二次函数中和角有关的存在性问题
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二次函数与三角形的存在性问题一、预备知识1、坐标系中或抛物线上有两个点为P (x1,y ),Q (x2,y )(1)线段对称轴是直线2x 21x x +=(2)AB 两点之间距离公式:221221)()(y y x x PQ -+-=中点公式:已知两点()()2211y ,x Q ,y ,x P ,则线段PQ 的中点M 为⎪⎭⎫ ⎝⎛++222121y y ,x x 。
2、两直线的解析式为11b x k y +=与 22b x k y +=如果这两天两直线互相垂直,则有121-=⋅k k3、平面内两直线之间的位置关系:两直线分别为:L1:y=k1x+b1 L2:y=k2x+b2(1)当k1=k2,b1≠b2 ,L1∥L2(2)当k1≠k2, ,L1与L2相交(3)K1×k2= -1时, L1与L2垂直二、三角形的存在性问题探究:三角形的存在性问题主要涉及到的是等腰三角形,等边三角形,直角三角形(一)三角形的性质和判定:1、等腰三角形性质:两腰相等,两底角相等,三线合一(中线、高线、角平分线)。
判定:两腰相等,两底角相等,三线合一(中线、高线、角平分线)的三角形是等腰三角形。
2、直角三角形性质:满足勾股定理的三边关系,斜边上的中线等于斜边的一半。
判定:有一个角是直角的三角形是直角三角形。
3、等腰直角三角形性质:具有等腰三角形和等边三角形的所以性质,两底角相等且等于45°。
判定:具有等腰三角形和等边三角形的所以性质的三角形是等腰直角三角形4、等边三角形性质:三边相等,三个角相等且等于60°,三线合一,具有等腰三角形的一切性质。
判定:三边相等,抛物线或坐标轴或对称轴上三个角相等,有一个角是60°的等腰三角形是等边三角形。
总结:(1)已知A 、B 两点,通过“两圆一线”可以找到所有满足条件的等腰三角形,要求的点(不与A 、B 点重合)即在两圆上以及两圆的公共弦上(2)已知A 、B 两点,通过“两线一圆”可以找到所有满足条件的直角三角形,要求的点(不与A 、B 点重合)即在圆上以及在两条与直径AB 垂直的直线上。
二次函数背景下的相似三角形存在性问题
二次函数背景下的相似三角形存在性问题是中考数学常考的题型,在考试中一般出现在压轴题的位置,综合性强,难度略大。
这篇文章主要来讨论下二次函数背景下的相似三角形存在性问题的解题思路方法及应用举例。
【模型解读】
在坐标系中确定点,使得由该点及其他点构成的三角形与其他三角形相似,即为“相似三角形存在性问题”.
【相似判定】
判定1:三边对应成比例的两个三角形是相似三角形;
判定2:两边对应成比例且夹角相等的两个三角形是相似三角形;
判定3:有两组角对应相等的三角形是相似三角形.
以上也是坐标系中相似三角形存在性问题的方法来源,根据题目给的已知条件选择恰当的判定方法,解决问题.
【题型分析】
通常相似的两三角形有一个是已知的,而另一三角形中有1或2个动点,即可分为“单动点”类、“双动点”两类问题.
【思路总结】
根据相似三角形的做题经验,可以发现,判定1基本是不会用的,这里也一样不怎么用,对比判定2、3可以发现,都有角相等!
所以,要证相似的两个三角形必然有相等角,关键点也是先找到一组相等角.
然后再找:
思路1:两相等角的两边对应成比例;
思路2:还存在另一组角相等.
事实上,坐标系中在已知点的情况下,线段长度比角的大小更容易表示,因此选择方法可优先考虑思路1.
一、如何得到相等角?
二、如何构造两边成比例或者得到第二组角?
搞定这两个问题就可以了.
【例题】
【分析】
综上所述,点P的坐标为(3,2)或(3,9).
【总结】
【练习】
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特殊图形存在性问题一、等腰三角形1、情景:平面内有点A、B,要找到点P使得△ABP为等腰三角形。
2、思想:分类讨论(1)A为顶点:AB=AP(以A为圆心、AB长为半径画圆)(2)B为顶点:AB=BP(以B为圆心、AB长为半径画圆)(3)P为顶点:PA=PB(AB中垂线)【注】:1.利用两圆一线,找到符合要求的点,如P在抛物线对称轴上,在x轴上等;然后将问题转化为,求线段等长。
2.求线段等长:两点间距离(最笨的方法);向坐标轴做垂线,构造一线三等角例1.如图,抛物线y=−x2+2x+3y=−x2+2x+3与y轴交于点C,点D(0,1),点P是抛物线上的动点.若△PCD是以CD为底的等腰三角形,则点P的坐标为______.练习1.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A,B 两点,A点在原点的左侧,B点的坐标为(3,0),与y轴交于C(0,−3)点,点P是直线BC下方的抛物线上一动点.(1)求这个二次函数的表达式;(2)在直线BC找一点Q,使得△QOC为等腰三角形,写出Q点坐标.练习2、已知抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(3,0)、C(0,3)三点,直线l 是抛物线的对称轴.(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点P是直线l上的一个动点,当△PAC的周长最小时,求点P的坐标;(3)在直线l上是否存在点M,使△MAC为等腰三角形?若存在,直接写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.练习3.如图,抛物线y=ax2+bx﹣3(a≠0)的顶点为E,该抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且BO=OC=3AO,直线y=﹣x+1与y轴交于点D.(1)求抛物线的解析式;(2)证明:△DBO∽△EBC;(3)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PBC是等腰三角形?若存在,请直接写出符合条件的P点坐标,若不存在,请说明理由.练习4.如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交A(−1,0),B(−3,0)两点,与y轴交于点C(0,−3),其顶点为D.(1)求该抛物线的解析式,并用配方法把解析式化为y=a(x−h)2+k的形式;(2)动点M从点D出发,沿抛物线对称轴方向向上以每秒1个单位的速度运动,运动时间为t,连接OM,BM,当t为何值时,△OMB为等腰三角形?练习5.如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(m,m),点B的坐标为(n,﹣n),抛物线经过A、O、B三点,连接OA、OB、AB,线段AB交y轴于点C.已知实数m、n (m<n)分别是方程x2﹣2x﹣3=0的两根.(1)求抛物线的解析式;(2)若点P为线段OB上的一个动点(不与点O、B重合),直线PC与抛物线交于D、E 两点(点D在y轴右侧),连接OD、BD.①当△OPC为等腰三角形时,求点P的坐标;②求△BOD 面积的最大值,并写出此时点D的坐标.25.(10分)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c经过原点O,与x轴交于点A(5,0),第一象限的点C(m,4)在抛物线上,y轴上有一点B(0,10).(Ⅰ)求抛物线的解析式及它的对称轴;(Ⅱ)点P(0,n)在线段OB上,点Q在线段BC上,若OP=2BQ,且P A=QA.求n 的值;(Ⅲ)在抛物线的对称轴上,是否存在点M,使以A,B,M为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.19-红桥一模25.(10分)如图,抛物线y=x2+bx+c与y轴交于点C(0,﹣4),与x轴交于点A,B,且B点的坐标为(2,0).(1)求该抛物线的解析式.(2)若点P是AB上的一动点,过点P作PE∥AC,交BC于E,连接CP,求△PCE面积的最大值.(3)若点D为OA的中点,点M是线段AC上一点,且△OMD为等腰三角形,求M点的坐标.(17河北一模)25(10分)如图,己知抛物线y=x2+bx+c图象经过点A(﹣1,0),B(0,﹣3),抛物线与x轴的另一个交点为C.(1)求这个抛物线的解析式:(2)若抛物线的对称轴上有一动点D,且△BCD为等腰三角形(CB≠CD),试求点D的坐标;二、直角三角形1.情景:平面内有点A、B,要找到点P使得△ABP为直角三角形2.思想:分类讨论(1)A为顶点:∠A(过A做垂线)(2)B为顶点:∠B(过B做垂线)(3)P为顶点:∠C(AB为直径的圆)【注】1.等腰直角三角形,只需在两直线上上下找与AB等长以及过O做AB垂线与圆交点即可例1.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c的图象经过矩形OABC的顶点A,B与x 轴交于点E,F且B,E两点的坐标分别为B(2,32)E(−1,0)(1)求二次函数的解析式;(2)在抛物线上是否存在点Q,使△QBF为直角三角形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.