中考数学专题:二次函数中的相似三角形综合问题(解析版).docx
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1、专题25 二次函数中的相似三角形综合问题1、如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴的交点分别为A(6,0)和点B(4,0),与y轴的交点为C(0,3)(1)求抛物线的解析式;(2)点P是线段OA上一动点(不与点A重合),过P作平行于y轴的直线与AC交于点Q,点D、M在线段AB上,点N在线段AC上是否同时存在点D和点P,使得APQ和CDO全等,若存在,求点D的坐标,若不存在,请说明理由;若DCB=CDB,CD是MN的垂直平分线,求点M的坐标【答案】(1)y=18x214x+3;(2)点D坐标为(32,0);点M(32,0).【分析】(1)应用待定系数法问题可解;(2)通过分类讨论研究APQ和CD
2、O全等由已知求点D坐标,证明DNBC,从而得到DN为中线,问题可解【解析】(1)将点(-6,0),C(0,3),B(4,0)代入y=ax2+bx+c,得36a6b+c016a+4b+c0c0,解得:a18b14c3 ,抛物线解析式为:y=-18x2-14x+3;(2)存在点D,使得APQ和CDO全等,当D在线段OA上,QAP=DCO,AP=OC=3时,APQ和CDO全等,tanQAP=tanDCO,OCOAODOC,36OD3,OD=32,点D坐标为(-32,0).由对称性,当点D坐标为(32,0)时,由点B坐标为(4,0),此时点D(32,0)在线段OB上满足条件OC=3,OB=4,BC=5
3、,DCB=CDB,BD=BC=5,OD=BD-OB=1,则点D坐标为(-1,0)且AD=BD=5,连DN,CM,则DN=DM,NDC=MDC,NDC=DCB,DNBC,ANNCADDB1,则点N为AC中点DN时ABC的中位线,DN=DM=12BC=52,OM=DM-OD=32点M(32,0)【点评】本题是二次函数综合题,考查了二次函数待定系数法、三角形全等的判定、锐角三角形函数的相关知识解答时,注意数形结合2、如图,已知二次函数的图象与轴交于点、,与轴交于点,直线交二次函数图象的对称轴于点,若点C为的中点. (1)求的值;(2)若二次函数图象上有一点,使得,求点的坐标;(3)对于(2)中的点,
4、在二次函数图象上是否存在点,使得?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】(1);(2)或;(3)不存在,理由见解析.【思路引导】(1)设对称轴与轴交于点,如图1,易求出抛物线的对称轴,可得OE的长,然后根据平行线分线段成比例定理可得OA的长,进而可得点A的坐标,再把点A的坐标代入抛物线解析式即可求出m的值;(2)设点Q的横坐标为n,当点在轴上方时,过点Q作QHx轴于点H,利用可得关于n的方程,解方程即可求出n的值,进而可得点Q坐标;当点在轴下方时,注意到,所以点与点关于直线对称,由此可得点Q坐标;(3)当点为x轴上方的点时,若存在点P,可先求出直线BQ的解析式,由BPBQ可求得直
5、线BP的解析式,然后联立直线BP和抛物线的解析式即可求出点P的坐标,再计算此时两个三角形的两组对应边是否成比例即可判断点P是否满足条件;当点Q取另外一种情况的坐标时,再按照同样的方法计算判断即可.【解析】解:(1)设抛物线的对称轴与轴交于点,如图1,轴,抛物线的对称轴是直线,OE=1,将点代入函数表达式得:,;(2)设,点在轴上方时,如图2,过点Q作QHx轴于点H,解得:或(舍),;点在轴下方时,OA=1,OC=3,点与点关于直线对称,;(3)当点为时,若存在点P,使,则PBQ=COA=90°,由B(3,0)、Q可得,直线BQ的解析式为:,所以直线PB的解析式为:,联立方程组:,解得
