x2﹣x+,即可求解.
【解答】解:(1)将点O、A.B的坐标代入抛物线表达式得,解得,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣x;
(2)由点B的坐标知,直线BO的倾斜角为30°,则OB中垂线(CD)与x负半轴的夹角为60°,
故设CD的表达式为:y=﹣x+b,而OB中点的坐标为(,),
将该点坐标代入CD表达式并解得:b=,
故直线CD的表达式为:y=﹣x+;
(3)设点P(x,x2﹣x),则点Q(x,﹣x+),
则PQ=﹣x+﹣(x2﹣x)=﹣x2﹣x+,
∵<0,故PQ有最大值,此时点P的坐标为(﹣,).
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、中垂线的性质等,有一定的综合性,难度不大.
2. (2020•四川省泸州市•12分)如图,AB是⊙O的直径,点D在⊙O上,AD的延长线与过点B的切线交于点C,E为线段AD上的点,过点E的弦FG⊥AB于点H.
(1)求证:∠C=∠AGD;
(2)已知BC=6.CD=4,且CE=2AE,求EF的长.
【分析】(1)连接BD,根据圆周角定理得到∠ADB=90°,根据切线的性质得到∠ABC=90°,得到∠C=∠ABD,根据圆周角定理即可得到结论;
(2)根据相似三角形的判定和性质以及勾股定理即可得到结论.
【解答】(1)证明:连接BD,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ADB=90°,
∴∠DAB+∠DBA=90°,
∵BC是⊙O的切线,
∴∠ABC=90°,
∴∠C+∠CAB=90°,
∴∠C=∠ABD,
∵∠AGD=∠ABD,
∴∠AGD=∠C;
(2)解:∵∠BDC=∠ABC=90°,∠C=∠C,
∴△ABC∽△BDC,
∴,
∴=,
∴AC=9,
∴AB==3,
∵CE=2AE,
∴AE=3,CE=6,
∵FH⊥AB,
∴FH∥BC,
∴△AHE∽△ABC,
∴,
∴==,
∴AH=,EH=2,
连接AF,BF,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠AFB=90°,
∴∠AEH+∠BFH=∠AFH+∠FAH=90°,
∴∠FAH=∠BFH,
∴△AFH∽△FBH,
∴=,
∴=,
∴FH=,
∴EF=﹣2.
【点评】本题考查了切线的性质,相似三角形的判定和性质,圆周角定理,勾股定理,正确的作出辅助线是解题的关键.
3. (2020•四川省泸州市•12分)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣2,0),B(4,0),C(0,4)三点.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)经过点B的直线交y轴于点D,交线段AC于点E,若BD=5DE.
①求直线BD的解析式;
②已知点Q在该抛物线的对称轴l上,且纵坐标为1,点P是该抛物线上位于第一象限的动点,且在l右侧,点R是直线BD上的动点,若△PQR是以点Q为直角顶点的等腰直角三角形,求点P的坐标.
【分析】(1)根据交点式设出抛物线的解析式,再将点C坐标代入抛物线交点式中,即可求出a,即可得出结论;
(2)①先利用待定系数法求出直线AC的解析式,再利用相似三角形得出比例式求出BF,进而得出点E坐标,最后用待定系数法,即可得出结论;
②先确定出点Q的坐标,设点P(x,﹣x2+x+4)(1<x<4),得出PG=x﹣1,GQ=﹣x2+x+3,再利用三垂线构造出△PQG≌△QRH(AAS),得出RH=GQ=﹣x2+x+3,QH=PG=x﹣1,进而得出R(﹣x2+x+4,2﹣x),最后代入直线BD的解析式中,即可求出x的值,即可得出结论.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣2,0),B(4,0),
∴设抛物线的解析式为y=a(x+2)(x﹣4),
将点C坐标(0,4)代入抛物线的解析式为y=a(x+2)(x﹣4)中,得﹣8a=4,
∴a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣(x+2)(x﹣4)=﹣x2+x+4;
(2)①如图1,
设直线AC的解析式为y=kx+b',
将点A(﹣2,0),C(0,4),代入y=kx+b'中,得,
∴,
∴直线AC的解析式为y=2x+4,
过点E作EF⊥x轴于F,
∴OD∥EF,
∴△BOD∽△BFE,
∴,
∵B(4,0),
∴OB=4,
∵BD=5DE,
∴==,
∴BF=×OB=×4=,
∴OF=BF﹣OB=﹣4=,
将x=﹣代入直线AC:y=2x+4中,得y=2×(﹣)+4=,
∴E(﹣,),
设直线BD的解析式为y=mx+n,
∴,
∴,
∴直线BD的解析式为y=﹣x+2;
②∵抛物线与x轴的交点坐标为A(﹣2,0)和B(4,0),
∴抛物线的对称轴为直线x=1,
∴点Q(1,1),如图2,
设点P(x,﹣x2+x+4)(1<x<4),
过点P作PG⊥l于G,过点R作RH⊥l于H,
∴PG=x﹣1,GQ=﹣x2+x+4﹣1=﹣x2+x+3,
∵PG⊥l,∴∠PGQ=90°,
∴∠GPQ+∠PQG=90°,
∵△PQR是以点Q为直角顶点的等腰直角三角形,
∴PQ=RQ,∠PQR=90°,
∴∠PQG+∠RQH=90°,
∴∠GPQ=∠HQR,
∴△PQG≌△QRH(AAS),
∴RH=GQ=﹣x2+x+3,QH=PG=x﹣1,
∴R(﹣x2+x+4,2﹣x),
由①知,直线BD的解析式为y=﹣x+2,
∴x=2或x=4(舍),
当x=2时,y=﹣x2+x+4=﹣×4+2+4=4,
∴P(2,4).
【点评】此题是二次函数综合题,主要考查了待定系数法,相似三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,构造出全等三角形是解本题的关键.
4. (2020•四川省乐山市•13分)已知抛物线与轴交于,两点,为抛物线的顶点,抛物线的对称轴交轴于点,连结,且,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设是抛物线的对称轴上的一个动点.
①过点作轴的平行线交线段于点,过点作交抛物线于点,连结、,求的面积的最大值;
②连结,求的最小值.
【答案】(1);(2)①;②.
【解析】
【分析】
(1)先函数图象与x轴交点求出D点坐标,再由求出C点坐标,用待定系数法设交点式,将C点坐标代入即可求解;
(2)①先求出BC的解析式,设E坐标为,则F点坐标为,进而用t表示出的面积,由二次函数性质即可求出最大值;
②过点作于,由可得,由此可知当BPH三点共线时的值最小,即过点作于点,
线段的长就是的最小值,根据面积法求高即可.
【详解】解:(1)根据题意,可设抛物线的解析式为:,
∵是抛物线的对称轴,
∴,
又∵,
∴,
即,
代入抛物线的解析式,得,解得 ,
∴二次函数的解析式为 或;
(2)①设直线的解析式为 ,
∴ 解得
即直线的解析式为 ,
设E坐标为,则F点坐标为,
∴,
∴的面积
∴,
∴当时,的面积最大,且最大值为;
②如图,连接,根据图形的对称性可知 ,,
∴,
过点作于,则在中,
,
∴,
再过点作于点,则,
∴线段的长就是的最小值,
∵,
又∵,
∴,即,
∴的最小值为.
【点睛】此题主要考查了二次函数的综合题型,其中涉及了待定系数法求解析式和三角形的面积最大值求法、线段和的最值问题.解(1)关键是利用三角函数求出C点坐标,解(2)关键是由点E.F坐标表示线段EF长,从而得到三角形面积的函数解析式,解(3)的难点是将的最小值转化为点B到AC的距离.