练习1.如图,抛物线y=x2+bx+3顶点为P,且分别与x轴、y轴交于A、B两点,点A在点P的右侧,tan∠ABO=13(1)求抛物线的对称轴和PP的坐标.(2)在抛物线的对称轴上是否存在这样的点D,使△ABD为直角三角形?如果存在,求点D 的坐标;如果不存在,请说明理由.例2.如图,抛物线y=−x2+bx+c与x轴相交于AB两点,与y 轴相交与点C,且点B与点CC 的坐标分别为(3,0),C(0,3),点M是抛物线的顶点.(1)求二次函数的关系式(2)在MB上是否存在点P,过点P作PD⊥x轴于点D,OD=m,使△PCD为直角三角形?如果存在,请直接写出点P的坐标;如果不存在,请说明理由练习2.如图,在平面直角坐标系中,直线y=−13x+2交x轴点P,交y轴于点A.抛物线y=x2+bx+c的图象过点E(−1,0),并与直线相交于A、B两点.(1)求抛物线的解析式(关系式);(2)过点A作AC⊥AB交x轴于点C,求点C的坐标;(3)除点C外,在坐标轴上是否存在点M,使得△MAB是直角三角形?若存在,请求出点M 的坐标;若不存在,请说明理由.练习3.如图,抛物线y=x2+bx+c与直线y=x﹣3交于A、B两点,其中点A在y轴上,点B坐标为(﹣4,﹣5),点P为y轴左侧的抛物线上一动点,过点P作PC⊥x轴于点C,交AB于点D.(1)求抛物线的解析式;(2)以O,A,P,D为顶点的平行四边形是否存在?如存在,求点P的坐标;若不存在,说明理由.(3)当点P运动到直线AB下方某一处时,过点P作PM⊥AB,垂足为M,连接PA使△PAM为等腰直角三角形,请直接写出此时点P的坐标.(18东丽-一模)25.如图,在平面直角坐标系中,点A、B的坐标分别为(1,1)、(1,2),过点A、B分别作y轴的垂线,垂足为D、C,得到正方形ABCD,抛物线y=x2+bx+c经过A、C两点,点P为第一象限内抛物线上一点(不与点A重合),过点P分别作x轴y轴的垂线,垂足为E、F,设点P的横坐标为m,矩形PFOE与正方形ABCD重叠部分图形的周长为l.(1)直接写出抛物线所对应的函数表达式.(2)当矩形PFOE的面积被抛物线的对称轴平分时,求m的值.(3)当m<2时,求L与m之间的函数关系式.(4)设线段BD与矩形PFOE的边交于点Q,当△FDQ为等腰直角三角形时,直接写出m的取值范围.三、平行四边形存在性问题类型一:1.情景:一直平面内三点A、B、C,求一点P使四边形ABCP为平行四边形2.思想:分类讨论(1)以AC为对角线:ABCP1(2)以AB为对角线:ACBP3(3)以BC为对角线:ACP2B【注】找到P点后,用平行四边形的判定定理,求等长线段,或利用等角度、平行线求坐标即可。
中考数学几何模型第二十四节:二次函数相等角存在性问题438.二次函数面积定值相等角存在性问题(初三)如图,已知点A(―1,0),B(3,0),C(0,1)在抛物线y=ax2+bx+c上.(1)求抛物线解析式:(2)在直线BC上方的抛物线上求一点P,使△PBC面积为1;(3)在x轴下方且在抛物线对称轴上,是否存在一点Q,使∠BQC=∠BAC?若存在,求出Q点坐标;若不存在,说明理由.439.二次函数内心在x轴上相等角存在性问题(初三)如图,已知:抛物线y=x2+bx+c与直线1交于点A(―1,0),C(2,―3),与x轴另一交点为B.(1)求抛物线的解析式(2)在抛物线上找一点P,使△ACP的内心在x轴上,求点P的坐标;(3)M是抛物线上一动点,过点M作x轴的垂线,垂足为N,连接BM.在(2)的条件下,是否存在点M,使∠MBN=∠APC?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.440.二次函数角度相等四边形面积最大值(初三)x+3的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,点C的坐标为(―2,0),如图,在平面直角坐标系x0y中,一次函数y=―12抛物线经过A,B,C三点(1)求抛物线的解析式;(2)直线AD与y轴负半轴交于点D,且∠BAO=∠DAO,求证:OB=OD(3)在(2)的条件下,若直线AD与抛物线的对称轴1交于点E,连接BE,在第一象限内的抛物线上是否存在一点P,使四边形BEAP的面积最大?若存在,请求出点P的坐标及四边形BEAP面积的最大值;若不存在,请说明理由.441.二次函数面积定值二倍角存在性问题(初三)如图,抛物线y=ax2+bx+c经过A(―1,0)、B(4,0)、C(0,2)三点,点D(x,y)为抛物线上第一象限内的一个动点.(1)求抛物线所对应的函数表达式;(2)当△BCD的面积为3时,求点D的坐标;(3)过点D作DE⊥BC,垂足为点E,是否存在点D,使得△CDE中的某个角等于∠ABC的2倍?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由.442.二次函数相等角存在性问题讨论(初三)如图,已知二次函数y=―x2+bx+c的图象经过点A(―1,0),B(3,0),与y轴交于点C.(1)求抛物线的解析式(2)抛物线上是否存在点P,使∠PAB=∠ABC,若存在请直接写出点P的坐标.若不存在,请说明理由.443.二次函数相等角存在性问题线段比值的定值(初三)已知,抛物线y=ax2+bx+c经过A(―1,0)、B(3,0)、C(0,3)三点,点P是抛物线上一点.(1)求抛物线的解析式:(2)当点P位于第四象限时,连接AC,BC,PC,若∠PCB=∠ACO,求直线PC的解析式;的值是否为定值?若是,请求出(3)如图2,当点P位于第二象限时,过P点作直线AP,BP分别交y轴于E,F两点,请问CECF此定值;若不是,请说明理由.444.二次函数铅垂定理面积最大值相等角存在性问题(初三)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c与两坐标轴相交于点A(―1,0)、B(3,0)、C(0,3),D是抛物线的顶点,E是线段AB的中点.(1)求抛物线的解析式,并写出D点的坐标;(2)F(x,y)是抛物线上的动点:①当x>1,y>0时,求△BDF的面积的最大值;②当∠AEF=∠DBE时,求点F的坐标.445.二次函数将军饮马最小值相等角存在性问题(初三)如图,直线y=―x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,抛物线y=―x2+bx+c经过点B、C,与x轴另一交点为A,顶点为D.(1)求抛物线的解析式;(2)在x轴上找一点E,使EC+ED的值最小,求EC+ED的最小值;(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点P,使得∠APB=∠OCB?若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.446.二次函数相等角存在性问题动点翻折问题(初三)如图,二次函数y=x2+bx+3的图象与y轴交于点A,过点A作x轴的平行线交抛物线于另一点B,拋物线过点C(1,0),且顶点为D,连接AC、BC、BD、CD.(1)填空:b=________(2)点P是抛物线上一点,点P的横坐标大于1,直线PC交直线BD于点Q.若∠CQD=∠ACB,求点P的坐标;(3)点E在直线AC上,点E关于直线BD对称的点为F,点F关于直线BC对称的点为G,连接AG.当点F在x轴上时,直接写出AG的长.447.二次函数铅垂定理面积最大值相等角存在性问题(初三)如图,已知抛物线y=ax2+bx+5经过A(―5,0),B(―4,―3)两点,与x轴的另一个交点为C,顶点为D,连接CD.(1)求该抛物线的表达式;(2)点P为该拋物线上一动点(与点B、C不重合),设点P的横坐标为t.①当点P在直线BC的下方运动时,求△PBC的面积的最大值;②该拋物线上是否存在点P,使得∠PBC=∠BCD?若存在,求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.答案438【解】(1)设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x―3),将C(0,1)代入得―3a =1,解得:a =―13,∴拋物线的解析式为y =―13x 2+23x +1.(2)如图,过点P 作PD ⊥x,交BC 于点D.设直线BC 的解析式为y =kx +b,则{3k +b =0b =1,解得:k =―13,∴直线BC 的解析式为y =―13x +1.设点P (x,―13x 2+23x +1),则D (x,―13x +1)∴PD =(―13x 2+23x +1)―(―13x +1)=―13x 2+x,∴S △PBC =12OB ⋅DP =12×3×(―13x 2+x )=―12x 2+32x.又∵S △PBC =1,∴―12x 2+32x =1,整理得:x 2―3x +2=0,解得:x =1或x =2,∴点P 的坐标为(1,43)或(2,1).(3)存在.作△ABC 的外接圆E,与x 轴下方对称轴的交点就是所求的Q 点,连接QC 、BQ,弦BC 所对的圆周角相等,即∠BQC =∠BAC .∵A(―1,0),C(0,1),∴OC =OA =1∴∠BAC =45∘.