初中数学压轴题之函数与几何
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1、(2012四川绵阳)如图1,在直角坐标系中,O 是坐标原点,点A 在y 轴正半轴上,二次函数y =ax 2+16x +c 的图象F 交x 轴于B 、C 两点,交y 轴于M 点,其中B (-3,0),M (0,-1)。
已知AM =BC 。
(1)求二次函数的解析式;(2)证明:在抛物线F 上存在点D ,使A 、B 、C 、D 四点连接而成的四边形恰好是平行四边形,并请求出直线BD 的解析式;(3)在(2)的条件下,设直线l 过D 且分别交直线BA 、BC 于不同的P 、Q 两点,AC 、BD 相交于N 。
①若直线l ⊥BD ,如图1所示,试求11BP BQ+的值; ②若l 为满足条件的任意直线。
如图2所示,①中的结论还成立吗?若成立,证明你的猜想;若不成立,请举出反例。
【答案】解:(1)∵二次函数y =ax 2+16x +c 的图象经过点B (-3,0),M (0,-1), ∴ ()19a 3c 0 6c 1⎧+⨯-+=⎪⎨⎪=-⎩ ,解得1a 6c 1⎧=⎪⎨⎪=-⎩。
∴二次函数的解析式为:211y x x 166=+-。
(2)证明:在211y x x 166=+-中,令y =0,得211x x 1066+-=,解得x 1=-3,x 2=2。
∴C (2,0),∴BC =5。
令x =0,得y =-1,∴M (0,-1),OM =1。
又AM =BC ,∴OA =A M -OM =4。
∴A (0,4)。
设AD ∥x 轴,交抛物线于点D ,如图1所示, 则2D 11y x x 1=OA=466=+-,解得x 1=5,x 2=-6(位于第二象限,舍去)。
∴D 点坐标为(5,4)。
∴AD =BC =5。
又∵AD ∥BC ,∴四边形ABCD 为平行四边形,即在抛物线F 上存在点D ,使A 、B 、C 、D 四点连接而成的四边形恰好是平行四边形。
设直线BD 解析式为:y =kx +b ,∵B (-3,0),D (5,4),∴ 3k b 0 5k b 4-+=⎧⎨+=⎩,解得:1k 23b 2⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩。
∴直线BD 解析式为:13y x 22=+。
(3)在Rt △AOB中,AB 5=,又AD =BC =5,∴▱ABCD 是菱形。
①若直线l ⊥BD ,如图1所示,∵四边形ABCD 是菱形,∴AC ⊥BD 。
∴AC ∥直线l 。
∴BA BC BN 1BP BQ BD 2===。
∵BA =BC =5,∴BP =BQ =10。
∴11111BP BQ 10105+=+=。
②若l 为满足条件的任意直线,如图2所示,此时①中的结论依然成立,理由如下:∵AD ∥BC ,CD ∥AB ,∴△PAD ∽△DCQ 。
∴AP ADCD CQ=。
∴AP •CQ =AD •CD =5×5=25。
()()1111115CQ 5AP BP BQ ?A B AP BC CQ ?5AP 5CQ 5AP 5CQ ++++=+=+=++++++ ()()()10AP CQ 10AP CQ 10AP CQ 125+5AP CQ +AP CQ 25+5AP CQ +2550+5AP CQ 5++++++====+⋅++。
【考点】二次函数综合题,曲线上点的坐标与方程的关系,平行四边形、菱形的判定和性质,平行线间的比例线段关系,相似三角形的判定和性质,分式化简。
【分析】(1)利用待定系数法求出二次函数的解析式。
(2)首先求出D 点的坐标,可得AD =BC 且AD ∥BC ,所以四边形ABCD 是平行四边形;再根据B 、D 点的坐标,利用待定系数法求出直线BD 的解析式。
(3)本问的关键是判定平行四边形ABCD 是菱形。
①推出AC ∥直线l ,从而根据平行线间的比例线段关系,求出BP 、CQ 的长度,计算出111BP BQ 5+=。
②判定△PAD ∽△DCQ ,得到AP •CQ =25,利用这个关系式对11BP BQ+进行分式的化简求值,结论为111BP BQ 5+= 不变。
2、(2011乐山)已知顶点为A(1,5)的抛物线2y ax bx c =++经过点B(5,1).(1)求抛物线的解析式;(2)如图(1),设C,D 分别是x 轴、y 轴上的两个动点,求四边形ABCD 周长的最小值; (3)在(2)中,当四边形ABCD 的周长最小时,作直线CD.设点P(x y ,)(0x >)是直线y x =上的一个动点,Q 是OP 的中点,以PQ 为斜边按图(2)所示构造等腰直角三角形PRQ. ①当△PBR 与直线CD 有公共点时,求x 的取值范围;②在①的条件下,记△PBR 与△COD 的公共部分的面积为S.求S 关于x 的函数关系式,并求S 的最大值。
【答案】 解:(1)∵抛物线的顶点为A (1,5), ∴设抛物线的解析式为2(1)5y a x =-+, 将点B (5,1)代入,得2(51)51a -+=,解得14a =-, ∴21119424y x x =-++(2)作A 关于y 轴的对称点'A ,作B 关于x 轴的对称点'B ,显然A'(1 5)-,,B'(5 1)-, 如图(5.1),连结''A B 分别交x 轴、y 轴于C 、D 两点,∵'DA DA =,'CB CB =∴此时四边形ABCD 的周长最小,最小值就是''A B AB +。