5.(2020•广东省深圳市•9分)如图1,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于A(-3,0)和B(1,0),与y轴交于点C,顶点为D
(1)求解抛物线解析式
(2)连接AD,CD,BC,将△OBC沿着x轴以每秒1个单位长度的速度向左平移,得到,点O、B.C的对应点分别为点,,,设平移时间为t秒,当点与点A重合时停止移动。记△与四边形AOCD的重叠部分的面积为S,请直接写出S与时间t的函数解析式;
(3)如图2,过抛物线上任意一点M(m,n)向直线l:作垂线,垂足为E,试问在该抛物线的对称轴上是否存在一点F,使得ME-MF=?若存在,请求F点的坐标;若不存在,请说明理由。
图2
图1
【考点】二次函数,变量之间的关系,存在性问题
【解析】
解:(1)将A(-3,0)和B(1,0)代入抛物线解析式y=ax2+bx+3中,可得:
∴抛物线解析式为y=-x2-2x+3
(2)①如图所示,当00)个单位长度后与上述函数图象有且只有一个交点,请求出此时a的值.
【答案】(1)y=,x>0;(2)见解析;(3)1
【解析】
【分析】
(1)根据三角形的面积公式即可得出函数关系式,再根据实际意义得出x的取值范围;
(2)在平面直角坐标系中画出图像即可;
(3)得到平移后的一次函数表达式,再和反比例函数联立,得到一元二次方程,再结合交点个数得到根的判别式为零,即可求出a值.
【详解】解:(1)由题意可得:
S△ABC=xy=2,
则:y=,
其中x的取值范围是x>0,
故答案为:y=,x>0;
(2)函数y=(x>0)的图像如图所示;
(3)将直线y=-x+3向上平移a(a>0)个单位长度后得到y=-x+3+a,
若与函数y=(x>0)只有一个交点,
联立:,
得:,
则,
解得:a=1或-7(舍),
∴a的值为1.
【点睛】本题考查了一次函数,反比例函数的综合,以及一元二次方程根的判别式,解题的关键是理解题意,将函数交点问题转化为一元二次方程根的问题.
9.(2020•山东济宁市•9分)我们把方程(x- m)2+(y-n)2=r2称为圆心为(m,n)、半径长为r的圆的标准方程.例如,圆心为(1,-2)、半径长为3的圆的标准方程是(x- 1)2+(y+2)2=9.在平面直角坐标系中,圆C与轴交于点A.B.且点B的坐标为(8.0),与y轴相切于点D(0, 4),过点A,B,D的抛物线的顶点为E.
(1)求圆C的标准方程;
(2)试判断直线AE与圆C的位置关系,并说明理由.
【答案】(1);(2)相切,理由见解析
【解析】
【分析】
(1)连接CD,CB,过C作CF⊥AB,分别表示出BF和CF,再在△BCF中利用勾股定理构造方程求解即可得到圆C半径以及点C坐标,从而得到标准方程;
(2)由(1)可得点A坐标,求出抛物线表达式,得到点E坐标,再求出直线AE的表达式,联立直线AE和圆C的表达式,通过判断方程根的个数即可得到两者交点个数,从而判断位置关系.
【详解】解:连接CD,CB,过C作CF⊥AB,
∵点D(0,4),B(8,0),设圆C半径为r,圆C与y轴切于点D,
则CD=BC=OF=r,CF=4,
∵CF⊥AB,
∴AF=BF=8-r,
在△BCF中,,
即,
解得:r=5,
∴CD=OF=5,即C(5,4),
∴圆C的标准方程为:;
(2)由(1)可得:BF=3=AF,则OA=OB-AB=2,
即A(2,0),
设抛物线表达式为:,将A,B,D坐标代入,
,解得:,
∴抛物线表达式为:,
∴可得点E(5,),
设直线AE表达式为:y=mx+n,将A和E代入,
可得:,解得:,
∴直线AE的表达式为:,
∵圆C的标准方程为,
联立,
解得:x=2,
故圆C与直线AE只有一个交点,横坐标为2,
即圆C与直线AE相切.
【点睛】本题考查了圆的新定义,二次函数,一次函数,切线的判定,垂径定理,有一定难度,解题的关键是利用转化思想,将求位置关系转化为方程根的个数问题.
10. (2020•四川省达州市•12分)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知直线y=x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,过A.B两点的抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于另一点C(﹣1,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上是否存在一点P,使S△PAB=S△OAB?若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)点M为直线AB下方抛物线上一点,点N为y轴上一点,当△MAB的面积最大时,求MN+ON的最小值.
【分析】(1)先求出点A,点B坐标,利用待定系数法可求解析式;
(2)分两种情况讨论,利用平行线之间的距离相等,可求OP解析式,EP''的解析式,联立方程组可求解;
(3)过点M作MF⊥AC,交AB于F,设点M(m,m2﹣m﹣2),则点F(m,m﹣2),可求MF的长,由三角形面积公式可求△MAB的面积=﹣(m﹣2)2+4,利用二次函数的性质可求点M坐标,过点O作∠KOB=30°,过点N作KN⊥OK于K点,过点M作MR⊥OK于R,延长MF交直线KO于Q,由直角三角形的性质可得KN=ON,可得MN+ON=MN+KN,则当点M,点N,点K三点共线,且垂直于OK时,MN+ON有最小值,即最小值为MP,由直角三角形的性质可求解.
解:(1)∵直线y=x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴点A(4,0),点B(0,﹣2),
设抛物线解析式为:y=a(x+1)(x﹣4),
∴﹣2=﹣4a,
∴a=,
∴抛物线解析式为:y=(x+1)(x﹣4)=x2﹣x﹣2;
(2)如图,当点P在直线AB上方时,过点O作OP∥AB,交抛物线与点P,
∵OP∥AB,
∴△ABP和△ABP是等底等高的两个三角形,
∴S△PAB=S△ABO,
∵OP∥AB,
∴直线PO的解析式为y=x,
联立方程组可得,
解得:或,
∴点P(2+2,1+)或(2﹣2,1﹣);
当点P''在直线AB下方时,在OB的延长线上截取BE=OB=2,过点E作EP''∥AB,交抛物线于点P'',
∴AB∥EP''∥OP,OB=BE,
∴S△ABP''=S△ABO,
∵EP''∥AB,且过点E(0,﹣4),
∴直线EP''解析式为y=x﹣4,
联立方程组可得,
解得,
∴点P''(2,﹣3),
综上所述:点P坐标为(2+2,1+)或(2﹣2,1﹣)或(2,﹣3);
(3)如图2,过点M作MF⊥AC,交AB于F,
设点M(m,m2﹣m﹣2),则点F(m,m﹣2),
∴MF=m﹣2﹣(m2﹣m﹣2)=﹣(m﹣2)2+2,
∴△MAB的面积=×4×[﹣(m﹣2)2+2]=﹣(m﹣2)2+4,
∴当m=2时,△MAB的面积有最大值,
∴点M(2,﹣3),
如图3,过点O作∠KOB=30°,过点N作KN⊥OK于K点,过点M作MR⊥OK于R,延长MF交直线KO于Q,
∵∠KOB=30°,KN⊥OK,
∴KN=ON,
∴MN+ON=MN+KN,
∴当点M,点N,点K三点共线,且垂直于OK时,MN+ON有最小值,即最小值为MP,
∵∠KOB=30°,
∴直线OK解析式为y=x,
当x=2时,点Q(2,2),
∴QM=2+3,
∵OB∥QM,
∴∠PQM=∠PON=30°,
∴PM=QM=+,
∴MN+ON的最小值为+.