∵∠BQC =∠BAC =45∘,则∠CEB =90∘.设⊙E 的半径为x,则Rt △CEB 中,由勾股定理可知CM 2+BE 2=BC 2,即2x 2=10,解得:x =5(负值舍去),∵AC 的垂直平分线的为直线y =―x,AB 的垂直平分线为直线x =1,∴点E 为直线y =―x 与x =1的交点,即E(1,―1),∴Q 的坐标为(1,―1―5).439【解】(1)把点A(―1,0),C(2,―3)代入y =x 2+bx +c,得到方程组:{0=1―b +c ―3=4+2b +c ,解得{b =―2c =―3,∴抛物线的解析式为y =x 2―2x ―3;(2)作点C 关于x 轴的对称点C 1,则C 1(2,3),连接AC 1并延长与抛物线交于点P,由图形的对称性可知P 为所求的点,设直线AC 1的解析式为y =mx +n,由题意得:{0=―m +n 3=2m +n ,解得:{m =1n =1,∴直线AC 1的解析式为y =x +1,将直线和拋物线的解析式联立得:{y =x +1y =x 2―2x ―3,解得{x=―1y=0(舍去)或{x=4y=5,∴P(4,5);(3)存在点M,理由如下:已知A(―1,0),P(4,5),由两点距离公式可得:AP=(―1―4)2+(0―5)2=52,同理可求得AC=32,PC=217,∴AP2+AC2=PC2,∠PAC=90∘,∴tan ∠APC=ACAP =35,∵∠MBN=∠APC,∴tan ∠MBN=tan ∠APC,∴MNBN =35,设点M(m,m2―2m―3),则|m2―2m―3||3―m|=35(m≠3),解得m=―25或m=―85,当m=―25时,m2―2m―3=(―25)2―2×(―25)―3=―5125,∴M(―25,―5125),当m=―85,m2―2m―3=(―85)2―2×(―85)―3=―6925,∴M(―85,6925),∴综上所述,M的坐标为(―25,―5125),(―85,6925).440【解】(1)令y=0,则―12x+3=0,解得x=6,令x =0,则y =3,∴A(6,0),B(0,3),设抛物线的解析式为y =ax 2+bx +c,把A,B,C 三点坐标代入解析式,得:{36a +6b +c =0c =34a ―2b +c =0,解得:{a =―14b =1c =3,∴抛物线的解析式为y =―14x 2+x +3;(2)证明:∵在平面直角坐标系xOy 中,∴∠BOA =∠DOA =90∘,在△BOA 和△DOA 中,{∠BOA =∠DOAOA =OA ∠BAO =∠DAO,∴△BOA≅△DOA (ASA),∴OB =OD,(3)存在,理由如下:如图,过点E 作EM ⊥y 轴于点M,∵y =―14x 2+x +3=―14(x ―2)2+4,∴抛物线的对称轴是直线x =2,∴E 点的横坐标是2,即EM =2,∵B(0,3),∴OB =OD =3,∴BD =6,∵A(6,0),∴OA =6,∴S △ABE =S △ABD ―S △DBE =12×6×6―12×6×2=12,设点P 的坐标为(t,―14t 2+t +3),连接PA,PB,过点P 作PN ⊥x 轴丁点H 1,交直线AB 于点N,过点B 作BH 2⊥PN 于点H 2,∴N (t,―12t +3),∴PN =―14t 2+t +3―(―12t +3)=―14t 2+32t,∵AH 1+BH 2=OA =6,S △ABP =S △NBP +S △ANP =12PN ∙BH 2+12PN ⋅AH 1=12PN ⋅OA,∴S △ABP =12×6(―14t 2+32t )=―34(t ―3)2+274,∵―34<0,抛物线开口向下,函数有最大值,∴当t =3时,△BPA 面积的最大值是274,此时四边形BEAP 的面积最大,∴四边形BEAP 的面积最大值为274+12=754,∴当P 点坐标是(3,154)时,四边形BEAP 面积的最大值是754.441【解】(1)将A(―1,0)、B(4,0)、C(0,2)代入y =ax 2+bx +c 得:{a ―b +c =016a +4b +c =0c =2,解得{a =―12b =32c =2故抛物线的解析式为y =―12x 2+32x +2.(2)如图1,过D 作DG ⊥x 轴,与BC 交于K 点,由B(4,0)、C(0,2)可得直线BC 的解析式为y =―12x +2,设D (x,―12x 2+32x +2),K (x,―12x +2)∴DK =―12x 2+32x +2―(―12x +2)=―12x 2+2x∴S △BCD =12×0OB ×DK =12×4×(―12x 2+2x )=―x 2+4x =3,解得:∴x =1或3,∵当x =1时,y =3,当x =3时,y =2,∴点D 的坐标为(1,3)或(3,2).(3)存在,分两种情况考虑:①当∠DCE =2∠ABC 时,如图2,取点F(0,―2),连接BF.∵OC =OF,OB ⊥CF,∴∠ABC =∠ABF ,∴∠CBF =2∠ABC.∵∠DCB =2∠ABC ,∴∠DCB =∠CBF,∴CD//BF.∵点B(4,0),F(0,―2),∴直线BF 的解析式为y =12x ―2,∴直线CD 的解析式为y =12x +2.联立直线CD 及抛物线的解析式成方程组得:{y =12x +2y =―12x 2+32x +2,解得:{x =0y =2(舍去),{x =2y =3,∴点D 的坐标为(2,3);②当∠CDE =2∠ABC 时,过点C 作CN ⊥BF 于点N,交OB 于H.作点N 关于BC 的对称点P,连接NP 交BC 于点Q,如图3所示.∵∠OCH =90∘―∠OHC,∠OBF =90∘―∠BHN ,∠OHC =∠BHN在△OCH与△OBF中{∠OOH=∠BOF∠OCH=∠OBF,∴△OCH∽△OBF,∴OHOF =OCOB,即OH2=24∴OH=1,H(1,0).设直线CN的解析式为y=kx+n(k≠0),:∵C(0,2),H(1,0),∴{n=2k+n=0,解得{k=―2 n=2,∴直线CN的解析式为y=―2x+2.联立直线BF及直线CN成方程组得:{y=12x―2y=―2x=2,解得:{x=85y=―65,∴点N的坐标为(85,―65).∵点B(4,0),C(0,2),∴直线BC的解析式为y=-12x+2.∵NP⊥BC,且点N(85,-65),∴直线NP的解析式为y=2x-225.联立直线BC及直线NP成方程组得:{y=-12x+2y=2x-225,解得:{x=6425y=1825,∴点Q的坐标为(6425,1825).∵点N(85,-65),点N,P关于BC对称,∴点P的坐标为(8825,6625).∵点C(0,2),P(8825,6625),∴直线CP 的解析式为y =211x +2.将y =211x +2代入:y =-12x 2+32x +2整理,得:11x 2-29x =0,解得:x 1=0(舍去),x 2=2911,∴点D 的横坐标为2911.综上所述:存在点D,使得△CDE 的某个角恰好等于∠ABC 的2倍,点D 的横坐标为2或2911.442.【解】(1)根据题意得{-1-b +c =0-9+3b +c =0,解得{b =2c =3.故抛物线的解析式为y =-x 2+2x +3;(2)分两种情况,如图中的P1和P2:①易知,二次函数y =-x 2+2x +3的对称轴是直线x =1,当x =0时,y =3,则C(0,3),点C 关于对称轴的对应点P 1(2,3),②AP 2//BC 时,满足题意,设直线BC 的解析式为y =kx +3,则3k +3=0,解得k =-1.则直线BC 的解析式为y =-x +3,设与BC 平行的直线AP 2的解析式为y =-x +m,把A(-1,0)代入得:则1+m =0,解得m =-1.则与BC 平行的直线AP 2的解析式为y =-x -1,联立拋物线解析式得:{y =-x -1y =-x 2+2x +3,解得{x =4y =-5,{x =-1y =0(舍去).P 2(4,-5).综上所述,P 1(2,3),P 2(4,-5).443.【解】(1)将A(-1,0)、B(3,0)、C(0,3)代入y =ax 2+bx +c,∴{a -b +c =09a +3b +c =0c =3,∴{a =-1b =2c =3,∴y =-x 2+2x +3(2)如图,过点B 作MB ⊥CB 交于点M,过点M 作MN ⊥x 轴交于点N,∵A(-1,0)、C(0,3),B(3,0),∴OA =1,OC =3,BC =32,∴tan ∠ACO =13,∵∠PCB =∠ACO,∴tan ∠BCM =13=BM BC=BM 32∴BM =2,∵OB =OC,∴∠CBO =45∘,∴∠NBM =45∘,∴MN =NB =1,∴M(2,-1),设直线CM 的解析式为y =kx +b,∴{b =32k +b =-1,∴{k =-2b =3,∴直线PC 的解析式为y =-2x +3;(3)CE CF 的值是为定值13.