专题10二次函数与圆存在性问题-挑战中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘(全国通用)(解析版).docx
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1、下载来源:初中数学资料群:795399662,其他科资料群:729826090挑战2023年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘(全国通用) 专题10二次函数与圆存在性问题 二次函数是初中数学代数部分最重要的概念之一,是中考数学的重难点;而圆是初中几何中综合性最强的知识内容,它与二次函数都在中考中占据及其重要的地位,两者经常作为压轴题综合考查,能够很好的考查学生的数学综合素养以及分析问题、解决问题的能力.圆心与抛物线的关系、圆上的点和抛物线的关系,其本质就是把位置关系向数量化关系转化.二次函数与圆的综合要数形结合,在读题之前要想到圆中的相关概念、性质及定理,比如圆的定义、垂径定理、圆周角、圆心角、内
2、心、外心、切线、四点共圆的、隐藏圆等;对于二次函数,要熟练掌握解析式的求法和表达形式、顶点、最值、与方程之间的关系,线段长与点的坐标之间的数量转化等.【例1】(2022闵行区二模)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线yax2+bx+4与x轴相交于点A(1,0),B(3,0),与y轴交于点C将抛物线的对称轴沿x轴的正方向平移,平移后交x轴于点D,交线段BC于点E,交抛物线于点F,过点F作直线BC的垂线,垂足为点G(1)求抛物线的表达式;(2)以点G为圆心,BG为半径画G;以点E为圆心,EF为半径画E当G与E内切时试证明EF与EB的数量关系;求点F的坐标【分析】(1)根据点A、B的坐标,设抛物线
3、ya(x+1)(x3),再将点C代入即可求出a的值,从而得出答案;(2)分两种情形,当rGrE时,则GBEFGE,则EFEB,当rGrE时,则EFGBGE,设EF5t,FG3t,GE4t,则5tGB4t,则GBtGE4t,从而得出矛盾;由设BDt,则DE,利用勾股定理得BE,则F坐标为(3t,3t),代入抛物线解析式,从而解决问题【解答】解:(1)点A坐标为(1,0),点B坐标为(3,0)设抛物线ya(x+1)(x3)(a0),抛物线经过点C(0,4),43a解得抛物线的表达式是;(2)由于G与E内切,当rGrE时,则EFGBGE,设EF5t,FG3t,GE4t,则5tGB4t,GBtGE4t
4、,点E在线段CB的延长线上又已知点E在线段BC上,矛盾,因此不存在当rGrE时,则GBEFGE,又GEGBEB,EFEB;OCOB,FDOB,COBEDB90设BDt,则DE;在RtBED中,由勾股定理得,F坐标为(3t,3t),F点在抛物线上,解得,t0(点F与点B重合,舍去)F坐标为(,)【例2】(2022福建模拟)如图,已知抛物线yax2+bx+c与x轴相交于A,B两点,点C(2,4)在抛物线上,且ABC是等腰直角三角形(1)求抛物线的解析式;(2)过点D(2,0)的直线与抛物线交于点M,N,试问:以线段MN为直径的圆是否过定点?证明你的结论【分析】(1)等腰直角三角形斜边中线等于斜边一
5、半,点的坐标,不难求出A、B两点坐标,把点A、B、C代入二次函数解析式,解三元一次方程组就可得到函数解析式(2)通过设过点D(2,0)的直线MN解析式为yk(x2)kx2k,得到关于x、关于y的方程,利用跟与系数的关系,再得到圆的解析式,待定系数法确定定点的x、y的值,确定定点的坐标【解答】解:连接AC、BC,过点C作CP垂直于x轴于点P在RtCAB中,ACBC,CPAB,点C(2,4),CPAPPB4,OP2,OAAPOP422,OBOP+PB4+26,点A(2,0),点B(6,0),把点A(2,0),点B(6,0),点C(2,4)代入函数解析式得,解得,抛物线的解析式为:yx2x3故答案为
6、:yx2x3(2)设过点D(2,0)的直线MN解析式为yk(x2)kx2k,联立直线与抛物线解析式得关于x的等式:kx2kx2x3,化简得0,xN+xM4(k+1),xNxM8k12.,联立直线与抛物线解析式得关于y的等式:y(+2)2(+2)3,化简得y2+(1)y40,yM+yN4k2,yMyN16k2.,线段MN的中点就是圆的圆心,xO(xN+xM)2(K+1),代入直线方程得yO2k2,圆心坐标为(2k+2,2k2),直径MN,把、代入上式化简整理得直径MN,设圆上某一点(x,y)到圆心的距离等于半径,化简整理得16k2+128kx24kx4x+y24k2y4yk24kx+x24x+y