11. (2020•山东淄博市•9分)如图,△ABC内接于⊙O,AD平分∠BAC交BC边于点E,交⊙O于点D,过点A作AF⊥BC于点F,设⊙O的半径为R,AF=h.
(1)过点D作直线MN∥BC,求证:MN是⊙O的切线;
(2)求证:AB•AC=2R•h;
(3)设∠BAC=2α,求的值(用含α的代数式表示).
【分析】(1)连接OD,由角平分线的性质可得∠BAD=∠CAD,可得=,由垂径定理可得OD⊥BC,可证OD⊥MN,可得结论;
(2)连接AO并延长交⊙O于H,通过证明△ACF∽△AHB,可得,可得结论;
(3)由“HL”可证Rt△DQB≌Rt△DPC,Rt△DQA≌Rt△DPA,可得BQ=CP,AQ=AP,可得AB+AC=2AQ,由锐角三角函数可得AD=,即可求解.
【解答】解:(1)如图1,连接OD,
∵AD平分∠BAC,
∴∠BAD=∠CAD,
∴=,
又∵OD是半径,
∴OD⊥BC,
∵MN∥BC,
∴OD⊥MN,
∴MN是⊙O的切线;
(2)如图2,连接AO并延长交⊙O于H,
∵AH是直径,
∴∠ABH=90°=∠AFC,
又∵∠AHB=∠ACF,
∴△ACF∽△AHB,
∴,
∴AB•AC=AF•AH=2R•h;
(3)如图3,过点D作DQ⊥AB于Q,DP⊥AC,交AC延长线于P,连接CD,
∵∠BAC=2α,AD平分∠BAC,
∴∠BAD=∠CAD=α,
∴=,
∴BD=CD,
∵∠BAD=∠CAD,DQ⊥AB,DP⊥AC,
∴DQ=DP,
∴Rt△DQB≌Rt△DPC(HL),
∴BQ=CP,
∵DQ=DP,AD=AD,
∴Rt△DQA≌Rt△DPA(HL),
∴AQ=AP,
∴AB+AC=AQ+BQ+AC=2AQ,
∵cos∠BAD=,
∴AD=,
∴==2cosα.
【点评】本题是圆的综合题,考查了圆的有关知识,角平分线的性质,全等三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质,添加恰当辅助线构造全等三角形或相似三角形是本题的关键.
12. (2020•山东淄博市•9分)如图,在直角坐标系中,四边形OABC是平行四边形,经过A(﹣2,0),B,C三点的抛物线y=ax2+bx+(a<0)与x轴的另一个交点为D,其顶点为M,对称轴与x轴交于点E.
(1)求这条抛物线对应的函数表达式;
(2)已知R是抛物线上的点,使得△ADR的面积是▱OABC的面积的,求点R的坐标;
(3)已知P是抛物线对称轴上的点,满足在直线MD上存在唯一的点Q,使得∠PQE=45°,求点P的坐标.
【分析】(1)OA=2=BC,故函数的对称轴为x=1,则x=﹣=1①,将点A的坐标代入抛物线表达式得:0=4a﹣2b+②,联立①②即可求解;
(2)△ADR的面积是▱OABC的面积的,则×AD×|yR|=×OA×OB,则×6×|yR|=×2×,即可求解;
(3)∠PQE=45°,故∠PRE=90°,则△PRE为等腰直角三角形,当直线MD上存在唯一的点Q,则RQ⊥MD,即可求解.
【解答】解:(1)OA=2=BC,故函数的对称轴为x=1,则x=﹣=1①,
将点A的坐标代入抛物线表达式得:0=4a﹣2b+②,
联立①②并解得,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+③;
(2)由抛物线的表达式得,点M(1,3)、点D(4,0);
∵△ADR的面积是▱OABC的面积的,
∴×AD×|yR|=×OA×OB,则×6×|yR|=×2×,解得:yR=±④,
联立④③并解得,
故点R的坐标为(1+,4)或(1,4)或(1,﹣4)或(1﹣,﹣4);
(3)作△PEQ的外接圆R,
∵∠PQE=45°,
故∠PRE=90°,则△PRE为等腰直角三角形,
当直线MD上存在唯一的点Q,则RQ⊥MD,
点M、D的坐标分别为(1,4)、(4,0),
则ME=4,ED=4﹣1=3,则MD=5,
过点R作RH⊥ME于点H,
设点P(1,2m),则PH=HE=HR=m,
则圆R的半径为m,则点R(1+m,m),
S△MED=S△MRD+S△MRE+S△DRE,
即×EM•ED=×MD×RQ+×ED•yR+×ME•RH,
∴4×3=×5×m+×4×m×3×m,解得m=60﹣84,
故点P(1,120﹣168).
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、圆的基本知识、面积的计算等,综合性强,难度较大.
13. (2020•陕西•8分)如图,△ABC是⊙O的内接三角形,∠BAC=75°,∠ABC=45°.连接AO并延长,交⊙O于点D,连接BD.过点C作⊙O的切线,与BA的延长线相交于点E.
(1)求证:AD∥EC;
(2)若AB=12,求线段EC的长.
【分析】(1)连接OC,由切线的性质可得∠OCE=90°,由圆周角定理可得∠AOC=90°,可得结论;
(2)过点A作AF⊥EC交EC于F,由锐角三角函数可求AD=8,可证四边形OAFC是正方形,可得CF=AF=4,由锐角三角函数可求EF=12,即可求解.
【解答】证明:(1)连接OC,
∵CE与⊙O相切于点C,
∴∠OCE=90°,
∵∠ABC=45°,
∴∠AOC=90°,
∵∠AOC+∠OCE=180°,
∴∴AD∥EC
(2)如图,过点A作AF⊥EC交EC于F,
∵∠BAC=75°,∠ABC=45°,
∴∠ACB=60°,
∴∠D=∠ACB=60°,
∴sin∠ADB=,
∴AD==8,
∴OA=OC=4,
∵AF⊥EC,∠OCE=90°,∠AOC=90°,
∴四边形OAFC是矩形,
又∵OA=OC,
∴四边形OAFC是正方形,
∴CF=AF=4,
∵∠BAD=90°﹣∠D=30°,
∴∠EAF=180°﹣90°﹣30°=60°,
∵tan∠EAF=,
∴EF=AF=12,
∴CE=CF+EF=12+4.
【点评】本题考查了切线的性质,圆周角定理,锐角三角函数,正方形的判定和性质,熟练运用这些性质进行推理是本题的关键.
14. (2020•陕西•10分)如图,抛物线y=x2+bx+c经过点(3,12)和(﹣2,﹣3),与两坐标轴的交点分别为A,B,C,它的对称轴为直线l.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)P是该抛物线上的点,过点P作l的垂线,垂足为D,E是l上的点.要使以P、D.E为顶点的三角形与△AOC全等,求满足条件的点P,点E的坐标.
【分析】(1)将点(3,12)和(﹣2,﹣3)代入抛物线表达式,即可求解;
(2)由题意得:PD=DE=3时,以P、D.E为顶点的三角形与△AOC全等,分点P在抛物线对称轴右侧、点P在抛物线对称轴的左侧两种情况,分别求解即可.
