时,求抛物线与直线的交点M和N的坐标;
(3)首尾顺次连接点O,B,P,C构成多边形的周长为L.若线段OB在x轴上移动,求L最小
时点O,B移动后的坐标及L的最小值.
14、如图,抛物线y=ax2-8ax+12a(a>0)与x轴交于A、B两点(A在B的左侧),与y轴
交于点C,点D的坐标为(-6,0),且∠ACD=90°.
(1)请直接写出A、B两点的坐标;
(2)求抛物线的解析式;
(3)抛物线的对称轴上是否存在点P,使得△PAC的周长最小?
若存在,求出点P的坐标及周
长的最小值;若不存在,说明理由;
(4)平行于y轴的直线m从点D出发沿x轴向右平行移动,到点A停止.设直线m与折线DCA
的交点为G,与x轴的交点为H(t,0).记△ACD在直线m左侧部分的面积为S,求S关
于t的函数关系式及自变量t的取值范围.
15、如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2-2ax-3a(a<0)与x轴交于A、B两点
(点A在点B的左侧),经过点A的直线l:
y=kx+b与y轴负半轴交于点C,与抛物线
的另一个交点为D,且CD=4AC.
(1)直接写出点A的坐标,并求直线l的函数表达式(其中k、b用含a的式子表示)
(2)点E是直线l上方的抛物线上的动点,若△ACE的面积的最大值为,求a的值;
(3)设P是抛物线的对称轴上的一点,点Q在抛物线上,以点A、D、P、Q为顶点的四边形能
否成为矩形?
若能,求出点P的坐标;若不能,请说明理由.
参考答案
1、【思路点拨】
(1)利用待定系数法求二次函数与一次函数的解析式;
(2)利用抛物线的轴对称性,BC与对称轴的交点即为M,继而求出其坐标;
(3)设P(-1,t),用含t的代数式表示PB、PC.对直角顶点分三种情况讨论,利用勾股定理建立方程可求得t的值.
【解答】
(1)依题意,得
解得
∴抛物线解析式为y=-x2-2x+3.
∵对称轴为x=-1,且抛物线经过A(1,0),
∴B(-3,0).
∴把B(-3,0)、C(0,3)分别代入直线y=mx+n,得
解得
∴直线y=mx+n的解析式为y=x+3.
(2)设直线BC与对称轴x=-1的交点为M,则此时MA+MC的值最小,把x=-1代入直线y=x+3,得y=2.
∴M(-1,2),即当点M到点A的距离与到点C的距离之和最小时,M的坐标为(-1,2).
(3)设P(-1,t),又B(-3,0),C(0,3),
∴BC2=18,PB2=(-1+3)2+t2=4+t2,PC2=(-1)2+(t-3)2=t2-6t+10.
①若点B为直角顶点,则BC2+PB2=PC2,即18+4+t2=t2-6t+10,解得t=-2;
②若点C为直角顶点,则BC2+PC2=PB2,即18+t2-6t+10=4+t2,解得t=4;
③若点P为直角顶点,则PB2+PC2=BC2,即4+t2+t2-6t+10=18;
解得t1=,t2=.
综上所述,P的坐标为(-1,-2)或(-1,4)或(-1,)或(-1,).
2、【思路点拨】
(1)把A(-1,0)、B(3,0)两点的坐标代入y=-x2+bx+c即可求出b和c的值,进而求出抛物线的解析式;
(2)设D(t,-t2+2t+3),作DH⊥x轴,则S△BCD=S梯形DCOH+S△BDH-S△BOC,进而得到S关于t的二次函数,利用二次函数的性质,确定D点坐标与S△BCD的最大值;
(3)因为两三角形的底边MB相同,所以只需满足MB上的高相等即可满足题意.
【解答】
(1)由解得
∴抛物线解析式为:
y=-x2+2x+3.
(2)设D(t,-t2+2t+3),作DH⊥x轴.
令x=0,则y=3,∴C(0,3).
