《中考课件初中数学总复习资料》专题16 二次函数的存在性问题(解析版).doc
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1、决胜2021中考数学压轴题全揭秘精品专题16二次函数的存在性问题【考点1】二次函数与相似三角形问题【例1】(2020·湖北随州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线的对称轴为直线,其图象与轴交于点和点,与轴交于点 (1)直接写出抛物线的解析式和的度数;(2)动点,同时从点出发,点以每秒3个单位的速度在线段上运动,点以每秒个单位的速度在线段上运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也随之停止运动设运动的时间为秒,连接,再将线段绕点顺时针旋转,设点落在点的位置,若点恰好落在抛物线上,求的值及此时点的坐标;(3)在(2)的条件下,设为抛物线上一动点,为轴上一动点,当以点,为顶
2、点的三角形与相似时,请直接写出点及其对应的点的坐标(每写出一组正确的结果得1分,至多得4分)【答案】(1),;(2)t=,D点坐标为; (3); ; ; ; ; 【分析】(1)根据抛物线的对称轴以及点B坐标可求出抛物线表达式;(2)过点N作于E,过点D作于F,证明,得到,从而得到点D坐标,代入抛物线表达式,求出t值即可;(3)设点P(m,),当点P在y轴右侧,点Q在y轴正半轴,过点P作PRy轴于点R,过点D作DSx轴于点S,根据CPQMDB,得到,从而求出m值,再证明CPQMDB,求出CQ长度,从而得到点Q坐标,同理可求出其余点P和点Q坐标.【详解】解:(1)抛物线的对称轴为直线,则b=-3a
3、,抛物线经过点B(4,0),16a+4b+1=0,将b=-3a代入,解得:a=,b=,抛物线的解析式为:,令y=0,解得:x=4或-1,令x=0,则y=1,A(-1,0),C(0,1),tanCAO=,;(2)由(1)易知,过点N作于E,过点D作于F,DMN=90°,NME+DMF=90°,又NME+ENM=90°,DMF=ENM, ,(AAS),由题意得:, ,又,故可解得:t=或0(舍),经检验,当t=时,点均未到达终点,符合题意,此时D点坐标为;(3)由(2)可知:D,t=时,M(,0),B(4,0),C(0,1),设点P(m,),如图,当点P在y轴右侧,点
4、Q在y轴正半轴,过点P作PRy轴于点R,过点D作DSx轴于点S,则PR=m,DS=,若CPQMDB,则,解得:m=0(舍)或1或5(舍),故点P的坐标为:, CPQMDB,当点P时,解得:CQ=,点Q坐标为(0,),;同理可得:点P和点Q的坐标为:;.【点睛】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的图像和性质,二次函数表达式,全等三角形的判定和性质,相似三角形的性质,难度较大,计算量较大,解题时注意结合函数图像,找出符合条件的情形.【变式1-1】(2019·湖南娄底·中考真题)如图,抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C,且过点点P、Q是抛物线上的动点(1)求抛物线的解析式;
5、(2)当点P在直线OD下方时,求面积的最大值(3)直线OQ与线段BC相交于点E,当与相似时,求点Q的坐标【答案】(1)抛物线的表达式为:;(2)有最大值,当时,其最大值为;(3) 或或或【分析】(1)函数的表达式为:y=a(x+1)(x-3),将点D坐标代入上式,即可求解;(2)设点,求出,根据,利用二次函数的性质即可求解;(3)分ACB=BOQ、BAC=BOQ,两种情况分别求解,通过角的关系,确定直线OQ倾斜角,进而求解【详解】解:(1)函数的表达式为:,将点D坐标代入上式并解得:,故抛物线的表达式为:;(2)设直线PD与y轴交于点G,设点,将点P、D的坐标代入一次函数表达式:并解得,直线P
6、D的表达式为:,则,故有最大值,当时,其最大值为;(3),故与相似时,分为两种情况:当时,过点A作AHBC与点H,解得:,CH则,则直线OQ的表达式为:,联立并解得:,故点或;时,则直线OQ的表达式为:,联立并解得:,故点或;综上,点或或或【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到解直角三角形、三角形相似、面积的计算等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏【变式1-2】(2019·辽宁盘锦·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线yx2+bx+c经过点A(1,0)和点C(0,4),交x轴正半轴于点B,连接AC,点E是线段OB上一动点(不与点O,B重合),以OE为边在x轴