【解答】解:(1)将点(3,12)和(﹣2,﹣3)代入抛物线表达式得,解得,
故抛物线的表达式为:y=x2+2x﹣3;
(2)抛物线的对称轴为x=﹣1,令y=0,则x=﹣3或1,令x=0,则y=﹣3,
故点A.B的坐标分别为(﹣3,0)、(1,0);点C(0,﹣3),
故OA=OC=3,
∵∠PDE=∠AOC=90°,
∴当PD=DE=3时,以P、D.E为顶点的三角形与△AOC全等,
设点P(m,n),当点P在抛物线对称轴右侧时,m﹣(﹣1)=3,解得:m=2,
故n=22+2×2﹣5=5,故点P(2,5),
故点E(﹣1,2)或(﹣1,8);
当点P在抛物线对称轴的左侧时,由抛物线的对称性可得,点P(﹣4,5),此时点E坐标同上,
综上,点P的坐标为(2,5)或(﹣4,5);点E的坐标为(﹣1,2)或(﹣1,8).
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到三角形全等等,有一定的综合性,难度适中,其中(2)需要分类求解,避免遗漏.
15. (2020•陕西•12分)问题提出
(1)如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC>BC,∠ACB的平分线交AB于点D.过点D分别作DE⊥AC,DF⊥BC.垂足分别为E,F,则图1中与线段CE相等的线段是 CF、DE.DF .
问题探究
(2)如图2,AB是半圆O的直径,AB=8.P是上一点,且=2,连接AP,BP.∠APB的平分线交AB于点C,过点C分别作CE⊥AP,CF⊥
BP,垂足分别为E,F,求线段CF的长.
问题解决
(3)如图3,是某公园内“少儿活动中心”的设计示意图.已知⊙O的直径AB=70m,点C在⊙O上,且CA=CB.P为AB上一点,连接CP并延长,交⊙O于点D.连接AD,BD.过点P分别作PE⊥AD,PF⊥BD,重足分别为E,F.按设计要求,四边形PEDF内部为室内活动区,阴影部分是户外活动区,圆内其余部分为绿化区.设AP的长为x(m),阴影部分的面积为y(m2).
①求y与x之间的函数关系式;
②按照“少儿活动中心”的设计要求,发现当AP的长度为30m时,整体布局比较合理.试求当AP=30m时.室内活动区(四边形PEDF)的面积.
【分析】(1)证明四边形CEDF是正方形,即可得出结果;
(2)连接OP,由AB是半圆O的直径,=2,得出∠APB=90°,∠AOP=60°,则∠ABP=30°,同(1)得四边形PECF是正方形,得PF=CF,在Rt△APB中,PB=AB•cos∠ABP=4,在Rt△CFB中,BF==CF,推出PB=CF+BF,即可得出结果;
(3)①同(1)得四边形DEPF是正方形,得出PE=PF,∠APE+∠BPF=90°,∠PEA=∠PFB=90°,将△APE绕点P逆时针旋转90°,得到△A′PF,PA′=PA,则A′、F、B三点共线,∠APE=∠A′PF,证∠A′PB=90°,得出S△PAE+S△PBF=S△PA′B=PA′•PB=x(70﹣x),在Rt△ACB中,AC=BC=35,S△ACB=AC2=1225,由y=S△PA′B+S△ACB,即可得出结果;
②当AP=30时,A′P=30,PB=40,在Rt△A′PB中,由勾股定理得A′B==50,由S△A′PB=A′B•PF=PB•A′P,求PF,即可得出结果.
【解答】解:(1)∵∠ACB=90°,DE⊥AC,DF⊥BC,
∴四边形CEDF是矩形,
∵CD平分∠ACB,DE⊥AC,DF⊥BC,
∴DE=DF,
∴四边形CEDF是正方形,
∴CE=CF=DE=DF,
故答案为:CF、DE.DF;
(2)连接OP,如图2所示:
∵AB是半圆O的直径,=2,
∴∠APB=90°,∠AOP=×180°=60°,
∴∠ABP=30°,
同(1)得:四边形PECF是正方形,
∴PF=CF,
在Rt△APB中,PB=AB•cos∠ABP=8×cos30°=8×=4,
在Rt△CFB中,BF====CF,
∵PB=PF+BF,
∴PB=CF+BF,
即:4=CF+CF,
解得:CF=6﹣2;
(3)①∵AB为⊙O的直径,
∴∠ACB=∠ADB=90°,
∵CA=CB,
∴∠ADC=∠BDC,
同(1)得:四边形DEPF是正方形,
∴PE=PF,∠APE+∠BPF=90°,∠PEA=∠PFB=90°,
∴将△APE绕点P逆时针旋转90°,得到△A′PF,PA′=PA,如图3所示:
则A′、F、B三点共线,∠APE=∠A′PF,
∴∠A′PF+∠BPF=90°,即∠A′PB=90°,
∴S△PAE+S△PBF=S△PA′B=PA′•PB=x(70﹣x),
在Rt△ACB中,AC=BC=AB=×70=35,
∴S△ACB=AC2=×(35)2=1225,
∴y=S△PA′B+S△ACB=x(70﹣x)+1225=﹣x2+35x+1225;
②当AP=30时,A′P=30,PB=AB﹣AP=70﹣30=40,
在Rt△A′PB中,由勾股定理得:A′B===50,
∵S△A′PB=A′B•PF=PB•A′P,
∴×50×PF=×40×30,
解得:PF=24,
∴S四边形PEDF=PF2=242=576(m2),
∴当AP=30m时.室内活动区(四边形PEDF)的面积为576m2.
【点评】本题是圆综合题,主要考查了圆周角定理、勾股定理、矩形的判定、正方形的判定与性质、角平分线的性质、旋转的性质、三角函数定义、三角形面积与正方形面积的计算等知识;熟练掌握圆周角定理和正方形的判定与性质是解题的关键.
16.(2020•四川省成都市•10分)如图,在的边上取一点,以为圆心,为半径画⊙O,⊙O与边相切于点,,连接交⊙O于点,连接,并延长交线段于点.
(1)求证:是⊙O的切线;
(2)若,,求⊙O的半径;
(3)若是的中点,试探究与的数量关系并说明理由.
【答案】(1)见解析;(2);(3),理由见解析
【解析】
【分析】
(1)连接OD,由切线的性质可得∠ADO=90°,由“SSS”可证△ACO≌△ADO,可得∠ADO=∠ACO=90°,可得结论;
(2)由锐角三角函数可设AC=4x,BC=3x,由勾股定理可求BC=6,再由勾股定理可求解;
(3)连接OD,DE,由“SAS”可知△COE≌△DOE,可得∠OCE=∠OED,由三角形内角和定理可得∠DEF=180°-∠OEC-∠OED=180°-2∠OCE,∠DFE=180°-∠BCF-∠CBF=180°-2∠OCE,可得∠DEF=∠DFE,可证DE=DF=CE,可得结论.
【详解】解:(1)如图,连接OD,
∵⊙O与边AB相切于点D,
∴OD⊥AB,即∠ADO=90°,
∵AO=AO,AC=AD,OC=OD,
∴△ACO≌△ADO(SSS),
∴∠ADO=∠ACO=90°,
又∵OC是半径,
∴AC是⊙O的切线;
(2)在Rt△ABC中,tanB==,
∴设AC=4x,BC=3x,
∵AC2+BC2=AB2,
∴16x2+9x2=100,
∴x=2,
∴BC=6,
∵AC=AD=8,AB=10,
∴BD=2,
∵OB2=OD2+BD2,
∴(6-OC)2=OC2+4,
∴OC=,
故⊙O的半径为;
(3)连接OD,DE,
由(1)可知:△ACO≌△ADO,
∴∠ACO=∠ADO=90°,∠AOC=∠AOD,
又∵CO=DO,OE=OE,
∴△COE≌△DOE(SAS),
∴∠OCE=∠ODE,
∵OC=OE=OD,
∴∠OCE=∠OEC=∠OED=∠ODE,
∴∠DEF=180°-∠OEC-∠OED=180°-2∠OCE,
∵点F是AB中点,∠ACB=90°,
∴CF=BF=AF,
∴∠FCB=∠FBC,
∴∠DFE=180°-∠BCF-∠CBF=180°-2∠OCE,
∴∠DEF=∠DFE,
∴DE=DF=CE,
∴AF=BF=DF+BD=CE+BD.
