- 687.05 KB
- 2021-05-10 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
二次函数综合题型精讲
题型一:二次函数中的最值问题
例1:如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣2,﹣4),O(0,0),B(2,0)三点.
(1)求抛物线y=ax2+bx+c的解析式;
(2)若点M是该抛物线对称轴上的一点,求AM+OM的最小值.
解析:(1)把A(﹣2,﹣4),O(0,0),B(2,0)三点的坐标代入y=ax2+bx+c中,得
解这个方程组,得a=﹣,b=1,c=0
所以解析式为y=﹣x2+x.
(2)由y=﹣x2+x=﹣(x﹣1)2+,可得
抛物线的对称轴为x=1,并且对称轴垂直平分线段OB ∴OM=BM ∴OM+AM=BM+AM
连接AB交直线x=1于M点,则此时OM+AM最小 过点A作AN⊥x轴于点N,
在Rt△ABN中,AB===4, 因此OM+AM最小值为.
方法提炼:已知一条直线上一动点M和直线同侧两个固定点A、B,求AM+BM最小值的问题,我们只需做出点A关于这条直线的对称点A’,将点B与A’连接起来交直线与点M,那么A’B就是AM+BM的最小值。同理,我们也可以做出点B关于这条直线的对称点B’,将点A与B’连接起来交直线与点M,那么AB’就是AM+BM的最小值。应用的定理是:两点之间线段最短。
A A
B B
M 或者 M
A’ B’
例2:已知抛物线的函数解析式为,若抛物线经过点,方程的两根为,,且。
(1)求抛物线的顶点坐标.
(2)已知实数,请证明:≥,并说明为何值时才会有.
(3)若抛物线先向上平移4个单位,再向左平移1个单位后得到抛物线,设,是上的两个不同点,且满足:,,.请你用含有的表达式表示出△的面积,并求出的最小值及取最小值时一次函数的函数解析式。
解析:(1)∵抛物线过(0,-3)点,∴-3a=-3 ∴a=1
∴y=x2+bx-3
∵x2+bx-3=0的两根为x1,x2且=4
∴=4且b<0 ∴b=-2
∴y=x2-2x-3=(x-1)2-4 ∴抛物线C1的顶点坐标为(1,-4)
(2)∵x>0,∴
∴显然当x=1时,才有
(3)方法一:由平移知识易得C2的解析式为:y=x2 ∴A(m,m2),B(n,n2)
∵ΔAOB为RtΔ ∴OA2+OB2=AB2
∴m2+m4+n2+n4=(m-n)2+(m2-n2)2 化简得:m n=-1
∵SΔAOB==
∵m n=-1
∴SΔAOB=
=
∴SΔAOB的最小值为1,此时m=1,A(1,1)
∴直线OA的一次函数解析式为y=x
方法提炼:①已知一元二次方程两个根x1,x2,求|x1-x2|。因为|x1-x2|=
②
例3:如图,已知抛物线经过点A(﹣1,0)、B(3,0)、C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式.
(2)点M是线段BC上的点(不与B,C重合),过M作MN∥y轴交抛物线于N,若点M的横坐标为m,请用m的代数式表示MN的长.
(3)在(2)的条件下,连接NB、NC,是否存在m,使△BNC的面积最大?若存在,求m的值;若不存在,说明理由.
解析:(1)设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣3),则: a(0+1)(0﹣3)=3,a=﹣1;
∴抛物线的解析式:y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3.
(2)设直线BC的解析式为:y=kx+b,则有:
, 解得; 故直线BC的解析式:y=﹣x+3.
已知点M的横坐标为m,则M(m,﹣m+3)、N(m,﹣m2+2m+3);
∴故MN=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m(0<m<3).
(3)如图;
∵S△BNC=S△MNC+S△MNB=MN(OD+DB)=MN×OB,
∴S△BNC=(﹣m2+3m)×3=﹣(m﹣)2+(0<m<3);
∴当m=时,△BNC的面积最大,最大值为.
