2020年中考数学备考优生百日闯关第11关 以二次函数与图形的面积、周长及线段的数量问题为背景的解答题(解析版)(免费下载).docx
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1、第十一关 以二次函数与图形的面积、周长及线段的数量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。构造二次函数来确定几何图形中的有关面积最大值的问题是近年来常考的题型,求解这类问题,实际上,只要我们能充分运用条件,根据图形的特点,综合运用所学知识,如,勾股定理、全等三角形、相似三角形、解直角三角形、图形的面积公式等等来寻求等量关系,从而构造出二次函数,再利用二
2、次函数的性质即可求解.【解题思路】1、用含有自变量的代数式分别表示出与所求几何图形相关的量(如周长、长、宽、半径等)。 2、根据几何图形的特征,列出其面积的计算公式,用函数表示这个面积。3、根据函数关系式求出最大值及取得最大值的自变量的值,当要求的值不在自变量的取值范围内时,应根据取值范围来确定最大值。【典型例题】【例1】(2019·湖南中考真题)如图,二次函数的图象与轴交于点和点,与轴交于点,以为边在轴上方作正方形,点是轴上一动点,连接,过点作的垂线与轴交于点(1)求该抛物线的函数关系表达式;(2)当点在线段(点不与重合)上运动至何处时,线段的长有最大值?并求出这个最大值;(3)在
3、第四象限的抛物线上任取一点,连接请问:的面积是否存在最大值?若存在,求出此时点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2)时,线段有最大值最大值是;(3)时,的面积有最大值,最大值是,此时点的坐标为【解析】【分析】(1)将点的坐标代入二次函数表达式,即可求解;(2)设,则,由得出比例线段,可表示的长,利用二次函数的性质可求出线段的最大值;(3)过点作轴交于点,由即可求解【详解】解:(1)抛物线经过,把两点坐标代入上式,解得:,故抛物线函数关系表达式为;(2),点,正方形中,又,设,则,时,线段长有最大值,最大值为即时,线段有最大值最大值是(3)存在如图,过点作轴交于点,抛物线的解析式为,
4、点坐标为,设直线的解析式为,直线的解析式为,设,则,时,的面积有最大值,最大值是,此时点的坐标为【名师点睛】本题考查了二次函数的综合题:熟练掌握二次函数图象上点的坐标特征、二次函数的性质和相似三角形的判定与性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质,会利用相似比表示线段之间的关系利用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来,利用点的坐标的意义表示线段的长度是解题的关键【例2】(2019·江苏中考真题)如图,已知二次函数的图象与x轴交于A、B两点,D为顶点,其中点B的坐标为,点D的坐标为(1)求该二次函数的表达式;(2)点E是线段BD上的一点,过点E作x轴的垂线,垂足为F,且
5、,求点E的坐标(3)试问在该二次函数图象上是否存在点G,使得的面积是的面积的?若存在,求出点G的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2)点E的坐标为;(3)存在,点G的坐标为或.【解析】【分析】(1)依题意,利用二次函数的顶点式即可求(2)可通过点B,点D求出线段BD所在的直线关系式,点E在线段BD上,即可设点E的坐标,利用点与点的关系公式,通过即可求(3)先求线段AD所在的直线解析式,求利用点到直线的公式,即可求与的高,利用三角形面积公式即可求【详解】(1)依题意,设二次函数的解析式为将点B代入得,得二次函数的表达式为:(2)依题意,点,点,设直线BD的解析式为代入得,解得线段BD所
