备考2022数学第8关 以二次函数与等腰三角形问题为背景的解答题(解析版).docx
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1、第八关 以二次函数与等腰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。以二次函数与等腰三角形问题为背景的解答题主要考查了学生的数形结合能力及综合分析问题的能力,这类问题主要是以一点(或以一条线段)为依托,动点和函数思想相结合以几何图形为背景,以动点为元素,构造动态型几何问题。解此类题目,应从相关图形的性质和数量关系分类讨论来解决。此类问题较多地关注学生
2、对图形性质的理解,用动态的观点去看待一般函数和图形结合的问题,具有较强的综合性。【解题思路】等腰三角形的存在性的解题方法:(1)几何法三步法:假设结论成立;找点,当所给的定长未说明是等腰三角形的底还是腰时,需分情况讨论,具体方法如下:a.当定长为腰时,找已知直线上满足条件的点时,以定长的某一端点为圆心,以定长为半径画弧,若所画弧与坐标轴或抛物线有交点且交点不是定长的另一端点时,交点即为所求点;若所画弧与坐标轴或抛物线无交点或交点是定长的另一端点时,满足条件的点不存在;b.当定长为底边时,作出定长的垂直平分线,若作出的垂直平分线与坐标轴或抛物线有交点时,交点即为所求的点;若作出的垂直平分线与坐标
3、轴或抛物线无交点时,满足条件的点不存在;(以上方法即可找出所有符合条件的点,该方法简称为“两圆一线”);散计算:在求点的坐标时,大多时候利用相似三角形求解,如果图中没有相似三角形,也可以通过添加辅助线构造相似三角形,有时也可以利用勾股定理进行求解;(2)代数法三步:罗列三边;分类列方程;解方程求解后检验在以二次函数与等腰三角形问题为背景的解答题中,这两种方法往往结合使用.【典型例题】【例1】(2019·山东中考真题)如图,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,点的坐标是,为抛物线上的一个动点,过点作轴于点,交直线于点,抛物线的对称轴是直线.(1)求抛物线的函数表达式;(2)若点在第二象限
4、内,且,求的面积(3)在(2)的条件下,若为直线上一点,在轴的下方,是否存在点,使是以为腰的等腰三角形?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2);(3)存在,【解析】【分析】(1)由抛物线的对称性结合点A的坐标可得点,由此可设函数的表达式为:,继而根据点C的坐标即可求解;(2)先求出BC的解析式,设点,则OD=-x,点,点,表示出PE的长,继而根据可得关于x的方程,解方程求得x的值后进而可求得PE、BD的长,然后利用三角形面积公式进行计算即可;(3)根据题意,在x轴下方,是以为腰的等腰三角形,只存在:的情况,由此可得BM=BD=1,求出的值,继而设M的坐标为(xM,yM
5、),利用解直角三角形的知识即可求得,进而求出,由此即可得.【详解】(1)点的坐标是,抛物线的对称轴是直线,则点,所以设函数的表达式为:,将点C(0,-2)代入得:,解得:,故抛物线的表达式为:;(2)设直线BC的解析式为y=mx+n,将点(-4,0)、(0,-2)分别代入得,解得:,所以直线的表达式为:,设点,则OD=-x,点,点,PE=,=,解得:或x=-5(舍去),点,PE=,BD=-4-(-5)=1,;(3)由题意得:在x轴下方,是以为腰的等腰三角形,只存在:的情况,BM=BD=1,(-4,0)、(0,-2),OB=4,OC=2,BOC=90°,BC=, ,设M的坐标为(xM,
6、yM),则,则,故点.【名师点睛】本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题,解题的关键要会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2】(2019·四川中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线经过点和点(1)求抛物线的解析式及顶点的坐标;(2)点是抛物线上、之间的一点,过点作轴于点,轴,交抛物线于点,过点作轴于点,当矩形的周长最大时,求点的横坐标;(3)如图2,连接、,点在线段上(不与、重合),作,交线段于点,是否存在这样点,使得为等腰三角形?若存在,求出的长;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2)
7、点的横坐标为;(3)AN=1或.【解析】【分析】(1)根据和点可得抛物线的表达式为,可知对称轴为x=-2,代入解析式即可得出顶点坐标;(2)设点,则,可得矩形的周长,即可求解;(3)由D为顶点,A、B为抛物线与x轴的交点可得AD=BD,即可证明DAB=DBA,根据,利用角的和差关系可得,即可证明,可得;分、,三种情况分别求解即可【详解】(1)抛物线经过点和点抛物线的表达式为:,对称轴为:x=-2,把x=-2代入得:y=4,顶点.(2)设点,则,矩形的周长,当时,矩形周长最大,此时,点的横坐标为.(3)点D为抛物线顶点,A、B为抛物线与x轴的交点,AD=BD,DAB=DBA,D(-2,4),A(