7、2,圆过定点,所以与k值无关,看作是关于k的二次等式,k2、k的系数,常量对应相等,得84x,x2,164y,y4,由以上分析,所以以MN为直径的圆过定点(2,4)故答案为:以线段MN为直径的圆过定点(2,4)【例3】(2022武汉模拟)已知抛物线y2x2+bx+c(c0)(1)如图1,抛物线与直线l相交于点M(1,0),N(2,6)求抛物线的解析式;过点N作MN的垂线,交抛物线于点P,求PN的长;(2)如图2,已知抛物线y2x2+bx+c与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,点A,B,C,D(0,n)四点在同一圆上,求n的值【分析】(1)把点M(1,0),N(2,6)代入到y2x2+bx+c
8、中,可得b和c的值设P(a,2a2+4a+6),再利用M(1,0),N(2,6),得到 MN、PM、PN的表达式,最后利用勾股定理求得a的值(2)令C(0,c),当y0时,代入抛物线得xAxB,根据两角对应相等,可得AOCDOB,然后再找到对应线段成比例,即得到n的值【解答】解:(1)把M(1,0)N(2,6)代入y2x2+bx+c,得 ,解得 ,抛物线的解析式为y2x2+4x+6;由,抛物线解析式为:y2x2+4x+6,设P(a,2a2+4a+6)M(1,0),N(2,6),MN3,PM,PN,又PNMN,则PM2MN2+PN2,(1a)2+(2a24ab)2(3)2+(2a)2+(2a24
9、a)2整理得:4a29a+20,(a2)(4a1)0a12,a2当a2时,P与N重合,a,PN(2)证明:设OAxA,OBxB,ODn当y0时,2x2+bx+c0,xAxB,OAOBxAxBCAOBDO,ACODBOAOCDOBOAOBOCODc(n)c0n【例4】(2022上海模拟)在平面直角坐标系xOy中,抛物线yax23ax+2(a0)交y轴于点A,抛物线的对称轴交x轴于点P,联结PA(1)求线段PA的长;(2)如果抛物线的顶点到直线PA的距离为3,求a的值;(3)以点P为圆心、PA为半径的P交y轴的负半轴于点B,第一象限内的点Q在P上,且劣弧2如果抛物线经过点Q,求a的值【分析】(1)
10、分别求出P(,0),A(0,2),由两点间距离公式可求;(2)抛物线的顶点为M(,2a),由SAPMPMOPAP3,可得a;(3)连接PQ,BP,AM,设Q(t,at23at+2),求出M(1,0),由垂径定理可得AMAQ,PQAP,得,联立可得a【解答】解:(1)yax23ax+2a(x)2+2a,抛物线的对称轴为x,P(,0),令x0,则y2,A(0,2),PA;(2)由(1)可知抛物线的顶点为M(,2a),a0,2a0,SAPMPMOPAP3,(2a)3,解得a;(3)连接PQ,BP,AM,MPAB,2,AMAQ,设Q(t,at23at+2),AP,P(,0),M(1,0),PQAP,联
11、立可得t或t1(舍),将t代入,可得a1(2021广元)如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线yax2+bx+c与x轴分别相交于A、B两点,与y轴相交于点C,下表给出了这条抛物线上部分点(x,y)的坐标值:x10123y03430(1)求出这条抛物线的解析式及顶点M的坐标;(2)PQ是抛物线对称轴上长为1的一条动线段(点P在点Q上方),求AQ+QP+PC的最小值;(3)如图2,点D是第四象限内抛物线上一动点,过点D作DFx轴,垂足为F,ABD的外接圆与DF相交于点E试问:线段EF的长是否为定值?如果是,请求出这个定值;如果不是,请说明理由【分析】(1)运用待定系数法即可求出抛物线解析式,再运
12、用配方法求出顶点坐标;(2)如图1,将点C沿y轴向下平移1个单位得C(0,2),连接BC交抛物线对称轴x1于点Q,过点C作CPBC,交对称轴于点P,连接AQ,此时,C、Q、B三点共线,BQ+CQ的值最小,运用勾股定理即可求出答案;(3)如图2,连接BE,设D(t,t2+2t+3),且t3,可得DFt22t3,BFt3,AFt+1,运用圆内接四边形的性质可得DAFBEF,进而证明AFDEFB,利用,即可求得答案【解答】解:(1)根据表格可得出A(1,0),B(3,0),C(0,3),设抛物线解析式为ya(x+1)(x3),将C(0,3)代入,得:3a(0+1)(03),解得:a1,y(x+1)(
13、x3)x2+2x+3(x1)2+4,该抛物线解析式为yx2+2x+3,顶点坐标为M(1,4);(2)如图1,将点C沿y轴向下平移1个单位得C(0,2),连接BC交抛物线对称轴x1于点Q,过点C作CPBC,交对称轴于点P,连接AQ,A、B关于直线x1对称,AQBQ,CPBC,PQCC,四边形CCQP是平行四边形,CPCQ,QPCC1,在RtBOC中,BC,AQ+QP+PCBQ+CQ+QPBC+QP+1,此时,C、Q、B三点共线,BQ+CQ的值最小,AQ+QP+PC的最小值为+1;(3)线段EF的长为定值1.如图2,连接BE,设D(t,t2+2t+3),且t3,EFx轴,DF(t2+2t+3)t2