【点睛】本题是圆的综合题,考查了圆的有关知识,切线的判定和性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理,锐角三角函数等知识,灵活运用这些性质进行推理是本题的关键.
17. (2020•四川省成都市•12分)在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于,两点,与轴交于点.
(1)求抛物线的函数表达式
(2)如图1,点为第四象限抛物线上一点,连接,交于点,连接,记
的面积为,的面积为,求的最大值;
(3)如图2,连接,,过点作直线,点,分别为直线和抛物线上的点.试探究:在第一象限是否存在这样的点,,使.若存在,请求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2);(3)存在,或
【解析】
【分析】
(1)利用待定系数法进行求解即可;
(2)过点作轴于点,交于点,过点作轴交的延长线于点,则可得△AEK∽△DEF,继而可得,先求出BC的解析式,继而求得AK长,由可得,设点,进而可得
,从而可得,再利用二次函数的性质即可求得答案;
(3)先确定出∠ACB=90°,再得出直线的表达式为.设点的坐标为,然后分点在直线右侧,点在直线左侧两种情况分别进行讨论即可.
【详解】(1)∵抛物线与轴交于,两点,与轴交于点.
∴,
∴,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)过点作轴于点,交于点,过点作轴交的延长线于点.
则DG//AK,
∴△AEK∽△DEF,
∴,
设直线BC的解析式为y=kx+n,
将、代入则有:,
解得,
∴直线的表达式为,
当x=-1时,,
即K(-1,),
∴.
∵.
∴
设点,则F点坐标为(m,),
∴.
∴,
当时,有最大值.
(3)∵,,.
∴AC=,BC=,AB=5,
∴AC2+BC2=25=52=AB2,
∴∠ACB=90°,
∵过点作直线,直线的表达式为,
∴直线的表达式为.
设点的坐标为.
①当点在直线右侧时,如图,∠BPQ=90°,过点P作PN⊥x轴于点N,过点Q作QM⊥PN于点M,
∴∠M=∠PNB=90°,
∴∠BPN+∠PBN=90°,
∵∠QPM+∠BPN=180°-∠QPB=180°-90°=90°,
∴∠QPM=∠PBN,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵NB=t-4,PN=,
∴,
∴QM=,PM=,
∴MN=+,,
∴点的坐标为.
将点的坐标为代入,得
,
解得:,t2=0(舍去),
此时点的坐标为.
②当点在直线左侧时.如图,∠BPQ=90°,过点P作PN⊥x轴于点N,过点Q作QM⊥PN于点M,
∴∠M=∠PNB=90°,
∴∠BPN+∠PBN=90°,
∵∠QPM+∠BPN=180°-∠QPB=180°-90°=90°,
∴∠QPM=∠PBN,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵NB=4-t,PN=,
∴,
∴QM=,PM=,
∴MN=+,,
∴点的坐标为.
将点的坐标为代入,得
,
解得:,<0(舍去),
此时点的坐标为.
【点睛】本题是二次函数综合题,涉及了待定系数法,二次函数的性质,勾股定理的逆定理,相似三角形的判定与性质等,综合性较强,难度较大,熟练掌握相关知识,正确进行分类讨论是解题的关键.
18. (2020•四川省甘孜州•12分)如图,在平面直角坐标系中,直线分别交x轴、y轴于A,B两点,经过A,B两点的抛物线与x轴的正半轴相交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若P为线段AB上一点,,求AP的长;
(3)在(2)的条件下,设M是y轴上一点,试问:抛物线上是否存在点N,使得以A,P,M,N为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2);(3)存在,点N的坐标为(,3) 或(,)
【解析】
【分析】
(1)利用直线与y轴的交点求得点B的坐标,然后把点B.C的坐标代入,即可求解;
(2)先求得点A的坐标,证得△PAO△CAB,利用对应边成比例即可求解;
(3)分点N在AB的上方或下方两种情况进行讨论,根据平行四边形的性质和等腰直角三角形的性质,利用三角形全等,即可求解.
【详解】(1)令,则,
∴点B的坐标为(0,3),
抛物线经过点B (0,3),C (1,0),
∴,解得,
∴抛物线的解析式为:;
(2)令,则,
解得:,
∴点A的坐标为(,0),
∴OA=3,OB=3,OC=1,
,
∵,且,
∴△PAO△CAB,
∴,即,
∴;
(3)存在,
过点P作PD⊥x轴于点D,
∵OA=3,OB=3,∠AOB=,
∴∠BAO=∠ABO=,
∴△PAD为等腰直角三角形,
∵,
∴PD=AD=2,
∴点P的坐标为(,2),
当N在AB的上方时,过点N作NE⊥y轴于点E,如图,
∵四边形APMN为平行四边形,
∴NM∥AP,NM=AP=,
∴∠NME=∠ABO=,
∴△NME为等腰直角三角形,
∴Rt△NMERt△APD,
∴NE=AD=2,
当时,,
∴点N的坐标为(,3),
当N在AB的下方时,过点N作NF⊥y轴于点F,如图,
同理可得:Rt△NMFRt△APD,
∴NF=AD=2,
当时,,
∴点N的坐标为(,),
综上,点N的坐标为(,3) 或(,) .
【点睛】本题是二次函数的综合问题,解题的关键是掌握待定系数法求二次函数与一次函数的解析式、二次函数的性质、平行四边形的性质、等腰直角三角形的性质、全等三角形的判定和性质等知识点.正确作出图形是解题的关键.
19. (2020•甘肃省天水市•10分)性质探究
如图(1),在等腰三角形中,,则底边与腰
的长度之比为_________.
理解运用
(1)若顶角为的等腰三角形的周长为,则它的面积为_________;
(2)如图(2),在四边形中,.在边,上分别取中点,连接.若,,求线段的长.
类比拓展
顶角为的等腰三角形的底边与一腰的长度之比为__________(用含的式子表示)
【答案】性质探究:(或);理解运用:(1);(2);类比拓展:(或).
【解析】
【分析】
性质探究
作CD⊥AB于D,则∠ADC=∠BDC=90°,由等腰三角形的性质得出AD=BD,∠A=∠B=30°,由直角三角形的性质得出AC=2CD,AD=CD,得出AB=2AD=2CD,即可得出结果;
理解运用
(1)同上得出则AC=2CD,AD=CD,由等腰三角形的周长得出4CD+2CD=4+2,解得:CD=1,得出AB=2,由三角形面积公式即可得出结果;
(2)①由等腰三角形的性质得出∠EFG=∠EGF,∠EGH=∠EHG,得出∠EFG+∠EHG=∠EGF+∠EGH=∠FGH即可;
②连接FH,作EP⊥FH于P,由等腰三角形的性质得出PF=PH,由①得:∠EFG+∠EHG=∠FGH=120°,由四边形内角和定理求出∠FEH=120°,由等腰三角形的性质得出∠EFH=30°,由直角三角形的性质得出PE=EF=10,PF=PE=10,得出FH=2PF=20,证明MN是△FGH的中位线,由三角形中位线定理即可得出结果;
类比拓展
作AD⊥BC于D,由等腰三角形的性质得出BD=CD,∠BAD=∠BAC=α,由三角函数得出BD=AB×sinα,得出BC=2BD=2AB×sinα,即可得出结果.
