中考必胜,名师精品!2020中考数学压轴题全揭秘突破专题16二次函数的存在性问题45283.pdf
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1、1专题 16 二次函数的存在性问题【典例分析】【考点 1】二次函数与相似三角形问题【例 1】已知抛物线23y ax bx与 x 轴分别交于(3,0)A,(1,0)B两点,与 y 轴交于点 C(1)求抛物线的表达式及顶点 D 的坐标;(2)点 F 是线段 AD 上一个动点如图 1,设AFkAD,当 k为何值时,2CFAD1.如图 2,以 A,F,O 为顶点的三角形是否与ABC相似?若相似,求出点 F 的坐标;若不相似,请说明理由【答案】(1)223yxx ,D 的坐标为(1,4);(2)12k;以 A,F,O 为顶点的三角形与ABC2相似,F 点的坐标为6 18,55或(2,2)【解析】(1)将
2、 A、B 两点的坐标代入二次函数解析式,用待定系数法即求出抛物线对应的函数表达式,可求得顶点D(1,4);(2)由 A、C、D 三点的坐标求出AC3 2,DC2,AD2 5,可得ACD为直角三角形,若1CFAD2,则点 F 为 AD 的中点,可求出 k 的值;由条件可判断DACOBC,则OAFACB,若以 A,F,O 为顶点的三角形与ABC相似,可分两种情况考虑:当AOFABC或AOFCAB45时,可分别求出点 F 的坐标【详解】(1)抛物线2yaxbx3过点A(3,0),B(1,0),933030abab ,解得:12ab ,抛物线解析式为2yx2x3 ;22yx2x3x14 ,顶点 D 的
3、坐标为(1,4);(2)在RtAOC中,OA3,OC3,222ACOAOC18,D1,4,C 0,3,A3,0,222CD112 ,222AD2420,222ACCDAD,ACD为直角三角形,且ACD90,1CFAD2,F 为 AD 的中点,AF1AD2,1k2;3在RtACD中,DC21tanACDAC33 2,在RtOBC中,OB1tanOCBOC3,ACDOCB,OAOC,OACOCA45,FAOACB,若以 A,F,O 为顶点的三角形与ABC相似,则可分两种情况考虑:当AOFABC时,AOFCBA,OF BC,设直线 BC 的解析式为ykxb,03kbb,解得:33kb,直线 BC 的
4、解析式为y=3x+3,直线 OF 的解析式为y=3x,设直线 AD 的解析式为y=mx+n,430kbkb ,解得:26kb,直线 AD 的解析式为y=2x6,263yxyx,解得:65185xy,6 18F,55当AOFCAB45时,AOFCAB,CAB45,OFAC,直线 OF 的解析式为y=x,426yxyx,解得:22xy,F2,2,综合以上可得 F 点的坐标为6 18,55或(2,2)【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、相似三角形的判定与性质和直角三角形的性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质;会运用分类讨论的思想解决数学问题【变式
5、 1-1】如图,抛物线2y2axxc经过(1,0)A,B两点,且与y轴交于点(0,3)C,抛物线与直线1yx 交于A,E两点(1)求抛物线的解析式;(2)坐标轴上是否存在一点Q,使得AQE是以AE为底边的等腰三角形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由(3)P点在x轴上且位于点B的左侧,若以P,B,C为顶点的三角形与ABE相似,求点P的坐标【答案】(1)2yx2x3 ;(2)存在,4 0Q,或04,理由见解析;(3)3p05,或9p02,【解析】(1)将 A、C 的坐标代入2y2axxc求出 a、c 即可得到解析式;(2)先求出 E 点坐标,然后作 AE 的垂直平分线,与 x 轴交
6、于 Q,与 y 轴交于 Q,根据垂直平分线的性质可知 Q、与 A、E,Q与 A、E 组成的三角形是以 AE 为底边的等腰三角形,设 Q 点坐标(0,x),Q坐标(0,y),根据距离公式建立方程求解即可;(3)根据 A、E 坐标,求出 AE 长度,然后推出BAE=ABC=45,设 p0m,由相似得到PBABBCAE或PBAEBCAB,建立方程求解即可5【详解】(1)将(1,0)A,(0,3)C代入2y2axxc得:203acc ,解得13ac 抛物线解析式为2y23 xx(2)存在,理由如下:联立y1x 和2yx2x3 ,2y123xyxx ,解得10 xy 或45xy E 点坐标为(4,-5)
