专题8二次函数与矩形存在性问题-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8二次函数与矩形存在性问题1.矩形的判定:(1)有一个角是直角的平行四边形是矩形;(2)对角线相等的平行四边形是矩形;(3)有三个角为直角的四边形是矩形2.题型分析矩形除了具有平行四边形的性质之外,还有“对角线相等”或“一个角为直角”,因此相比起平行四边形,坐标系中的矩形满足以下3个等式:因此在矩形存在性问题最多可以有3个未知量,代入可以得到三元一次方程组,可解确定了有3个未知量,则可判断常见矩形存在性问题至少有2个动点,多则可以有3个下:同时,也可以先根据A、B的坐标
2、求出直线AB的解析式,进而得到直线AD或BC的解析式,从而确定C或D的坐标. 【例1】(2022泸州)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线yax2+x+c经过A(2,0),B(0,4)两点,直线x3与x轴交于点C(1)求a,c的值;(2)经过点O的直线分别与线段AB,直线x3交于点D,E,且BDO与OCE的面积相等,求直线DE的解析式;(3)P是抛物线上位于第一象限的一个动点,在线段OC和直线x3上是否分别存在点F,G,使B,F,G,P为顶点的四边形是以BF为一边的矩形?若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)把A(2,0),B(0,4)两点代入抛物线yax2+x+c中
3、列方程组解出即可;(2)利用待定系数可得直线AB的解析式,再设直线DE的解析式为:ymx,点D是直线DE和AB的交点,列方程可得点D的横坐标,根据BDO与OCE的面积相等列等式可解答;(3)设P(t,t2+t+4),分两种情况:作辅助线构建相似三角形,证明三角形相似或利用等角的三角函数列等式可解答【解答】解:(1)把A(2,0),B(0,4)两点代入抛物线yax2+x+c中得:解得:;(2)由(1)知:抛物线解析式为:yx2+x+4,设直线AB的解析式为:ykx+b,则,解得:,AB的解析式为:y2x+4,设直线DE的解析式为:ymx,2x+4mx,x,当x3时,y3m,E(3,3m),BDO
4、与OCE的面积相等,CEOC,3(3m)4,9m218m160,(3m+2)(3m8)0,m1,m2(舍),直线DE的解析式为:yx;(3)存在,B,F,G,P为顶点的四边形是以BF为一边的矩形有两种情况:设P(t,t2+t+4),如图1,过点P作PHy轴于H,四边形BPGF是矩形,BPFG,PBFBFG90,CFG+BFOBFO+OBFCFG+CGFOBF+PBH90,PBHOFBCGF,PHBFCG90,PHBFCG(AAS),PHCF,CFPHt,OF3t,PBHOFB,即,解得:t10(舍),t21,F(2,0);如图2,过点G作GNy轴于N,过点P作PMx轴于M,同可得:NGFM3,
5、OFt3,OFBFPM,tanOFBtanFPM,即,解得:t1,t2(舍),F(,0);综上,点F的坐标为(2,0)或(,0)【例2】(2022绥化)如图,抛物线yax2+bx+c交y轴于点A(0,4),并经过点C(6,0),过点A作ABy轴交抛物线于点B,抛物线的对称轴为直线x2,D点的坐标为(4,0),连接AD,BC,BD点E从A点出发,以每秒个单位长度的速度沿着射线AD运动,设点E的运动时间为m秒,过点E作EFAB于F,以EF为对角线作正方形EGFH(1)求抛物线的解析式;(2)当点G随着E点运动到达BC上时,求此时m的值和点G的坐标;(3)在运动的过程中,是否存在以B,G,C和平面内
6、的另一点为顶点的四边形是矩形,如果存在,直接写出点G的坐标,如果不存在,请说明理由【分析】(1)根据抛物线的对称轴为直线x2,可得出抛物线与x轴的另一个交点的坐标为(2,0),列出交点式,再将点A(0,4)可得出抛物线的解析式;(2)根据可得出ABD是等腰直角三角形,再根据点E的运动和正方形的性质可得出点H,F,G的坐标,根据点B,C的坐标可得出直线BC的解析式,将点G代入直线BC的解析式即可;(3)若存在,则BGC是直角三角形,则需要分类讨论,当点B为直角顶点,当点G为直角顶点,当点C为直角顶点,分别求解即可【解答】解:(1)抛物线的对称轴为直线x2,D点的坐标为(4,0),抛物线与x轴的另
7、一个交点为(2,0),抛物线的解析式为:ya(x+2)(x6),将点A(0,4)解析式可得,12a4,a抛物线的解析式为:y(x+2)(x6)x2x4(2)ABy轴,A(0,4),点B的坐标为(4,4)D(4,0),ABBD4,且ABD90,ABD是等腰直角三角形,BAD45EFAB,AFE90,AEF是等腰直角三角形AEm,AFEFm,E(m,4+m),F(m,4)四边形EGFH是正方形,EHF是等腰直角三角形,HEFHFE45,FH是AFE的角平分线,点H是AE的中点H(m,4+m),G(m,4+m)B(4,4),C(6,0),直线BC的解析式为:y2x12当点G随着E点运动到达BC上时,
