中考数学压轴06二次函数与圆的综合问题(教师版).pdf
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1、突破中考翻学乐轴 学霸秘笈大揭秘式019瓶)分题06:次函数亏网的综金问题【典例分析】例 1|如图,已知抛物线y=ax?+bx+c(a0,c-S_3EM=-(x-2)3 6,然后根据二次函数的最值4性就可求出aBDM 的面积的最大值;(2)连接AD、B C,如图2.若 a=L c=-4,则抛物线的解析式为y=x?+bx-4,可得C(0,-4),OC=4.设点 A(x i,0),B(x2,0),则 OA=-X|,OB=X2,且 xi、x?是方程x?+bx-4=0的两根,根据根与系数的关系可得 O A O B=4.由 A、D、B、C 四点共圆可得NADC=NABC,ZD AB=ZD C B,从而可
2、得AADOS S4C B O,根据相似三角形的性质可得OOOD=OAO B=4,从而可得O D=1,即可得到D(0,1),因而无论b取何值,点 D 的坐标均不改变.满分解答(I).抛物线丫=2*+:过点 A (-2,0),B (8,0),C (0,-4),4a-2b+c=0 43*.4 64Q+8b+c=0,解得b=.2i c=-4 c=-4Ai 3.抛物线的解析式为y=-X2-X-4;4 2过点M作M E y轴,交B D于点E,连接B C,如 图1./A (-2,0),B (8,0),C (0,-4.,.O A=2,O B=8,O C=4,A B=1 0,A C=2后 B C=4 君,/.A
3、 B:=A C:-B C:,/.ZA C B=9 0 S二.AB为直径./CD1AB,/.OD=OC,A D (0,4).设直线BD的解析式为y=m x+n.R:B(8,0),D (0,4),8m+n=0n=4解得1m=2,n=4二.直 线BD的解析式为y=-:x-4.3 1设 M(x,-x;-x-4),则 E(x,-x-4),41 1 3 1.*.ME=(-x-4)-(x-x-4)=-x2-x-8,2 4 2 4 S_BDM=S_DELS一:B E X I=;ME(XE-XD)-ME(XB-XE)=;ME(X3-XD)/=(-x2*x-S)xS=-x:-4x-32=-(x-2)1一362 4
4、V0 xCA=45O.过 B 作 BD_L*轴 于 D,则有BD-1,A D =O D -O A=4-3 =1.BD=AD:.ZDAB=ZDBA=45./.ZBAC=180o-450-45o=90.ABC是直角三角形.二 (0:3)符合条件.Pi3)为所求当NABP=90时,过B作BPAC,BP交抛物线于点P.:A(3,0),C(0,3)/.直线A C的函数关系式为y =-x +3将直线A C向上平移2个单位与直线BP重合.则直线BP的函数关系式为y =-x+5由,y=-x +51 2 5 i 得,V=-x x+32 2T 或y =6x=4y=l又 B(4,l),.,.P2(-l,6).综上所
5、述,存在两点Pi(0,3),P2(-l,6).另解当N A B P=9 0。时,过 B作 B P IIACBP交抛物线于点P.A(3,0),C(0,3)二直线AC的函数关系式为v =-X +3将直线AC向上平移2 个单位与直线B P 重合.则直线BP的函数关系式为V=-.v +5,点P在直线S =T+5上,又 在 y =-;x +3 上:.i先 点、P 为(K,-K+5),(.v.1.v?-1 .v +3).c1 2 5 ,.x,-.v +5 =-x .v +32 2解得 M=T,X?=4.,.P1(-1,6),P2(4,1 X )综上所述,存在两点P】(0,3),P2(-l,6).(3):N
6、 O A E=/O A F=4 5 ,而/O E F=N O AF=45,Z O F E=Z O AE=45 ,二 N O E F=N O F E=45,.O E=O F,N E O F=9 0.点 E在线段A C上,.,设 E(x,-x+3)OE2=J C2+(-x+3)2=2 x:-6x+9 s 110KF=*E O F=-O E2=-(2x2-6 x +9)2 22 ,9=x-3x+-2=(x)+2 4.当X =2时,S F F 取最小值,2 i M/C r3 3此时-x+3 =+3 =-,2 2,E(H)2 2例3如图,在平面直角坐标系中,圆D与y轴相切于点C(0,4),与x轴相交于A