8、-5,0),B(1,0),当时,NAM=MBD,NMA=MBD,=AB-AM=1;当时,则,DMN=DBA,NDM=DBA,DAB是公共角,即:,即,;当时,而,;综上所述:或【名师点睛】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数、三角形相似和全等、等腰三角形性质等知识点,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏【例3】(2019·辽宁中考真题)抛物线与轴交于两点,顶点为,对称轴交轴于点,点为抛物线对称轴上的一动点(点不与重合)过点作直线的垂线交于点,交轴于点求抛物线的解析式;当的面积为时,求点的坐标;当PCF为等腰三角形时,请直接写出点的坐标【答案】(1);(2);(3)点 或【解析
9、】【分析】把代入函数,利用交点式求解即可.先求出点C,设点然后得函数的表达式为:,根据,得故直线表达式中的值为,求出直线的表达式为,联立并解得: ,求出,利用的面积为,求出m即可;由点的坐标得:分别算出,时的m即可.【详解】解:将抛物线化为交点式:将代入可得.故抛物线解析式为. 抛物线的对称轴为,则点设点将点的坐标代入一次函数表达式:并解得:函数的表达式为: 故直线表达式中的值为,将点的坐标代入一次函数表达式,同理可得直线的表达式为: 联立并解得: 故点解得:或(舍去),故点由确定的点的坐标得:当时,即: ,解得:或(均舍去),当时, ,解得:或(舍去),当时,同理可得:(舍去),故点 或【名
10、师点睛】本题考查的是抛物线,熟练掌握抛物线的性质,等腰三角形是解题的关键.【方法归纳】首先弄清题中是否规定了哪个点为等腰三角形的顶点。(若某边底,则只有一种情况;若某边为腰,有两种情况;若只说该三点构成等腰三角形,则有三种情况)。先借助于动点所在图象的解析式,表示出动点的坐标(用字母表示),按分类的情况,分别利用相应类别下两腰相列出方程建立方程。解出此方程,即可求出动点的横坐标,再借助动点所在图象的函数关系式,可求出动点纵坐标,注意去掉不合题意的点(就是不能构成三角形这个题意)。【针对练习】1(2019·西藏中考真题)已知:如图,抛物线yax2+bx+3与坐标轴分别交于点A,B(3,
11、0),C(1,0),点P是线段AB上方抛物线上的一个动点(1)求抛物线解析式;(2)当点P运动到什么位置时,PAB的面积最大?(3)过点P作x轴的垂线,交线段AB于点D,再过点P作PEx轴交抛物线于点E,连接DE,请问是否存在点P使PDE为等腰直角三角形?若存在,求点P的坐标;若不存在,说明理由【答案】(1)yx22x+3 (2)(,) (3)存在,P(2,3)或P(,)【解析】【分析】(1)用待定系数法求解;(2)过点P作PHx轴于点H,交AB于点F,直线AB解析式为yx+3,设P(t,t22t+3)(3t0),则F(t,t+3),则PFt22t+3(t+3)t23t,根据SPABSPAF+
12、SPBF写出解析式,再求函数最大值;(3)设P(t,t22t+3)(3t0),则D(t,t+3),PDt23t,由抛物线yx22x+3(x+1)2+4,由对称轴为直线x1,PEx轴交抛物线于点E,得yEyP,即点E、P关于对称轴对称,所以1,得xE2xP2t,故PE|xExP|22t|,由PDE为等腰直角三角形,DPE90°,得PDPE,再分情况讨论:当3t1时,PE22t;当1t0时,PE2+2t【详解】解:(1)抛物线yax2+bx+3过点B(3,0),C(1,0) 解得:抛物线解析式为yx22x+3(2)过点P作PHx轴于点H,交AB于点Fx0时,yx22x+33A(0,3)直
13、线AB解析式为yx+3点P在线段AB上方抛物线上设P(t,t22t+3)(3t0)F(t,t+3)PFt22t+3(t+3)t23tSPABSPAF+SPBFPFOH+PFBHPFOB(t23t)(t+)2+点P运动到坐标为(,),PAB面积最大(3)存在点P使PDE为等腰直角三角形设P(t,t22t+3)(3t0),则D(t,t+3)PDt22t+3(t+3)t23t抛物线yx22x+3(x+1)2+4对称轴为直线x1PEx轴交抛物线于点EyEyP,即点E、P关于对称轴对称1xE2xP2tPE|xExP|22t|PDE为等腰直角三角形,DPE90°PDPE当3t1时,PE22tt2
14、3t22t解得:t11(舍去),t22P(2,3)当1t0时,PE2+2tt23t2+2t解得:t1,t2(舍去)P(,)综上所述,点P坐标为(2,3)或(,)时使PDE为等腰直角三角形 【点睛】考核知识点:二次函数的综合.数形结合分析问题,运用轴对称性质和等腰三角形性质分析问题是关键.2(2019·辽宁中考真题)如图,直线yx+4与x轴交于点B,与y轴交于点C,抛物线yx2+bx+c经过B,C两点,与x轴另一交点为A点P以每秒个单位长度的速度在线段BC上由点B向点C运动(点P不与点B和点C重合),设运动时间为t秒,过点P作x轴垂线交x轴于点E,交抛物线于点M(1)求抛物线的解析式;