7、上方作正方形OEFG,连接FB,将线段FB绕点F逆时针旋转90°,得到线段FP,过点P作PHy轴,PH交抛物线于点H,设点E(a,0)(1)求抛物线的解析式(2)若AOC与FEB相似,求a的值(3)当PH2时,求点P的坐标【答案】(1)yx2+3x+4;(2)a或;(3)点P的坐标为(2,4)或(1,4)或(,4)【详解】(1)点C(0,4),则c4,二次函数表达式为:yx2+bx+4,将点A的坐标代入上式得:01b+4,解得:b3,故抛物线的表达式为:yx2+3x+4;(2)tanACO,AOC与FEB相似,则FBEACO或CAO,即:tanFEB或4,四边形OEFG为正方形,则F
8、EOEa,EB4a,则或,解得:a或;(3)令yx2+3x+40,解得:x4或1,故点B(4,0);分别延长CF、HP交于点N,PFN+BFN90°,FPN+PFN90°,FPNNFB,GNx轴,FPNNFBFBE,PNFBEF90°,FPFB,PNFBEF(AAS),FNFEa,PNEB4a,点P(2a,4),点H(2a,4a2+6a+4),PH2,即:4a2+6a+44|2|,解得:a1或或或(舍去),故:点P的坐标为(2,4)或(1,4)或(,4)【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,其中(2)、(3),要注意分类求解,避免遗漏【考点2】二次函数与直角三角形
9、问题【例2】(2020·湖北咸宁·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,直线与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线过点B且与直线相交于另一点(1)求抛物线的解析式;(2)点P是抛物线上的一动点,当时,求点P的坐标;(3)点在x轴的正半轴上,点是y轴正半轴上的一动点,且满足求m与n之间的函数关系式;当m在什么范围时,符合条件的N点的个数有2个?【答案】(1);(2)或(3,)或(-2,-3);(3);0m【分析】(1)利用一次函数求出A和B的坐标,结合点C坐标,求出二次函数表达式;(2)当点P在x轴上方时,点P与点C重合,当点P在x轴下方时,AP与y轴交于点Q,求出AQ表达式,
10、联立二次函数,可得交点坐标,即为点P;(3)过点C作CDx轴于点D,证明MNONCD,可得,整理可得结果;作以MC为直径的圆E,根据圆E与线段OD的交点个数来判断M的位置,即可得到m的取值范围.【详解】解:(1)直线与x轴交于点A,与y轴交于点B,令x=0,则y=2,令y=0,则x=4,A(4,0),B(0,2),抛物线经过B(0,2),解得:,抛物线的表达式为:;(2)当点P在x轴上方时,点P与点C重合,满足,当点P在x轴下方时,如图,AP与y轴交于点Q,B,Q关于x轴对称,Q(0,-2),又A(4,0),设直线AQ的表达式为y=px+q,代入,解得:,直线AQ的表达式为:,联立得:,解得:
11、x=3或-2,点P的坐标为(3,)或(-2,-3),综上,当时,点P的坐标为:或(3,)或(-2,-3);(3)如图,MNC=90°,过点C作CDx轴于点D,MNO+CND=90°,OMN+MNO=90°,CND=OMN,又MON=CDN=90°,MNONCD,即,整理得:;如图,MNC=90°,以MC为直径画圆E,点N在线段OD上(不含O和D),即圆E与线段OD有两个交点(不含O和D),点M在y轴正半轴,当圆E与线段OD相切时,有NE=MC,即NE2=MC2,M(0,m),E(,),=,解得:m=,当点M与点O重合时,如图,此时圆E与线段OD
12、(不含O和D)有一个交点,当0m时,圆E与线段OD有两个交点,故m的取值范围是:0m.【点睛】本题是二次函数综合,考查了求二次函数表达式,相似三角形的判定和性质,圆周角定理,一次函数表达式,难度较大,解题时要充分理解题意,结合图像解决问题.【变式2-1】如图,抛物线经过A(3,6),B(5,4)两点,与y轴交于点C,连接AB,AC,BC(1)求抛物线的表达式;(2)求证:AB平分;(3)抛物线的对称轴上是否存在点M,使得是以AB为直角边的直角三角形若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由【答案】(1);(2)详见解析;(3)存在,点M的坐标为(,9)或(,11)【分析】(1)将A(-3,0)
13、,B(5,-4)代入抛物线的解析式得到关于a、b的方程组,从而可求得a、b的值;(2)先求得AC的长,然后取D(2,0),则AD=AC,连接BD,接下来,证明BC=BD,然后依据SSS可证明ABCABD,接下来,依据全等三角形的性质可得到CAB=BAD;(3)作抛物线的对称轴交x轴与点E,交BC与点F,作点A作AMAB,作BMAB,分别交抛物线的对称轴与M、M,依据点A和点B的坐标可得到tanBAE=,从而可得到tanMAE=2或tanMBF=2,从而可得到FM和ME的长,故此可得到点M和点M的坐标【详解】解:(1)将A(-3,0),B(5,-4)两点的坐标分别代入,得解得故抛物线的表达式为y
