专题7二次函数与菱形存在性问题-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专题7二次函数与菱形存在性问题我们已经知道菱形是特殊的平行四边形,它的判定方法一共有五种,分别是四边都相等的四边形是菱形;两条对角线互相垂直的平行四边形是菱形 ;邻边相等的平行四边形是菱形;对角线互相垂直平分的四边形是菱形 ;一条对角线平分一个顶角的平行四边形是菱形.在做几何证明题的时候我们常用的判定方法主要是前三种.二次函数和菱形存在性问题作为压轴题目,结合了“分类讨论思想”,“方程思想”“菱形的判定方法”,势必要比单纯的菱形判定思考难度要大的多,纵观历年中考真题,菱形存
2、在性问题主要是以“两定两动”为设问方式,其中两定指的是四边形四个顶点其中有两个顶点的坐标是确定的或者是可求解的;两动指的是其中一个动点在一条直线或者抛物线上,另外一个动点是平面内任意一点或者该动点也在一条直线或者抛物线上.【例1】(2020雁塔区校级模拟)在平面直角坐标系xOy中,抛物线yax2+bx+c(a0)的对称轴为直线x4,抛物线与x轴相交于A(2,0),B两点,与y轴交于点C(0,6),点E为抛物线的顶点(1)求抛物线的函数表达式及顶点E的坐标;(2)若将该抛物线的图象绕x轴上一点M旋转180,点C、E的对应点分别是点C、E,当以C、E、C、E为顶点的四边形是菱形时,求点M的坐标及旋
3、转后的抛物线的表达式,【分析】(1)由抛物线的对称性可求点B坐标,设抛物线的解析式为:ya(x2)(x6),将点C坐标代入,可求解;(2)设点M(m,0),由中心对称的性质可求点C(2m,6),点E(2m4,2),由菱形的性质和两点距离公式可求m的值,即可求解【解答】解:(1)抛物线yax2+bx+c(a0)的对称轴为直线x4,抛物线与x轴相交于A (2,0),B两点,点B(6,0),设抛物线的解析式为:ya(x2)(x6),抛物线图象过点C (0,6),6a(02)(06),a,抛物线的解析式为:y(x2)(x6)x24x+6,yx24x+6(x4)22,顶点E坐标为(4,2);(2)将该抛
4、物线的图象绕x轴上一点M旋转180,点C、E的对应点分别是点C、E,CMCM,EMEM,四边形CECE是平行四边形,设点M(m,0),点C (0,6),点E(4,2),CMCM,EMEM,点C(2m,6),点E(2m4,2),以C、E、C、E为顶点的四边形是菱形,CECE,m12,m26,点M(2,0)或(6,0),当M(2,0)时,点E(8,2),旋转后的抛物线解析式为:y(x+8)2+2;当M(6,0)时,点E(8,2),旋转后的抛物线解析式为:y(x8)2+2;综上所述:点M(2,0)或(6,0),旋转后的抛物线解析式为:y(x+8)2+2或y(x8)2+2【例2】(2021齐齐哈尔三模
5、)如图,在平面直角坐标系中,抛物线yax2x+c(a0)与x轴交于点A、B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点COA、OB的长是不等式组的整数解(OAOB),点D(2,m)在抛物线上(1)求抛物线的解析式及m的值;(2)y轴上的点E使AE和DE的值最小,则OE2;(3)将抛物线向上平移,使点C落在点F处当ADFB时,抛物线向上平移了 9个单位;(4)点M在在y轴上,平面直角坐标系内存在点N使以点A、B、M、N为顶点的四边形为菱形,请直接写出点N的坐标【分析】(1)求出不等式组的解集,确定A、B两点的坐标,用待定系数法即可求二次函数的解析式;将点D的横、纵坐标代入解析式,可求m的值;(2)连接A
6、D交y轴于点E,求出直线AD的解析式就可以求点E的坐标,进而求出OE;(3)因为ADFB,可用相似三角形的性质求出OF的长度,进而求出点C移动的单位长度;(4)利用菱形的性质,分类讨论,针对不同的情况,分别求出点N的坐标【解答】解:(1)所给不等式组的解集为2x4,其整数解为2,3,OA、OB的长是所给不等式组的整数解,且OAOB,OA2,OB3,则A(2,0),B(3,0),点A、B在抛物线上,解得,所求的抛物线的解析式为yx2x6,点D(2,m)在抛物线上,m22264;(2)如图1所示,连接AD交y轴于点E,则此时AE+ED最小,设直线AD的解析式为ykx+b(k0),点A(2,0),D
7、(2,4)在直线AD上,解得,直线AD的函数解析式为yx2,当x0时,y2,即E(02),OE|2|2,故答案为:2;(3)如图1,ADFB,AEOBFO,OEOA2,OFOB3,C(0,6),OC|6|6,CFCO+OF6+39,抛物线向上平移9个单位,故答案为:9;(4)以A、B、M、N为顶点的四边形是菱形,对角线互相垂直且平分,由OAOB,AB与MN不能作为一组对角线,分两种情况:以AM与BN为对角线时,如图2和图2,如图2,ABOA+OB2+35,四边形ABMN是菱形,MNABx轴,MNMBAB5,在RtMBO中,OM4,M(0,4),N(5,4),如图2,同理可得:N(5,4),以A