则S△BCD=S梯形DCOH+S△BDH-S△BOC
=(-t2+2t+3+3)t+(3-t)(-t2+2t+3)-×3×3
=-t2+t.
∵-<0,
∴当t=-=时,即D(,)时,S△BCD有最大值,且最大面积为.
(3)∵P(1,4),过点P且与BC平行的直线与抛物线的交点即为所求Q点之一,
∵直线BC为y=-x+3,
∴过点P且与BC平行的直线为y=-x+5.
由解得Q1(2,3);
∵直线PM为x=1,直线BC为y=-x+3,
∴M(1,2).
设PM与x轴交于E点,∵PM=EM=2,
∴过点E且与BC平行的直线为y=-x+1.
从而过点E且与BC平行的直线与抛物线的交点也为所求Q点之一.
由解得Q2(,-),Q3(,-).
∴满足条件的Q点为Q1(2,3),Q2(,-),Q3(,-).
3、【解答】
(1)∵抛物线y=ax2+bx+c的顶点坐标为C(0,-2),
∴b=0,c=-2.
∵y=ax2+bx+c过点A(-1,0),
∴0=a+0-2,a=2,
∴抛物线的解析式为y=2x2-2.
当y=0时,2x2-2=0,解得x=±1,
∴点B的坐标为(1,0).
(2)连接BC.设P(m,n).
∵∠PDB=∠BOC=90°,
∴当以P、D、B为顶点的三角形与以B、C、O为顶点的三角形相似时,分两种情况:
①若△OCB∽△DBP,则=,即=,解得n=.
∴此时点P坐标为(m,);
②若△OCB∽△DPB,则=,即=,解得n=2m-2.
∴此时点P坐标为(m,2m-2).
综上所述,满足条件的点P的坐标为(m,)或(m,2m-2).
(3)假设在抛物线上存在第一象限内的点Q(x,2x2-2),使△BPQ是以P为直角顶点的等腰直角三角形.
如图,过点Q作QE⊥l于点E.
∵∠DBP+∠BPD=90°,∠QPE+∠BPD=90°,
∴∠DBP=∠QPE.
在△DBP与△EPQ中,
∴△DBP≌△EPQ.∴BD=PE,DP=EQ.
分两种情况:
①当P(m,)时,
∵B(1,0),D(m,0),E(m,2x2-2),
∴
解得(均不合题意,舍去)
②当P(m,2m-2)时,
∵B(1,0),D(m,0),E(m,2x2-2),
∴
解得(均不合题意,舍去)
综上所述,不存在满足条件的点Q.
4、【思路点拨】
(1)把两个解析式联立,利用一元二次方程根的判别式求出a的取值范围.利用二次函数解析式求得M、A的坐标;
(2)求出两直线的交点N,从而求出其对称点P,利用面积之差得△PCD的面积;
(3)分两种情况进行讨论:
①当P在y轴左侧时,利用平行四边形对角线互相平分得P点坐标,代入二次函数解析式,求得a;②当P在y轴右侧时,利用平行四边形的对边平行且相等得P点坐标,代入二次函数解析式,求得a.
【解答】
(1)由题意联立
整理得2x2+5x-4a=0.
由Δ=25+32a>0,解得a>-.
∵a≠0,∴a>-且a≠0.
令x=0,得y=a,∴A(0,a).
由y=-(x+1)2+1+a,
得M(-1,1+a).
(2)设直线MA的解析式为y=kx+b,代入A(0,a)、M(-1,1+a),得
解得
故直线MA的解析式为y=-x+a.
联立解得
∴N(,-).
由于P点是N点关于y轴的对称点,
∴P(-,-).
代入y=-x2-2x+a,得-=-a2+a+a,
解得a=或a=0(舍去).
∴A(0,),C(0,-),M(-1,),|AC|=.
∴S△PCD=S△PAC-S△DAC
=|AC|×|xP|-|AC|×|xD|
=×(3-1)=.
(3)①当点P在y轴左侧时,四边形APCN为平行四边形,则AC与PN相互平分,点P与N关于原点(0,0)中心对称,而N(,-),故P(-,).