7、,如图,作 AE 的垂直平分线,与 x 轴交于 Q,与 y 轴交于 Q,此时 Q 点与 Q点的坐标即为所求,设 Q 点坐标(0,x),Q坐标(0,y),由 QA=QE,QA=QE 得:221405 xx,22220 10045yy解得4x,4y 故 Q 点坐标为 4 0,或04,(3)(1,0)A,45E,22145=5 2AE,当2230 xx 时,解得1x 或 3B 点坐标为(3,0),3OB OC645ABC,4AB,3 2BC,由直线1yx 可得 AE 与 y 轴的交点为(0,-1),而 A 点坐标为(-1,0)BAE=45设 p0m,则3mBP,PBC和ABE相似PBABBCAE或P
8、BAEBCAB,即343 25 2m或35 243 2m解得35m或92m,3p05,或9p02,【点睛】本题考查二次函数的综合问题,是中考常见的压轴题型,熟练掌握待定系数法求函数解析式,等腰三角形的性质,以及相似三角形的性质是解题的关键【变式 1-2】如图,已知抛物线1(2)()yxx mm(m0)与 x 轴相交于点 A,B,与 y 轴相交于点 C,且点 A 在点 B 的左侧.(1)若抛物线过点(2,2),求抛物线的解析式;(2)在(1)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在一点 H,使 AH+CH的值最小,若存在,求出点 H 的坐标;若不存在,请说明理由;(3)在第四象限内,抛物线上是否存在点
9、 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与ACB 相似?若存在,求出 m 的值;若不存在,请说明理由.【答案】(1)211242yxx;(2)点 H 的坐标为(1,32);(3)当 m=22 2时,在第四象限内抛物线上存在点 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与ACB 相似.【解析】分析:(1)把点(2,2)代入1(2)()(0)yxx m mm 中,解出 m 的值即可得到抛物线的解析式;(2)由(1)中所得解析式求出点 A、B、C 的坐标,由题意可知,点 A、B 关于抛物线的对称轴对称,这样连接 BC 与对称轴的交点即为所求的点 H,根据 B、C 的坐标求出直线 BC 的解析式即可求
10、得点 H 的坐标;7(3)由解析式1(2)()(0)yxxm mm 可得点 A、B、C 的坐标分别为(-2,0)、(m,0)和(0,2),如下图,由图可知ACB 和ABM 是钝角,因此存在两种可能性:当ACBABM,ACBMBA,分这两种情况结合题中已知条件进行分析解答即可.详解:(1)把点(2,2)代入抛物线,得 2=1222mm.解得 m=4.抛物线的解析式为2111yx2x4xx2442 .(2)令211yxx2042 ,解得12x2x4,.则 A(-2,0),B(4,0).对称轴 x=-121124.211yxx242 中当 x=0 时,y=2,点 C 的坐标为(0,2).点 A 和点
11、 B 关于抛物线的对称轴对称,连接 BC 与对称轴的交点即为点 H,此时 AH+CH 的值最小,设直线 BC 的解析式为 y=kx+b,把 B(4,0),C(0,2)代入得:402kbb,解得:1 22kb,直线 BC 的解析式为 y=1x22.当 x=1 时,y=1122=32.点 H 的坐标为(1,32).(3)假设存在点 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与ACB 相似.如下图,连接 AC,BC,AM,BM,过点 M 作 MNx 轴于点 N,8由图易知,ACB 和ABM 为钝角,当ACBABM 时,有ACAB=ABAM,即2ABACAM.A(-2,0),C(0,2),即 OA=OC
12、=2,CAB=BAM=o45.MNx 轴,BAM=AMN=45,AN=MN.可设 M 的坐标为:(x,-x-2)(x0),把点 M 的坐标代入抛物线的解析式,得:-x-2=1x2xmm.化简整理得:x=2m,点 M 的坐标为:(2m,-2m-2).AM=222m22m22 2 m 1.2ABACAM,AC=2 2,AB=m+2,2m22 22 2 m1.解得:m=22 2.m0,m=22 2.当ACBMBA 时,有ABMA=CBBA,即2ABCBMA.CBA=BAM,ANM=BOC=o90,ANMBOC,MNAN=COBO.BO=m,设 ON=x,2MNx=2m,即 MN=2m(x+2).9令
