2020年中考数学备考优生百日闯关第9关 以二次函数与直角三角形问题为背景的解答题(解析版)(免费下载).docx
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1、第九关 以二次函数与直角三角形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。直角三角形的有关知识和二次函数都是初中代数中的重点内容,这两块内容的综合是初中数学最突出的综合内容,因此这类问题就成为中考命题中比较受关注的热点问题.【解题思路】近几年的中考中,二次函数图形中存在性问题始终是热点和难点。考题内容涉及到分类讨论、数形结合、化归等数学思想,对学生思维能力
2、、模型思想等数学素养要求很高,所以学生的失分现象比较普遍和突出。解这类问题有什么规律可循?所应用的知识点:1.抛物线与直线交点坐标;2.抛物线与直线的解析式;3.勾股定理;4.三角形的相似的性质和判定;5.两直线垂直的条件;运用的数学思想:1.函数与方程;2.数形结合;3.分类讨论;4.等价转化;解决二次函数中直角三角形存在性问题采用方法:1. 找点:在已知两定点,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. 以两定点为直角顶点时,两直线互相垂直,则k1*k2=-1
3、,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之后,利用勾股定理求解.【典型例题】【例1】(2019·邢台市第八中学中考模拟)如图,已知抛物线的对称轴为直线,且抛物线与轴交于、两点,与轴交于点,其中,.(1)若直线经过、两点,求直线和抛物线的解析式;(2)在抛物线的对称轴上找一点,使点到点的距离与到点的距离之和最小,求出点的坐标;(3)设点为抛物线的对称轴上的一个动点,求使为直角三角形的点的坐标.【答案】(1)抛物线的解析式为,直线的解析式为.(2);(3)的坐标为或或或.【解析】分析:(1)先把点A,C的坐标分别代入抛物线解析式得到a和b,c
4、的关系式,再根据抛物线的对称轴方程可得a和b的关系,再联立得到方程组,解方程组,求出a,b,c的值即可得到抛物线解析式;把B、C两点的坐标代入直线y=mx+n,解方程组求出m和n的值即可得到直线解析式;(2)设直线BC与对称轴x=-1的交点为M,此时MA+MC的值最小把x=-1代入直线y=x+3得y的值,即可求出点M坐标;(3)设P(-1,t),又因为B(-3,0),C(0,3),所以可得BC2=18,PB2=(-1+3)2+t2=4+t2,PC2=(-1)2+(t-3)2=t2-6t+10,再分三种情况分别讨论求出符合题意t值即可求出点P的坐标详解:(1)依题意得:,解得:,抛物线的解析式为
5、.对称轴为,且抛物线经过,把、分别代入直线,得,解之得:,直线的解析式为.(2)直线与对称轴的交点为,则此时的值最小,把代入直线得,.即当点到点的距离与到点的距离之和最小时的坐标为.(注:本题只求坐标没说要求证明为何此时的值最小,所以答案未证明的值最小的原因).(3)设,又,若点为直角顶点,则,即:解得:,若点为直角顶点,则,即:解得:,若点为直角顶点,则,即:解得:,.综上所述的坐标为或或或.【名师点睛】本题综合考查了二次函数的图象与性质、待定系数法求函数(二次函数和一次函数)的解析式、利用轴对称性质确定线段的最小长度、难度不是很大,是一道不错的中考压轴题【例2】(2020·山东初
6、三期末)已知,抛物线yx2+bx+c经过点A(1,0)和C(0,3)(1)求抛物线的解析式;(2)在抛物线的对称轴上,是否存在点P,使PA+PC的值最小?如果存在,请求出点P的坐标,如果不存在,请说明理由;(3)设点M在抛物线的对称轴上,当MAC是直角三角形时,求点M的坐标【答案】(1);(2)当的值最小时,点P的坐标为;(3)点M的坐标为、或.【解析】【分析】由点A、C的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;连接BC交抛物线对称轴于点P,此时取最小值,利用二次函数图象上点的坐标特征可求出点B的坐标,由点B、C的坐标利用待定系数法即可求出直线BC的解析式,利用配方法可求出抛物线的对称轴,
7、再利用一次函数图象上点的坐标特征即可求出点P的坐标;设点M的坐标为,则,分、和三种情况,利用勾股定理可得出关于m的一元二次方程或一元一次方程,解之可得出m的值,进而即可得出点M的坐标【详解】解:将、代入中,得:,解得:,抛物线的解析式为连接BC交抛物线对称轴于点P,此时取最小值,如图1所示当时,有,解得:,点B的坐标为抛物线的解析式为,抛物线的对称轴为直线设直线BC的解析式为,将、代入中,得:,解得:,直线BC的解析式为当时,当的值最小时,点P的坐标为设点M的坐标为,则,分三种情况考虑:当时,有,即,解得:,点M的坐标为或;当时,有,即,解得:,点M的坐标为;当时,有,即,解得:,点M的坐标为