【详解】性质探究
解:作CD⊥AB于D,如图①所示:
则∠ADC=∠BDC=90°,
∵AC=BC,∠ACB=120°,
∴AD=BD,∠A=∠B=30°,
∴AC=2CD,AD=CD,
∴AB=2AD=2CD,
∴;
故答案为:(或);
理解运用
(1)解:如图①所示:同上得:AC=2CD,AD=CD,
∵AC+BC+AB=4+2,
∴4CD+2CD=4+2,
解得:CD=1,
∴AB=2,
∴△ABC的面积=AB×CD=×2×1=;
故答案为:
(2)①证明:∵EF=EG=EH,
∴∠EFG=∠EGF,∠EGH=∠EHG,
∴∠EFG+∠EHG=∠EGF+∠EGH=∠FGH;
②解:连接FH,作EP⊥FH于P,如图②所示:
则PF=PH,由①得:∠EFG+∠EHG=∠FGH=120°,
∴∠FEH=360°-120°-120°=120°,
∵EF=EH,
∴∠EFH=30°,
∴PE= EF=10,
∴PF=PE=10,
∴FH=2PF=20,
∵点M、N分别是FG、GH的中点,
∴MN是△FGH的中位线,
∴MN=FH=10;
类比拓展
解:如图③所示:作AD⊥BC于D,
∵AB=AC,
∴BD=CD,∠BAD=∠BAC=α,
∵,
∴BD=AB×sinα,
∴BC=2BD=2AB×sinα,
∴;
故答案为:2sinα(或).
【点睛】本题是四边形综合题目,考查了等腰三角形的性质、直角三角形的性质、三角形中位线定理、四边形内角和定理、解直角三角形等知识;本题综合性强,熟练掌握等腰三角形的性质和含30°角的直角三角形的性质是解题的关键.
20.(2020•北京市•7分)在平面直角坐标系xOy中,⊙O的半径为1,A,B为⊙O外两点,AB=1.
给出如下定义:平移线段AB,得到⊙O的弦A'B'(A',B′分别为点A,B的对应点),线段AA'长度的最小值称为线段AB到⊙O的“平移距离”.
(1)如图,平移线段AB得到⊙O的长度为1的弦P1P2和P3P4,则这两条弦的位置关系是 P1P2∥P3P4 ;在点P1,P2,P3,P4中,连接点A与点 P3 的线段的长度等于线段AB到⊙O的“平移距离”;
(2)若点A,B都在直线y=x+2上,记线段AB到⊙O的“平移距离”为d1,求d1的最小值;
(3)若点A的坐标为(2,),记线段AB到⊙O的“平移距离”为d2,直接写出d2的取值范围.
【分析】(1)根据平移的性质,以及线段AB到⊙O的“平移距离”的定义判断即可.
(2)如图1中,作等边△OEF,点E在x轴上,OE=EF=OF=1,设直线y=x+2交x轴于M,交y轴于N.则M(﹣2,0),N(0,2),过点E作EH⊥MN于H,解直角三角形求出EH即可判断.
(3)如图2中,以A为圆心1为半径作⊙A,作直线OA交⊙O于M,交⊙A于N,以OA,AB为邻边构造平行四边形ABDO,以OD为边构造等边△ODB′和等边△OB′A′,则AB∥A′B′,AA′的长即为线段AB到⊙O的“平移距离”,点A′与M重合时,AA′的值最小,当点B与N重合时,AA′的长最大,如图3中,过点A′作A′H⊥OA于H.
解直角三角形求出AA′即可.
【解答】解:(1)如图,平移线段AB得到⊙O的长度为1的弦P1P2和P3P4,则这两条弦的位置关系是P1P2∥P3P4;在点P1,P2,P3,P4中,连接点A与点P3的线段的长度等于线段AB到⊙O的“平移距离”.
故答案为:P1P2∥P3P4,P3.
(2)如图1中,作等边△OEF,点E在x轴上,OE=EF=OF=1,
设直线y=x+2交x轴于M,交y轴于N.则M(﹣2,0),N(0,2),
过点E作EH⊥MN于H,
∵OM=2,ON=2,
∴tan∠NMO=,
∴∠NMO=60°,
∴EH=EM•sin60°=,
观察图象可知,线段AB到⊙O的“平移距离”为d1的最小值为.
(3)如图2中,以A为圆心1为半径作⊙A,作直线OA交⊙O于M,交⊙A于N,
以OA,AB为邻边构造平行四边形ABDO,以OD为边构造等边△ODB′,等边△OB′A′,则AB∥A′B′,AA′的长即为线段AB到⊙O的“平移距离”,
当点A′与M重合时,AA′的值最小,最小值=OA﹣OM=﹣1=,
当点B与N重合时,AA′的长最大,如图3中,过点A′作A′H⊥OA于H.
由题意A′H=,AH=+=3,
∴AA′的最大值==,
∴≤d2≤.
【点评】本题属于圆综合题,考查了平移变换,一次函数的性质,等边三角形的判定和性质,解直角三角形,线段AB到⊙O的“平移距离”的定义等知识,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题,学会寻找特殊位置解决数学问题,属于中考压轴题.
21.(2020•内蒙古包头市•10分)如图,在平面直角坐标系中,抛物线经过坐标原点,与x轴正半轴交于点A,该抛物线的顶点为M,直线经过点A,与y轴交于点B,连接.
(1)求b的值及点M的坐标;
(2)将直线向下平移,得到过点M的直线,且与x轴负半轴交于点C,取点,连接,求证::
(3)点E是线段上一动点,点F是线段上一动点,连接,线段的延长线与线段交于点G.当时,是否存在点E,使得?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)b=3,M(3,-3);(2)详见解析;(3)点E的坐标为(,).
【解析】
【分析】
(1)将配方后可得顶点M的坐标,利用求出点A的坐标后代入即可求出b的值;
(2)先求出平移后的直线CM的解析式为y=-x,过点D作DH⊥直线y=-x,得到直线DH的解析式为y=2x-4,根据求出交点H(1,-2),分别求得DH=,DM=,根据sin∠DMH=得到∠DMH=45°,再利用外角与内角的关系得到结论;
(3)过点G作GP⊥x轴,过点E作EQ⊥x轴,先求出AB=,根据得到∠BAO=∠AFE,设GF=4a,则AE=EF=3a,证明△AEQ∽△ABO,求得AQ=a,AF=a,再证△FGP∽△AEQ,得到FP=a,OP=PG=,由此得到+a+a=6,求出a得到AQ=,将x=代入中,得y=,即可得到点E的坐标.
【详解】(1)∵=,
∴顶点M的坐标为(3,-3).
令中y=0,得x1=0,x2=6,
∴A(6,0),
将点A的坐标代入中,得-3+b=0,
∴b=3;
(2)∵由平移得来,
∴m=-,
∵过点M(3,-3),
∴,解得n=,
∴平移后的直线CM的解析式为y=-x.
过点D作DH⊥直线y=-x,
∴设直线DH的解析式为y=2x+k,将点D(2,0)的坐标代入,得4+k=0,
∴k=-4,
∴直线DH的解析式为y=2x-4.