理由如下:设P (t,-t 2+2t +3),设直线AP 的解析式为y =k 1x +b 1,把A(-1,0),P (t,-t 2+2t +3)代入得:∴{tk 1+b 1=-t 2+2t +3-k 1+b 1=0,∴{k 1=3-t b 1=3-t ,∴直线AP 的解析式为y =(3-t)x +(3-t),∴E(0,3-t),∴CE =EO -CO =3-t -3=-t,设直线BP 的解析式为y =k 2x +b 2,把B(3,0)、P (t,-t 2+2t +3)代入得:∴{k 2t +b 2=-t 2+2t +33k 2+b 2=0,∴{k 2=-t -1b 2=3t +3,∴直线BP 的解析式为:y =(-t -1)x +3t +3,∴F(0,3t +3),∴OF =3t +3∴CF =CO -OF =3-(3t +3)=-3t,∴CE CF =13,∴CE CF 的值是为定值13.444.【解】(1)将A(-1,0)、B(3,0)、C(0,3)代入y =ax 2+bx +c,{a -b +c =09a +3b +c =0c =3,解得:{a =-1b =2c =3,∴抛物线的解析式为y =-x 2+2x +3.∵y =-x 2+2x +3=-(x -1)2+4,∴顶点D 的坐标为(1,4)(2)①过点F 作FM ⊥x 轴,交BD 于点M,如图1所示.设直线BD 的解析式为y =mx +n(m ≠0),将(3,0)、(1,4)代入y =mx +n,{3m +n =0m +n =4,解得:{m =-2n =6,∴直线BD 的解析式为y =-2x +6.∵点F 的坐标为(x,-x 2+2x +3),∴点M 的坐标为(x,-2x +6),(1<x <3)∴FM =-x 2+2x +3-(-2x +6)=-x 2+4x -3,∴S △BDF =12FM ⋅(x B -x D )=(-x 2+4x -3)×1=-(x -2)2+1.∵-1<0,∴当x =2时,S △BDF 取最大值,最大值为1.②过点E 作EN//BD 交y 轴于点G1,交抛物线于点F 1,在y 轴负半轴取OG2=OG1,连接EG2,射线EG2交抛物线于点F 2,如图2,F1和F2足满足条件的F 点.∵EF 1//BD,∴∠AEF 1=∠DBE.∵OG1=OG2,EO ⊥G1G2,∴∠AEF 2=∠AEF 1=∠DBE.∵E 是线段AB 的中点,A(-1,0),B(3,0),∴点E 的坐标为(1,0).设直线EF1的解析式为y=-2x+b1,将E(1,0)代入y=-2x+b1,得-2+b1=0,解得:b1=2,∴直线EF1的解析式为y=-2x+2.联立直线EF1、抛物线解析式成方程组,{y=-2x+2y=-x2+2x+3,解得:{x=2-5y=25-2,或{x=2+5y=-25-2(舍去),∴点F1的坐标为(2-5,25-2).当x=0时,y=-2x+2=2,∴点Gl的坐标为(0,2),∴点G2的坐标为(0,-2).同理,可求出直线EF2的解析式为y=2x-2.联立直线EF2、抛物线解析式成方程组,{y=2x-2y=-x2+2x+3,解得:{x=-5y=-25-2,或{x=5y=25-2(舍去),∴点F2的坐标为(-5,-25-2).综上所述:当∠AEF=∠DBE时,点F的坐标为(2-5,25-2)或(-5,-25-2).445.【解】(1)直线y=-x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,则点B、C的坐标分别为(3,0)、(0,3),将点B、C的坐标代入二次函数表达式得:{-9+3b+c=0c=3,解得:{b=2c=3,故抛物线的表达式为:y=-x2+2x+3,(2)如图1,作点C关于x轴的对称点C',连接CD交x轴于点E,则此时EC+ED为最小,∵抛物线的顶点D坐标为(1,4),点C'(0,-3),将C'、D的坐标代入一次函数表达式并解得:直线C'D的表达式为:y=7x-3,当y=0时,x=3,7故点E(3,0),由两点距离公式可得:DC'=52,则EC+ED的最小值为DC'=52;7(3)设BC与对称轴交于点M,则∠AMB=2∠BMN=∠OCB,以点M为圆心,MA为半径作圆,交对称轴与点P1、P2,∴∠AMB=∠APP1B,此时P1就是x轴上方,符合题意的P点,作点P1关于x轴的对称点P2,此时P2就是x轴下方符合题意的P点.易知∠CBO=45∘,∴△BMN是等腰直角三角形。
二次函数中与角有关的存在性问题与角有关的存在性问题包括相等角的存在性、二倍角或半角的存在性,其他倍数关系角的存在性等,解决这类问题我们通常利用以下知识点去构造相关角:①平行线的同位角、内错角相等;②等腰三角形的等边对等角;③相似三角形对应角相等;④全等三角形对应角相等;⑤三角形的外角定理等。
然后利用解直角三角形、相似三角形边的比例关系作为计算工具去计算求解,难度相对较大,需要同学们灵活运用,融会贯通。
【类型一 相等角的存在性问题】(一).利用平行线、等腰三角形构造相等角例1 如图,直线33+-=x y 与x 轴、y 轴分别交于A ,B 两点,抛物线c bx x y ++-=2与直线y =c 分别交y 轴的正半轴于点C 和第一象限的点P ,连接PB ,得BOA PCB ≌△△(O 为坐标原点)。
若抛物线与x 轴正半轴交点为点F ,设M 是点C ,F 间抛物线上的一点(包括端点),其横坐标为m . (1)直接写出点P 的坐标和抛物线的解析式. (2)求满足POA MPO ∠=∠的点M 的坐标.解:(1)易得点P 坐标为(3,4),抛物线解析式为432++-=x x y .(2) ①当点M 在线段OP 上方时,∵CP ∥x 轴,∴当点C 、M 重合时,∠MPO=∠POA ,∴点M 的坐标为(0,4);②当点M 在线段OP 下方时,在x 轴正半轴取点D ,连接DP ,使得DO=DP ,此时∠DPO=∠POA.设点D 坐标为(n ,0),则DO=n ,()16322+-=n DP ,∴()16322+-=n n ,解得:n=625,∴点D 坐标为⎪⎭⎫⎝⎛0625,. 设直线PD 解析式为b kx y +=,代入得:7100724+-=x y .联立抛物线解析式得⎪⎭⎫⎝⎛49124,724M 综上所述:点M 的坐标为(0,4)或⎪⎭⎫⎝⎛49124,724(二).利用相似三角形构造相等角例2 如图,抛物线c bx x y ++=221与x 轴交于A 、B 两点,与y 轴交于点C ,其对称轴交抛物线于点D ,交x 轴于点E ,已知OB=OC=6. (1)求抛物线的解析式及点D 的坐标;(2)连接BD ,F 为抛物线上一动点,当EDB FAB ∠=∠时,求点F 的坐标;解:(1)因为OB=OC=6,所以B (6,0),C ()6,0-, 将B、C点坐标代入解析式,得()8221622122--=--=x x x y , 所以点D 的坐标为(2,—8)(2)如图1,过F 作FG ⊥x 轴于点G ,设⎪⎭⎫ ⎝⎛--6221,F 2x x x ,则FG=62212--x x ,AG=x +2,当EDB FAB ∠=∠时,且B ED GA ∠=∠F ,所以BDE FAG ∽△△,所以FGAGEB DE =,即262212482=--+=x x x , 当点F 在x 轴上方时,则有12422--=+x x x ,解得x=—2(舍去)或x=7,此时F 点的坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛297,;当点F 在x 轴下方时,则有)(12422---=+x x x ,解得x=—2(舍去)或x=5,此时F 点的坐标为⎪⎭⎫⎝⎛-275,,,综上可知点F 的坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛297,或⎪⎭⎫ ⎝⎛-275,.【类型二二倍角或半角的存在性问题】(一).二倍角的构造方法如图,已知α∠,我们可以利用等腰三角形和外角定理去构造α2,在BC 边上找一点D,使得BD=AD,则α2ADC=∠.这样我们就构造出了二倍角,接下来利用三角函数(一般用正切)计算就可以了。
二次函数综合--角度存在性问题【题型解读】二次函数综合中的角度问题是大部分地区全卷的压轴题,具有较好的区分度和选拔功能,此类试题不仅可以考查二次函数与平面几何的基础知识,还可以考查数形结合、分类讨论等数学思想方法,以及阅读理解能力、收集处理信息能力、运用数学知识探究问题的能力等.解题关键是,充分挖掘题目中的隐含条件,构造角,利用解直角三角形或相似进行计算求解.【主要类型】1.相等角的存在性,主要形式为基于动点构造某个角使其与特定已知角相等2.二倍角的存在性,主要形式为基于动点构造某个角使其等于特定已知角的2倍3.半角的存在性,主要形式为基于动点构造某个角使其等于特定已知角的一半【方法总结】角度存在性问题主要解题突破口在于构造相关角,主要有以下几种构造方法:⑴构造相等角的方法①利用平行线的性质或者等腰三角形的性质构造相等角②利用相似三角形构造相等角⑵构造二倍角的方法⑶构造半角的方法【典型例题】1.如图,已知直线BC的解析式为y=﹣x+3,与x轴,y轴交于点B,C.抛物线y=ax2+bx+3过A(﹣1,0),B,C三点,D点为抛物线的顶点,抛物线的对称轴与x轴交于点E,连接BD,CD.(1)求二次函数及直线CD的解析式;(2)点P是线段CD上一点(不与点C,D重合),当△BCP的面积为时,求点P的坐标.(3)点F是抛物线上一点,过点F作FG⊥CD交直线CD于点G,当∠CFG=∠EDB 时,请直接写出点F的坐标.2.如图,已知二次函数y=ax2+x+b的图象经过点A(﹣3,0)和点B(0,4),∠BAO 的平分线分别交抛物线和y轴于点C,D.