7、、B两点,且AB=6.(1)求D点的坐标和圆D的半径;(2)求s山/A C B的值和经过C、A、B三点的抛物线对应的函数表达式;(3)设抛物线的顶点为F,证明直线A F与圆D相切.思路点拨(1)连 接C Q,过 点。作垂足为E,连接4 D 依据垂径定理可知AE=3,然后依据切线的性质可知C O L y轴,然后可证明四边形O C Q E为矩形,则。=4,然后依据勾股定理可求得A O的长,故此可求得0Q的半径和点。的坐标;(2)先求得A(2,0),B(8,0).设抛物线的解析式为产a (x-2)(x-8),将 点C的坐标代入可求得a1 1的值.根据三角形面积公式得:ShAI C x A a i n
8、 Z A C B=B x C O,代入计算即可;(3)求得抛物线的顶点厂的坐标,然后求得。尸和4尸的长,依据勾股定理的逆定理可证明/%尸为直角三角形,则/D 4F=9 0。,故此A F是。的切线.满分解答(1)连 接。,过 点。作D E 1 T B,垂足为E,连接T D.DELLS-=汕=3.与1轴相切,.D C 1 1轴.N C O E=N O E D=/O C O=9 L,.,.四边形 O C D E为矩形,:.O O D E.:C(0,4),:.DE=A.在 R i Z U即 中,A D=v D E2+A E2=5,二。的半径为 5,:.D(5,4).故答案为:6,4),5.(2)如 图
9、1所示:V D (5,4),:.E(5,0),.A(2,0),B(8,0).1设抛物线的解析式为产a(x-2)(x-8),将点C的坐标代入得:16斫4,解得:=了,抛 物 线 的 解 析 式*1 2 5 4为y=产 一/41 1 24 3/SAfi(-BCxACsinZACB=-ABxCO,:.sinAACB=-=-.2 2 4A/5 x 2(5 5(3)连接。尸,如 图2.;I=一声7=:(犬-5)2 .抛物线的顶点坐标尸一,.D尸=4+”号 疝?132+0),得出顶点P 的坐标为:(m,-4m2),则-2m=-4m2,解方程求出m 的值,再把m 的值代入y=(x-m-4D?,即可求出二次函
10、数的解析式。(3)连 接 C M.根 据(2)中的结论,先 在 RlAOCM中,求 出 CM,O M 的长度,利用勾股定理列式求出OC的长,再根据垂径定理得出弦CD的长等于OC的 2 倍。满分解答(1)V y=(x-m)2-4m2,二当 y=0 时,(x-m)2-4m?=0。解 彳 导 xi=-m,X2=3m。;.A、B 两点的坐标分别是(-m,0),(3m,0)。(2)VA(-m,0),B(3m,0),m0,.AB=3m (m|=4m,圆的半径为;AB=2m。.OM=AM-0A=2m-m=m二抛物线的顶点P的坐标为:(m,-2m)。.二次函数y=(x-m-4tn,(m 0)的顶点P 的坐标为
11、:(m,-4m2),-2m=-4m;,解得 m产。,m:=0(舍去)。.二次函数的解析式为y=;x-;-1,即y=x-x-,。I 2 4(3)如图,连接CM,在 Rt/kOCM 中,V ZCOM=90,CM=2m=2x-=l,OM=m=-,2 2oc=VCM2-OM2=_()。,C D=2 O C=G。例5己知圆P的圆心在反比例函数y =(k l)图象上,并与X轴相交于A、8两 点.且 始 终 与y轴相切于X定点 C(0,1).(1)求经过A、B、C三点的二次函数图象的解析式;(2)若二次函数图象的顶点为D,问当上为何值时,四边形A。8 P为菱形.思路点拨(1)连接P C,过P点作轴,垂 足
12、为,根据圆的切线性质,可知P C J _y轴,由勾股定理及垂径定理,C(0,1)可得到 A(k_&2-l,0),8(k +.7二7,0)即可(2)根据菱形的对角线互相平分,则有尸H=D H,得到关于k的方程即可满分野答(1)连结P C、PA.P B,过 户 点 作 轴,垂足为H.1分OP与y轴相切于点C(0,1),.,.P C y W.P点在反比例函数y =的图象上,X点坐标为(火,1).2分J.PAPCk.在 R H A P”中,A H P A P H k2-1,:.O A=O H A H=k 7 k 2 _ i:.A(k-&2 _ i,0).3 分由。尸交x 轴于A、8两点,且 P”_L
