中考数学专题:菱形在二次函数中的综合问题(解析版).docx
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1、专题33 菱形在二次函数中的综合问题1、如图,已知抛物线yx2bxc与x轴交于点A,B,AB2,与y轴交于点C,对称轴为直线x2(1)求抛物线的函数表达式;(2)根据图像,直接写出不等式x2bxc0的解集: (3)设D为抛物线上一点,E为对称轴上一点,若以点A,B,D,E为顶点的四边形是菱形,则点D的坐标为: 【答案】(1)yx24x3;(2)x1或x3;(3)(2,1)【解析】(1)如图,AB2,对称轴为直线x2点A的坐标是(1,0),点B的坐标是(3,0) 把A、B两点的坐标代入得:1+b+c09+3b+c0,解得:b4c3,抛物线的函数表达式为yx24x3;(2)由图象得:不等式x2bx
2、c0,即y0时,x1或x3;故答案为:x1或x3; (3)(2,1)y=x2-4x+3=(x-2)2-1,顶点坐标为(2,-1),当E、D点在x轴的上方,即DEAB,AE=AB=BD=DE=2,此时不合题意,如图,根据“菱形ADBE的对角线互相垂直平分,抛物线的对称性”得到点D是抛物线y=x2-4x+3的顶点坐标,即(2,-1),故答案是:(2,-1)2、如图,已知抛物线经过点和点,与轴交于点.(1)求此抛物线的解析式;(2)若点是直线下方的抛物线上一动点(不点,重合),过点作轴的平行线交直线于点,设点的横坐标为.用含的代数式表示线段的长;连接,求的面积最大时点的坐标;(3)设抛物线的对称轴与
3、交于点,点是抛物线的对称轴上一点,为轴上一点,是否存在这样的点和点,使得以点、为顶点的四边形是菱形?如果存在,请直接写出点的坐标;如果不存在,请说明理由.【答案】(1)yx24x+3;(2)用含m的代数式表示线段PD的长为m2+3m;PBC的面积最大时点P的坐标为(,);(3)存在这样的点M和点N,使得以点C、E、M、N为顶点的四边形是菱形点M的坐标为M1(2,3),M2(2,12),M3(2,1+2)【解析】(1)抛物线yax2+bx+3(a0)经过点A(1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C,解得,抛物线解析式为yx24x+3; (2)设P(m,m24m+3),将点B(3,0)、C(0,
4、3)代入得直线BC解析式为yBCx+3过点P作y轴的平行线交直线BC于点D,D(m,m+3),PD(m+3)(m24m+3)m2+3m答:用含m的代数式表示线段PD的长为m2+3m SPBCSCPD+SBPDOBPDm2+m(m)2+当m时,S有最大值当m时,m24m+3P(,)答:PBC的面积最大时点P的坐标为(,)(3)存在这样的点M和点N,使得以点C、E、M、N为顶点的四边形是菱形根据题意,点E(2,1),EF=CF=2,EC=2,根据菱形的四条边相等,ME=EC=2,M(2,1-2)或(2,1+2)当EM=EF=2时,M(2,3)点M的坐标为M1(2,3),M2(2,12),M3(2,
5、1+2)3、如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A、B两点,B点的坐标为(3,0),与y轴交于点C(0,3),点P是直线BC下方抛物线上的任意一点(1)求这个二次函数y=x2+bx+c的解析式(2)连接PO,PC,并将POC沿y轴对折,得到四边形POPC,如果四边形POPC为菱形,求点P的坐标(3)如果点P在运动过程中,能使得以P、C、B为顶点的三角形与AOC相似,请求出此时点P的坐标【答案】(1)y=x22x3(2)(2)(2+102,-32)(3)P、C、B为顶点的三角形与AOC相似,此时点P的坐标(1,4)【解析】(1)将B、C点代入函数解析式,得:9+3
6、b+c=0c=3,解得:b=2c=3,这个二次函数yx2+bx+c的解析式为yx22x3;(2)四边形POPC为菱形,OC与PP互相垂直平分,yP=OC2=32,即x22x3=32,解得:x1=2+102,x2=2102(舍),P(2+102,32);(3)PBC90,分两种情况讨论:如图1,当PCB90时,过P作PHy轴于点H,BC的解析式为yx3,CP的解析式为yx3,设点P的坐标为(m,3m),将点P代入代入yx22x3中,解得:m10(舍),m21,即P(1,4);AO1,OC3,CB=32+32=32,CP=12+(4+3)2=2,此时BCCP=COAO=3,AOCPCB;如图2,当