6、:,不存在; 当点为时,如图4,由B(3,0)、Q可得,直线BQ的解析式为:,所以直线PB的解析式为:,联立方程组:,解得:,不存在.综上所述,不存在满足条件的点,使.【方法总结】本题考查了平行线分线段成比例定理、二次函数图象上点的坐标特征、一元二次方程的解法、相似三角形的判定和性质、锐角三角函数和两个函数的交点等知识,综合性强、具有相当的难度,熟练掌握上述知识、灵活应用分类和数形结合的数学思想是解题的关键.3、在平面直角坐标系中,已知抛物线L:经过点A(-3,0)和点B(0,-6),L关于原点O对称的抛物线为.(1)求抛物线L的表达式;(2)点P在抛物线上,且位于第一象限,过点P作PDy轴,
7、垂足为D.若POD与AOB相似,求符合条件的点P的坐标.【答案】(1) y=x25x6;(2)符合条件的点P的坐标为(1,2)或(6,12)或(,)或(4,2)。【思路引导】(1)利用待定系数法进行求解即可得;(2)由关于原点对称的点的坐标特征可知点A(-3,0)、B(0,-6)在L上的对应点分别为A(3,0)、B(0,6),利用待定系数法求得抛物线L的表达式为yx25x6,设P(m,m25m6)(m0),根据PDy轴,可得点D的坐标为(0,m25m6),可得PDm,ODm25m6,再由RtPOD与RtAOB相似,分RtPDORtAOB或RtODPRtAOB两种情况,根据相似三角形的性质分别进
8、行求解即可得.【解析】 (1)由题意,得,解得:,L:y=x25x6;(2)抛物线L关于原点O对称的抛物线为,点A(-3,0)、B(0,-6)在L上的对应点分别为A(3,0)、B(0,6),设抛物线L的表达式yx2bx6,将A(3,0)代入yx2bx6,得b5,抛物线L的表达式为yx25x6,A(3,0),B(0,6),AO3,OB6,设P(m,m25m6)(m0),PDy轴,点D的坐标为(0,m25m6),PDm,ODm25m6,RtPDO与RtAOB相似,有RtPDORtAOB或RtODPRtAOB两种情况,当RtPDORtAOB时,则,即,解得m11,m26,P1(1,2),P2(6,1
9、2);当RtODPRtAOB时,则,即,解得m3,m44,P3(,),P4(4,2),P1、P2、P3、P4均在第一象限,符合条件的点P的坐标为(1,2)或(6,12)或(,)或(4,2).【方法总结】本题考查的是二次函数综合题,涉及了待定系数法、关于原点对称的抛物线的特点、相似三角形的判定与性质等,综合性较强,难度较大,正确把握和灵活运用相关知识是解题的关键.4、如图,抛物线(a0)交x轴于A、B两点,A点坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,4),以OC、OA为边作矩形OADC交抛物线于点G(1)求抛物线的解析式;(2)抛物线的对称轴l在边OA(不包括O、A两点)上平行移动,分别交x轴于点
10、E,交CD于点F,交AC于点M,交抛物线于点P,若点M的横坐标为m,请用含m的代数式表示PM的长;(3)在(2)的条件下,连结PC,则在CD上方的抛物线部分是否存在这样的点P,使得以P、C、F为顶点的三角形和AEM相似?若存在,求出此时m的值,并直接判断PCM的形状;若不存在,请说明理由【答案】(1)抛物线的解析式为;(2)PM=(0m3);(3)存在这样的点P使PFC与AEM相似此时m的值为或1,PCM为直角三角形或等腰三角形【解析】解:(1)抛物线(a0)经过点A(3,0),点C(0,4),解得抛物线的解析式为(2)设直线AC的解析式为y=kx+b,A(3,0),点C(0,4),解得直线A
11、C的解析式为点M的横坐标为m,点M在AC上,M点的坐标为(m,)点P的横坐标为m,点P在抛物线上,点P的坐标为(m,)PM=PEME=()()=PM=(0m3)(3)在(2)的条件下,连接PC,在CD上方的抛物线部分存在这样的点P,使得以P、C、F为顶点的三角形和AEM相似理由如下:由题意,可得AE=3m,EM=,CF=m,PF=,若以P、C、F为顶点的三角形和AEM相似,分两种情况:若PFCAEM,则PF:AE=FC:EM,即():(3m)=m:(),m0且m3,m=PFCAEM,PCF=AMEAME=CMF,PCF=CMF在直角CMF中,CMF+MCF=90°,PCF+MCF=9