13、A8,由垂径定理可“知,。”垂直平分48.OB=OA-2.4H=k-v f c2-1-2、比 :-l=*r-v k2-1,0).4 分故过A*B两点的抛物线的对称轴为尸目所在的直线解析式为x=k.可设该抛物线解析式为L(x-k)2f.5 分又抛物线过。(0,D,3(卜、灰 二 I,0),得:(ak+f t =1;(a(k +-v k2-1 -k)2+h =0.解 得a=,H2.7 分.抛物线解析式为Kx-k)a-l-f c2 8 分(2)由知抛物线顶点。坐 标 为(k,i-k2):.DH=k21.若四边形A。8 P 为 菱 形.则 必 有.1 0 分,;PH=1,:.k2l=l.又,:k 1,
14、k=*.1 1 分当左取M 时,尸。与 AB互相垂直平分,则四边形AO5 P 为菱形.12分例 6 如图,二次函数y=x?+px+q(p 0)的图象与x 轴交于A、B 两点,与 y 轴交于点C(0,-1),AABC的面积为3。4(1)求该二次函数的关系式;(2)过 y 轴上的一点M(0,m)作 y 轴的垂线,若该垂线与AABC的外接圆有公共点,求 m 的取值范围;(3)在该二次函数的图象上是否存在点D,使四边形ACBD为直角梯形?若存在,求出点D 的坐标;若不存在,请说明理由。思路点桢(1)山AABC的面积为2,可得A B xO C=*,又二次函数y=x?+px+q(p 2 4 2 4 2由抛
15、物线与y轴 交 于(0,-1),得 产xp x-g(p 则 Xi-Xfp,XX;=-1,且 A、B 两点的坐标为(x i,0)、(x;,0),由直角坐标系上两点间的距离公式可得x”x尸AB=2,2,(与一再)=(:)25.xr-x2;-2x;x;=,25.XF-XF-ZXIXTJX I X L T,425 25 3(xi-x;):-4x:x;=-2-,gpp:-4=,解得p=士三,4 4 23/p0,/.p=-,3该抛物线的关系式为】=炉-彳-1;(2)设AABC的外接圆交y 轴于另一点D,如图,3 1由0=x 1 得 x1=2,2 2;.4O=.B0-2,2连接AD,在AABC的外接圆中,-
16、AC=AC,Bb=BDAZADC=ZABC,NDAB=NDCB,/.AODACOB,.AO _ODOBc1-21-OP,一_r.DO=1,?.CO=DO=1,XVAB1CD,A AB过ABC外接圆的圆心,即 A B为aABC外接圆的直径,.ABC外接圆的直径为,.直线)=(-X-1)=55与AABC的外接圆相切,5-5 w 2+1,即 PQ3.,/OM=AN=t,OA=1,/.PQ=MN=OA-OM-AN=1-2t,/.l-2 t 3,解得 t l,又;它0,.,.0tl;。P与O Q内 含,则P Q 2-1,即P Q 0,又 二.两圆分别从0、A两点同时出发,且移动速度相等,当运动到P,Q两
17、点重合时同时停止运动,OA=1,点P的横坐标为t,.2 0 1,解得,4不,故答案为:0 rS彳.考点:二次函数综合题.3.如图,抛物线过点4(2,0)、B 6 0)、C(l,也),平行于x 轴的直线CC交抛物线于C、D,以AB为直径的圆交直线C。于点E、F,则 CE+FZ)的值是.【答案】4【解析】如图,设 以 AB为直径的圆的圆心为P,过 点 P 作 PM 1EF于 点 M,则 有 EM=FM,因为点A 与 点 B,点 C 与 点 D 都关于抛物线的对称轴对称,所 以 CN!=DM,所 以 CE=DF,由 d(2,0)、5(6,0)在抛物线上,所 以 AB=4,抛物线的对称轴为:x=4,因
18、为。(1,苏),所 以 D(7,赤),所 以 CD=6,在 RtAPME 中,EM=VPE2-P M;=2:-(f所以 CE-DF=CD-EF=4,故答案为:4.4.如图,抛物线y=,x 2 3 x 与 x 轴交于O,A 两点.半径为1 的 动 圆(O P),圆心从O 点出发沿抛物2 2线向靠近点A 的方向移动;半径为2 的动圆(O Q),圆心从A 点出发沿抛物线向靠近点O 的方向移动.两圆同时出发,且移动速度相等,当运动到P,Q 两点重合时同时停止运动.设点P 的横坐标为t.(1)点 Q 的横坐标是(用含t 的代数式表示);(2)若。P与。Q相离,贝Ut的取值范围是.【答案】(1)5-t;(
19、2)0 t 1,2 t -.2【解析】1 ,5试题分析:(1)如图,抛物线y=-x 2一2x与x轴交于O,A两点,两圆刚开始分别在0,A点,所以2 2%+x 0 =5 ;设点P的横坐标为t,所以点Q的横坐标=5-t(2)若。P与。Q相离,所以两圆的圆心距大于两圆的半径之和,即解得t v l;由题知点P的横坐标为t,刚开始P在原点,所以/N 0 ,因此0 t 2;当运动到P,Q两点重合时同时停止运动,解得所以t的取值范围0 t 1,2 t|考点:二次函数和圆点评:本题考查二次函数和圆,掌握二次函数的性质和圆相离,会判断两圆相离,圆心距与两圆半径之间的关系是本题关键5.如图,抛物线y =一;x-6