方法提炼:因为△BNC的面积不好直接求,将△BNC的面积分解为△MNC和△MNB的面积和。然后将△BNC的面积表示出来,得到一个关于m的二次函数。此题利用的就是二次函数求最值的思想,当二次函数的开口向下时,在顶点处取得最大值;当二次函数的开口向上时,在顶点处取得最小值。
题型二:二次函数与三角形的综合问题
例4:如图,已知:直线交x轴于点A,交y轴于点B,抛物线y=ax2+bx+c经过A、B、C(1,0)三点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点D的坐标为(-1,0),在直线上有一点P,使ΔABO与ΔADP相似,求出点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,在x轴下方的抛物线上,是否存在点E,使ΔADE的面积等于四边形APCE的面积?如果存在,请求出点E的坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1):由题意得,A(3,0),B(0,3)
∵抛物线经过A、B、C三点,∴把A(3,0),B(0,3),C(1,0)三点分别代入得方程组
解得:
∴抛物线的解析式为
(2)由题意可得:△ABO为等腰三角形,如图所示,
若△ABO∽△AP1D,则 ∴DP1=AD=4 ,
∴P1
若△ABO∽△ADP2 ,过点P2作P2 M⊥x轴于M,AD=4,
∵△ABO为等腰三角形, ∴△ADP2是等腰三角形,由三线合一可得:DM=AM=2= P2M,
即点M与点C重合 ∴P2(1,2)
(3)如图设点E ,则
①当P1(-1,4)时,
S四边形AP1CE=S△ACP1+S△ACE =
∴ ∴
∵点E在x轴下方 ∴
代入得: ,即
∵△=(-4)2-4×7=-12<0 ∴此方程无解
②当P2(1,2)时,S四边形AP2CE=S三角形ACP2+S三角形ACE =
∴ ∴
∵点E在x轴下方 ∴ 代入得:
即 ,∵△=(-4)2-4×5=-4<0 ∴此方程无解
综上所述,在x轴下方的抛物线上不存在这样的点E。
方法提炼:①求一点使两个三角形相似的问题,我们可以先找出可能相似的三角形,一般是有几种情况,需要分类讨论,然后根据两个三角形相似的边长相似比来求点的坐标。②要求一个动点使两个图形面积相等,我们一般是设出这个动点的坐标,然后根据两个图形面积相等来求这个动点的坐标。如果图形面积直接求不好求的时候,我们要考虑将图形面积分割成几个容易求解的图形。
例5:如图,点A在x轴上,OA=4,将线段OA绕点O顺时针旋转120°至OB的位置.
(1)求点B的坐标;
(2)求经过点A.O、B的抛物线的解析式;
(3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P的坐标;若不存在,说明理由.
解析:(1)如图,过B点作BC⊥x轴,垂足为C,则∠BCO=90°,
∵∠AOB=120° ∴∠BOC=60°,
又∵OA=OB=4, ∴OC=OB=×4=2,BC=OB•sin60°=4×=2,
∴点B的坐标为(﹣2,﹣2);
(2)∵抛物线过原点O和点A.B, ∴可设抛物线解析式为y=ax2+bx,
将A(4,0),B(﹣2.﹣2)代入,得
, 解得,
∴此抛物线的解析式为y=﹣x2+x
(3)存在,
如图,抛物线的对称轴是x=2,直线x=2与x轴的交点为D,设点P的坐标为(2,y),
①若OB=OP, 则22+|y|2=42, 解得y=±2,
当y=2时,在Rt△POD中,∠PDO=90°,sin∠POD==,
∴∠POD=60°, ∴∠POB=∠POD+∠AOB=60°+120°=180°, 即P、O、B三点在同一直线上,
∴y=2不符合题意,舍去, ∴点P的坐标为(2,﹣2)
②若OB=PB,则42+|y+2|2=42, 解得y=﹣2, 故点P的坐标为(2,﹣2),
③若OP=BP,则22+|y|2=42+|y+2|2, 解得y=﹣2, 故点P的坐标为(2,﹣2),
综上所述,符合条件的点P只有一个,其坐标为(2,﹣2),
方法提炼:求一动点使三角形成为等腰三角形成立的条件,这种题型要用分类讨论的思想。因为要使一个三角形成为等腰三角形,只要三角形的任意两个边相等就可以,所以应该分三种情况来讨论。
题型三:二次函数与四边形的综合问题
例6:综合与实践:如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+2x+3与x轴交于A.B两点,与y轴交于点C,点D是该抛物线的顶点.