13、 M(x,2x2m)(x0),把 M 点的坐标代入抛物线的解析式,得2x2m=1x2xmm.解得 x=m+2.即 M(m+2,2m4m).2ABCBMA,CB=2m4ANm4,MN=2m4m,222224 m4m2m4m4m.化简整理,得 16=0,显然不成立.综上所述,当 m=22 2时,在第四象限内抛物线上存在点 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与ACB 相似.点睛:本题是一道二次函数和几何图形综合的题目,解题的要点有以下两点:(1)“知道点 A、B 是关于抛物线的对称轴对称的,连接 BC 与对称轴的交点即为所求的点 H”是解答第 2 小题的关键;(2)“能根据题意画出符合要求的图
14、形,知道ACB 和ABM 为钝角,结合题意得到存在:当ACBABM,ACBMBA 这两种可能情况”是解答第 3 小题的关键.【考点 2】二次函数与直角三角形问题【例 2】如图,抛物线20y ax bx ca 的顶点坐标为 2,1,图象与y轴交于点 0,3C,与x轴交于A、B两点 1求抛物线的解析式;2设抛物线对称轴与直线BC交于点D,连接AC、AD,求ACD的面积;3点E为直线BC上的任意一点,过点E作x轴的垂线与抛物线交于点F,问是否存在点E使DEF为直角三角形?若存在,求出点E坐标,若不存在,请说明理由10【答案】(1)22(2)143yxxx ;(2)2;(3)见解析.【解析】(1)可设
15、抛物线解析式为顶点式,把 C 点坐标代入可求得抛物线解析式;(2)由抛物线解析式可求得 A、B 坐标,利用待定系数法可求得直线 BC 解析式,利用对称轴可求得 D 点坐标,则可求得 AD2、AC2和 CD2,利用勾股定理的逆定理可判定ACD 为直角三角形,则可求得其面积;(3)根据题意可分DFE=90和EDF=90两种情况,当DFE=90时,可知 DFx 轴,则可求得 E 点纵坐标,代入抛物线解析式可求得 E 点坐标;当EDF=90时,可求得直线 AD 解析式,联立直线 AC 和抛物线解析式可求得点 E 的横坐标,代入直线 BC 可求得点 E 的坐标【详解】解:1抛物线的顶点坐标为 2,1,可
16、设抛物线解析式为2(2)10y axa,把 0,3C代入可得2(02)13a ,解得1a,抛物线解析式为22(2)143yxxx ;2在243y xx中,令0y 可得2430 xx,解得1x或3x,1,0A,3,0B,设直线BC解析式为3y kx,把 3,0B代入得:330k ,解得1k ,直线BC解析式为3yx ,由 1可知抛物线的对称轴为2x,此时231y ,2,1D,22AD,210AC,28CD,222ADCDAC,ACD是以AC为斜边的直角三角形,1122 2222ACDSAD CD;3由题意知/EFy轴,则90FEDOCB,DEF为直角三角形,分90DFE和90EDF两种情况,当9
17、0DFE时,即/DFx轴,则D、F的纵坐标相同,F点纵坐标为1,11点F在抛物线上,2431xx,解得22x ,即点E的横坐标为22,点E在直线BC上,当22x 时,312yx ,当22x 时,312yx ,E点坐标为22,12或22,12;当90EDF时,1,0A,2,1D,直线AD解析式为1y x,直线BC解析式为3yx ,AD BC,直线AD与抛物线的交点即为E点,联立直线AD与抛物线解析式有2431xxx ,解得1x 或4x,当1x 时,32yx ,当4x 时,31yx ,E点坐标为 1,2或 4,1,综上可知存在满足条件的点E,其坐标为22,12或22,12或 1,2或 4,1【点睛
18、】考查了待定系数法求函数解析式,利用已知的顶点坐标,列出方程组,可以求出函数解析式.【变式 2-1】如图,经过x轴上(10)(3 0)AB,两点的抛物线2(1)4y mxm(0m)交y轴于点C,设抛物线的顶点为D,若以DB为直径的G经过点C,求解下列问题:(1)用含m的代数式表示出C D,的坐标;(2)求抛物线的解析式;(3)能否在抛物线上找到一点Q,使BDQ为直角三角形?如能,求出Q点的坐标,若不能,请说明理由。12【答案】(1)点C的坐标为(03)Cm,,点D的坐标为(14)m,;(2)抛物线的解析式为2yx2x3 ;(3)满足题意的Q点有三个:(0 3),、3 92 4,和1 1524,
19、【解析】【试题分析】(1)214ym xm是顶点式,则顶点D的坐标为03Cm,,当 x=0,则 y=-3m,即点C的坐标为03Cm,;(2)连接 CD、BC,过点D作DEy轴于E,如图所示:根据直径所对的圆周角是直角,得90DCB,出现“一线三等角模型”,得DECCOB根据相似三角形的性质得:DEECCOOB133mm即,解得1m,则抛物线的解析式为223yxx .(3)分三种情况分类讨论:90BQD(图)显然Q与C点重合,点Q坐标为03Q,;DBQ=90(图)作QF y轴于F,DHx轴于H,根据两角对应相等,两三角形相似,得RtRtDHBBFQ,DHHBBFFQ,则DH FQ BF HB,由