20、的图象与x轴交于点A,B,交y轴于点C,动点F从点A出发沿射线A B运动,运动的速度为每秒1个单位长度,运动时间为/秒,作ABCP的外接圆。M,当圆心加落在该抛物线上时,则 H 秒.【答案】6【解析】A P B C的外接圆的圆心在线段B C的垂直平分线y=-x上,求出直线丫=巾与抛物线的交点,即可推出点M坐标,由此即可解决问题.解:P B C的外接圆的圆心在线段B C的垂直平分线y=-x上y=-x A 1x=4-x=6由 1 2 1 /解得 )或,(舍去),y=-x x-6 y=-4 y=6,点 M 坐 标 为(4,-4),如图中,作 M N A B 于 N,.PN=NB=2,/.O P-2,
21、AP=6,.t=6时,圆心在抛物线上./36.如图,圆 B切 y轴于原点O,过定点A(-2&0)作圆B的切线交圆于点P,已知ta n N P A B=g,抛物线C经过 A、P两点。(1)求圆B的半径.(2)若抛物线C经过点B,求其解析式.(3)设抛物线C交 y轴于点M,若三角形APM 为直角三角形,求点M 的坐标.【答案】(1)r=2/;(2)见解析;(3)M 点坐标为(0,-6),(0,6),0 0【解析】【分析】(1)因为A P 是 的 切 线,所以连接P B 可构造出直角三角形,利用直角三角形的性质及特殊角的三角函数值即可求出圆B 的半径;(2)根据Q B 的半径可求出B点坐标,利用勾股
22、定理或切割线定理可求出4P的距离,根据4P、BP的长可求出P点坐标,再利用待定系数法即可求出二次函数的解析式;(3)求出P点坐标和4点坐标,设出M点坐标为(04),根据勾股定理及其逆定理解答.【详解】(1)连接PB,PB L A P,设P 8=r,tanz.P.4B=百,3/JAB=30=,故r=:(OA+OB)=久 2、4 +力(2)如P在第一象限,OP与 斓 的 夹 角=24PAB=60,贝|J:P点坐标(2收 出 60。,2闻“60。),即(居 3),B、4关于?轴对称,所以抛物线顶点必在y轴上,设为(0,m),抛物线解析式:y-m =kx2,将(展),(2疯,0)代入,1得:3-m=3
23、k9-?n=12fc,m=4,k=-抛物线解析式:y=-1x 92+4,若P点在四象限,则:P点坐标(我-3),则抛物线解析式:y=-;/_ 4;(3)由于P点坐标为(、氏3),A点坐标为(一2、0),M点坐标为根据勾股定理,P京=P M2+A M2,3 6 =”-6 t+1 2 +1 2 +广,解得t=誓,P M?=P A2+A M2,t:-6 t+1 2 =3 6 +1 2+t:,解得t=-6;A M?=P A2 +P M:,1 2 +*=3 6 +*-6 t+1 2,解得t=6,于是M点坐标为(0,6),(0.6),(0,三 尹),(0,、卫)【点睛】此题将圆、抛物线、直线结合起来,考查
24、了对知识的综合运用能力.特别是解(3)时,要应用勾股定理进行分类讨论.7.如图,将圆C放置在直角坐标系中,圆C经过原点O以及点A (2,0),点B (0,2布)。(2)设弧OB的中点为D,请求出同时经过O,A,D三个点的抛物线解析式。并判断该抛物线的顶点是否在圆C上,说明理由。(6分)(3)若(2)中的抛物线上存在点P (m,n),满足/A P B为钝角,直接写出m的取值范围。(2分)【答案】(I)点C的坐标是(1,百);(2)顶点不在圆C上;(3)或 2 V x 23 3所以顶点不在圆C上;.当抛物线上的点在圆内部时,N APB是钝角,/.m的 取 值 范 围 是 或2x3.考点:二次函数解
25、析式的求法、圆的基本性质点评:本题主要考查了二次函数解析式的求法与圆的基本性质.求二次函数的解析式的常用方法是待定系数法.,18.如图,已知抛物线丁 =以2+云+c(a#)的图象的顶点坐标是(2,1),并且经过点(4,2),直线y =/X +l与抛物线交于B,D两点,以B D为直径作圆,圆心为点C,圆C与直线m交于对称轴右侧的点M(t,1),直线m上每一点的纵坐标都等于1.(1)求抛物线的解析式;(2)证明:圆C与x轴相切;(3)过点B作B E J _m,垂足为E,再过点D作D F L m,垂足为F,求MF的值.【答案】(D y=-x2-x +2;(2)证明见解析;(3)由 土1.-4 2【解
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