8、有2m124+m解得mG(,)(3)存在,理由如下:B(4,4),C(6,0),G(m,4+m)BG2(4m)2+(m)2,BC2(46)2+(4)220,CG2(6m)2+(4+m)2若以B,G,C和平面内的另一点为顶点的四边形是矩形,则BGC是直角三角形,分以下三种情况:当点B为直角顶点时,BG2+BC2CG2,(4m)2+(m)2+20(6m)2+(4+m)2,解得m,G(,);当点C为直角顶点时,BC2+CG2BG2,20+(6m)2+(4+m)2(4m)2+(m)2,解得m,G(,);当点G为直角顶点时,BG2+CG2BC2,(4m)2+(m)2+(6m)2+(4+m)220,解得m
9、或2,G(3,3)或(,);综上,存在以B,G,C和平面内的另一点为顶点的四边形是矩形,点G的坐标为(,)或(,)或(3,3)或(,)【例3】(2022黔东南州)如图,抛物线yax2+2x+c的对称轴是直线x1,与x轴交于点A,B(3,0),与y轴交于点C,连接AC(1)求此抛物线的解析式;(2)已知点D是第一象限内抛物线上的一个动点,过点D作DMx轴,垂足为点M,DM交直线BC于点N,是否存在这样的点N,使得以A,C,N为顶点的三角形是等腰三角形若存在,请求出点N的坐标,若不存在,请说明理由;(3)已知点E是抛物线对称轴上的点,在坐标平面内是否存在点F,使以点B、C、E、F为顶点的四边形为矩
10、形,若存在,请直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)由抛物线的对称轴为直线x1,抛物线经过点B(3,0),可得A(1,0),用待定系数法即可求解;(2)求出直线BC的解析式,设点D坐标为(t,t2+2t+3),则点N(t,t+3),利用勾股定理表示出AC2,AN2,CN2,然后分当ACAN时,当ACCN时,当ANCN时三种情况进行讨论,列出关于t的方程,求出t的值,即可写出点N的坐标;(3)分两种情形讨论:当BC为对角线时,当BC为边时,先求出点E的坐标,再利用平行四边形的中心对称性求出点F的坐标即可【解答】解:(1)抛物线yax2+2x+c的对称轴是直线x1,与x轴交于点A,
11、B(3,0),A(1,0),解得,抛物线的解析式yx2+2x+3;(2)yx2+2x+3,C(0,3),设直线BC的解析式为ykx+3,将点B(3,0)代入得:03k+3,解得:k1,直线BC的解析式为yx+3;设点D坐标为(t,t2+2t+3),则点N(t,t+3),A(1,0),C(0,3),AC212+3210,AN2(t+1)2+(t+3)22t24t+10,CN2t2+(3+t3)22t2,当ACAN时,AC2AN2,102t24t+10,解得t12,t20(不合题意,舍去),点N的坐标为(2,1);当ACCN时,AC2CN2,102t2,解得t1,t2(不合题意,舍去),点N的坐标
12、为(,3);当ANCN时,AN2CN2,2t24t+102t2,解得t,点N的坐标为(,);综上,存在,点N的坐标为(2,1)或(,3)或(,);(3)设E(1,a),F(m,n),B(3,0),C(0,3),BC3,以BC为对角线时,BC2CE2+BE2,(3)212+(a3)2+a2+(31)2,解得:a,或a,E(1,)或(1,),B(3,0),C(0,3),m+10+3,n+0+3或n+0+3,m2,n或n,点F的坐标为(2,)或(2,);以BC为边时,BE2CE2+BC2或CE2BE2+BC2,a2+(31)212+(a3)2+(3)2或12+(a3)2a2+(31)2+(3)2,解
13、得:a4或a2,E(1,4)或(1,2),B(3,0),C(0,3),m+01+3,n+30+4或m+31+0,n+032,m4,n1或m2,n1,点F的坐标为(4,1)或(2,1),综上所述:存在,点F的坐标为(2,)或(2,)或(4,1)或(2,1)【例4】(2022梁山县一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线yax2+bx+c(a0)与x轴交于A(2,0)、B(4,0)两点,与y轴交于点C,且OC2OA(1)试求抛物线的解析式;(2)直线ykx+1(k0)与y轴交于点D,与抛物线交于点P,与直线BC交于点M,记m,试求m的最大值及此时点P的坐标;(3)在(2)的条件下,m取最大值时,点Q