8、N与BM为对角线时,如图2和图2,如图2,菱形的边长仍为5,MNx轴,MO,M(0,),N(5,),如图2,同理可得:N(5,),综上所述,两种情况,符合条件的点N的坐标为:N1(5,4)、N2(5,4)、N3(5,)、N4(5,)【例3】(2022烟台)如图,已知直线yx+4与x轴交于点A,与y轴交于点C,抛物线yax2+bx+c经过A,C两点,且与x轴的另一个交点为B,对称轴为直线x1(1)求抛物线的表达式;(2)D是第二象限内抛物线上的动点,设点D的横坐标为m,求四边形ABCD面积S的最大值及此时D点的坐标;(3)若点P在抛物线对称轴上,是否存在点P,Q,使以点A,C,P,Q为顶点的四边
9、形是以AC为对角线的菱形?若存在,请求出P,Q两点的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)先求得A,C,B三点的坐标,将抛物线设为交点式,进一步求得结果;(2)作DFAB于F,交AC于E,根据点D和点E坐标可表示出DE的长,进而表示出三角形ADC的面积,进而表示出S的函数关系式,进一步求得结果;(3)根据菱形性质可得PAPC,进而求得点P的坐标,根据菱形性质,进一步求得点Q坐标【解答】解:(1)当x0时,y4,C (0,4),当y0时,x+40,x3,A (3,0),对称轴为直线x1,B(1,0),设抛物线的表达式:ya(x1)(x+3),43a,a,抛物线的表达式为:y(x1)(x+3)x
10、2x+4;(2)如图1,作DFAB于F,交AC于E,D(m,m+4),E(m,m+4),DEm+4(m+4)m24m,SADCOA(m24m)2m26m,SABC8,S2m26m+82(m+)2+,当m时,S最大,当m时,y5,D(,5);(3)设P(1,n),以A,C,P,Q为顶点的四边形是以AC为对角线的菱形,PAPC,即:PA2PC2,(1+3)2+n21+(n4)2,n,P(1,),xP+xQxA+xC,yP+yQyA+yCxQ3(1)2,yQ4,Q(2,)【例4】(2022武昌区模拟)如图,直线y2x+8分别交x轴,y轴于点B,C,抛物线yx2+bx+c过B,C两点,其顶点为M,对称
11、轴MN与直线BC交于点N(1)直接写出抛物线的解析式;(2)如图1,点P是线段BC上一动点,过点P作PDx轴于点D,交抛物线于点Q,问:是否存在点P,使四边形MNPQ为菱形?并说明理由;(3)如图2,点G为y轴负半轴上的一动点,过点G作EFBC,直线EF与抛物线交于点E,F,与直线y4x交于点H,若,求点G的坐标【分析】(1)根据直线BC的解析式可求得B(4,0),C(0,8),代入抛物线yx2+bx+c即可求得答案;(2)设P(t,2t+8),则Q(t,t2+2t+8),根据PQMN,PQMN,可得t3,即P(3,2),Q(3,5),由两点间距离公式可得PN2,由于PNMN,故四边形MNPQ
12、不能为菱形(3)连接MG,过点H、E、F分别作y轴的垂线,垂足依次为K、L、T,设G(0,m),由EFBC,直线BC:y2x+8,可得直线EF的解析式为y2x+m,通过联立方程组可得H(m,2m),进而求得HGm,根据直线EF:y2x+m与抛物线交于点E,F,可得x24x+m80,运用根与系数关系可得:xE+xF4,xExFm8,利用三角函数定义可得:EGxE,FGxF,再由,建立方程求解即可得出答案【解答】解:(1)直线y2x+8分别交x轴,y轴于点B,C,B(4,0),C(0,8),抛物线yx2+bx+c过B,C两点,解得:,抛物线的解析式为yx2+2x+8;(2)不存在点P,使四边形MN
13、PQ为菱形理由如下:设P(t,2t+8),PDx轴,PDy轴,即PQy轴,则Q(t,t2+2t+8),PQt2+2t+8(2t+8)t2+4t,yx2+2x+8(x1)2+9,抛物线的顶点为M(1,9),对称轴为直线x1,N(1,6),MN963,MNy轴,PQMN,要使四边形MNPQ为菱形,必须PQMNPN,由t2+4t3,解得:t1或t3,当t1时,点P与点N重合,点Q与点M重合,舍去;当t3时,P(3,2),Q(3,5),PQ523,PQMN,PQMN,四边形MNPQ是平行四边形,PN2,PNMN,故四边形MNPQ不能为菱形(3)如图(2),连接MG,过点H、E、F分别作y轴的垂线,垂足