6、在的直线为,设点E的坐标为: 整理得解得,(舍去)故点E的纵坐标为点E的坐标为(3)存在点G,设点G的坐标为点B的坐标为,对称轴点A的坐标为设AD所在的直线解析式为代入得,解得直线AD的解析式为 AD的距离为5点G到AD的距离为:由(2)知直线BD的解析式为:,BD的距离为5同理得点G至BD的距离为:整理得点G在二次函数上,代入得整理得解得,此时点G的坐标为或【名师点睛】此题考查了二次函数的解析式的求法和与几何图形结合的综合能力的培养解题关键在于利用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来,利用点的坐标的意义表示线段的长度,从而求出线段之间的关系【例3】(2019·湖南中考真题)已知抛
7、物线过点,两点,与y轴交于点C,(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;(2)过点A作,垂足为M,求证:四边形ADBM为正方形;(3)点P为抛物线在直线BC下方图形上的一动点,当面积最大时,求点P的坐标;(4)若点Q为线段OC上的一动点,问:是否存在最小值?若存在,求岀这个最小值;若不存在,请说明理由【答案】(1)抛物线的表达式为:,顶点;(2)证明见解析;(3)点;(4)存在,的最小值为【解析】【分析】(1)设交点式,利用待定系数法进行求解即可;(2)先证明四边形ADBM为菱形,再根据有一个角是直角的菱形是正方形即可得证;(3)先求出直线BC的解析式,过点P作y轴的平行线交BC于点N,设点,则
8、点N,根据可得关于x的二次函数,继而根据二次函数的性质进行求解即可;(4)存在,如图,过点C作与y轴夹角为的直线CF交x轴于点F,过点A作,垂足为H,交y轴于点Q, 此时,则最小值,求出直线HC、AH的解析式即可求得H点坐标,进行求得AH的长即可得答案.【详解】(1)函数的表达式为:,即:,解得:,故抛物线的表达式为:,则顶点;(2),A(1,0),B(3,0), OB=3,OA=1,AB=2,又D(2,-1),AD=BD=,AM=MB=AD=BD,四边形ADBM为菱形,又,菱形ADBM为正方形;(3)设直线BC的解析式为y=mx+n,将点B、C的坐标代入得:,解得:,所以直线BC的表达式为:
9、y=-x+3,过点P作y轴的平行线交BC于点N,设点,则点N,则,故有最大值,此时,故点;(4)存在,理由:如图,过点C作与y轴夹角为的直线CF交x轴于点F,过点A作,垂足为H,交y轴于点Q, 此时,则最小值,在RtCOF中,COF=90°,FOC=30°,OC=3,tanFCO=,OF=,F(-,0),利用待定系数法可求得直线HC的表达式为:,COF=90°,FOC=30°,CFO=90°-30°=60°,AHF=90°,FAH=90°-60°=30°,OQ=AOtanFAQ=,Q(
10、0,),利用待定系数法可求得直线AH的表达式为:,联立并解得:,故点,而点,则,即的最小值为【名师点睛】本题考查了二次函数的综合题,涉及了待定系数法,解直角三角形的应用,正方形的判定,最值问题等,综合性较强,有一定的难度,正确把握相关知识,会添加常用辅助线是解题的关键.【方法归纳】1.由于平行于y轴的线段上各个点的横坐标相等(常设为t),借助于两个端点所在的函数图象解析式,把两个端点的纵坐标分别用含有字母t的代数式表示出来,再由两个端点的高低情况,运用平行于y轴的线段长度计算公式 ,把动线段的长度就表示成为一个自变量为t,且开口向下的二次函数解析式,利用二次函数的性质,即可求得动线段长度的最大