点P为抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线交直线AC于点E,连接PC.(1)求二次函数的解析式;(2)当以点P,C,E为顶点的三角形与△ADO相似时,求点P的坐标;(3)设点F为直线AC上一点,若∠BFD=∠ABO,请直接写出点F的坐标.3.如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=x﹣2的图象分别交x、y轴于点A、B,抛物线y=x2+bx+c经过点A、B,点P为第四象限内抛物线上的一个动点.(1)求此抛物线对应的函数表达式;(2)如图1所示,过点P作PM∥y轴,分别交直线AB、x轴于点C、D,若以点P、B、C为顶点的三角形与以点A、C、D为顶点的三角形相似,求点P的坐标;(3)如图2所示,过点P作PQ⊥AB于点Q,连接PB,当△PBQ中有某个角的度数等于∠OAB度数的2倍时,请直接写出点P的横坐标.4.如图,在平面直角坐标系中,直线y=x+2与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过AB两点,与x轴的另一个交点为C.(1)直接写出点A和点B的坐标.(2)求抛物线的解析式.(3)D为直线AB上方抛物线上一动点.①连接DO交AB于点E,若DE:OE=3:4,求点D的坐标;②是否存在点D,使得∠DBA的度数恰好是∠BAC的2倍?如果存在,直接写出点D的坐标;如果不存在,请说明理由.5.如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线y=ax2+bx+4(a≠0)经过点A(﹣8,0)、B(2,0),与y轴交于点C,点D是AB中点,连接CD.点P是抛物线上一点.(1)求a、b的值;(2)若S△CDP=S△CDO,求点P的横坐标;(3)过点P作直线CD的垂线,垂足为E,若∠CPE=∠CDO,求点P的横坐标.。
第22章二次函数中的存在性问题-重难点题型总结【】【题型1 二次函数中直角三角形存在性问题】【例1】(2021•罗湖区校级模拟)如图,已知抛物线y=﹣x2+2x+3与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,点P是抛物线上一动点,连接PB,PC.(1)点A的坐标为,点B的坐标为;(2)如图1,当点P在直线BC上方时,过点P作PD上x轴于点D,交直线BC于点E.若PE=2ED,求△PBC的面积;(3)抛物线上存在一点P,使△PBC是以BC为直角边的直角三角形,求点P的坐标.【变式1-1】(2021春•望城区校级月考)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2+bx+c与x 轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C(0,3),连接AC,点P为第二象限抛物线上的动点.(1)求a、b、c的值;(2)连接P A、PC、AC,求△P AC面积的最大值;(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点Q,使得△QAC为直角三角形,若存在,请求出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.【变式1-2】(2021•长沙模拟)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴相交于A、B两点,与y轴相交于点C,且点B与点C的坐标分别为B(3,0).C(0,3),点M是抛物线的顶点.点P为线段MB上一个动点,过点P作PD⊥x轴于点D,若OD=m.(1)求二次函数解析式;(2)设△PCD的面积为S,试判断S有最大值或最小值?若有,求出其最值,若没有,请说明理由;(3)在MB上是否存在点P,使△PCD为直角三角形?若存在,请写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.【变式1-3】(2021•长沙模拟)如图,抛物线y=ax2+bx过A(4,0),B(1,3)两点,点C、B关于抛物线的对称轴对称,过点B作直线BH⊥x轴,交x轴于点H.(1)求抛物线的表达式;(2)直接写出点C的坐标,并求出△ABC的面积;(3)点P是抛物线上一动点,且位于第四象限,当△ABP的面积为6时,求出点P的坐标;(4)若点M在直线BH上运动,点N在x轴上运动,是否存在以点C、M、N为顶点的三角形为等腰直角三角形?若存在,请直接写出此时点M的坐标,若不存在,请说明理由.【题型2 二次函数中等腰三角形存在性问题】【例2】(2020秋•曾都区期末)如图,抛物线y=ax2+4x+c经过A(﹣3,﹣4),B(0,﹣1)两点,点P是y轴左侧且位于x轴下方抛物线上一动点,设其横坐标为m.(1)直接写出抛物线的解析式;(2)将线段AB绕点B顺时针旋转90°得线段BD(点D是点A的对应点),求点D的坐标,并判断点D是否在抛物线上;(3)过点P作PM⊥x轴交直线BD于点M,试探究是否存在点P,使△PBM是等腰三角形?若存在,求出点m的值;若不存在,说明理由.【变式2-1】(2020秋•云南期末)如图,直线y=−12x+2与x轴交于点B,与y轴交于点C,已知二次函数的图象经过点B,C和点A(﹣1,0).(1)求B,C两点的坐标.(2)求该二次函数的解析式.(3)若抛物线的对称轴与x轴的交点为点D,则在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PCD是以CD 为腰的等腰三角形?如果存在,直接写出点P的坐标;如果不存在,请说明理由.【变式2-2】(2021•南充)如图,已知抛物线y=ax2+bx+4(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和B,与y轴交于点C,对称轴为直线x=5 2.(1)求抛物线的解析式;(2)如图1,若点P是线段BC上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,连接OQ,当线段PQ长度最大时,判断四边形OCPQ的形状并说明理由;(3)如图2,在(2)的条件下,D是OC的中点,过点Q的直线与抛物线交于点E,且∠DQE=2∠ODQ.在y轴上是否存在点F,得△BEF为等腰三角形?若存在,求点F的坐标;若不存在,请说明理由.【变式2-3】(2021•建华区二模)综合与探究如图,在平面直角坐标系中,直线y=﹣3x﹣3与x轴交于点A,与y轴交于点C.抛物线y=x2+bx+c经过A、C两点,且与x轴交于另一点B(点B在点A右侧).(1)求抛物线的解析式及点B坐标;(2)设该抛物线的顶点为点H,则S△BCH=;(3)若点M是线段BC上一动点,过点M的直线ED平行y轴交x轴于点D,交抛物线于点E,求ME 长的最大值及点M的坐标;(4)在(3)的条件下:当ME取得最大值时,在x轴上是否存在这样的点P,使得以点M、点B、点P 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请直接写出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.【题型3 二次函数中平行四边形存在性问题】【例3】(2020秋•元阳县期末)如图,直线y=−12x+c与x轴交于点A(﹣3,0),与y轴交于点C,抛物线y=12x2+bx+c经过点A,C,与x轴的另一个交点为B(1,0),连接BC.(1)求抛物线的函数解析式.(2)M为x轴的下方的抛物线上一动点,求△ABM的面积的最大值.(3)P为抛物线上一动点,Q为x轴上一动点,当以B,C,Q,P为顶点的四边形为平行四边形时,求点P的坐标.【变式3-1】(2020秋•泰山区期末)如图,抛物线y=12x2+bx+c经过点A(﹣4,0),点M为抛物线的顶点,点B在y轴上,且OA=OB,直线AB与抛物线在第一象限交于点C(2,6),如图.(1)求直线AB和抛物线的表达式;(2)在y轴上找一点Q,使得△AMQ的周长最小,在备用图中画出图形并求出点Q的坐标;(3)在坐标平面内是否存在点N,使以点A、O、C、N为顶点且AC为一边的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.【变式3-2】(2021春•雨花区期末)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c的对称轴为直线x=﹣1,且抛物线经过A(1,0),C(0,3)两点,与x轴交于点B.(1)求抛物线的解析式;(2)若点P从点B出发,沿着射线BC运动,速度每秒√2个单位长度,过点P作直线PM∥y轴,交抛物线于点M.设运动时间为t秒.①在运动过程中,当t为何值时,使(MA+MC)(MA﹣MC)的值最大?并求出此时点P的坐标.②若点N同时从点B出发,向x轴正方向运动,速度每秒v个单位长度,问:是否存在t使点B,C,M,N构成平行四边形?若存在,求出t,v的值;若不存在,说明理由.【变式3-3】(2021•北碚区校级模拟)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣6与x轴交于A,C(﹣6,0)两点(点A在点C右侧),交y轴于点B,连接BC,且AC=4.