2020年中考数学备考优生百日闯关第13关 以二次函数与圆的问题为背景的解答题(解析版)(免费下载).docx
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1、第十三关:以二次函数与圆的问题为背景的解答题【总体点评】二次函数在全国中考数学中常常作为压轴题,同时在省级,国家级数学竞赛中也有二次函数大题,很多学生在有限的时间内都不能很好完成。由于在高中和大学中很多数学知识都与函数知识或函数的思想有关,学生在初中阶段函数知识和函数思维方法学得好否,直接关系到未来数学的学习。“圆”在初中阶段学习占有重要位置,“垂径定理”、“点与圆的位置关系”的判定与性质、“直线与圆的位置关系”的判定与性质、“正多边形的判定与性质”通常是命题频率高的知识点.由于这部分知识的综合性较强,多作为单独的解答题出现.如果把圆放到直角坐标系中,同二次函数结合,则多作为区分度较高的压轴题
2、中出现.此类题目由于解题方法灵活,考查的知识点全面,体现了方程、建模、转化、数形结合、分类讨论等多种数学思想,得到命题者的青睐【解题思路】二次函数与圆都是初中数学的重点内容,历来是中考数学命题的热点,其本身涉及的知识点就较多,综合性和解题技巧较强,给解题带来一定的困难,而将函数与圆相结合,并作为中考的压轴题,就更显得复杂了只要我们掌握解决这类问题的思路和方法,采取分而治之,各个击破的思想,问题是会迎刃而解的解决二次函数与圆的问题,用到的数学思想方法有化归思想、分类思想、数学结合思想,以及代入法、消元法、配方法、代定系数法等。解题时要注意各知识点之间的联系和数学思想方法、解题技巧的灵活应用,要抓
3、住题意,化整为零,层层深入,各个击破,从而达到解决问题的目的。【典型例题】【例1】(2019·黑龙江中考真题)如图,抛物线y=ax2+bx-53经过点A(1,0)和点B(5,0),与y轴交于点C(1)求抛物线的解析式;(2)以点A为圆心,作与直线BC相切的A,请判断A与y轴有怎样的位置关系,并说明理由;(3)在直线BC上方的抛物线上任取一点P,连接PB、PC,请问:PBC的面积是否存在最大值?若存在,求出这个值和此时点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)y=-13x2+2x-53;(2)相交;(3)SPBC有最大值12524,此时P点坐标为(52,54)【解析】试题分析:(1
4、)把A、B两点分别代入抛物线解析可求得a和b,可求得抛物线解析式;(2)过A作ADBC于点D,则AD为A的半径,由条件可证明ABDCBO,利用相似三角形的性质可求得AD的长,可求得半径,进而得出答案;(3)由待定系数法可求得直线BC解析式,过P作PQy轴,交直线BC于点Q,交x轴于点E,可设出P、Q的坐标,可表示出PQC和PQB的面积,可表示出PBC的面积,再利用二次函数的性质可求得其最大值,容易求得P点坐标试题解析:(1)抛物线y=ax2+bx-53经过点A(1,0)和点B(5,0),把A、B两点坐标代入可得a+b-53=025a+5b-53=0,解得:a=-13b=2,抛物线解析式为y=-
5、13x2+2x-53;(2)相交,理由:过A作ADBC于点D,如图1,A与BC相切,AD为A的半径,由(1)可知C(0,53),且A(1,0),B(5,0),OB=5,AB=OBOA=4,OC=53,在RtOBC中,由勾股定理可得BC=OC2+OB2=(53)2+52=5103,ADB=BOC=90°,ABD=CBO,ABDCBO,ADOC=ABBC,即AD53=45103,解得AD=2105,即A的半径为2105,21051,A与y轴相交;(3)C(0,53),可设直线BC解析式为y=kx53,把B点坐标代入可求得k=13,直线BC的解析式为y=13x-53,过P作PQy轴,交直线