11、值及端点坐标。2.三角形面积的最大值问题:“抛物线上是否存在一点,使之和一条定线段构成的三角形面积最大”的问题(简称“一边固定两边动的问题”):(方法1)先利用两点间的距离公式求出定线段的长度;然后再利用上面3的方法,求出抛物线上的动点到该定直线的最大距离。最后利用三角形的面积公式底·高。即可求出该三角形面积的最大值,同时在求解过程中,切点即为符合题意要求的点。(方法2)过动点向y轴作平行线找到与定线段(或所在直线)的交点,从而把动三角形分割成两个基本模型的三角形,动点坐标一母示后,进一步可得到 ,转化为一个开口向下的二次函数问题来求出最大值。“三边均动的动三角形面积最大”的问题(简
12、称“三边均动”的问题):先把动三角形分割成两个基本模型的三角形(有一边在x轴或y轴上的三角形,或者有一边平行于x轴或y轴的三角形,称为基本模型的三角形)面积之差,设出动点在x轴或y轴上的点的坐标,而此类题型,题中一定含有一组平行线,从而可以得出分割后的一个三角形与图中另一个三角形相似(常为图中最大的那一个三角形)。利用相似三角形的性质(对应边的比等于对应高的比)可表示出分割后的一个三角形的高。从而可以表示出动三角形的面积的一个开口向下的二次函数关系式,相应问题也就轻松解决了。3. “一抛物线上是否存在一点,使之和另外三个定点构成的四边形面积最大的问题”:由于该四边形有三个定点,从而可把动四边形
13、分割成一个动三角形与一个定三角形(连结两个定点,即可得到一个定三角形)的面积之和,所以只需动三角形的面积最大,就会使动四边形的面积最大,【针对练习】1(2019·贵州中考真题)如图,抛物线C1:yx22x与抛物线C2:yax2+bx开口大小相同、方向相反,它们相交于O,C两点,且分别与x轴的正半轴交于点B,点A,OA2OB(1)求抛物线C2的解析式;(2)在抛物线C2的对称轴上是否存在点P,使PA+PC的值最小?若存在,求出点P的坐标,若不存在,说明理由;(3)M是直线OC上方抛物线C2上的一个动点,连接MO,MC,M运动到什么位置时,MOC面积最大?并求出最大面积【答案】(1)yx
14、2+4x;(2)线段AC的长度;(3)SMOC最大值为【解析】【分析】(1)C1、C2:y=ax2+bx开口大小相同、方向相反,则a=-1,将点A的坐标代入C2的表达式,即可求解;(2)作点C关于C1对称轴的对称点C(-1,3),连接AC交函数C2的对称轴与点P,此时PA+PC的值最小,即可求解;(3)SMOC=MH×xC=(-x2+4x-x)= -x2+,即可求解【详解】(1)令:yx22x0,则x0或2,即点B(2,0),C1、C2:yax2+bx开口大小相同、方向相反,则a1,则点A(4,0),将点A的坐标代入C2的表达式得:016+4b,解得:b4,故抛物线C2的解析式为:y
15、x2+4x;(2)联立C1、C2表达式并解得:x0或3,故点C(3,3),作点C关于C1对称轴的对称点C(1,3),连接AC交函数C2的对称轴与点P,此时PA+PC的值最小为:线段AC的长度;(3)直线OC的表达式为:yx,过点M作y轴的平行线交OC于点H,设点M(x,x2+4x),则点H(x,x),则SMOCMH×xC(x2+4xx)x2,0,故x,SMOC最大值为【点睛】本题考查了待定系数法求解析式,还考查了三角形的面积,要注意将三角形分解成两个三角形求解;还要注意求最大值可以借助于二次函数2(2019·山东中考真题)若二次函数的图象与轴分别交于点、,且过点.(1)求二
16、次函数表达式;(2)若点为抛物线上第一象限内的点,且,求点的坐标;(3)在抛物线上(下方)是否存在点,使?若存在,求出点到轴的距离;若不存在,请说明理由.【答案】(l) ;(2)点的坐标为;(3)点到轴的距离为 .【解析】【分析】(1)根据待定系数法,计算即可.(2)首先设出P点的坐标,再利用求解未知数,可得P点的坐标.(3)首先求出直线AB的解析式,过点作轴,垂足为,作轴交于点,再利用平行证明,列出方程求解参数,即可的点到轴的距离.【详解】(l)因为抛物线过点,又因为抛物线过点, 解,得 所以,抛物线表达式为 (2)连接,设点.则 由题意得 或(舍) 点的坐标为.(3)设直线的表达式为,因直