14、是x轴上的一个动点,点N是坐标平面内的一点,是否存在这样的点Q、N,使得以P、D、Q、N四点组成的四边形是矩形?如果存在,请求出点N的坐标;如果不存在,请说明理由【分析】(1)因为抛物线yax2+bx+c经过A(2,0)、B(4,0)两点,所以可以假设ya(x+2)(x4),求出点C坐标代入求出a即可;(2)由CMDFMP,可得m,根据关于m关于x的二次函数,利用二次函数的性质即可解决问题;(3)存在这样的点Q、N,使得以P、D、Q、N四点组成的四边形是矩形分两种情形分别求解即可:当DP是矩形的边时,有两种情形;当DP是对角线时;【解答】解:(1)因为抛物线yax2+bx+c经过A(2,0)、
15、B(4,0)两点,所以可以假设ya(x+2)(x4),OC2OA,OA2,C(0,4),代入抛物线的解析式得到a,y(x+2)(x4)或yx2+x+4或y(x1)2+(2)如图1中,由题意,点P在y轴的右侧,作PEx轴于E,交BC于FCDPE,CMDFMP,m,直线ykx+1(k0)与y轴交于点D,则D(0,1),BC的解析式为yx+4,设P(n,n2+n+4),则F(n,n+4),PFn2+n+4(n+4)(n2)2+2,m(n2)2+,0,当n2时,m有最大值,最大值为,此时P(2,4)(3)存在这样的点Q、N,使得以P、D、Q、N四点组成的四边形是矩形当DP是矩形的边时,有两种情形,a、
16、如图21中,四边形DQNP是矩形时,有(2)可知P(2,4),代入ykx+1中,得到k,直线DP的解析式为yx+1,可得D(0,1),E(,0),由DOEQOD可得,OD2OEOQ,1OQ,OQ,Q(,0)根据矩形的性质,将点P向右平移个单位,向下平移1个单位得到点N,N(2+,41),即N(,3)b、如图22中,四边形PDNQ是矩形时,直线PD的解析式为yx+1,PQPD,直线PQ的解析式为yx+,Q(8,0),根据矩形的性质可知,将点D向右平移6个单位,向下平移4个单位得到点N,N(0+6,14),即N(6,3)当DP是对角线时,设Q(x,0),则QD2x2+1,QP2(x2)2+42,P
17、D213,Q是直角顶点,QD2+QP2PD2,x2+1+(x2)2+1613,整理得x22x+40,方程无解,此种情形不存在,综上所述,满足条件的点N坐标为(,3)或(6,3)1(2022武功县模拟)在平面直角坐标系中,已知抛物线L1:yx2+bx+c(b、c为常数)与x轴交于A(6,0)、B(2,0)两点(1)求抛物线L1的函数表达式;(2)将该抛物线L1向右平移4个单位长度得到新的抛物线L2,与原抛物线L1交于点C,点D是点C关于x轴的对称点,点N在平面直角坐标系中,请问在抛物线L2上是否存在点M,使得以点C、D、M、N为顶点的四边形是以CD为边的矩形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请
18、说明理由【分析】(1)利用待定系数法直接求解即可;(2)存在,根据题意求得抛物线L2的表达式,再与抛物线L1联立,求得点C的坐标,进而求得点D的坐标;要使得以点C、D、M、N为顶点的四边形是以CD为边的矩形,分当M在x轴上方时和当M在x轴下方时,两种情况讨论,根据矩形的性质列出方程,求解即可【解答】解:(1)把A(6,0)、B(2,0)代入yx2+bx+c中,得,解得,抛物线L1的函数表达式为yx24x+12;(2)存在,理由如下:yx24x+12(x+2)2+16,抛物线L2的函数表达式为y(x+24)2+16(x2)2+16x2+4x+12,令x24x+12x2+4x+12,解得:x0,当
19、x0时,yx24x+1212,点C的坐标为(0,12),点D是点C关于x轴的对称点,点D坐标为(0,12),当M在x轴上方时,要使得以点C、D、M、N为顶点的四边形是以CD为边的矩形,则yMyC,即x2+4x+1212,解得:x10,x24,M1(4,12);当M在x轴下方时,要使得以点C、D、M、N为顶点的四边形是以CD为边的矩形,则yMyD,即x2+4x+1212,解得:x12+2,x222,M2(2+2,12),M3(22,12)综上所述,在抛物线L2上是否存在点M,使得以点C、D、M、N为顶点的四边形是以CD为边的矩形,点M的坐标为(4,12)或(2+2,12)或(22,12)2(20
20、22东莞市校级一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y+bx+c与x轴的正半轴交于点D,与y轴交于点C,点A在抛物线上,ABy轴于点BABC绕点B逆时针旋转90得到OBE,连接DE当+bx+c0时,x的取值范围是x2(1)求该抛物线的解析式;(2)求证:四边形OBED是矩形;(3)在线段OD上找一点N,过点N作直线m垂直x轴,交OE于点F,连接DF,当DNF的面积取得最大值时,求点N的坐标,在此基础上,在直线m上找一点P,连接OP、DP使得OPD+DOE90,求点P的坐标【分析】(1)由题意可知抛物线与x轴的两个交点为(2,0),(,0),再将两个点代入解析式即可求解;(2)由旋转是性质,可得
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