6、BC于点Q,交x轴于点E,如图2,设P(x,-13x2+2x-53),则Q(x,13x-53),PQ=(-13x2+2x-53)(13x-53)=-13x2+53x=-13(x-52)2+2512,SPBC=SPCQ+SPBQ=12PQOE+12PQBE=12PQ(OE+BE)=12PQOB=52PQ=-56(x-52)2+12524,当x=52时,SPBC有最大值12524,此时P点坐标为(52,54),当P点坐标为(52,54)时,PBC的面积有最大值考点:二次函数综合题;探究型;二次函数的最值;最值问题;存在型;压轴题【例2】(2019·广西中考真题)如图,直线交轴于点,交轴于
7、点,点的坐标为,抛物线经过三点,抛物线的顶点为点,对称轴与轴的交点为点,点关于原点的对称点为,连接,以点为圆心,的长为半径作圆,点为直线上的一个动点(1)求抛物线的解析式;(2)求周长的最小值;(3)若动点与点不重合,点为上的任意一点,当的最大值等于时,过两点的直线与抛物线交于两点(点在点的左侧),求四边形的面积【答案】(1);(2)(3)【解析】【分析】(1)直线y=x-3,令x=0,则y=-3,令y=0,则x=3,故点A、C的坐标为(3,0)、(0,-3),即可求解;(2)过点B作直线y=x-3的对称点B,连接BD交直线y=x-3于点P,直线BB交函数对称轴与点G,则此时BDP周长=BD+
8、PB+PD=BD+BB为最小值,即可求解;(3)如图2所示,连接PF并延长交圆与点Q,此时PQ为最大值,即可求解【详解】解:(1)直线,令,则,令,则,故点的坐标为、,则抛物线的表达式为:,则,解得:,故抛物线的表达式为:;(2)过点作直线的对称点,连接交直线于点,直线交函数对称轴与点,连接,则此时周长为最小值,则点,即:,即点是的中点,过点,周长最小值;(3)如图2所示,连接并延长交圆与点,此时为最大值,点的坐标为,则,则,设点,点,解得:,故点,将点坐标代入一次函数表达式并解得:直线的表达式为:,联立并解得:,故点的坐标分别为:过点分别作轴的垂线交于点,则.【名师点睛】本题考查的是二次函数
9、综合运用,涉及到一次函数、点的对称性、图形的面积计算等,其中(3),确定PQ最值时,通常考虑直线过圆心的情况,进而求解【例3】(2018·青海中考真题)如图,在平面直角坐标系中,四边形ABCD是以AB为直径的M的内接四边形,点A,B在x轴上,MBC是边长为2的等边三角形,过点M作直线l与x轴垂直,交M于点E,垂足为点M,且点D平分(1)求过A,B,E三点的抛物线的解析式;(2)求证:四边形AMCD是菱形;(3)请问在抛物线上是否存在一点P,使得ABP的面积等于定值5?若存在,请求出所有的点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)y=(x+1)22;(2)证明过程见解析;(3)(2
10、,),(4,)【解析】试题分析:(1)根据题意首先求出抛物线顶点E的坐标,再利用顶点式求出函数解析式;(2)利用等边三角形的性质结合圆的有关性质得出AMD=CMD=AMC=60°,进而得出DC=CM=MA=AD,即可得出答案;(3)首先表示出ABP的面积进而求出n的值,再代入函数关系式求出P点坐标试题解析:(1)由题意可知,MBC为等边三角形,点A,B,C,E均在M上, 则MA=MB=MC=ME=2,又COMB, MO=BO=1, A(3,0),B(1,0),E(1,2),抛物线顶点E的坐标为(1,2), 设函数解析式为y=a(x+1)22(a0)把点B(1,0)代入y=a(x+1)
11、22, 解得:a=,故二次函数解析式为:y=(x+1)22;(2)连接DM, MBC为等边三角形, CMB=60°, AMC=120°, 点D平分弧AC,AMD=CMD=AMC=60°, MD=MC=MA, MCD,MDA是等边三角形,DC=CM=MA=AD, 四边形AMCD为菱形(四条边都相等的四边形是菱形);(3)存在理由如下: 设点P的坐标为(m,n) SABP=AB|n|,AB=4 ×4×|n|=5, 即2|n|=5,解得:n=±, 当时,(m+1)22=, 解此方程得:m1=2,m2=4即点P的坐标为(2,),(4,),当n