7、BPC90时,作PHy轴于H,作BDPH于DPCPB,PHCBDP,PHHC=BDPD设点P的坐标为(m,m22m3),则PH=m,HC=(m22m3)(3)=m2+2m,BD=(m22m3),PD=3m,mm2+2m=(m22m3)3m,1m2=(m+1),解得:m=1+52或152(舍去)当m=1+52时,m22m3=5+52PHCBDP,PCPB=HCPD=m2+2m3m=5155=15=55COAO =3,以P、C、B为顶点的三角形与AOC不相似综上所述:P、C、B为顶点的三角形与AOC相似,此时点P的坐标(1,4)4、如图,在平面直角些标系中,二次函数yax2+bx的图象经过点A(1
8、,0),C(2,0),与y轴交于点B,其对称轴与x轴交于点D(1)求二次函数的表达式及其顶点的坐标;(2)若P为y轴上的一个动点,连接PD,求PB+PD的最小值;(3)M(x,t)为抛物线对称轴上一个动点,若平面内存在点N,使得以A、B、M、N为顶点的四边形为菱形,则这样的点N共有 个【答案】(1),抛物线的顶点坐标为();(2)最小值为;(3)5个【解析】(1)二次函数的图象经过点A(1,0)C(2,0),解得:,二次函数的表达式为,y=,抛物线的顶点坐标为();(2)如图,连接AB,作DHAB于H,交OB于P,此时PB+PD最小理由:OA=1,OB=,ABO=30,PH=PB,PB+PD=
9、PH+PD=DH,此时PB+PD最短(垂线段最短);抛物线的顶点坐标为(),ABO=30,HAD=60,在RtADH中,AHD=90,AD=,HAD=60,sin60=,DH=,PB+PD的最小值为;(3)以A为圆心AB为半径画弧,因为ABAD,故此时圆弧与对称轴有两个交点,且AM=AB,即M点存在两个,所以满足条件的N点有两个;以B为圆心AB为半径画弧,因为,故此时圆弧与对称轴有两个交点,且BM=AB,即M点有两个,所以满足条件的N点有两个;线段AB的垂直平分线与对称轴有一个交点,此时AM=BM,因为M点有一个,所以满足条件的N点有一个;则满足条件的N点共有5个,故答案为:55、如图,在平面
10、直角坐标系中,二次函数yx2+bx+c的图象与x轴交于A、B两点,A点的坐标为(3,0),B点在原点的左侧,与y轴交于点C(0,3),点P是直线BC上方的抛物线上一动点(1)求这个二次函数的表达式;(2)连接PO、PC,并把POC沿CO翻折,得到四边形POPC(如图1所示),那么是否存在点P,使四边形POPC为菱形?若存在,请此时点P的坐标:若不存在,请说明理由;(3)当点P运动到什么位置时,四边形ABCP的面积最大,并求出其最大值【答案】(1)yx22x+3;(2)存在P点的坐标为(,);(3)P点的坐标为(,),四边形ABPC的面积的最大值为【方法引导】(1)利用待定系数法直接将B、C两点
11、直接代入yx2+bx+c求解b,c的值即可得抛物线解析式;(2)利用菱形对角线的性质及折叠的性质可以判断P点的纵坐标为,令y即可得x22x3,解该方程即可确定P点坐标;(3)由于ABC的面积为定值,当四边形ABCP的面积最大时,BPC的面积最大;过P作y轴的平行线,交直线BC于Q,交x轴于F,易求得直线AC的解析式,可设出P点的横坐标,然后根据抛物线和直线BC的解析式求出Q、P的纵坐标,即可得到PQ的长,以PQ为底,B点横坐标的绝对值为高即可求得BPC的面积,由此可得到关于四边形ABCP的面积与P点横坐标的函数关系式,根据函数的性质即可求出四边形ABCP的最大面积及对应的P点坐标【解析】(1)
12、C点坐标为(0,3),yx2+bx+3,把A(3,0)代入上式得,093b+3,解得,b2,该二次函数解析式为:yx22x+3;(2)存在如图1,设P点的坐标为(x,x22x+3),PP交CO于E,当四边形POPC为菱形时,则有PCPO,连接PP,则PECO于E,OECE,令x22x+3,解得,x1,x2(不合题意,舍去)P点的坐标为(,)(3)如图2,过点P作y轴的平行线与BC交于点Q,与OA交于点F,设P(x,x22x+3),设直线AC的解析式为:ykx+t,则,解得:,直线AC的解析式为yx+3,则Q点的坐标为(x,x+3),当0x22x+3,解得:x11,x23,AO3,OB1,则AB
13、4,S四边形ABCPSABC+SAPQ+SCPQABOC+QPOF+QPAF43+(x22x+3)(x+3)3(x+)2+当x时,四边形ABCP的面积最大,此时P点的坐标为(,),四边形ABPC的面积的最大值为【思路引导】此题考查了二次函数综合题,需要掌握二次函数解析式的确定、菱形的判定和性质以及图形面积的求法等知识,当所求图形不规则时通常要将其转换为其他规则图形面积的和差关系来求解6、如图,抛物线与y轴交于A点,过点A的直线与抛物线交于另一点B,过点B作BCx轴,垂足为点C(3,0).(1)求直线AB的函数关系式;(2)动点P在线段OC上从原点出发以每秒一个单位的速度向C移动,过点P作PNx