解方程组,得,
∴H(1,-2).
∵D(2,0),H(1,-2),
∴DH=,
∵M(3,-3),D(2,0),
∴DM=,
∴sin∠DMH=,
∴∠DMH=45°,
∵∠ACM+∠DMH=∠ADM,
∴;
(3)存在点E,
过点G作GP⊥x轴,过点E作EQ⊥x轴,
∵A(6,0),B(0,3),
∴AB=.
∵,∠BEF=∠BAO+∠AFE,
∴∠BAO=∠AFE,
∴AE=EF,
∵,
∴,
设GF=4a,则AE=EF=3a,
∵EQ⊥x轴,
∴EQ∥OB,
∴△AEQ∽△ABO,
∴,
∴,
∴AQ=a,
∴AF=a.
∵∠AFE=∠PFG,
∴△FGP∽△AEQ,
∴,
∴FP=a,
∴OP=PG=,
∴+a+a=6,
解得a=,
∴AQ=,
∴OQ=,
将x=代入中,得y=,
∴当时,存在点E,使得,此时点E的坐标为(,).
【点睛】此题考查了抛物线的性质,待定系数法求函数解析式,一次函数平移的性质,两个一次函数交点坐标与方程组的关系,相似三角形的判定及性质,等腰三角形的性质,三角形的外角的性质定理,是一道抛物线的综合题,较难.
2.(2020•江西省•8分)如图,中,,顶点,都在反比例函数的图象上,直线轴,垂足为,连结,,并延长交于点,当时,点恰为的中点,若,.
(1)求反比例函数的解析式;
(2)求的度数.
【解析】:(1)∵AD⊥轴,∠AOD=45°,OA=,∴.∴A(2,2)
∵点A在反比例函数图象上,∴,∴
(2)∵△ABC为直角三角形,点E为AB的中点,
∴AE=CE=EB,∠AEC=2∠ECB,∵AB=2OA,∴AO=AE.
∴∠AOE=∠AEO=2∠ECB.∵∠ACB=90°,AD⊥x轴,∴BC∥轴.
∴∠ECB=∠EOD,∴∠AOE=2∠EOD.∵∠AOD=45°,
∴∠EOD=∠AOD=
22.(2020•辽宁省本溪市•12分)如图,射线AB和射线CB相交于点B,∠ABC=α(0°<α<180°),且AB=CB.点D是射线CB上的动点(点D不与点C和点B重合),作射线AD,并在射线AD上取一点E,使∠AEC=α,连接CE,BE.
(1)如图①,当点D在线段CB上,α=90°时,请直接写出∠AEB的度数;
(2)如图②,当点D在线段CB上,α
=120°时,请写出线段AE,BE,CE之间的数量关系,并说明理由;
(3)当α=120°,tan∠DAB=时,请直接写出的值.
【分析】(1)连接AC,证A.B.E.C四点共圆,由圆周角定理得出∠BCE=∠BAE,∠CBE=∠CAE,证出△ABC是等腰直角三角形,则∠CAB=45°,进而得出结论;
(2)在AD上截取AF=CE,连接BF,过点B作BH⊥EF于H,证△ABF≌△CBE(SAS),得出∠ABF=∠CBE,BF=BE,由等腰三角形的性质得出FH=EH,由三角函数定义得出FH=EH=BE,进而得出结论;
(3)由(2)得FH=EH=BE,由三角函数定义得出AH=3BH=BE,分别表示出CE,进而得出答案.
【解答】解:(1)连接AC,如图①所示:
∵α=90°,∠ABC=α,∠AEC=α,
∴∠ABC=∠AEC=90°,
∴A.B.E.C四点共圆,
∴∠BCE=∠BAE,∠CBE=∠CAE,
∵∠CAB=∠CAE+∠BAE,
∴∠BCE+∠CBE=∠CAB,
∵∠ABC=90°,AB=CB,
∴△ABC是等腰直角三角形,
∴∠CAB=45°,
∴∠BCE+∠CBE=45°,
∴∠BEC=180°﹣(∠BCE+∠CBE)=180°﹣45°=135°,
∴∠AEB=∠BEC﹣∠AEC=135°﹣90°=45°;
(2)AE=BE+CE,理由如下:
在AD上截取AF=CE,连接BF,过点B作BH⊥EF于H,如图②所示:
∵∠ABC=∠AEC,∠ADB=∠CDE,
∴180°﹣∠ABC﹣∠ADB=180°﹣∠AEC﹣∠CDE,
∴∠A=∠C,
在△ABF和△CBE中,,
∴△ABF≌△CBE(SAS),
∴∠ABF=∠CBE,BF=BE,
∴∠ABF+∠FBD=∠CBE+∠FBD,
∴∠ABD=∠FBE,
∵∠ABC=120°,
∴∠FBE=120°,
∵BF=BE,
∴∠BFE=∠BEF=×(180°﹣∠FBE)=×(180°﹣120°)=30°,
∵BH⊥EF,
∴∠BHE=90°,FH=EH,
在Rt△BHE中,BH=BE,FH=EH=BH=BE,
∴EF=2EH=2×BE=BE,
∵AE=EF+AF,AF=CE,
∴AE=BE+CE;
(3)分两种情况:
①当点D在线段CB上时,
在AD上截取AF=CE,连接BF,过点B作BH⊥EF于H,如图②所示:
由(2)得:FH=EH=BE,
∵tan∠DAB==,
∴AH=3BH=BE,
∴CE=AF=AH﹣FH=BE﹣BE=BE,
∴=;
②当点D在线段CB的延长线上时,
在射线AD上截取AF=CE,连接BF,过点B作BH⊥EF于H,如图③所示:
同①得:FH=EH=BE,AH=3BH=BE,
∴CE=AF=AH+FH=BE+BE=BE,
∴=;
综上所述,当α=120°,tan∠DAB=时,的值为或.
【点评】本题是三角形综合题目,考查了全等三角形的判定与性质、等腰直角三角形的判定与性质、等腰三角形的判定与性质、四点共圆、圆周角定理、三角函数定义等知识;本题综合性强,构造全等三角形是解题的关键.
23.(2020•辽宁省本溪市•14分)如图,抛物线y=ax2﹣2x+c(a≠0)过点O(0,0)和A(6,0).点B是抛物线的顶点,点D是x轴下方抛物线上的一点,连接OB,OD.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图①,当∠BOD=30°时,求点D的坐标;
(3)如图②,在(2)的条件下,抛物线的对称轴交x轴于点C,交线段OD于点E,点F是线段OB上的动点(点F不与点O和点B重合),连接EF,将△BEF沿EF折叠,点B的对应点为点B',△EFB'与△OBE的重叠部分为△EFG,在坐标平面内是否存在一点H,使以点E,F,G,H为顶点的四边形是矩形?若存在,请直接写出点H的坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法解决问题即可.
(2)如图①
中,设抛物线的对称轴交x轴于M,与OD交于点N.解直角三角形求出等N的坐标,求出直线ON的解析式,构建方程组确定等D坐标即可.
(3)分三种情形:如图②﹣1中,当∠EFG=90°时,点H在第一象限,此时G,B′,O重合.如图②﹣2中,当∠EGF=90°时,点H在对称轴右侧.如图②﹣3中当∠FGE=90°时,点H在对称轴左侧,点B′在对称轴上,分别求解即可.
【解答】解:(1)把点O(0,0)和A(6,0)代入y=ax2﹣2x+c中,
得到,
解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x.