17、线过点、,解,得 所以的表达式为 设存在点满足题意,点的坐标为,过点作轴,垂足为,作轴交于点,则的坐标为,.又轴 又 .在中解得: 所以点到轴的距离为【点睛】本题主要考查二次函数与一次函数的综合性问题,难度系数高,但是是中考的必考知识点,应当熟练地掌握.3(2019·四川中考真题)如图,顶点为的二次函数图象与x轴交于点,点B在该图象上,交其对称轴l于点M,点M、N关于点P对称,连接、(1)求该二次函数的关系式(2)若点B在对称轴l右侧的二次函数图象上运动,请解答下列问题:连接,当时,请判断的形状,并求出此时点B的坐标求证:【答案】(1)二次函数的关系式为;(2)是等腰直角三角形,此时
18、点B坐标为;见解析【解析】【分析】(1)利用待定系数法即可得到答案;(2)设,由点的对称性得到,再由勾股定理得到答案;设直线与x轴交于点D,求得直线解析式,再结合题意即可得到答案.【详解】解:(1)二次函数顶点为设顶点式二次函数图象过点,解得:二次函数的关系式为(2)设直线解析式为:交对称轴l于点M当时,点M、N关于点P对称,即解得:,B,是等腰直角三角形,此时点B坐标为证明:如图,设直线与x轴交于点D、设直线解析式为 解得:直线:当时,解得:,轴垂直平分【点睛】本题考查二次函数综合,解题的关键是掌握待定系数法求解析式,再由题意得到等式进行计算.4(2019·四川中考真题)如图,抛物
19、线过点,且与直线交于B、C两点,点B的坐标为(1)求抛物线的解析式;(2)点D为抛物线上位于直线上方的一点,过点D作轴交直线于点E,点P为对称轴上一动点,当线段的长度最大时,求的最小值;(3)设点M为抛物线的顶点,在y轴上是否存在点Q,使?若存在,求点Q的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)抛物线的解析式;(2)的最小值为;(3)点Q的坐标:、【解析】【分析】(1)将点B的坐标为代入,B的坐标为,将,代入,解得,因此抛物线的解析式;(2)设,则,当时,有最大值为2,此时,作点A关于对称轴的对称点,连接,与对称轴交于点P,此时最小;(3)作轴于点H,连接、,由,可得,因为,所以,可知外接圆的
20、圆心为H,于是设,则,或,求得符合题意的点Q的坐标:、【详解】解:(1)将点B的坐标为代入,B的坐标为,将,代入,解得,抛物线的解析式;(2)设,则,当时,有最大值为2,此时,作点A关于对称轴的对称点,连接,与对称轴交于点P,此时最小,即的最小值为;(3)作轴于点H,连接、,抛物线的解析式,可知外接圆的圆心为H,设,则,或符合题意的点Q的坐标:、【点睛】本题考查了二次函数,熟练运用二次函数的图象的性质与一次函数的性质以及圆周角定理是解题的关键5(2019·山东中考真题)在平面直角坐标系中,直线与轴交于点,与轴交于点,抛物线经过点、(1)求、满足的关系式及的值(2)当时,若的函数值随的
21、增大而增大,求的取值范围(3)如图,当时,在抛物线上是否存在点,使的面积为1?若存在,请求出符合条件的所有点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2);(3)存在,点或或.【解析】【分析】(1)求出点、的坐标,即可求解;(2)当时,若的函数值随的增大而增大,则函数对称轴,而,即:,即可求解;(3)过点作直线,作轴交于点,作于点,则,即可求解【详解】(1),令,则,令,则,故点、的坐标分别为、,则,则函数表达式为:,将点坐标代入上式并整理得:;(2)当时,若的函数值随的增大而增大,则函数对称轴,而,即:,解得:,故:的取值范围为:;(3)当时,二次函数表达式为:,过点作直线,作轴交于点,
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