(1)求抛物线的解析式.(2)若P是BC上方抛物线上不同于点A的一动点,连接P A,PB,PC,求当S△PBC−12S△P AC有最大值时点P的坐标,并求出此时的最大值.(3)如图2,将原抛物线向右平移,使得点A刚好落在原点O,M是平移后的抛物线上一动点,Q是直线BC上一动点.当A,M,B,Q组成的四边形是平行四边形时,请直接写出此时点Q的坐标.【题型4 二次函数中菱形存在性问题】【例4】(2020秋•巴南区期末)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C.(1)求b,c的值;(2)如图1,点P为直线BC上方抛物线上的一个动点,设点P的横坐标m.当m为何值时,△PBC的面积最大?并求出这个面积的最大值.(3)如图2,将该抛物线向左平移2个单位长度得到新的抛物线y=a1x2+b1x+c1(a1≠0),平移后的抛物线与原抛物线相交于点D,点M为直线BC上的一点,点N是平面坐标系内一点,是否存在点M,N,使以点B,D,M,N为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.【变式4-1】(2021•湘潭)如图,一次函数y=√33x−√3图象与坐标轴交于点A、B,二次函数y=√33x2+bx+c图象过A、B两点.(1)求二次函数解析式;(2)点B关于抛物线对称轴的对称点为点C,点P是对称轴上一动点,在抛物线上是否存在点Q,使得以B、C、P、Q为顶点的四边形是菱形?若存在,求出Q点坐标;若不存在,请说明理由.【变式4-2】(2021春•无棣县月考)如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A、B两点,B点的坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,﹣3),点P是直线BC下方抛物线上的一个动点.(1)求二次函数解析式;(2)连接PO,PC,并将△POC沿y轴对折,得到四边形POP'C.是否存在点P,使四边形POP'C为菱形?若存在,求出此时点P的坐标;若不存在,请说明理由;(3)当点P运动到什么位置时,四边形ABPC的面积最大?求出此时P点的坐标和四边形ABPC的最大面积.【变式4-3】(2020秋•南岸区期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于点A(4,0)和B(﹣1,0),交y轴于点C.(1)求二次函数y=x2+bx+c的表达式;(2)将点C向右平移n个单位得到点D,点D在该二次函数图象上.点P是直线BD下方该二次函数图象上一点,求△PBD面积的最大值以及此时点P的坐标;(3)在(2)中,当△PBD面积取得最大值时,点E是过点P且垂直于x轴直线上的一点.在该直角坐标平面内,是否存在点Q,使得以点P,D,E,Q四点为顶点的四边形是菱形?若存在,直接写出满足条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.【题型5 二次函数中矩形存在性问题】【例5】(2021春•九龙坡区校级期末)如图1,若二次函数y=﹣x2+3x+4的图象与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,连接AC、BC.(1)求三角形ABC的面积;(2)若点P是抛物线在一象限内BC上方一动点,连接PB、PC,是否存在点P,使四边形ABPC的面积为18,若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由;(3)如图2,若点Q是抛物线上一动点,在平面内是否存在点K,使以点B、C、Q、K为顶点,BC为边的四边形是矩形?若存在,请直接写出点K的坐标;若不存在,请说明理由.【变式5-1】(2021•齐齐哈尔)综合与探究如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c(a≠0)与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,连接BC,OA=1,对称轴为直线x=2,点D为此抛物线的顶点.(1)求抛物线的解析式;(2)抛物线上C、D两点之间的距离是2√2;(3)点E是第一象限内抛物线上的动点,连接BE和CE,求△BCE面积的最大值;(4)点P在抛物线对称轴上,平面内存在点Q,使以点B、C、P、Q为顶点的四边形为矩形,请直接写出点Q的坐标.【变式5-2】(2021春•杏花岭区校级月考)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(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.(2)若点P为直线BC下方抛物线上一动点,当点P运动到某一位置时,△BCP的面积最大,求△BCP 的最大面积及此时点P的坐标;(3)点M为抛物线对称轴上一动点,点N为坐标平面内一点,若以点B,C,M,N为顶点的四边形是矩形,直接写出点M的坐标.【变式5-3】(2021•北碚区校级模拟)如图,已知抛物线y=ax2+bx﹣4与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,且点A的坐标为(﹣2,0),直线BC的解析式为y=12x﹣4.(2)如图1,过点A作AD∥BC交抛物线于点D(异于点A),P是直线BC下方抛物线上一点,过点P作PQ∥y轴,交AD于点Q,过点Q作QR⊥BC于点R,连接PR.求△PQR面积的最大值及此时点P 的坐标.(3)如图2,点C关于x轴的对称点为点C′,将抛物线沿射线C′A的方向平移2√5个单位长度得到新的抛物线y′,新抛物线y′与原抛物线交于点M,原抛物线的对称轴上有一动点N,平面直角坐标系内是否存在一点K,使得以D,M,N,K为顶点的四边形是矩形?若存在,请直接写出点K的坐标;若不存在,请说明理由.【题型6 二次函数中正方形存在性问题】【例6】(2021•渝中区校级二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+3与y轴交于点C,与x 轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),其中A(﹣2,0),并且抛物线过点D(4,3).(1)求抛物线的解析式;(2)如图1,点P为直线CD上方抛物线上一点,过P作PE∥y轴交BC于点E,连接CP,PD,DE,求四边形CPDE面积的最值及点P的坐标;(3)如图2,将抛物线沿射线CB方向平移得新抛物线y=a1x2+b1x+c1(a1≠0),是否在新抛物线上存在点M,在平面内存在点N,使得以A,C,M,N为顶点的四边形为正方形?若在,直接写出此时新抛物线的顶点坐标,若不存在,请说明理由.【变式6-1】(2020秋•高明区期末)如图,抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0),B(3,0)两点,且与y 轴交于点C,点D是抛物线的顶点,抛物线的对称轴DE交x轴于点E,连接BD.(1)求该抛物线的函数表达式;(2)点Q在该抛物线的对称轴上,若△ACQ是以AC为腰的等腰三角形,求点Q的坐标;(3)若P为BD的中点,过点P作PF⊥x轴于点F,G为抛物线上一动点,GM⊥x轴于点M,N为直线PF上一动点,当以F、M、G、N为顶点的四边形是正方形时,直接写出点M的坐标.【变式6-2】(2021•合川区校级模拟)如图,在平面直角坐标系.xOy中,直线y=x﹣4与x轴交于点A,与y轴交于点B,过A,B两点的抛物线交x轴于另一点C(﹣2,0).(1)求抛物线解析式;(2)如图1,点F是直线AB下方抛物线上一动点,连接F A,FB,求出四边形F AOB面积最大值及此时点F的坐标.(3)如图2,在(2)问的条件下,点Q为平面内y轴右侧的一点,是否存在点Q及平面内任意一点M 使得以A,F,Q,M为顶点的四边形是正方形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由.【变式6-3】(2021•海南模拟)如图,平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c交x轴于A(﹣3,0),B (4,0),交y轴于点C(0,4).(1)求抛物线的函数表达式;(2)直线y=34x+94与抛物线交于A、D两点,与直线BC交于点E.若点M(m,0)是线段AB上的动点,过点M作x轴的垂线,交抛物线于点F,交直线AD于点G,交直线BC于点H.①当S EOG=12S△AOE时,求m的值;②在平面内是否存在点P,使四边形EFHP为正方形?若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.。
二次函数中角度的存在性问题类型一:等角构造法(作垂直,找相似)例1:如图,抛物线y=x2-4x+3与x轴交于点A,B两点,与y轴交C,连接AC.抛物线上是否存在点M,使∠OBM =∠OCA.若存求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.分析:1.假设∠OBM=∠OCA,过M作ME垂直x轴,构造∆MEB~∆AOC,利用对应边成比例,可求出M点坐标。