(2)如图①中,设抛物线的对称轴交x轴于M,与OD交于点N.
∵y=x2﹣2x=(x﹣3)2﹣3,
∴顶点B(3,﹣3),M(3,0),
∴OM=3.BM=3,
∴tan∠MOB==,
∴∠MOB=60°,
∵∠BOD=30°,
∴∠MON=∠MOB﹣∠BOD=30°,
∴MN=OM•tam30°=,
∴N(3,﹣),
∴直线ON的解析式为y=﹣x,
由,解得或,
∴D(5,﹣).
(3)如图②﹣1中,当∠EFG=90°时,点H在第一象限,此时G,B′,O重合,F(﹣,﹣),E(3,﹣),可得H(,).
如图②﹣2中,当∠EGF=90°时,点H在对称轴右侧,可得H(,﹣).
如图②﹣3中当∠FGE=90°时,点H在对称轴左侧,点B′在对称轴上,可得H(,﹣).
综上所述,满足条件的点H的坐标为(,)或(,﹣)或(,﹣).
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了待定系数法,解直角三角形,矩形的判定和性质等知识,解题的关键是学会构建一次函数,利用方程组确定交点坐标,学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考压轴题.
24. (2020·天津市·10分)已知点A(1,0)是抛物线y=ax2+bx+m(a,b,m为常数,a≠0,m<0)与x轴的一个交点.
(Ⅰ)当a=1,m=﹣3时,求该抛物线的顶点坐标;
(Ⅱ)若抛物线与x轴的另一个交点为M(m,0),与y轴的交点为C,过点C作直线1平行于x轴,E是直线1上的动点,F是y轴上的动点,EF=2.
①当点E落在抛物线上(不与点C重合),且AE=EF时,求点F的坐标;
②取EF的中点N,当m为何值时,MN的最小值是?
【分析】(Ⅰ)将A(1,0)代入抛物线的解析式求出b=2,由配方法可求出顶点坐标;
(Ⅱ)①根据题意得出a=1,b=﹣m﹣1.求出抛物线的解析式为y=x2﹣(m+1)x+m.则点C(0,m),点E(m+1,m),过点A作AH⊥l于点H,由点A(1,0),得点H(1,m).根据题意求出m的值,可求出CF的长,则可得出答案;
②得出CN=EF=.求出MC=﹣m,当MC≥,即m≤﹣1时,当MC<,即﹣1<m<0时,根据MN的最小值可分别求出m的值即可.
【解答】解:(Ⅰ)当a=1,m=﹣3时,抛物线的解析式为y=x2+bx﹣3.
∵抛物线经过点A(1,0),
∴0=1+b﹣3,
解得b=2,
∴抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3.
∵y=x2+2x﹣3=(x+1)2﹣4,
∴抛物线的顶点坐标为(﹣1,﹣4).
(Ⅱ)①∵抛物线y=ax2+bx+m经过点A(1,0)和M(m,0),m<0,
∴0=a+b+m,0=am2+bm+m,即am+b+1=0.
∴a=1,b=﹣m﹣1.
∴抛物线的解析式为y=x2﹣(m+1)x+m.
根据题意得,点C(0,m),点E(m+1,m),
过点A作AH⊥l于点H,由点A(1,0),得点H(1,m).
在Rt△EAH中,EH=1﹣(m+1)=﹣m,HA=0﹣m=﹣m,
∴AE==﹣m,
∵AE=EF=2,
∴﹣m=2,
解得m=﹣2.
此时,点E(﹣1,﹣2),点C(0,﹣2),有EC=1.
∵点F在y轴上,
∴在Rt△EFC中,CF==.
∴点F的坐标为(0,﹣2﹣)或(0,﹣2+).
②由N是EF的中点,得CN=EF=.
根据题意,点N在以点C为圆心、为半径的圆上,
由点M(m,0),点C(0,m),得MO=﹣m,CO=﹣m,
∴在Rt△MCO中,MC==﹣m.
当MC≥,即m≤﹣1时,满足条件的点N在线段MC上.
MN的最小值为MC﹣NC=﹣m﹣=,解得m=﹣;
当MC<,即﹣1<m<0时,满足条件的点N落在线段CM的延长线上,MN的最小值为NC﹣MC=﹣(﹣m)=,
解得m=﹣.
∴当m的值为﹣或﹣时,MN的最小值是.
【点评】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法,二次函数图象上点的坐标特征,勾股定理等知识,熟练掌握二次函数的性质是解题的关键.
25. (2020•新疆维吾尔自治区新疆生产建设兵团•13分)如图,在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线的顶点是A(1,3),将OA绕点O逆时针旋转后得到OB,点B恰好在抛物线上,OB与抛物线的对称轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)P是线段AC上一动点,且不与点A,C重合,过点P作平行于x轴的直线,与的边分别交于M,N两点,将以直线MN为对称轴翻折,得到.
设点P的纵坐标为m.
①当在内部时,求m的取值范围;
②是否存在点P,使,若存在,求出满足m的值;若不存在,请说明理由.
【答案】;(2)①;②存在,满足m的值为或.
【解析】
【分析】
(1)作AD⊥y轴于点D,作BE⊥x轴于点E,然后证明△AOD≌△BOE,则AD=BE,OD=OE,即可得到点B坐标,然后利用待定系数法,即可求出解析式;
(2)①由点P为线段AC上的动点,则讨论动点的位置是解题的突破口,有点P与点A重合时;点P与点C重合时,两种情况进行分析计算,即可得到答案;
②根据题意,可分为两种情况进行分析:当点M在线段OA上,点N在AB上时;当点M在线段OB上,点N在AB上时;先求出直线OA和直线AB的解析式,然后利用m的式子表示出两个三角形的面积,根据等量关系列出方程,解方程即可求出m的值.
【详解】解:(1)如图:作AD⊥y轴于点D,作BE⊥x轴于点E,
∴∠ADO=∠BEO=90°,
∵将OA绕点O逆时针旋转后得到OB,
∴OA=OB,∠AOB=90°,
∴∠AOD+∠AOE=∠BOE+∠AOE=90°,
∴∠AOD=∠BOE,
∴△AOD≌△BOE,
∴AD=BE,OD=OE,
∵顶点A为(1,3),
∴AD=BE=1,OD=OE=3,
∴点B的坐标为(3,),
设抛物线的解析式为,
把点B代入,得
,
∴,
∴抛物线的解析式为,
即;
(2)①∵P是线段AC上一动点,
∴,
∵当在内部时,
当点恰好与点C重合时,如图:
∵点B为(3,),
∴直线OB的解析式为,
令,则,
∴点C的坐标为(1,),
∴AC=,
∵P为AC的中点,
∴AP=,
∴,
∴m的取值范围是;
②当点M在线段OA上,点N在AB上时,如图:
∵点P在线段AC上,则点P为(1,m),
∵点与点A关于MN对称,则点的坐标为(1,2m3),
∴,,
设直接OA为,直线AB为,
分别把点A,点B代入计算,得
直接OA为;直线AB为,
令,
则点M的横坐标为,点N的横坐标为,
∴;
∵;
;
又∵,
∴,
解得:或(舍去);
当点M在边OB上,点N在边AB上时,如图:
把代入,则,
∴,,
∴,
,
∵,
∴,
解得:或(舍去);
综合上述,m的值为:或.
【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数、图形的旋转、解一元二次方程、全等三角形的判定和性质、三角形的面积公式等,解题的关键是熟练掌握所学的性质,正确得到点P的位置.注意运用数形结合的思想和分类讨论的思想进行解题.
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