15、(2)如图,过点P作y轴垂线交y轴于点N,连接MN交BC于点Q,当时,求t的值;(3)如图,连接AM交BC于点D,当PDM是等腰三角形时,直接写出t的值【答案】(1)yx2+3x+4;(2)t的值为;(3)当PDM是等腰三角形时,t1或t1【解析】【分析】(1)求直线y=-x+4与x轴交点B,与y轴交点C,用待定系数法即求得抛物线解析式(2)根据点B、C坐标求得OBC=45°,又PEx轴于点E,得到PEB是等腰直角三角形,由t求得BE=PE=t,即可用t表示各线段,得到点M的横坐标,进而用m表示点M纵坐标,求得MP的长根据MPCN可证,故有,把用t表示的MP、NC代入即得到关于t的方
16、程,求解即得到t的值(3)因为不确定等腰PDM的底和腰,故需分3种情况讨论:若MD=MP,则MDP=MPD=45°,故有DMP=90°,不合题意;若DM=DP,则DMP=MPD=45°,进而得AE=ME,把含t的式子代入并解方程即可;若MP=DP,则PMD=PDM,由对顶角相等和两直线平行内错角相等可得CFD=PMD=PDM=CDF进而得CF=CD用t表示M的坐标,求直线AM解析式,求得AM与y轴交点F的坐标,即能用t表示CF的长把直线AM与直线BC解析式联立方程组,解得x的值即为点D横坐标过D作y轴垂线段DG,得等腰直角CDG,用DG即点D横坐标,进而可用t表示
17、CD的长把含t的式子代入CF=CD,解方程即得到t的值【详解】(1)直线yx+4中,当x0时,y4C(0,4)当yx+40时,解得:x4B(4,0)抛物线yx2+bx+c经过B,C两点 解得:抛物线解析式为yx2+3x+4(2)B(4,0),C(0,4),BOC90°OBOCOBCOCB45°MEx轴于点E,PBtBEP90°RtBEP中, , 点M在抛物线上, ,PNy轴于点NPNONOEPEO90°四边形ONPE是矩形ONPEtNCOCON4tMPCNMPQNCQ 解得:(点P不与点C重合,故舍去)t的值为 (3)PEB90°,BEPEBP
18、EPBE45°MPDBPE45°若MDMP,则MDPMPD45°DMP90°,即DMx轴,与题意矛盾若DMDP,则DMPMPD45°AEM90°AEMEyx2+3x+40时,解得:x11,x24A(1,0)由(2)得,xM4t,MEyMt2+5tAE4t(1)5t5tt2+5t解得:t11,t25(0t4,舍去)若MPDP,则PMDPDM如图,记AM与y轴交点为F,过点D作DGy轴于点GCFDPMDPDMCDFCFCDA(1,0),M(4t,t2+5t),设直线AM解析式为yax+m 解得: ,直线AM:F(0,t)CFOCOF4tt
19、x+tx+4,解得:,CGD90°,DCG45°, 解得: 综上所述,当PDM是等腰三角形时,t1或【点睛】本题考查了二次函数的图象与性质,解二元一次方程组和一元二次方程,等腰直角三角形的性质,相似三角形的判定和性质,涉及等腰三角形的分类讨论,要充分利用等腰的性质作为列方程的依据3(2019·辽宁中考真题)如图,抛物线y=ax2+bx+2交x轴于点A(-3,0)和点B(1,0),交y轴于点C(1)求这个抛物线的函数表达式(2)点D的坐标为(-1,0),点P为第二象限内抛物线上的一个动点,求四边形ADCP面积的最大值(3)点M为抛物线对称轴上的点,问:在抛物线上是否
20、存在点N,使MNO为等腰直角三角形,且MNO为直角?若存在,请直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)y=-x2-x+2;(2)S的最大值为;(3)存在,点N的坐标为:(,)或(,)或(,)或(,)【解析】【分析】(1)抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x-1)=a(x2+2x-3)=ax2+2ax-3a,即-3a=2,即可求解;(2)S四边形ADCP=SAPO+SCPO-SODC,即可求解;(3)分点N在x轴上方、点N在x轴下方两种情况,分别求解【详解】解:(1)抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x-1)=a(x2+2x-3)=ax2+2ax-3a,即-3a=2,解得:a=
21、-,故抛物线的表达式为:y=-x2-x+2,则点C(0,2),函数的对称轴为:x=1;(2)连接OP,设点P(x,-x2-x+2),则S=S四边形ADCP=SAPO+SCPO-SODC=×AO×yP+×OC×|xP|-×CO×OD=(-x2-x+2)×2×(-x)-=-x2-3x+2,-10,故S有最大值,当x=-时,S的最大值为;(3)存在,理由:MNO为等腰直角三角形,且MNO为直角时,点N的位置如下图所示:当点N在x轴上方时,点N的位置为N1、N2,N1的情况(M1N1O):设点N1的坐标为(x,-x2-x+
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