(1)求直线AC的解析式及B,D两点的坐标;
(2)点P是x轴上一个动点,过P作直线l∥AC交抛物线于点Q,试探究:随着P点的运动,在抛物线上是否存在点Q,使以点A.P、Q、C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)请在直线AC上找一点M,使△BDM的周长最小,求出M点的坐标.
解析:(1)当y=0时,﹣x2+2x+3=0,解得x1=﹣1,x2=3.
∵点A在点B的左侧, ∴A.B的坐标分别为(﹣1,0),(3,0).
当x=0时,y=3. ∴C点的坐标为(0,3)
设直线AC的解析式为y=k1x+b1(k1≠0),
则, 解得, ∴直线AC的解析式为y=3x+3.
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4, ∴顶点D的坐标为(1,4).
(2)抛物线上有三个这样的点Q,
①当点Q在Q1位置时,Q1的纵坐标为3, 代入抛物线可得点Q1的坐标为(2,3);
②当点Q在点Q2位置时,点Q2的纵坐标为﹣3, 代入抛物线可得点Q2坐标为(1+,﹣3);
③当点Q在Q3位置时,点Q3的纵坐标为﹣3, 代入抛物线解析式可得,点Q3的坐标为(1﹣,﹣3);
综上可得满足题意的点Q有三个,分别为: Q1(2,3),Q2(1+,﹣3),Q3(1﹣,﹣3).
(3) 点B作BB′⊥AC于点F,使B′F=BF,则B′为点B关于直线AC 的对称点.
连接B′D交直线AC与点M,则点M为所求, 过点B′作B′E⊥x轴于点E.
∵∠1和∠2都是∠3的余角, ∴∠1=∠2.
∴Rt△AOC~Rt△AFB, ∴,
由A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3)得OA=1,OB=3,OC=3, ∴AC=,AB=4.
∴, ∴BF=, ∴BB′=2BF=,
由∠1=∠2可得Rt△AOC∽Rt△B′EB,
∴, ∴,即.
∴B′E=,BE=, ∴OE=BE﹣OB=﹣3=. ∴B′点的坐标为(﹣,).
设直线B′D的解析式为y=k2x+b2(k2≠0).
∴, 解得, ∴直线B'D的解析式为:y=x+,
联立B'D与AC的直线解析式可得:, 解得, ∴M点的坐标为(,).
方法提炼:求一动点使四边形成为平行四边形成立的条件,这种题型要用分类讨论的思想,一般需要分三种情况来讨论。
题型四:二次函数与圆的综合问题
例7:如图,半径为2的⊙C与x轴的正半轴交于点A,与y轴的正半轴交于点B,点C的坐标为(1,0).若抛物线过A、B两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上是否存在点P,使得∠PBO=∠POB?若存在,求出点P的坐标;若不存在说明理由;
(3)若点M是抛物线(在第一象限内的部分)上一点,△MAB的面积为S,求S的最大(小)值.
解析:(1)如答图1,连接OB.
∵BC=2,OC=1 ∴OB= ∴B(0,)
将A(3,0),B(0,)代入二次函数的表达式
得 ,解得: , ∴.
(2)存在.
如答图2,作线段OB的垂直平分线l,与抛物线的交点即为点P.
∵B(0,),O(0,0), ∴直线l的表达式为.代入抛物线的表达式,
得; 解得, ∴P().
(3)如答图3,作MH⊥x轴于点H.
