冲刺2023年上海中考数学满分复习攻略第02讲二次函数中特殊三角形存在性问题含详解.pdf
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1、第 02 讲 二次函数中特殊三角形存在性问题 【考点梳理】一、等腰三角形 根据等腰三角形的定义,若为等腰三角形,则有三种可能情况:(1)AB=BC;(2)BC=CA;(3)CA=AB但根据实际图形的差异,其中某些情况会不存在,所以等腰三角形的存在性问题,往往有 2 个甚至更多的解,在解题时需要尤其注意 1、知识内容:在用字母表示某条线段的长度时,常用的方法有但不仅限于以下几种:(1)勾股定理:找到直角三角形,利用两边的长度表示出第三边;(2)全等或相似:通过相似,将未知边与已知边建立起联系,进而表示出未知边(3)两点间距离公式:设、,则A、B两点间的距离为:2、解题思路:(1)利用几何或代数的
2、手段,表示出三角形的三边对应的函数式;(2)根据条件分情况进行讨论,排除不可能的情况,将可能情况列出方程(多为分式或根式方程)(3)解出方程,并代回原题中进行检验,舍去增根 注:用相似的方法得到的代数式构造一般比较简单,但对几何能力的要求较高,用勾股定理则反之 二、直角三角形 在考虑是否为直角三角形时,很显然需要讨论三种情况:;在大多数问题中,其中某两种情况会较为简单,剩下一种则是考察重点,需要用到勾股定理、相似/全等等知识才能求得 以函数为背景的直角三角形存在性问题 1、知识内容:在以函数为背景的此类压轴题中,坐标轴作为一个“天然”的直角存在,在解题时经常会用到,作出垂直于坐标轴的直线来构造
3、直角。另外,较困难的情况则需要用到全等/相似或者勾股定理的计算来确定直角三角形 2、解题思路:(1)按三个角分别可能是直角的情况进行讨论;(2)计算出相应的边长等信息;(3)根据边长与已知点的坐标,计算出相应的点的坐标【典型例题】题型一:二次函数中等腰直角三角形的存在性 1(2021上海)已知抛物线yax2+c(a0)经过点P(3,0)、Q(1,4)(1)求抛物线的解析式;(2)若点A在直线PQ上,过点A作ABx轴于点B,以AB为斜边在其左侧作等腰直角三角形ABC 当Q与A重合时,求C到抛物线对称轴的距离;若C在抛物线上,求C的坐标 2(2022徐汇区模拟)如图所示,抛物线ya(x+1)(x5
4、)(a0)的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C(1)当a时,求点A、B、C的坐标;如果点P是抛物线上一点,点M是该抛物线对称轴上的点,当OMP是以OM为斜边的等腰直角三角形时,求出点P的坐标;(2)点D是抛物线的顶点,连接BD、CD,当四边形OBDC是圆的内接四边形时,求a的值 3(2021浦东新区校级二模)已知直线交x轴于点A,交y轴于点C(0,4),抛物线经过点A,交y轴于点B(0,2),点P为抛物线上一个动点,设P的横坐标为m(m0),过点P作x轴的垂线PD,过点B作BDPD于点D,联结PB(1)求抛物线的解析式;(2)当BDP为等腰直角三角形时,求线段PD的长;(3)将BDP绕点
5、B旋转得到BDP,且旋转角PBPOAC,当点P对应点P落在y轴上时,求点P的坐标 4(2022虹口区二模)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线yax2+bx+6 与x轴交于点A(2,0)和点B(6,0),与y轴交于点C,顶点为D,联结BC交抛物线的对称轴l于点E(1)求抛物线的表达式;(2)联结CD、BD,点P是射线DE上的一点,如果SPDBSCDB,求点P的坐标;(3)点M是线段BE上的一点,点N是对称轴l右侧抛物线上的一点,如果EMN是以EM为腰的等腰直角三角形,求点M的坐标 5(2022 春浦东新区校级期中)在平面直角坐标系xOy中,抛物线yax2+c(a0)经过P(3,0)和Q(1,
6、4)(1)求这条抛物线的表达式;(2)已知点A在第一象限,且在直线PQ上,过A作AB上x轴的垂线,垂足为点B,在AB的左侧,以AB为斜边作等腰直角三角形ABC,当点A与点Q重合时,如图所示,求点C到这条抛物线对称轴的距离;如果点C在这条抛物线上,求点C的坐标 题型二:二次函数中直角三角形的存在性 1(2022徐汇区模拟)如图 1,在平面直角坐标系xOy中,直线ykx+3 分别交x轴、y轴于A,B两点,经过A,B两点的抛物线yx2+bx+c与x轴的正半轴相交于点C(1,0),点P为线段AB上的点,且点P的横坐标为m(1)求抛物线的解析式和直线AB的解析式;(2)过P作y轴的平行线交抛物线于M,当