而22''(51)(15)62A B =+++=,22(51)(15)42AB =-+-=∴''102A B AB +=四边形ABCD 周长的的最小值为102。
(3)①点B 关于x 轴的对称点B ′(5 1-,),点A 关于y 轴的对称点A′(﹣1,5),连接A′B′,与x 轴,y 轴交于C ,D 点, ∴CD 的解析式为:4y x =-+,联立4y x y x=-+⎧⎨=⎩,得:22x y =⎧⎨=⎩∵点P 在y x =上,点Q 是OP 的中点,∴要使等腰直角三角形与直线CD 有公共点,则24x ≤≤. 故x 的取值范围是:24x ≤≤.②如图:点E (2,2),当EP=EQ 时,1222x x -=-,得:83x =, 当823x ≤≤时,2111111()()2(2)2(2)222222S PR RQ EP x x x x x x =⋅-=-⋅--⋅-⋅-227716444()8877S x x x =-+-=--+当167x =时,4=7S 最大.当843x ≤≤时,22111112(2)2(2)(4)22224S EQ x x x ==⋅-⋅-=- 当83x =时,4=9S 最大.故S 的最大值为:47.3、(12南充)如图,⊙C 的内接⊿AOB 中,AB =AO =4,tan ∠AOB =43,抛物线y =ax 2+bx 经过点A (4,0)与点(-2,6) (1)求抛物线的函数解析式.(2)直线m 与⊙C 相切于点A 交y 轴于点D ,动点P 在线段OB 上,从点O 出发向点B 运动;同时动点Q 在线段DA 上,从点D 出发向点A 运动,点P 的速度为每秒1个单位长,点Q 的速度为每秒2个单位长,当PQ ⊥AD 时,求运动时间t 的值 (3)点R 在抛物线位于x 轴下方部分的图象上,当⊿ROB 面积最大时,求点R 的坐标.考点:二次函数综合题;解二元一次方程组;二次函数最值的应用;三角函数和勾股定理的应用;待定系数法求二次函数解析式。
专题:计算题;代数几何综合题。
分析:(1)点A (4,0)与点(-2,6)代入抛物线y =ax 2+bx ,得: 16a +4b =0 a =21 4a -2b =6 解得: b = -2 从而求出解析式。
(2)先得到∠ OAD =∠AOB ,作OF ⊥AD 于F ,再算出OF 的长,t 秒时,OP =t ,DQ =2t ,若PQ ⊥AD 则FQ =OP = tDF =DQ -FQ = t ⊿ODF 中,t =DF =22OF OD -=224.23-=1.8(秒) (3)先设出R (x ,21x 2-2x ) ,作RG ⊥y 轴于G 作RH ⊥OB 于H 交y 轴于I ,则RG = x OG = 21x 2+2x 再算出IR 、HI 的长,从而求出RH 的长52( x -411)2+40121当x =411时,RH 最大。
S ⊿ROB 最大。
这时:21x 2-2x =21×(411)2-2×411=-3255 ∴点R (411,-3255)解答:(1)把点A (4,0)与点(-2,6)代入抛物线y =ax 2+bx ,得:16a +4b =0 a =21 4a -2b =6 解得: b = -2 ∴抛物线的函数解析式为:y =21x 2-2x (2)连AC 交OB 于E∵直线m 切⊙C 于A ∴AC ⊥m ,∵ 弦 AB =AO ∴ AB ⌒=AO ⌒∴AC ⊥OB ∴m ∥OB ∴∠ OAD =∠AOB ∵OA =4 tan ∠AOB =43 ∴OD =OA ·tan ∠OAD =4×43=3 作OF ⊥AD 于FOF =OA ·sin ∠OAD =4×53=2.4t 秒时,OP =t ,DQ =2t ,若PQ ⊥AD 则FQ =OP = tDF =DQ -FQ = t ⊿ODF 中,t =DF =22OF OD -=224.23-=1.8(秒) (3)令R (x ,21x 2-2x ) (0<x <4) 作RG ⊥y 轴于G 作RH ⊥OB 于H 交y 轴于I点评:本题主要考查对用待定系数法求二次函数的解析式,二次函数的最值,三角函数和勾股定理的应用等知识点的理解和掌握,综合运用这些性质进行计算是解此题的关键,此题是一个综合性比较强的题目,有一定的难度.4、(2012湖北荆门12分)如图甲,四边形OABC的边OA、OC分别在x轴、y轴的正半轴上,顶点在B点的抛物线交x轴于点A、D,交y轴于点E,连接AB、AE、BE.已知tan∠CBE=13,A(3,0),D(﹣1,0),E(0,3).(1)求抛物线的解析式及顶点B的坐标;(2)求证:CB是△ABE外接圆的切线;(3)试探究坐标轴上是否存在一点P,使以D、E、P为顶点的三角形与△ABE相似,若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由;(4)设△AOE沿x轴正方向平移t个单位长度(0<t≤3)时,△AOE与△ABE重叠部分的面积为s,求s与t之间的函数关系式,并指出t的取值范围.【答案】解:(1)∵抛物线经过点A(3,0),D(﹣1,0),∴设抛物线解析式为y=a(x ﹣3)(x+1)。