20、于点Q坐标223kkk,则 24232 3kkk,解得:3 2k 由32k 得Q坐标:3924Q,;BDQ=90(图)延长DQ交y轴于M,作DEy轴于E,DHx轴于H,同理可证:DEMDHB,则DEEMDHHB,即142EM,得12EM,点M的坐标为702,设DM所在的直线解析式为 y=kx+b,用待定系数法,把 M702,和 D(1,4)代入得:13724bk b 解得:17,22kb则直线 DM 的解析式为1722yx,把1722yx代入223yxx 得:22310 xx,解得,12x,最后把12x代入1722yx得154y,点Q的坐标为1 1524,综上述,Q点有三个:0 3,、3 92
21、 4,和1 1524,【试题解析】(1)y 214m xm是顶点式点D的坐标为14m,当 x=0 时,y=-3m点C的坐标为03Cm,(2)连接 CD、BC,过点D作DEy轴于E,如图所示:BD 是G 的直径DCB=090ECD+BCO=090ECD+EDC=090BCO=EDCDEC=BOC=090DECCOBDEECCOOB133mm21m1m 0m1m 抛物线的解析式为223yxx (3)能在抛物线上找到一点 Q,使BDQ 为直角三角形很明显,点C即在抛物线上,又在G 上,90BCD,这时Q与C点重合点Q坐标为03Q,如图,若DBQ为90,作QFy轴于F,DHx轴于H14同理可证:RtR
22、tDHBBFQDHHBBF FQDH FQ BFHB点Q坐标223kkk,24232 3kkk 化简得:22390kk,解得:3k(不合题意,舍去),32k 由32k 得Q坐标:3924Q,若BDQ为90,如图,延长DQ交y轴于M,作DEy轴于E,DHx轴于H,同理可证:DEMDHBDEEMDHHB则142EM,得12EM,点M的坐标为702,设DM所在的直线解析式为 y=kx+b,把 M702,和 D(1,4)代入得:724bkb 解得:17,22kb直线 DM 的解析式为1722yx,把1722yx代入223yxx 得:22310 xx 解为:1x(不合题意,舍去),12x,把12x代入1
23、722yx得154y,点Q的坐标为1 1524,综合上述,满足题意的Q点有三个:0 3,、3 92 4,和1 1524,15【方法点睛】本题目是一道二次函数的综合题,涉及到顶点坐标,与坐标轴的交点,一线三等角证相似,并且多次运用相似三角形的对应边成比例,直角三角形的确定(3 种情况分类讨论),难度较大.【变式 2-2】已知抛物线221y xx m 与x轴只有一个交点,且与y轴交于A点,如图,设它的顶点为 B(1)求m的值;(2)过 A作 x 轴的平行线,交抛物线于点 C,求证:ABC 是等腰直角三角形;(3)将此抛物线向下平移 4 个单位后,得到抛物线y,且与 x 轴的左半轴交于 E点,与 y
24、 轴交于 F点,16如图请在抛物线y上求点 P,使得EFP是以 EF 为直角边的直角三角形?【答案】(1)m=2;(2)证明见解析;(3)满足条件的 P 点的坐标为(103,139)或(73,209)【解析】试题分析:(1)根据抛物线与 x 轴只有一个交点可知的值为 0,由此得到一个关于 m 的一元一次方程,解此方程可得 m 的值;(2)根据抛物线的解析式求出顶点坐标,根据 A 点在 y 轴上求出 A 点坐标,再求 C 点坐标,根据三个点的坐标得出ABC 为等腰直角三角形;(3)根据抛物线解析式求出 E、F 的坐标,然后分别讨论以 E 为直角顶点和以 F 为直角顶点 P 的坐标试题解析:(1)
25、抛物线 y=x2-2x+m-1 与 x 轴只有一个交点,=(-2)2-41(m-1)=0,解得,m=2;(2)由(1)知抛物线的解析式为 y=x2-2x+1=(x-1)2,易得顶点 B(1,0),当 x=0 时,y=1,得 A(0,1)由 1=x2-2x+1,解得,x=0(舍)或 x=2,所以 C 点坐标为:(2,1)过 C 作 x 轴的垂线,垂足为 D,则 CD=1,BD=xD-xB=1在 RtCDB 中,CBD=45,BC=2同理,在 RtAOB 中,AO=OB=1,于是ABO=45,AB=2ABC=180-CBD-ABO=90,AB=BC,因此ABC 是等腰直角三角形;(3)由题知,抛物
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