12、=时,(m+1)22=, 此方程无解,故所求点P坐标为(2,),(4,)考点:二次函数综合题【方法归纳】函数知识要理解好数形结合的思想,知识点的掌握中要理解文字解释和图像之间的关系,至于与圆、三角形、方程的综合题,往往最后一问难度大,要建立模型、框架,完善步骤,循序渐进.【针对练习】1我们不妨约定:对角线互相垂直的凸四边形叫做“十字形”(1)在“平行四边形,矩形,菱形,正方形”中,一定是“十字形”的有 ;在凸四边形ABCD中,AB=AD且CBCD,则该四边形 “十字形”(填“是”或“不是”)(2)如图1,A,B,C,D是半径为1的O上按逆时针方向排列的四个动点,AC与BD交于点E,ADBCDB
13、=ABDCBD,当6AC2+BD27时,求OE的取值范围;(3)如图2,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a0,c0)与x轴交于A,C两点(点A在点C的左侧),B是抛物线与y轴的交点,点D的坐标为(0,ac),记“十字形”ABCD的面积为S,记AOB,COD,AOD,BOC的面积分别为S1,S2,S3,S4求同时满足下列三个条件的抛物线的解析式;S=S1 +S2;S=S3 +S4;“十字形”ABCD的周长为1210【答案】(1)菱形,正方形;不是;(2)12OE22(OE0);(3)y=x29【解析】分析:(1)利用“十字形”的定义判断即可;(2)先判断出
14、ADB+CAD=ABD+CAB,进而判断出AED=AEB=90°,即:ACBD,再判断出四边形OMEN是矩形,进而得出OE2=2-14(AC2+BD2),即可得出结论;(3)由题意得,A(-b-2a,0),B(0,c),C(-b+2a,0),D(0,-ac),求出S=12ACBD=-12(ac+c)×a,S1=12OAOB=-c(+b)4a,S2=12OCOD=-c(-b)4,S3=12OA×OD=-c(+b)4,S4=12OB×OC=-c(-b)4a,进而建立方程-c(+b)4a+-c(-b)2=-c(+b)2+-c(-b)4a,求出a=1,再求出b=
15、0,进而判断出四边形ABCD是菱形,求出AD=310,进而求出c=-9,即可得出结论详解:(1)菱形,正方形的对角线互相垂直,菱形,正方形是:“十字形”,平行四边形,矩形的对角线不一定垂直,平行四边形,矩形不是“十字形”,故答案为:菱形,正方形;如图,当CB=CD时,在ABC和ADC中,AB=ADCB=CDAC=AC,ABCADC(SSS),BAC=DAC,AB=AD,ACBD,当CBCD时,四边形ABCD不是“十字形”,故答案为:不是;(2)ADB+CBD=ABD+CDB,CBD=CDB=CAB,ADB+CAD=ABD+CAB,180°AED=180°AEB,AED=AE
16、B=90°,ACBD,过点O作OMAC于M,ONBD于N,连接OA,OD,OA=OD=1,OM2=OA2AM2,ON2=OD2DN2,AM=12AC,DN=12BD,四边形OMEN是矩形,ON=ME,OE2=OM2+ME2,OE2=OM2+ON2=214(AC2+BD2),6AC2+BD27,274OE2232,14OE212,12OE22;(3)由题意得,A(-b-2a,0),B(0,c),C(-b+2a,0),D(0,ac),a0,c0,OA=+b2a,OB=c,OC=-b2a,OD=ac,AC=a,BD=acc,S=12ACBD=12(ac+c)×a,S1=12OAO
17、B=c(+b)4a,S2=12OCOD=c(-b)4,S3=12OA×OD=c(+b)4,S4=12OB×OC=c(-b)4a,S=S1+S2,S=S3+S4,-c(+b)4a+-c(-b)2=-c(+b)2+-c(-b)4a,4a=2,a=1,S=c,S1=c(+b)4a,S4=c(-b)4a,S=S1+S2,S=S1+S2+2S1S2,c=c2+2c2·(-4c)16,-c2=-cc b2-4c=-4c b=0,A(-c,0),B(0,c),C(-c,0),d(0,c),四边形ABCD是菱形,4AD=1210,AD=310,即:AD2=90,AD2=c2c,c