12、0°,即PCM=90°PCM为直角三角形若CFPAEM,则CF:AE=PF:EM,即m:(3m)=():(),m0且m3,m=1CFPAEM,CPF=AMEAME=CMF,CPF=CMFCP=CMPCM为等腰三角形综上所述,存在这样的点P使PFC与AEM相似此时m的值为或1,PCM为直角三角形或等腰三角形5、如图,已知抛物线经过原点O,顶点为A(1,1),且与直线y=x2交于B,C两点求抛物线的解析式及点C的坐标;求证:ABC是直角三角形;若点N为x轴上的一个动点,过点N作MNx轴与抛物线交于点M,则是否存在以O,M,N为顶点的三角形与ABC相似?若存在,请求出点N的坐标;
13、若不存在,请说明理由【答案】(1)y=x2+2x;C(-1,-3);(2)证明过程略;(3)(53,0)或(73,0)或(1,0)或(5,0).【解析】解:(1)顶点坐标为(1,1),设抛物线解析式为y=a(x-1)2+1,又抛物线过原点,0=a(0-1)2+1,解得a=-1,抛物线解析式为y=-(x-1)2+1,即y=-x2+2x,联立抛物线和直线解析式可得y=x2+2xy=x2 ,解得x=2y=0或x=1y=3 ,B(2,0),C(-1,-3);(2)如图,分别过A、C两点作x轴的垂线,交x轴于点D、E两点,则AD=OD=BD=1,BE=OB+OE=2+1=3,EC=3,ABO=CBO=4
14、5°,即ABC=90°,ABC是直角三角形;(3)假设存在满足条件的点N,设N(x,0),则M(x,-x2+2x),ON=|x|,MN=|-x2+2x|,由(2)在RtABD和RtCEB中,可分别求得AB=2 ,BC=32,MNx轴于点NABC=MNO=90°,当ABC和MNO相似时有MNAB=ONBC或MNBC=ONAB,当MNAB=ONBC时,则有x2+2x2=x32 ,即|x|-x+2|=13|x|,当x=0时M、O、N不能构成三角形,x0,|-x+2|=13,即-x+2=±13 ,解得x=53 或x=73 ,此时N点坐标为(53,0)或(73,0
15、);当MNBC=ONAB时,则有x2+2x32=x2,即|x|-x+2|=3|x|,|-x+2|=3,即-x+2=±3,解得x=5或x=-1,此时N点坐标为(-1,0)或(5,0),综上可知存在满足条件的N点,其坐标为(53 ,0)或(73 ,0)或(-1,0)或(5,0)6、如图,已知:在矩形ABCD中,AB=2,BC=4,P是对角线BD上的一个动点,作PFBD于P,交边BC于点F(点F与点B、C都不重合),E是射线FC上一动点,连接PE、ED,并一直保持EPF=FBP,设B、P两点的距离为x,DEP的面积为y(1)求出tanPBF;(2)求y关于x的函数解析式,并写出自变量的取值
16、范围(3)当DEP与BCD相似时,求DEP的面积【答案】(1);(2);(3)当DEP=90°时,面积为;当PDE=90°时,面积为【解析】(1)四边形ABCD是矩形,又即又,即如图,作垂足为H,则又设则,又由勾股定理得:=又当DEP与BCD相似时,只有两种情况:DEP=C=90°或EDP=C=90°当DEP=90°,DPE+PDE=90°即PDE=CBDBE=DE设CE=a,则BE=DE=4-a在RtDEC中,勾股定理得解之则,又BCD的面积=4当EDP=90°,如图2,7、如图,已知抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,且(
17、1)求抛物线的函数表达式;(2)若点是线段上的一个动点(不与、重合),分别以、为一边,在直线的同侧作等边三角形和,求的最大面积,并写出此时点的坐标;(3)如图,若抛物线的对称轴与轴交于点,是抛物线上位于对称轴右侧的一个动点,直线与轴交于点是否存在点,使与相似?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2),(1,0);(3)存在,、或【解析】解:(1)令得,代入抛物线表达式得:,解得,抛物线的函数表达式为,(2)如图,过点作轴于,过点作轴于,由抛物线得:,设,的面积为,则,S,当时,有最大值是,的最大面积是,此时点的坐标是,(3)存在点,使得与相似有两种可能情况:;,由抛物
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