14、轴,交直线AB于点M,交抛物线于点N. 设点P移动的时间为t秒,MN的长度为s个单位,求s与t的函数关系式,并写出t的取值范围;(3)设在(2)的条件下(不考虑点P与点O,点C重合的情况),连接CM,BN,当t为何值时,四边形BCMN为平行四边形?问对于所求的t值,平行四边形BCMN是否菱形?请说明理由【答案】(1);(2) (0t3);(3)t=1或2时;四边形BCMN为平行四边形;t=1时,平行四边形BCMN是菱形,t=2时,平行四边形BCMN不是菱形,理由见解析.【解析】解:(1)x=0时,y=1,点A的坐标为:(0,1),BCx轴,垂足为点C(3,0),点B的横坐标为3,当x=3时,y
15、=,点B的坐标为(3,),设直线AB的函数关系式为y=kx+b, ,解得,则直线AB的函数关系式(2)当x=t时,y=t+1,点M的坐标为(t,t+1),当x=t时,点N的坐标为 (0t3);(3)若四边形BCMN为平行四边形,则有MN=BC,解得t1=1,t2=2,当t=1或2时,四边形BCMN为平行四边形,当t=1时,MP=,PC=2,MC=MN,此时四边形BCMN为菱形,当t=2时,MP=2,PC=1,MC=MN,此时四边形BCMN不是菱形7、已知,在平面直角坐标系内一直线l1:y=-x+3分别与x轴、y轴交于A、B两点,抛物线y=-x2+bx+c经过A、B两点,y轴右侧部分抛物线上有一
16、动点C,过点C作y轴的平行线交直线l1于点D.(1)求抛物线的函数表达式;(2)如图1,C在第一象限,求以CD为直径的E的最大面积,并判断此时E与抛物线的对称轴是否相切?若不相切,求出使得E与该抛物线对称轴相切时点C的横坐标;(3)坐标平面内是否存在点M,使B、C、D、M为顶点的四边形为菱形?若存在,直接写出点M的坐标;不存在,请说明理由.【答案】(1)y=x2+2x+3;(2)不相切, C的横坐标分别为2和5172;(3)M(0,1),(2,3)(0,1-32),(0,1+32). 【解析】解:(1)直线l1:y=-x+3分别与x轴、y轴交于A、B两点,可得A点(3,0),B点(0,3),将
17、A、B两点坐标代入y=-x2+bx+c,可得0=9+3b+c3=c,可得b=2,c=3抛物线的函数表达式y=x2+2x+3;(2)可得抛物线对称轴为:x=b2a=1, C在第一象限,以CD为直径的E的最大面积,即CD最长时,圆的面积最大,设直线CD的横坐标为t,0t3,D点坐标(t,-t+3),C点坐标(t,-t2+2t+3), |CD|=-t2+2t+3-(-t+3)= -t2+3t(0t3),当t=b2a=32时,CD最长,此时CD最长为94,此时圆E的半径为98,此时CD与对称轴的距离为32-1=1298,故不相切.当CD在对称轴右边时,即1t3时|CD|= -t2+3t(1t3);圆E
18、的半径为t-1,可得|CD|=2r;-t2+3t=2(t-1),解得:t1=-1(舍去);t2=2;当CD在对称轴左边时,即即0t1时,有-t2+3t=2(1-t),解得:t1=5+172(舍去),t2=5172;综上所述:t=2或t=5172,E与该抛物线对称轴相切. (3)存在,由菱形性质可得M点坐标(0,1),(2,3)(0,1-32),(0,1+32).8、如图,二次函数y=x2+3x+m的图象与x轴的一个交点为B(4,0),另一个交点为A,且与y轴相交于C点(1)求m的值及C点坐标;(2)在直线BC上方的抛物线上是否存在一点M,使得它与B,C两点构成的三角形面积最大,若存在,求出此时
19、M点坐标;若不存在,请简要说明理由(3)P为抛物线上一点,它关于直线BC的对称点为Q,当四边形PBQC为菱形时,求点P的坐标(直接写出答案);【答案】(1)m=4, C(0,4)(2) 存在, M(2,6)(3)P点坐标为(1+5,1+5)或(15,15)【解析】解:(1) 将点B(4,0)的坐标代入二次函数y=x2+3x+m,即42+34+m=0,解得m=4,故二次函数解析式为y=x2+3x+4,令x=0,解得y=4,故C点坐标为(0,4);(2)存在,理由:B(4,0),C(0,4)直线BC的解析式为y=x+4,当直线BC向上平移b单位后和抛物线只有一个公共点时,MBC面积最大,y=x+4
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- 中考 数学 专题 菱形 二次 函数 中的 综合 问题 解析
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