代入y=-x2-2x+a,得=-a2+a+a,
解得a=或a=0(舍去),∴P(-,).
②当点P在y轴右侧时,四边形ACPN为平行四边形,则NP∥AC且NP=AC,而N(,-)、A(0,a)、C(0,-a),故P(,-).
代入y=-x2-2x+a,得-=-a2-a+a,
解得a=或a=0(舍去),∴P(,-).
∴当P点为(-,)或(,-)时,以A、C、P、N为顶点能构成平行四边形.
1.
(1)∵A为OB的中点,B(0,-2),∴A(0,-1).
∵抛物线y=ax2+c对称轴为y轴,CD=4,
∴C(-2,0),D(2,0).
把A(0,-1),D(2,0)代入抛物线y=ax2+c,得解得
∴抛物线的解析式为y=-1.
(2)设点P(x,-1),过P作PM⊥y轴于点M,则OM=OE=1.
∴|-1|=1.∴-1=1或-1=-1.
解得x1=2,x2=-2,x3=0.
∴点P坐标是P1(2,1),P2(-2,1),P3(0,-1).
(3)直线l与⊙P相切.设点P(x,-1),过P作PN⊥l于点N,交x轴于点Q.
在Rt△POQ中,PO2=x2+(-1)2=x2+-+1=++1.PN2=[-1-(-2)]2=++1.
∴PN=PO.∴直线l与⊙P相切.
2.
(1)由抛物线顶点坐标为N(-1,),可设其解析式为y=a(x+1)2+.将M(-2,)代入,得=a(-2+1)2+,解得a=-.
故所求抛物线的解析式为y=-x2-x+.
(2)∵y=-x2-x+,∴x=0时,y=,∴C(0,).
y=0时,-x2-x+=0,解得x=1或x=-3,
∴A(1,0),B(-3,0),
∴BC==2.
设P(-1,m),当CP=CB时,有CP==2,解得m=±;
当BP=BC时,有BP==2,解得m=±2;
当PB=PC时,=,解得m=0.
综上所述,当△PBC为等腰三角形时,点P的坐标为(-1,+),(-1,-),(-1,2),(-1,-2),(-1,0).
(3)由
(2)知BC=2,AC=2,AB=4,所以BC2+AC2=AB2,即BC⊥AC.连接BC并延长至B′,使B′C=BC,连接B′M,交直线AC于点Q,连接BQ,BM.
∵B、B′关于直线AC对称,
∴QB=QB′,∴QB+QM=QB′+QM=MB′,又BM=2,所以此时△QBM的周长最小.
由B(-3,0),C(0,),易得B′(3,2).
设直线MB′的解析式为y=kx+n,将M(-2,),B′(3,2)代入,得解得
即直线MB′的解析式为y=x+.
同理可求得直线AC的解析式为y=-x+.由解得即Q(-,).
所以在直线AC上存在一点Q(-,),使△QBM的周长最小.
3.
(1)把点(b-2,2b2-5b-1)代入解析式,得2b2-5b-1=(b-2)2+b(b-2)-3b+3.解得b=2.
∴抛物线解析式为y=x2+2x-3.
(2)由x2+2x-3=0,得x=-3或x=1.
∴A(-3,0),B(1,0),C(0,-3).
∵抛物线的对称轴是直线x=-1,
∴圆心M在直线x=-1上.
∴设M(-1,n),
作MG⊥x轴于G,MH⊥y轴于H,连接MC,MB.
∴MH=1,BG=2.
∵MB=MC,∴BG2+MG2=MH2+CH2.∴4+n2=1+(3+n)2.解得n=-1.
∴点M的坐标为(-1,-1).
(3)由M(-1,-1),得MG=MH.∵MA=MD,
∴Rt△AMG≌Rt△DMH.
∴∠MAG=∠MDH.由旋转可知∠AME=∠DMF.∴△AME≌△DMF.若△DMF为等腰三角形,则△AME为等腰三角形.