2.利用对称性,求出点M的对称点H,可得∠HBO=∠OBM,延长BH交抛物线于点M’,则点M’就为所求的。
类型二:2倍角构造法(作垂直平分线,构造等腰三角形,则外角就为已知角的两倍)例2.如图,直线y=-3x+3与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=-x2+bx+c经过点A,B.抛物线上是否存在点M,使直线AM与y轴所夹锐角是∠ABO的2倍?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.分析:1.作AB的垂直平分线CD,交y轴于点D,则构造等腰三角形BDA,所以∠ODA=2∠OBA,延长AD交抛物线于点M,则联立解析式可求点M坐标。
2.利用对称性可求点M的对称点H(或者求D点的对称点),则延长AH交抛物线于M’。
类型三:半角构造法(作角平分线或向外延长作等腰三角形)例3:如图,抛物线交x 轴于A ,C 两交y 轴于点B ,连接AB .抛物线上是否存在点M ,使∠ACM =?若存在,请求出点M 的坐标;若不存在,请说明理由.分析:方法1:作∠OAB 的J 角平分线AE ,求出E 点坐标及AE 解析式。
过点C 作CM ∥AE ,则∠MCA=∠OAE=∠OAB ,则点M 就为所求作的。
然后利用对称性,可求点M ’.4x 31x 31y 2+--=BAO ∠2121方法2:延长OA 至D ,使AD 等于AB ,构造等腰三角形BAD,则∠ADB=∠OAB ,过C 点作CM ∥BD,则点M 就为所求作的。
然后一样利用对称性求出点M ’。
21。
二次函数中直角三角形存在性问题1. 找点:在己知两定点,确定第三点构成直角三角形时,要么以两定点为直角顶点,要么以动点为直角顶点•以定点为直角顶点时,构造两条直线与已知直线垂直;以动点为直角顶点时,以已知线段为直 径构造圆找点2. 方法:以两定点为直角顶点时,两直线互相垂直,则k1*k2=-1以已知线段为斜边时,利用K 型图,构造双垂直模 型,最后利用相似求解,或者三条边分别表示Z 后,利用勾股定理求解例一:如图,抛物线y =加空一2加兀+3加 与x 轴交于A 、B 两点,与y 轴交于C 点.(1) 请求出抛物线顶点M 的坐标(用含m 的代数式表示),A 、B 两点的坐标;(2) 经探究可知,A BC M 与A ABC 的而积比不变,试求出这个比值;(1) 求该抛物线的解析式; (2) M 为第一象限内抛物线上一动点,点M 在何处时,△ ACM 的面积最大;(3) 在抛物线的对称轴上是否存在这样的点P,使得△ PAC 为直角三角形?若存在,请求出所有可能点P 的坐标; 若不存在,请说明理由.(3)是否存在使A BCM 为直角三角形的抛物线?若存在,请求出;如果不存在,请说明理由0), B(4, 0),与y 轴交于点C.练习:1.如图.C知抛物线y=ar±bx+c (a«)的顶点M在第一象限,抛物线bx轴相交FA、B两点(点A 住点B的左边),f jy轴交万点C, O为唯标原点,如果ZkABM是何角二角形,AB=2, OM= J5(1)求点M的坐标;(2)求抛物线y=ax2+bx+c的解析式;(3)在抛物线的对称轴匕是否存在点P,使W APAC为直角三角形?若存在.请求出所有符合条件的点P 的坐标:若不存在•请说明理由.2.如图,抛物线y =〒一2加兀(m>0)与x轴的另一个交点为A,过P(l, -m)作PM丄x轴于点M,交抛物线于点B.点B关于抛物线对称轴的对称点为C.(1)若m二2,求点A和点C的坐标;(2)令m>l,连接CA,若AACP为直角三角形,求m的值;(3)在坐标轴上是否存在点E,使得APEC是以P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.3.如图,抛物线y =衣+分+2与x轴交于点A(l, 0)和B(4, 0).(1)求抛物线的解析式;(2)若抛物线的对称轴交x轴于点E,点F是位于x轴上方对称轴上一点,FC〃x轴,与对称轴右侧的抛物线交于点C,且四边形OECF是平行四边形,求点C的坐标;(3)在(2)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在点P,使AOCP是直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.4、在平面直角坐标系中,抛物线y = ++仗一1)兀一比与直线y二kx+1交于A, B两点,点A在点B的左侧.(1)如图1,当k二1吋,直接写出A, B两点的坐标;(2)在(1)的条件下,点P为抛物线上的一个动点,且在直线AB下方,试求岀AABP面积的最大值及此时点P 的坐标;(3)如图2,抛物线y =兀2+仗_1)兀一比(k>0)与x轴交于点C、D两点(点C在点D的左侧),在直线y二kx+1 使得Z0QC=90° ?若存在,请求出此吋k的值;若不存在,请说明理由.5.如图,直线y=x+2与抛物线y = ajc^-bx^6 (a#0)相交于A (2, 2)和B(4, m),点P是线段AB上异于A、B的动点,过点P作PC丄x轴于点D,交抛物线于点C.(1)求抛物线的解析式;(2)是否存在这样的P点,使线段PC的长有最大值,若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由;(3)求厶PAC为直角三角形时点P的坐标.6、如图,抛物线y = ci^+bx+c经过A(-3, 0)、C(0, 4),点B在抛物线上,。
+第二讲 二次函数中有关三角形存在性问题一、课题说明:二、知识梳理:动态几何特点----问题背景是特殊图形,考查问题也是特殊图形,所以要把握好一般与特殊的关系;分析过程中,特别要关注图形的特性(特殊角、特殊图形的性质、图形的特殊位置。
)等。
1.基本步骤:(1)分类讨论 (2)尺规作图 (3)计算 2.常用公式:(1)如果A(x 1,y 1)B(x 2,y 2),那么则它们的中点P 的坐标为((x 1+x 2)/2, (y 1+y 2)/2);(2)直线11b x k y +=(01≠k )与22b x k y +=(02≠k )的位置关系:①两直线平行⇔21k k =且21b b ≠ ②两直线垂直⇔121-=k k po三、典例精讲: 1.等腰三角形问题例1.【A 类】(2015师大4模)uprt 如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x 轴交于A 、B 两点(A 在B 的左侧),与y 轴交于点C (0,4),顶点为(1,29). (1)求抛物线的函数表达式;教学目标1、使学生掌握二次函数中特殊三角形存在性问题的解题思路及解题方法;2提高学生的综合分析与解决问题的能力。
教学重点 二次函数图像在等腰三角形、直角三角形、相似三角形存在性问题中的综合应用。
教学难点 让学生学会归纳并熟练掌握类型题的作图方法与解答技巧。
教学方法 分类讨论法、尺规作图、归纳法。
常见考法此类型通常会出现在陕西省中考数学第24题,分值为10分;其他省市中考题与也均以解答题形式出现。
选材程度及数量课堂精讲例题课堂训练题课后作业A 类 1 2B 类 1 1 2C 类211(2)设抛物线的对称轴与x 轴交于点D ,试在对称轴上找出点P ,使△CDP 为等腰三角形,请直接写出满足条件的所有点P 的坐标;【教法参考】(1).分类讨论:分类标准:讨论顶角的位置或者底边的位置例如:本题第二问:在抛物线上找一点p ,使得P D C 、、三点构成等腰三角形,则可分成以下几种情况:(1)当C ∠为顶角时,CP CD = (2)当D ∠为顶角时,DP DC = (3)当P ∠为顶角时,PD PC =(2).尺规作图:两圆一线(①当C ∠为顶角时,以C 为圆心CD 为半径画圆,与对称轴交点即为所求点P ,②当D ∠为顶角时,以D 为圆心DC 为半径画圆,与对称轴交点即为所求点P ,③当P ∠为顶角时,线段DC 的垂直平分线与对称轴交点即为所求点P 。
二次函数中与角有关的存在性问题
与角有关的存在性问题包括相等角的存在性、二倍角或半角的存在性,其他倍数关系角的存在性等,解决这类问题我们通常利用以下知识点去构造相关角:
①平行线的同位角、内错角相等;②等腰三角形的等边对等角;③相似三角形对应角相等;④全等三角形对应角相等;⑤三角形的外角定理等。
然后利用解直角三角形、相似三角形边的比例关系作为计算工具去计算求解,难度相对较大,需要同学们灵活运用,融会贯通。
【类型一 相等角的存在性问题】
(一).利用平行线、等腰三角形构造相等角
例1 如图,直线33+-=x y 与x 轴、y 轴分别交于A ,B 两点,抛物线c bx x y ++-=2
与直线y =c 分别交y 轴的正半轴于点C 和第一象限的点P ,连接PB ,得BOA PCB ≌△△(O 为坐标原点)。
若抛物线与x 轴正半轴交点为点F ,设M 是点C ,F 间抛物线上的一点(包括端点),其横坐标为m . (1)直接写出点P 的坐标和抛物线的解析式. (2)求满足POA MPO ∠=∠的点M 的坐标.