14、 (2)证明:AO=3,OC=4,AC=5取D(2,0),则AD=AC=5由两点间的距离公式可知BD=5C(0,-4),B(5,-4),BC=5BD=BC在ABC和ABD中,AD=AC,AB=AB,BD=BC,ABCABD,CAB=BAD,AB平分CAO;(3)存在如图所示:抛物线的对称轴交x轴与点E,交BC与点F抛物线的对称轴为x=,则AE=A(-3,0),B(5,-4),tanEAB=MAB=90°tanMAE=2ME=2AE=11,M(,11)同理:tanMBF=2又BF=,FM=5,M(,-9)点M的坐标为(,11)或(,-9)【点睛】本题考查了二次函数的综合应用,主要应用了
15、待定系数法求二次函数的解析式,全等三角形的性质和判定、锐角三角函数的定义,求得FM和ME的长是解题的关键【变式2-2】(2019·甘肃兰州·中考真题)二次函数的图象交轴于两点,交轴于点.动点从点出发,以每秒2个单位长度的速度沿方向运动,过点作轴交直线于点,交抛物线于点,连接.设运动的时间为秒.(1)求二次函数的表达式:(2)连接,当时,求的面积:(3)在直线上存在一点,当是以为直角的等腰直角三角形时,求此时点的坐标;(4)当时,在直线上存在一点,使得,求点的坐标【答案】(1)(2)2(3)(4)或【解析】【分析】(1)直接将A、B两点的坐标代入列方程组解出即可;(2)根据题
16、意得出AM,OM,设的解析式为:,将点代入求出解析式,然后将分别代入和中,得:,再根据三角形面积公式,即可解答(3)过点作轴的平行线,交轴于点,过点作轴的平行线,交的延长线于点,设,根据题意得出,根据,即可解答(4)当时,此时点在二次函数的对称轴上,以点为圆心,长为半径作圆,交于两点,得出,再根据(同弧所对圆周角),即可解答【详解】(1)将点代入,得:解得:所以,二次函数的表达方式为:(2)又设的解析式为:,将点代入,得:所以,直线的解析式为:.将分别代入和中,得:.(3)假设过点作轴的平行线,交轴于点,过点作轴的平行线,交的延长线于点,设,由题意得:所以,点的坐标为:(4)当时,此时点在二次
17、函数的对称轴上,以点为圆心,长为半径作圆,交于两点点在该圆上(同弧所对圆周角)或【点睛】此题考查二次函数的综合应用,解题关键在于将已知点代入解析式【考点3】二次函数与等腰三角形问题【例3】(2020·山东济南·中考真题)如图1,抛物线yx2bxc过点A(1,0),点B(3,0)与y轴交于点C在x轴上有一动点E(m,0)(0m3),过点E作直线lx轴,交抛物线于点M(1)求抛物线的解析式及C点坐标;(2)当m1时,D是直线l上的点且在第一象限内,若ACD是以DCA为底角的等腰三角形,求点D的坐标;(3)如图2,连接BM并延长交y轴于点N,连接AM,OM,设AEM的面积为S1,
18、MON的面积为S2,若S12S2,求m的值【答案】(1);(2)或;(3)【分析】(1)用待定系数法即可求解;(2)若ACD是以DCA为底角的等腰三角形,则可以分CDAD或ACAD两种情况,分别求解即可;(3)S1AE×yM,2S2ONxM,即可求解【详解】解:(1)将点A、B的坐标代入抛物线表达式得,解得,故抛物线的表达式为yx22x3,当x0时,y3,故点C(0,3);(2)当m1时,点E(1,0),设点D的坐标为(1,a),由点A、C、D的坐标得,AC,同理可得:AD,CD,当CDAD时,即,解得a1;当ACAD时,同理可得a(舍去负值);故点D的坐标为(1,1)或(1,);(
19、3)E(m,0),则设点M(m,m22m3),设直线BM的表达式为ysxt,则,解得:,故直线BM的表达式为yx,当x0时,y,故点N(0,),则ON;S1AE×yM×(m1)×(m22m3),2S2ONxM×mS1×(m1)×(m22m3),解得m2±(舍去负值),经检验m2是方程的根,故m2【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、等腰三角形的性质、面积的计算等,其中(2),要注意分类求解,避免遗漏【变式3-1】(2020·贵州黔东南·中考真题)已知抛物线yax2+bx+c(a0)与
20、x轴交于A、B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C(0,3),顶点D的坐标为(1,4)(1)求抛物线的解析式(2)在y轴上找一点E,使得EAC为等腰三角形,请直接写出点E的坐标(3)点P是x轴上的动点,点Q是抛物线上的动点,是否存在点P、Q,使得以点P、Q、B、D为顶点,BD为一边的四边形是平行四边形?若存在,请求出点P、Q坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)y=x22x3;(2)满足条件的点E的坐标为(0,3)、(0,3+)、(0,3)、(0,);(3)存在,P(1+2,0)、Q(1+2,4)或P(12,0)、Q(12,4)【分析】(1)根据抛物线的顶点坐标设出抛物线的解析式,再将点
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