设M( ),
则S△MAB=S梯形MBOH+S△MHA﹣S△OAB=(MH+OB)•OH+HA•MH﹣OA•OB
= =
∵,
∴
=
∴当时,取得最大值,最大值为.
题型五:二次函数中的证明问题
例8:如图11,已知二次函数的图像过点A(-4,3),B(4,4).
(1)求二次函数的解析式:
(2)求证:△ACB是直角三角形;
(3)若点P在第二象限,且是抛物线上的一动点,过点P作PH垂直x轴于点H,是否存在以P、H、D、为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由。
解:(1)将A(-4,3),B(4,4)代人中,整理得:
解得
∴二次函数的解析式为: ,
整理得:
(2)由 整理
∴C (-2,0) D
从而有:AC2=4+9 BC2=36+16 AC2+ BC2=13+52=65
AB2=64+1=65 ∴ AC2+ BC2=AB2 故△ACB是直角三角形
(3)设 (X<0)
PH= HD= AC= BC=
①当△PHD∽△ACB时有:
即: 整理
∴ (舍去)此时, ∴
②当△DHP∽△ACB时有:
即: 整理
∴ (舍去)此时, ∴
综上所述,满足条件的点有两个即
例9: 在平面直角坐标系xOy中,点P是抛物线:y=x2上的动点(点在第一象限内).连接 OP,过点0作OP的垂线交抛物线于另一点Q.连接PQ,交y轴于点M.作PA丄x轴于点A,QB丄x轴于点B.设点P的横坐标为m.
(1)如图1,当m=时,
①求线段OP的长和tan∠POM的值;
②在y轴上找一点C,使△OCQ是以OQ为腰的等腰三角形,求点C的坐标;
(2)如图2,连接AM、BM,分别与OP、OQ相交于点D、E.
①用含m的代数式表示点Q的坐标;
②求证:四边形ODME是矩形.
解析:(1)①把x=代入 y=x2,得 y=2,∴P(,2),∴OP=
∵PA丄x轴,∴PA∥MO.∴tan∠P0M=tan∠0PA==.
②设 Q(n,n2),∵tan∠QOB=tan∠POM, ∴.∴n=
∴Q(,),∴OQ=.
当 OQ=OC 时,则C1(0,),C2(0,);
当 OQ=CQ 时,则 C3(0,1).
(2)①∵P(m,m2),设 Q(n,n2),∵△APO∽△BOQ,∴
∴,得n=,∴Q(,).
②设直线PO的解析式为:y=kx+b,把P(m,m2)、Q(,)代入,得:
解得b=1,∴M(0,1)
∵,∠QBO=∠MOA=90 ∴△QBO∽△MOA
∴∠MAO=∠QOB ∴QO∥MA
同理可证:EM∥OD 又∵∠EOD=90° ∴四边形ODME是矩形.
题型六:自变量取值范围问题
例10:如图,在平面直角坐标系xOy中,四边形ABCD是菱形,顶点A.C.D均在坐标轴上,且AB=5,sinB=.
(1)求过A.C.D三点的抛物线的解析式;
(2)记直线AB的解析式为y1=mx+n,(1)中抛物线的解析式为y2=ax2+bx+c,求当y1<y2时,自变量x的取值范围;
(3)设直线AB与(1)中抛物线的另一个交点为E,P点为抛物线上A.E两点之间的一个动点,当P点在何处时,△PAE的面积最大?并求出面积的最大值.
解析:(1)∵四边形ABCD是菱形, ∴AB=AD=CD=BC=5,sinB=sinD=;
Rt△OCD中,OC=CD•sinD=4,OD=3; OA=AD﹣OD=2,即:
A(﹣2,0)、B(﹣5,4)、C(0,4)、D(3,0);
设抛物线的解析式为:y=a(x+2)(x﹣3),得:
2×(﹣3)a=4,a=﹣; ∴抛物线:y=﹣x2+x+4.