14、2t3,F(t,0),BFOFOBt3,AFt(1)t+1,四边形ABED是圆内接四边形,DAF+BED180,BEF+BED180,DAFBEF,AFDEFB90,AFDEFB,EF1,线段EF的长为定值12(2021张家界)如图,已知二次函数yax2+bx+c的图象经过点C(2,3),且与x轴交于原点及点B(8,0)(1)求二次函数的表达式;(2)求顶点A的坐标及直线AB的表达式;(3)判断ABO的形状,试说明理由;(4)若点P为O上的动点,且O的半径为2,一动点E从点A出发,以每秒2个单位长度的速度沿线段AP匀速运动到点P,再以每秒1个单位长度的速度沿线段PB匀速运动到点B后停止运动,求
15、点E的运动时间t的最小值【分析】(1)运用待定系数法即可求出答案;(2)运用配方法将抛物线解析式化为顶点式,得出顶点坐标,运用待定系数法求出直线AB的函数表达式;(3)方法1:如图1,过点A作AFOB于点F,则F(4,0),得出AFO、AFB均为等腰直角三角形,即可得出答案,方法2:由ABO的三个顶点分别是O(0,0),A(4,4),B(8,0),运用勾股定理及逆定理即可得出答案;(4)以O为圆心,2为半径作圆,则点P在圆周上,根据tAP+PBPD+PB,可知当B、P、D三点共线时,PD+PB取得最小值,过点D作DGOB于点G,由tDB即可求出答案【解答】解:(1)二次函数yax2+bx+c(
16、a0)的图象经过C(2,3),且与x轴交于原点及点B(8,0),c0,二次函数表达式可设为:yax2+bx(a0),将C(2,3),B(8,0)代入yax2+bx得:,解得:,二次函数的表达式为;(2)(x4)24,抛物线的顶点A(4,4),设直线AB的函数表达式为ykx+m,将A(4,4),B(8,0)代入,得:,解得:,直线AB的函数表达式为yx8;(3)ABO是等腰直角三角形方法1:如图1,过点A作AFOB于点F,则F(4,0),AFOAFB90,OFBFAF4,AFO、AFB均为等腰直角三角形,OAAB4,OAFBAF45,OAB90,ABO是等腰直角三角形方法2:ABO的三个顶点分别
17、是O(0,0),A(4,4),B(8,0),OB8,OA,AB,且满足OB2OA2+AB2,ABO是等腰直角三角形;(4)如图2,以O为圆心,2为半径作圆,则点P在圆周上,依题意知:动点E的运动时间为tAP+PB,在OA上取点D,使OD,连接PD,则在APO和PDO中,满足:2,AOPPOD,APOPDO,2,从而得:PDAP,tAP+PBPD+PB,当B、P、D三点共线时,PD+PB取得最小值,过点D作DGOB于点G,由于,且ABO为等腰直角三角形,则有 DG1,DOG45动点E的运动时间t的最小值为:tDB53(2021宜宾)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴分别交于A、B两点,与y
18、轴交于点C(0,6),抛物线的顶点坐标为E(2,8),连结BC、BE、CE(1)求抛物线的表达式;(2)判断BCE的形状,并说明理由;(3)如图2,以C为圆心,为半径作C,在C上是否存在点P,使得BP+EP的值最小,若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由【分析】(1)运用待定系数法即可求得答案;(2)BCE是直角三角形运用勾股定理逆定理即可证明;(3)如图,在CE上截取CF(即CF等于半径的一半),连结BF交C于点P,连结EP,则BF的长即为所求【解答】解:(1)抛物线的顶点坐标为E(2,8),设该抛物线的表达式为ya(x2)2+8,与y轴交于点C(0,6),把点C(0,6)代入得:a,该
19、抛物线的表达式为yx2+2x+6;(2)BCE是直角三角形理由如下:抛物线与x轴分别交于A、B两点,令y0,则(x2)2+80,解得:x12,x26,A(2,0),B(6,0),BC262+6272,CE2(86)2+228,BE2(62)2+8280,BE2BC2+CE2,BCE90,BCE是直角三角形;(3)C上存在点P,使得BP+EP的值最小且这个最小值为理由如下:如图,在CE上截取CF(即CF等于半径的一半),连结BF交C于点P,连结EP,则BF的长即为所求理由如下:连结CP,CP为半径,又FCPPCE,FCPPCE,即FPEP,BFBP+EP,由“两点之间,线段最短”可得:BF的长即
20、BP+EP为最小值CFCE,E(2,8),由比例性质,易得F(,),BF4(2020雨花区校级一模)如图1,已知抛物线yax212ax+32a(a0)与x轴交于A,B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C(1)连接BC,若ABC30,求a的值(2)如图2,已知M为ABC的外心,试判断弦AB的弦心距d是否有最小值,若有,求出此时a的值,若没有,请说明理由;(3)如图3,已知动点P(t,t)在第一象限,t为常数问:是否存在一点P,使得APB达到最大,若存在,求出此时APB的正弦值,若不存在,也请说明理由【分析】(1)令y0,求得抛物线与x轴的交点A、B的坐标,令x0,用a表示C点的坐标,再由三角函数
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