解:(1)易得点P 坐标为(3,4),抛物线解析式为
432++-=x x y .
(2) ①当点M 在线段OP 上方时,∵CP ∥x 轴,∴当点C 、M 重合时,∠MPO=∠POA ,∴点M 的坐标为(0,4);
②当点M 在线段OP 下方时,在x 轴正半轴取点D ,连接DP ,使得DO=DP ,此时∠DPO=∠POA.
设点D 坐标为(n ,0),则DO=n ,()1632
2
+-=n DP ,∴
()1632
2+-=n n ,解得:n=
625,∴点D 坐标为⎪⎭
⎫
⎝⎛0625,. 设直线PD 解析式为b kx y +=,代入得:7
100
724+
-=x y .联立抛物线解析式得⎪⎭
⎫
⎝⎛49124,724M 综上所述:点M 的坐标为(0,4)或⎪⎭
⎫
⎝⎛49124,724
(二).利用相似三角形构造相等角
例2 如图,抛物线c bx x y ++=2
2
1与x 轴交于A 、B 两点,与y 轴交于点C ,其对称轴交
抛物线于点D ,交x 轴于点E ,已知OB=OC=6. (1)求抛物线的解析式及点D 的坐标;
(2)连接BD ,F 为抛物线上一动点,当EDB FAB ∠=∠时,求点F 的坐标;
解:(1)因为OB=OC=6,所以B (6,0),C ()6,0-, 将
B
、
C
点
坐
标
代
入
解
析
式
,
得
()822
162212
2--=--=
x x x y , 所以点D 的坐标为(2,—8)
(2)如图1,过F 作FG ⊥x 轴于点G ,设⎪⎭
⎫ ⎝⎛
--6221,
F 2x x x ,则FG=62212--x x ,AG=x +2,当EDB FAB ∠=∠时,且B ED GA ∠=∠F ,
所以BDE FAG ∽△△,所以
FG
AG
EB DE =
,即2622
12482=--+=x x x , 当点F 在x 轴上方时,则有12422
--=+x x x ,解得x=—2(舍去)或x=7,此时F 点的坐标为⎪⎭
⎫ ⎝⎛297,;
当点F 在x 轴下方时,则有)(12422
---=+x x x ,解得x=—2(舍去)或x=5,此时F 点的坐标为⎪⎭⎫
⎝
⎛-275,
,,综上可知点F 的坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛
297,或⎪⎭
⎫ ⎝
⎛-275,
.
【类型二二倍角或半角的存在性问题】
(一).二倍角的构造方法
如图,已知α
∠,我们可以利用等腰三角形和外角定理去构造α2,在BC 边上找一点D,使得BD=AD,则α
2
ADC=
∠.
这样我们就构造出了二倍角,接下来利用三角函数(一般用正切)计算就可以了。
例3如图,在平面直角坐标系中,直线2
2
1
+
=x
y与x轴交于点A,与y轴交于点C,抛物线
c
bx
x
y+
+
-
=2
2
1
经过A,C两点,与x轴的另一交点为点B.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点D为直线AC上方抛物线上一动点;
①连接BC,CD,设直线BD交线段AC于点E,CDE
△的面积为S1,BCE
△的面积为S2,求
2
1
S
S
的最大值;
①过点D作DF⊥AC,垂足为点F,连接CD,是否存在点D,使得F
CD
△中的某个角恰好等于∠BAC 的2倍?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)2
2
3
2
1
2+
-
-
=x
x
y
(2)①过D作DM⊥AC于M,过B作BN⊥x轴交
AC于N,
∴BNE
DME∽△
△
∴
BN
DM
BE
DE
S
S
=
=
2
1,设⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
+
-
-2
2
3
2
1
,
D2a
a
a,
∴⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
+2
2
1
,
M a
a,∴
5
4
)2
(
5
1
2
5
2
2
1
2
2
2
1+
+
-
=
-
-
=
=a
a
a
BN
DM
S
S
,∴最大值为
5
4
.
②在OA 上取一点P 使得PA=PC ,设OP=m ,则PC=PA=4-m ,在Rt △PCO 中,由勾股
定理得:(4-m )2=m 2+22,解得m=2
3
,∴tan ∠
CPO=34,
过D 做x 轴的平行线交y 轴于R ,交AC 延长线于G ,
情况一:∠DCF =2∠BAC=∠DGC+∠CDG ,∴
∠CDG=∠BAC ,∴tan ∠CDG=tan ∠BAC=21
,
即
21DR RC =,设⎪⎭
⎫
⎝⎛+--22321,D 2a a a ,∴DR=—a ,
RC=a a 2
3
212--
,代入得,a 1=0,a 2=—2,∴x D =—2 情况二:∠FDC =2∠BAC ,∴tan ∠FDC=3
4
,设FC=4k ,DF=3k ,DC=5k ,
∵tan ∠DGC=2
1
3=FG k ,∴FG=6k ,CG=2k ,DG=k 53,
∴RC=k 552,RG=k 554,DR=k k k 551155453=-,∴a
a a
k k
23215
5
255
11RC DR 2---==,
∴a 1=0(舍去),a 2=11
29
-
, 综上所述:点D 的横坐标为—2或11
29-
.
(二)半角的构造方法
如图,已知α∠,构造半角可以用下面两种方法:
方法一:和前面二倍角的构造相对应,利用外角定理,如图,延长CB 至D ,使得BD=BA ,
则α21
D =∠,若AC 、BC 的长度已知,则容易求出tan ∠D 的值,从而进行相关计算。
方法二:如图,直接做α∠的角平分线BE ,若AC 、BC 的长度已知,则容易求出tan ∠EBC 的值。
例4 如图,在平面直角坐标系中,抛物线)3)(5(-+=x x a y 与x 轴交与A 、B 两点(点A 在点B 的左侧),且过点(-2,4).
(1)直接写出a 的值和点B 的坐标;
(2)将抛物线向右平移2个单位长度,所得的新抛物线与x 轴交于M ,N 两点,两抛物线交于点P ,求点M 到直线PB 的距离;
(3)在(2)的条件下,若点D 为直线BP 上的一动点,是否存在点D ,使得PBA ∠=∠2
1
DAB 若存在,请求出点D 的坐标;若不存在,请说明理由.
(1))3)(5(15
4
-+-
=x x y ;B (3,0) (2)A (—5,0)、M (—3,0)、N (3,0) 设点M 到直线PB 的距离为h ,则PMB S ∆=PB h ⋅⋅21=OP MB 21⋅⋅,∴h=5
24 (3)存在,理由: 设α=∠=
∠PBA 2
1
DAB ,如图,过点B 作PBA ∠的平分线BH 交y 轴于点H ,过点H 作HG ⊥PB 于点G ,设OH=m ,则HG=m ,PH=4—m ,PG=PB —BG=2, 在Rt △PGH 中,GH 2+PG 2=PH 2,即m 2+22=(4—m )2,解得:m=
2
3
∴tan ∠HBO=21tan ==
OB OH α,∴2
1
=AD k 故直线AD 的表达式为:25
21+=
x y ① 同理直线PB 的表达式为:43
4
+-
=x y ② 联立①②并解得:119=
x ,∴点D (22
64119,).。