8、综上所述:当是直角三角形时,点M的坐标为、或【名师点睛】本题考查待定系数法求二次一次函数解析式、二次一次函数图象的点的坐标特征、轴对称中的最短路径问题以及勾股定理,解题的关键是:由点的坐标,利用待定系数法求出抛物线解析式;由两点之间线段最短结合抛物线的对称性找出点P的位置;分、和三种情况,列出关于m的方程【例3】(2019·山东中考模拟)如图,在平面直角坐标系中,ACB=90°,OC=2OB,tanABC=2,点B的坐标为(1,0)抛物线y=x2+bx+c经过A、B两点(1)求抛物线的解析式;(2)点P是直线AB上方抛物线上的一点,过点P作PD垂直x轴于点D,交线段AB于点
9、E,使PE=DE求点P的坐标;在直线PD上是否存在点M,使ABM为直角三角形?若存在,求出符合条件的所有点M的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)y=x23x+4;(2)P(1,6),存在,M(1,3+)或(1,3)或(1,1)或(1,)【解析】【分析】(1)先根据已知求点A的坐标,利用待定系数法求二次函数的解析式;(2)先得AB的解析式为:y=-2x+2,根据PDx轴,设P(x,-x2-3x+4),则E(x,-2x+2),根据PE=DE,列方程可得P的坐标;先设点M的坐标,根据两点距离公式可得AB,AM,BM的长,分三种情况:ABM为直角三角形时,分别以A、B、M为直角顶点时,利用勾股定
10、理列方程可得点M的坐标【详解】解:(1)B(1,0),OB=1,OC=2OB=2,C(2,0),RtABC中,tanABC=2, , AC=6,A(2,6),把A(2,6)和B(1,0)代入y=x2+bx+c得:,解得:,抛物线的解析式为:y=x23x+4;(2)A(2,6),B(1,0),AB的解析式为:y=2x+2, 设P(x,x23x+4),则E(x,2x+2),PE=DE, x23x+4(2x+2)=(2x+2),x=-1或1(舍), P(1,6);M在直线PD上,且P(1,6),设M(1,y), B(1,0),A(2,6)AM2=(1+2)2+(y6)2=1+(y6)2,BM2=(1
11、+1)2+y2=4+y2, AB2=(1+2)2+62=45,分三种情况:i)当AMB=90°时,有AM2+BM2=AB2,1+(y6)2+4+y2=45, 解得:y=3,M(1,3+)或(1,3);ii)当ABM=90°时,有AB2+BM2=AM2,45+4+y2=1+(y6)2, y=1,M(1,1),iii)当BAM=90°时,有AM2+AB2=BM2,1+(y6)2+45=4+y2, y=,M(1,);综上所述,点M的坐标为:M(1,3+)或(1,3)或(1,1)或(1,)【名师点睛】此题是二次函数的综合题,考查了待定系数法求二次函数的解析式,铅直高度和勾
12、股定理的运用,直角三角形的判定等知识此题难度适中,解题的关键是注意方程思想与分类讨论思想的应用【方法归纳】解决二次函数中直角三角形存在性问题采用方法:1. 找点:在已知两定点,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. 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之后,利用勾股定理求解.【针对练习】1(2019·四川中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线
13、(a0)与y轴交与点C(0,3),与x轴交于A、B两点,点B坐标为(4,0),抛物线的对称轴方程为x=1(1)求抛物线的解析式;(2)点M从A点出发,在线段AB上以每秒3个单位长度的速度向B点运动,同时点N从B点出发,在线段BC上以每秒1个单位长度的速度向C点运动,其中一个点到达终点时,另一个点也停止运动,设MBN的面积为S,点M运动时间为t,试求S与t的函数关系,并求S的最大值;(3)在点M运动过程中,是否存在某一时刻t,使MBN为直角三角形?若存在,求出t值;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2)S=,运动1秒使PBQ的面积最大,最大面积是;(3)t=或t=【解析】【分析】(1)把点A
14、、B、C的坐标分别代入抛物线解析式,列出关于系数a、b、c的解析式,通过解方程组求得它们的值;(2)设运动时间为t秒利用三角形的面积公式列出SMBN与t的函数关系式利用二次函数的图象性质进行解答;(3)根据余弦函数,可得关于t的方程,解方程,可得答案【详解】(1)点B坐标为(4,0),抛物线的对称轴方程为x=1,A(2,0),把点A(2,0)、B(4,0)、点C(0,3),分别代入(a0),得:,解得:,所以该抛物线的解析式为:;(2)设运动时间为t秒,则AM=3t,BN=t,MB=63t由题意得,点C的坐标为(0,3)在RtBOC中,BC=5如图1,过点N作NHAB于点H,NHCO,BHNB
15、OC,即,HN=t,SMBN=MBHN=(63t)t,即S=,当PBQ存在时,0t2,当t=1时,SPBQ最大=答:运动1秒使PBQ的面积最大,最大面积是;(3)如图2,在RtOBC中,cosB=设运动时间为t秒,则AM=3t,BN=t,MB=63t当MNB=90°时,cosB=,即,化简,得17t=24,解得t=;当BMN=90°时,cosB=,化简,得19t=30,解得t=综上所述:t=或t=时,MBN为直角三角形考点:二次函数综合题;最值问题;二次函数的最值;动点型;存在型;分类讨论;压轴题2(2019·四川中考真题)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c的图