(2)由A(﹣2,0)、B(﹣5,4)得直线AB:y1=﹣x﹣;
由(1)得:y2=﹣x2+x+4,则:
, 解得:,;
由图可知:当y1<y2时,﹣2<x<5.
(3)∵S△APE=AE•h, ∴当P到直线AB的距离最远时,S△ABC最大;
若设直线L∥AB,则直线L与抛物线有且只有一个交点时,该交点为点P;
设直线L:y=﹣x+b,当直线L与抛物线有且只有一个交点时,
﹣x+b=﹣x2+x+4,且△=0;
求得:b=,即直线L:y=﹣x+; 可得点P(,).
由(2)得:E(5,﹣),则直线PE:y=﹣x+9;
则点F(,0),AF=OA+OF=;
∴△PAE的最大值:S△PAE=S△PAF+S△AEF=××(+)=.
综上所述,当P(,)时,△PAE的面积最大,为.
【提高训练】
1. (2012广东肇庆10分)已知二次函数图象的顶点横坐标是2,与x轴交于A(x1,0)、B(x2,0),x1﹤0﹤x2,与y轴交于点C,O为坐标原点,.
(1)求证: ;
(2)求m、n的值;
(3)当p﹥0且二次函数图象与直线仅有一个交点时,求二次函数的最大值.
【答案】(1)证明:∵二次函数图象的顶点横坐标是2,
∴抛物线的对称轴为x=2,即,化简得:n+4m=0。
(2)解:∵二次函数与x轴交于A(x1,0)、B(x2,0),x1<0<x2,
∴OA=-x1,OB=x2;。
令x=0,得y=p,∴C(0,p),∴OC=|p|。
由三角函数定义得:。
∵tan∠CAO-tan∠CBO=1,即 ,化简得:。
将 代入得:,化简得:。
由(1)知n+4m=0,
∴当n=1时,;当n=-1时,。
∴m、n的值为: ,n=-1(此时抛物线开口向上)或 ,n=1(此时抛物线开口向下)。
(3)解:由(2)知,当p>0时,n=1, ,
∴抛物线解析式为:。
联立抛物线与直线y=x+3解析式得到:,
化简得: *。
∵二次函数图象与直线y=x+3仅有一个交点,
∴一元二次方程*根的判别式等于0,即△=02+16(p-3)=0,解得p=3。
∴抛物线解析式为:。
当x=2时,二次函数有最大值,最大值为4。
∴当p>0且二次函数图象与直线y=x+3仅有一个交点时,二次函数的最大值为4。
【考点】二次函数综合题,曲线上点的坐标与方程的关系,一元二次方程根的判别式和根与系数的关系,锐角三角函数定义,二次函数的性质。
【分析】(1)由题意可知抛物线的对称轴为x=2,利用对称轴公式,化简即得n+4m=0。
(2)利用三角函数定义和抛物线与x轴交点坐标性质求解.特别需要注意的是抛物线的开口方向未定,所以所求m、n的值将有两组。
(3)利用一元二次方程的判别式等于0求解.当p>0时,m、n的值随之确定;将抛物线的解析式与直线的解析式联立,得到一个一元二次方程;由交点唯一可知,此一元二次方程的判别式等于0,据此求出p的值,从而确定了抛物线的解析式;最后由抛物线的解析式确定其最大值。
2. (2012广东汕头12分)如图,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连接BC、AC.
(1)求AB和OC的长;
(2)点E从点A出发,沿x轴向点B运动(点E与点A、B不重合),过点E作直线l平行BC,交AC于点D.设AE的长为m,△ADE的面积为s,求s关于m的函数关系式,并写出自变量m的取值范围;
(3)在(2)的条件下,连接CE,求△CDE面积的最大值;此时,求出以点E为圆心,与BC相切的圆的面积(结果保留π).