7、PBM是MP为腰的等腰三角形时,求点P的坐标;(3)若顶点D在以PM、PB为邻边的平行四边形的形内(不含边界),求m的取值范围 2.(2019 嘉定二模)在平面直角坐标系中,如图,抛物线(、是常数)经过点、,与 轴的交点为点 (1)求此抛物线的表达式;(2)点 为 轴上一点,如果直线和直线的夹角为 15,求线段的长度;(3)设点 为此抛物线的对称轴上的一个动点,当为直角三角形时,求点 的坐标 3.(2019 宝山二模)如图,已知对称轴为直线的抛物线与 轴交于、两点,与 轴交于 C 点,其中.(1)求点 B 的坐标及此抛物线的表达式;(2)点 D 为 y 轴上一点,若直线 BD 和直线 BC 的
8、夹角为 15,求线段 CD 的长度;(3)设点 为抛物线的对称轴上的一个动点,当为直角三角形时,求点的坐标.题型三:二次函数中的等腰三角形分类讨论 1.(2019 闵行区二模)如图,已知在平面直角坐标系 xOy 中,抛物线 y=ax22x+c 与 x 轴交于点 A 和点 B(1,0),与 y 轴相交于点 C(0,3)(1)求抛物线的解析式和顶点 D 的坐标;(2)求证:DAB=ACB;(3)点 Q 在抛物线上,且ADQ 是以 AD 为底的等腰三角形,求 Q 点的坐标 2(2020浦东新区一模)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线2yxbxc 与x轴的两个交点分别为(1,0)A,(3,0)B,
9、与y轴相交于点C(1)求抛物线的表达式;(2)联结AC、BC,求ACB的正切值;(3)点P在抛物线上,且PABACB,求点P的坐标 第 02 讲 二次函数中特殊三角形存在性问题 【考点梳理】一、等腰三角形 根据等腰三角形的定义,若为等腰三角形,则有三种可能情况:(1)AB=BC;(2)BC=CA;(3)CA=AB但根据实际图形的差异,其中某些情况会不存在,所以等腰三角形的存在性问题,往往有 2 个甚至更多的解,在解题时需要尤其注意 1、知识内容:在用字母表示某条线段的长度时,常用的方法有但不仅限于以下几种:(1)勾股定理:找到直角三角形,利用两边的长度表示出第三边;(2)全等或相似:通过相似,
10、将未知边与已知边建立起联系,进而表示出未知边(3)两点间距离公式:设、,则A、B两点间的距离为:2、解题思路:(1)利用几何或代数的手段,表示出三角形的三边对应的函数式;(2)根据条件分情况进行讨论,排除不可能的情况,将可能情况列出方程(多为分式或根式方程)(3)解出方程,并代回原题中进行检验,舍去增根 注:用相似的方法得到的代数式构造一般比较简单,但对几何能力的要求较高,用勾股定理则反之 二、直角三角形 在考虑是否为直角三角形时,很显然需要讨论三种情况:;在大多数问题中,其中某两种情况会较为简单,剩下一种则是考察重点,需要用到勾股定理、相似/全等等知识才能求得 以函数为背景的直角三角形存在性
11、问题 1、知识内容:在以函数为背景的此类压轴题中,坐标轴作为一个“天然”的直角存在,在解题时经常会用到,作出垂直于坐标轴的直线来构造直角。另外,较困难的情况则需要用到全等/相似或者勾股定理的计算来确定直角三角形 2、解题思路:(1)按三个角分别可能是直角的情况进行讨论;(2)计算出相应的边长等信息;(3)根据边长与已知点的坐标,计算出相应的点的坐标【典型例题】题型一:二次函数中等腰直角三角形的存在性 1(2021上海)已知抛物线yax2+c(a0)经过点P(3,0)、Q(1,4)(1)求抛物线的解析式;(2)若点A在直线PQ上,过点A作ABx轴于点B,以AB为斜边在其左侧作等腰直角三角形ABC
12、 当Q与A重合时,求C到抛物线对称轴的距离;若C在抛物线上,求C的坐标 【分析】(1)P(3,0)、Q(1,4)代入yax2+c即可得抛物线的解析式为yx2+;(2)过C作CHAB于H,交y轴于G,A与Q(1,4)重合时,AB4,GH1,由ABC是等腰直角三角形,得CHAHBHAB2,C到抛物线对称轴的距离是CG1;过C作CHAB于H,先求出直线PQ为y2x+6,设A(m,2m+6),则AB2m+6,yCm+3,xC(m+3m)2m3,将C(2m3,m+3)代入yx2+解得m或m3(与P重合,舍去),即可求出C(2,)【解答】解:(1)P(3,0)、Q(1,4)代入yax2+c得:,解得,抛物
13、线的解析式为:yx2+;(2)过C作CHAB于H,交y轴于G,如图:当A与Q(1,4)重合时,AB4,GH1,ABC是等腰直角三角形,ACH和BCH也是等腰直角三角形,CHAHBHAB2,CGCHGH1,而抛物线yx2+的对称轴是y轴(x0),C到抛物线对称轴的距离是CG1;过C作CHAB于H,如图:设直线PQ解析式为ykx+b,将P(3,0)、Q(1,4)代入得:,解得,直线PQ为y2x+6,设A(m,2m+6),则AB|2m+6|,CHAHBHAB|m+3|,当m+30,yCm+3 时,xC(m+3m)2m3,将C(2m3,m+3)代入yx2+得:m+3(2m3)2+,解得m或m3(与P重