16、像经过点A(0,3)、B(1,0),其对称轴为直线l:x=2,过点A作ACx轴交抛物线于点C,AOB的平分线交线段AC于点E,点P是抛物线上的一个动点,设其横坐标为m.(1)求抛物线的解析式; (2)若动点P在直线OE下方的抛物线上,连结PE、PO,当m为何值时,四边形AOPE面积最大,并求出其最大值; (3)如图,F是抛物线的对称轴l上的一点,在抛物线上是否存在点P使POF成为以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】(1)y=x2-4x+3.(2)当m=时,四边形AOPE面积最大,最大值为.(3)P点的坐标为 :P1(,),P
17、2(,),P3(,),P4(,). 【解析】分析:(1)利用对称性可得点D的坐标,利用交点式可得抛物线的解析式;(2)设P(m,m2-4m+3),根据OE的解析式表示点G的坐标,表示PG的长,根据面积和可得四边形AOPE的面积,利用配方法可得其最大值;(3)存在四种情况:如图3,作辅助线,构建全等三角形,证明OMPPNF,根据OM=PN列方程可得点P的坐标;同理可得其他图形中点P的坐标详解:(1)如图1,设抛物线与x轴的另一个交点为D,由对称性得:D(3,0),设抛物线的解析式为:y=a(x-1)(x-3),把A(0,3)代入得:3=3a,a=1,抛物线的解析式;y=x2-4x+3;(2)如图
18、2,设P(m,m2-4m+3),OE平分AOB,AOB=90°,AOE=45°,AOE是等腰直角三角形,AE=OA=3,E(3,3),易得OE的解析式为:y=x,过P作PGy轴,交OE于点G,G(m,m),PG=m-(m2-4m+3)=-m2+5m-3,S四边形AOPE=SAOE+SPOE,=×3×3+PGAE,=+×3×(-m2+5m-3),=-m2+m,=(m-)2+,-0,当m=时,S有最大值是;(3)如图3,过P作MNy轴,交y轴于M,交l于N,OPF是等腰直角三角形,且OP=PF,易得OMPPNF,OM=PN,P(m,m2-
19、4m+3),则-m2+4m-3=2-m,解得:m=或,P的坐标为(,)或(,);如图4,过P作MNx轴于N,过F作FMMN于M,同理得ONPPMF,PN=FM,则-m2+4m-3=m-2,解得:x=或;P的坐标为(,)或(,);综上所述,点P的坐标是:(,)或(,)或(,)或(,)点睛:本题属于二次函数综合题,主要考查了二次函数的综合应用,相似三角形的判定与性质以及解一元二次方程的方法,解第(2)问时需要运用配方法,解第(3)问时需要运用分类讨论思想和方程的思想解决问题3(2019·吉林中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2ax3a(a0)与x轴相交于A,B两点,与
20、y轴相交于点C,顶点为D,直线DC与x轴相交于点E(1)当a=1时,求抛物线顶点D的坐标,OE等于多少;(2)OE的长是否与a值有关,说明你的理由;(3)设DEO=,45°60°,求a的取值范围;(4)以DE为斜边,在直线DE的左下方作等腰直角三角形PDE设P(m,n),直接写出n关于m的函数解析式及自变量m的取值范围【答案】(1)(1,4),3;(2)结论:OE的长与a值无关理由见解析;(3)a1;(4)n=m1(m1)【解析】【分析】(1)求出直线CD的解析式即可解决问题;(2)利用参数a,求出直线CD的解析式求出点E坐标即可判断;(3)求出落在特殊情形下的a的值即可判
21、断;(4)如图,作PM对称轴于M,PNAB于N两条全等三角形的性质即可解决问题.【详解】解:(1)当a=1时,抛物线的解析式为y=x22x+3,顶点D(1,4),C(0,3),直线CD的解析式为y=x+3,E(3,0),OE=3,(2)结论:OE的长与a值无关理由:y=ax2+2ax3a,C(0,3a),D(1,4a),直线CD的解析式为y=ax3a,当y=0时,x=3,E(3,0),OE=3,OE的长与a值无关(3)当=45°时,OC=OE=3,3a=3,a=1,当=60°时,在RtOCE中,OC=OE=3,3a=3,a=,45°60°,a的取值范围为
22、a1(4)如图,作PM对称轴于M,PNAB于NPD=PE,PMD=PNE=90°,DPE=MPN=90°,DPM=EPN,DPMEPN,PM=PN,PM=EN,D(1,4a),E(3,0),EN=4+n=3m,n=m1,当顶点D在x轴上时,P(1,2),此时m的值1,抛物线的顶点在第二象限,m1n=m1(m1)故答案为:(1)(1,4),3;(2)OE的长与a值无关;(3)a1;(4)n=m1(m1)【点睛】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的图象与性质。4(2019·湖南中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c与x轴交于A(1,0)B(3
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