18、2c=90,c=9或c=10(舍),即:y=x29【名师点睛】此题是二次函数综合题,主要考查了新定义,平行四边形,矩形,菱形,正方形的性质,全等三角形的判定和性质,三角形的面积公式,求出a=1是解本题的关键2(2019·湖南中考真题)如图,抛物线(a为常数,a0)与x轴交于O,A两点,点B为抛物线的顶点,点D的坐标为(t,0)(3t0),连接BD并延长与过O,A,B三点的P相交于点C(1)求点A的坐标;(2)过点C作P的切线CE交x轴于点E如图1,求证:CEDE;如图2,连接AC,BE,BO,当,CAEOBE时,求的值【答案】(1)A(6,0);(2)见解析 ;【解析】【分析】(1)
19、令y=0,可得ax(x+6)=0,则A点坐标可求出;(2)连接PC,连接PB延长交x轴于点M,由切线的性质可证得ECD=COE,则CE=DE;设OE=m,由CE2=OEAE,可得m,由CAE=OBE可得,则m,综合整理代入可求出的值【详解】(1)令ax2+bax=0ax(x+6)=0 A(6,0)(2)连接PC,连接PB延长交x轴于M过O、A、B三点,B为顶点,又PC=PB,CE为切线°,又,CE=DE,(3)设OE=m,即E(m,0)由切割定理:CE2=OE·AE,已知,由角平分线定理:即:由得t2=18t36,【点睛】本题是二次函数与圆的综合问题,涉及二次函数图象与x轴
20、的交点坐标、切线的性质、等腰三角形的判定、切割线定理等知识把圆的知识镶嵌其中,会灵活运用圆的性质进行计算是解题的关键3(2019·浙江中考真题)已知在平面直角坐标系中,直线分别交轴和轴于点.(1)如图1,已知经过点,且与直线相切于点,求的直径长;(2)如图2,已知直线分别交轴和轴于点和点,点是直线上的一个动点,以为圆心,为半径画圆.当点与点重合时,求证: 直线与相切;设与直线相交于两点, 连结. 问:是否存在这样的点,使得是等腰直角三角形,若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】(1) 的直径长为;(2) 见解析;存在这样的点和,使得是等腰直角三角形.【解析】【分析】(1
21、)连接BC,证明ABC为等腰直角三角形,则P的直径长=BC=AB,即可求解;(2)过点作于点,证明CE=ACsin45°=4×=2 =圆的半径,即可求解;(3)假设存在这样的点,使得是等腰直角三角形,分点在线段上时和点在线段的延长线上两种情况,分别求解即可【详解】(1)如图3,连接BC,BOC=90°,点P在BC上,P与直线l1相切于点B,ABC=90°,而OA=OB,ABC为等腰直角三角形,则P的直径长=BC=AB=3 (2)如图4过点作于点,图4将代入,得,点的坐标为.,.点与点重合,又的半径为,直线与相切.假设存在这样的点,使得是等腰直角三角形,直
22、线经过点,的函数解析式为.记直线与的交点为,情况一:如图5,当点在线段上时, 由题意,得.如图,延长交轴于点,图5,即轴,点与有相同的横坐标,设,则,.的半径为,解得,的坐标为.情况二:当点在线段的延长线上时,同理可得,的坐标为.存在这样的点和,使得是等腰直角三角形.【点睛】本题为圆的综合运用题,涉及到一次函数、圆的切线性质等知识点,其中(2),关键要确定圆的位置,分类求解,避免遗漏4(2018·山东中考真题)如图,在平面直角坐标系中,圆心为P(x,y)的动圆经过点A(1,2)且与x轴相切于点B(1)当x=2时,求P的半径;(2)求y关于x的函数解析式,请判断此函数图象的形状,并在图
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