设E(x,0).△AME为等腰三角形,
分三种情况:
①当AE=AM=时,则x=-3,∴E(-3,0).
②当AM=ME时,∵M在AB的垂直平分线上,∴MA=ME=MB,∴E(1,0).
③当AE=ME时,则点E在AM的垂直平分线上.AE=x+3,ME2=MG2+EG2=1+(-1-x)2.
∴(x+3)2=1+(1+x)2.解得x=-.∴E(-,0).∴所求点E的坐标为(-3,0),(1,0)或(-,0).
4.
(1)∵函数y=ax2+bx+c与x轴交于A、B两点,且一元二次方程ax2+bx+c=0两根为-8,2,∴A(-8,0)、B(2,0),即OB=2.
又tan∠ABC=3,∴OC=6,即C(0,-6).将A(-8,0)、B(2,0)代入y=ax2+bx-6中,得a=,b=,
∴二次函数解析式为y=x2+x-6.
(2)①当l在AB位置时,P即为AB中点H,当l运动到AC位置时,P即为AC中点K,
∴点P的运动路程为△ABC的中位线HK.∴HK=BC.在Rt△BOC中,OB=2,OC=6.
∴BC=2.∴HK=.
即点P的运动路程为.
②∠EPF的大小不会改变.
理由如下:
∵DE⊥AB,∴在Rt△AED中,P为斜边AD的中点,∴PE=AD=PA,∴∠PAE=∠PEA=∠EPD.
同理可得:
∠PAF=∠PFA=∠DPF,∴∠EPF=∠EPD+∠DPF=2(∠PAE+∠PAF),即∠EPF=2∠EAF.
又∵∠EAF大小不变,∴∠EPF的大小不会改变.
(3)设△PEF的周长为C,则C=PE+PF+EF,
∵PE=AD,PF=AD,∴C=AD+EF.
在等腰三角形PEF中,过P作PG⊥EF于点G,∴∠EPG=∠EPF=∠BAC.
∵tan∠BAC==.∴tan∠EPG==.∴EG=PE,EF=PE=AD.∴C=AD+EF=(1+)AD=AD.
又当AD⊥BC时,AD最小,此时C最小,又S△ABC=30,∴BC·AD=30,∴AD=3.∴C最小值为AD=.
5.
(1)由题意,设D(a,-a2).则抛物线C2的解析式为y=(x-a)2-a2.
又∵点C在抛物线C2上,将C(0,2)代入上式,解得a=±2.又因为D在y轴右侧,所以a=2.
∴抛物线C2的解析式为y=(x-2)2-2.
(2)由题意,在y=(x-2)2-2中,令y=0,则x=2±.
∵点B在点A的右侧,∴A(2-,0),B(2+,0).
又∵过点A、B、C的圆的圆心一定在线段AB的垂直平分线上,则设E(2,m),且|CE|=|AE|.则22+(2-m)2=m2+(2-2+)2,解得m=.∴圆心E的坐标为(2,).
(3)假设存在F(t,),使得四边形CEBF为菱形,则|BF|=|CF|=|CE|.∴()2+(2+-t)2=(2-)2+t2,解得t=.当t=时,F(,).此时|CE|=,|CF|===.
∴|CF|=|BF|=|BE|=|CE|.即存在点F(,),使得四边形CEBF为菱形.
6.
(1)对于y=-3x+3,当x=0时,y=3;当y=0时,x=1,
∴点C(0,3),点A(1,0).
∴解得
∴此抛物线解析式为y=-x2-2x+3.
(2)如图1,点A关于直线l的对称点是点B(-3,0),连接BC交直线l于点P,连接PA,则此时△PAC周长最小.
设BC的解析式为y=kx+m,将点B(-3,0)、点C(0,3)代入解析式中,则解得
∴BC的解析式为y=x+3.当x=-1时,y=2,∴点P为(-1,2).
(3)如图2,以点A、B、M、N为顶点的四边形能为平行四边形.
满足要求的点M有3个,分别是M1(-2,3),M2(-4,-5),M3(4,-2