【答案】解:(1)在中,
令x=0,得y=-9,∴C(0,﹣9);
令y=0,即,解得:x1=﹣3,x2=6,∴A(﹣3,0)、B(6,0)。
∴AB=9,OC=9。
(2)∵ED∥BC,∴△AED∽△ABC,∴,即:。
∴s=m2(0<m<9)。
(3)∵S△AEC=AE•OC=m,S△AED=s=m2,
∴S△EDC=S△AEC﹣S△AED
=﹣m2+m=﹣(m﹣)2+。
∴△CDE的最大面积为,
此时,AE=m=,BE=AB﹣AE=。
又,
过E作EF⊥BC于F,则Rt△BEF∽Rt△BCO,得:,即:。
∴。
∴以E点为圆心,与BC相切的圆的面积 S⊙E=π•EF2=。
【考点】二次函数综合题,曲线上点的坐标与方程的关系,相似三角形的判定和性质,二次函数的最值,勾股定理,直线与圆相切的性质。
【分析】(1)已知抛物线的解析式,当x=0,可确定C点坐标;当y=0时,可确定A、B点的坐标,从而确定AB、OC的长。
(2)直线l∥BC,可得出△AED∽△ABC,它们的面积比等于相似比的平方,由此得到关于s、m的函数关系式;根据题目条件:点E与点A、B不重合,可确定m的取值范围。
(3)①首先用m列出△AEC的面积表达式,△AEC、△AED的面积差即为△CDE的面积,由此可得关于S△CDE关于m的函数关系式,根据函数的性质可得到S△CDE的最大面积以及此时m的值。
②过E做BC的垂线EF,这个垂线段的长即为与BC相切的⊙E的半径,可根据相似三角形△BEF、△BCO得到的相关比例线段求得该半径的值,由此得解。
3. (2012广东深圳9分)如图,已知△ABC的三个顶点坐标分别为A(-4,0)、B(1,0)、C(-2,6).
(1)求经过A、B、C三点的抛物线解析式;
(2)设直线BC交y轴于点E,连接AE,求证:AE=CE;[来源:Z&xx&k.Com]
(3)设抛物线与y轴交于点D,连接AD交BC于点F,试问以A、B、F,为顶点的三角形与△ABC相似吗?
请说明理由.
【答案】解:(1)∵抛物线经过A(-4,0)、B(1,0),∴设函数解析式为:y=a(x+4)(x-1)。
又∵由抛物线经过C(-2,6),∴6=a(-2+4)(-2-1),解得: a=-1。
∴经过A、B、C三点的抛物线解析式为:y=-(x+4)(x-1),即y=-x2-3x+4。
(2)证明:设直线BC的函数解析式为y=kx+b,
由题意得: ,解得:。
∴直线BC的解析式为y=-2x+2.
∴点E的坐标为(0,2)。
∴。
∴AE=CE。
(3)相似。理由如下:
设直线AD的解析式为y=k1x+b1,则 ,解得:。
∴直线AD的解析式为y=x+4。
联立直线AD与直线BC的函数解析式可得:,解得:。
∴点F的坐标为( )。
则。
又∵AB=5,,
∴。∴。
又∵∠ABF=∠CBA,∴△ABF∽△CBA。
∴以A、B、F为顶点的三角形与△ABC相似。
【考点】二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,勾股定理,相似三角形的判定。
【分析】(1)利用待定系数法求解即可得出抛物线的解析式。
(2)求出直线BC的函数解析式,从而得出点E的坐标,然后分别求出AE及CE的长度即可证明出结论。
(3)求出AD的函数解析式,然后结合直线BC的解析式可得出点F的坐标,根据勾股定理分别求出BF,BC 得出;由题意得∠ABF=∠CBA, 即可作出判断。
4.(2011广州24. 14分)已知关于x的二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象经过点C(0,1),且与x轴交于不同的两点A、B,点A的坐标是(1,0)
(1)求c的值;
(2)求a的取值范围;
(3)该二次函数的图象与直线y=1交于C、D两点,设A、B、C、D四点构成的四边形的对角线相交于点P,记△PCD的面积为S1,△PAB的面积为S2,当0