14、依次为K、L、T,设G(0,m),EFBC,直线BC:y2x+8,直线EF的解析式为y2x+m,直线EF与直线y4x交于点H,解得:,H(m,2m),HKm,GKm,在RtGHK中,HGm,直线EF与抛物线交于点E,F,x2+2x+82x+m,整理得:x24x+m80,xE+xF4,xExFm8,在RtBOC中,OB4,OC8,BC4,sinBCO,EFBC,FGTEGLBCO,sinFGTsinEGLsinBCO,EGxE,FGxF,解得:m8,点G的坐标为(0,8)1(2022蒲城县一模)如图,已知直线与x轴、y轴分别交于B、C两点,抛物线yax2+3x+c经过B、C两点,与x轴的另一个交
15、点为A,点E的坐标为(1)求抛物线的函数表达式;(2)点E,F关于抛物线的对称轴直线l对称,Q点是对称轴上一动点,在抛物线上是否存在点P,使得以E、F、P、Q为顶点的四边形是菱形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)由,可得B(3,0),C(0,),用待定系数法得抛物线的函数表达式是yx2+3x+;(2)yx2+3x+(x1)2+6,得抛物线的对称轴是直线x1,关键E(0,),F关于抛物线的对称轴直线x1对称,得F(2,),设Q(1,t),P(m,m2+3m+),分3种情况:当EF,PQ是对角线时,EF的中点即是PQ的中点,得m1,又EQFQ,故P(1,6);当EQ,FP
16、为对角线时,EQ,FP的中点重合,得P(1,0),Q(1,0),又FQ2PQ,故P(1,0);当EP,FQ为对角线,EP,FQ的中点重合,可得P(3,0)【解答】解:(1)在中,令x0得y,令y0得x3,B(3,0),C(0,),把B(3,0),C(0,)代入yax2+3x+c得:,解得,抛物线的函数表达式是yx2+3x+;(2)在抛物线上存在点P,使得以E、F、P、Q为顶点的四边形是菱形,理由如下:yx2+3x+(x1)2+6,抛物线的对称轴是直线x1,E(0,),F关于抛物线的对称轴直线x1对称,F(2,),设Q(1,t),P(m,m2+3m+),当EF,PQ是对角线时,EF的中点即是PQ
17、的中点,如图:,解得m1,E(0,),F关于抛物线的对称轴直线x1对称,EQFQ,以E、F、P、Q为顶点的四边形是菱形,P(1,6);当EQ,FP为对角线时,EQ,FP的中点重合,如图:,解得,P(1,0),Q(1,0),而F(2,),FQ2PQ,以E、F、P、Q为顶点的四边形是菱形,P(1,0);当EP,FQ为对角线,EP,FQ的中点重合,如图:,解得,P(3,0),Q(1,0),而F(2,),FPQP2,以E、F、P、Q为顶点的四边形是菱形,P(3,0),综上所述,P的坐标是(1,6)或(1,0)或(3,0)2(2022抚顺县二模)如图,抛物线yax2+bx+6(a0)与x轴交于A(1,0
18、),B(3,0)两点,与y轴交于点C,顶点为D(1)求抛物线的解析式;(2)若在线段BC上存在一点M,使得BMO45,过点O作OHOM交BC的延长线于点H,求点M的坐标;(3)点P是y轴上一动点,点Q是在对称轴上一动点,是否存在点P,Q,使得以点P,Q,C,D为顶点的四边形是菱形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)把点A(1,0),B(3,0)代入抛物线解析式得,解得,即可得出结论;(2)由待定系数法得直线BC的解析式为y2x+6,设点M的坐标为(m,2m+6)(0m3),过点M作MNy轴于点N,过点H作HKy轴于点K,证OMNHOK(AAS),得MNOK,ONHK则H
19、(2m+6,m),再由点H(2m+6,m)在直线y2x+6上,得2(2m+6)m,解得m,即可解决问题;(3)分两种情况讨论,当CD为菱形的边时,当CD为菱形的对角线时,分别求出点Q的坐标即可【解答】解:(1)抛物线yax2+bx+6经过点A(1,0),B(3,0)两点,解得:,抛物线的解析式为y2x2+4x+6;(2)由(1)得,点C(0,6),设直线BC的解析式为ykx+c,直线BC经过点B(3,0),C(0,6),解得:直线BC的解析式为y2x+6,设点M的坐标为(m,2m+6)(0m3),如图1,过点M作MNy轴于点N,过点H作HKy轴于点K,则MNOOKH90,OHOM,MOH90,
20、OMB45,MOH是等腰直角三角形,OMOHMON+KOH90,OHK+KOH90,MONOHK,OMNHOK(AAS),MNOK,ONHKH(2m+6,m),点H(2m+6,m)在直线y2x+6上,2(2m+6)m,解得:m,把m代入y2x+6得:y,当OMB45时,点M的坐标为();(3)存在,理由如下:抛物线的解析式为y2x2+4x+62(x1)2+8,顶点为D,点D的坐标为(1,8),分两种情况讨论:当CD为菱形的边时,如图2,过C作CEDQ于EC(0,6),D(1,8),CD,DQCD,Q点的坐标为(1,8)或(1,8+);当CD为菱形的对角线时,如图3,设点Q(1,m),P(0,n
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