14、合,舍去),m,2m32,m+3,C(2,)当m+30,yCm+3 时,xCm(m3)3,C(3,m+3),由P(3,0)可知m3,此时A、B、C重合,舍去,C(2,)【点评】本题考查二次函数综合应用,涉及解析式、对称轴、等腰直角三角形、一次函数等知识,解题的关键是用含字母的代数式表示C的坐标 2(2022徐汇区模拟)如图所示,抛物线ya(x+1)(x5)(a0)的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C(1)当a时,求点A、B、C的坐标;如果点P是抛物线上一点,点M是该抛物线对称轴上的点,当OMP是以OM为斜边的等腰直角三角形时,求出点P的坐标;(2)点D是抛物线的顶点,连接BD、CD,当四
15、边形OBDC是圆的内接四边形时,求a的值 【分析】(1)当a时,函数的表达式为y(x+1)(x5),即可求解;证明PFMOEP(AAS),则PEMF,则(x+1)(x5)x2,解得x或 4,即可求解;(2)当四边形OBDC是圆的内接四边形时,则BC的中点为该圆的圆心,故OQDQ,即可求解【解答】解:对于ya(x+1)(x5)(a0),令ya(x+1)(x5)0,解得x5或1,令x0,则y5a,故点A、B、C的坐标分别为(1,0)、(5,0)、(0,5a),当x2 时,ya(x+1)(x5)9a,顶点的坐标为(2,9a)(1)当a时,函数的表达式为y(x+1)(x5),则点A、B、C的坐标分别为
16、(1,0)、(5,0)、(0,2);过点P作y轴的平行线交过点M与x轴的平行线于点F,交x轴于点E,设点P的坐标为(x,(x+1)(x5),MPO90,MPF+OPE90,OPE+POE90,POEMPF,PFMOEP90,PMPO,PFMOEP(AAS),PEMF,则|(x+1)(x5)|x2,解得x或 4 或 0 或,故点P的坐标为(,)或(4,2)或(0,2)或(,);(2)点B、C的坐标分别为(1,0)、(0,5a),顶点D的坐标为(2,9a)当四边形OBDC是圆的内接四边形时,则BC的中点为该圆的圆心,设BC的中点为点Q,由中点坐标公式得,点Q(,a),则OQDQ,即()2+()2(
17、2)2+(9a+a)2,解得a【点评】本题是二次函数综合题,主要考查了一次函数的性质、圆的基本知识、三角形全等、勾股定理的运用等,综合性强,难度适中 3(2021浦东新区校级二模)已知直线交x轴于点A,交y轴于点C(0,4),抛物线经过点A,交y轴于点B(0,2),点P为抛物线上一个动点,设P的横坐标为m(m0),过点P作x轴的垂线PD,过点B作BDPD于点D,联结PB(1)求抛物线的解析式;(2)当BDP为等腰直角三角形时,求线段PD的长;(3)将BDP绕点B旋转得到BDP,且旋转角PBPOAC,当点P对应点P落在y轴上时,求点P的坐标 【分析】(1)先确定出点A的坐标,再用待定系数法求出抛
18、物线解析式;(2)根据BDP为等腰直角三角形,则PDBD,分两种情况进行讨论:当点P在直线BD上方时,当点P在直线BD下方时,分别建立方程求解即可;(3)分点P在y轴右侧,BDP绕点B逆时针旋转,且点P落在y轴上时或BDP绕点B顺时针旋转,且点P落在y轴上时,若点P在y轴左侧,分别进行讨论,【解答】解:(1)点C(0,4)在直线yx+n上,n4,yx+4,令y0,x3,A(3,0),抛物线yx2+bx+c经过点A,交y轴于点B(0,2),c2,6+3b20,b,抛物线解析式为yx2x2;(2)P的横坐标为m(m0),且点P在抛物线上,P(m,m2m2),PDx轴,BDPD,点D坐标为(m,2)
19、,若BDP为等腰直角三角形,则PDBD,当点P在直线BD上方时,PDm2m2(2)m2m,如图 1,BDm m2mm,解得:m10,m2,m0,m;当点P在直线BD下方时,如图 2,m0,BDm,PDm2+m,m2+mm,解得:m10,m2,m0,m;综上所述,m或;即当BDP为等腰直角三角形时,线段PD的长为或(3)PBPOAC,OA3,OC4,AC5,sinPBP,cosPBP,若点P在y轴右侧,当BDP绕点B逆时针旋转,且点P落在y轴上时,如图 3,过点D作DMx轴,交BD于M,过点P作PNy轴,交MD的延长线于点N,DBDNDPPBP,由旋转知,PDPDm2m,在 RtPDN中,sin
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