专题13二次函数与交点公共点-中考压轴综合题(原卷版+解析版)

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专题13二次函数与交点公共点-中考压轴综合题(原卷版+解析版)

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专题13二次函数与交点公共点综合问题
【例题解析】
【例1】(2021 宜昌)在平面直角坐标系中,抛物线y1=﹣(x+4)(x﹣n)与x轴交于点A和点B(n,0)(n≥﹣4),顶点坐标记为(h1,k1).抛物线y2=﹣(x+2n)2﹣n2+2n+9的顶点坐标记为(h2,k2).
(1)写出A点坐标;
(2)求k1,k2的值(用含n的代数式表示)
(3)当﹣4≤n≤4时,探究k1与k2的大小关系;
(4)经过点M(2n+9,﹣5n2)和点N(2n,9﹣5n2)的直线与抛物线y1=﹣(x+4)(x﹣n),y2=﹣(x+2n)2﹣n2+2n+9的公共点恰好为3个不同点时,求n的值.
【例2】(2021 德州)小刚在用描点法画抛物线C1:y=ax2+bx+c时,列出了下面的表格:
x … 0 1 2 3 4 …
y … 3 6 7 6 3 …
(1)请根据表格中的信息,写出抛物线C1的一条性质:   ;
(2)求抛物线C1的解析式;
(3)将抛物线C1先向下平移3个单位长度,再向左平移4个单位长度,得到新的抛物线C2;
①若直线y=x+b与两抛物线C1,C2共有两个公共点,求b的取值范围;
②抛物线C2的顶点为A,与x轴交点为点B,C(点B在点C左侧),点P(不与点A重合)在第二象限内,且为C2上任意一点,过点P作PD⊥x轴,垂足为D,直线AP交y轴于点Q,连接AB,DQ.求证:AB∥DQ.
【例3】(2021 黔西南州)如图,直线l:y=2x+1与抛物线C:y=2x2+bx+c相交于点A(0,m),B(n,7).
(1)填空:m=   ,n=   ,抛物线的解析式为    .
(2)将直线l向下移a(a>0)个单位长度后,直线l与抛物线C仍有公共点,求a的取值范围.
(3)Q是抛物线上的一个动点,是否存在以AQ为直径的圆与x轴相切于点P?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【例4】(2021 绵阳)如图,二次函数y=﹣x2﹣2x+4﹣a2的图象与一次函数y=﹣2x的图象交于点A、B(点B在右侧),与y轴交于点C,点A的横坐标恰好为a.动点P、Q同时从原点O出发,沿射线OB分别以每秒和2个单位长度运动,经过t秒后,以PQ为对角线作矩形PMQN,且矩形四边与坐标轴平行.
(1)求a的值及t=1秒时点P的坐标;
(2)当矩形PMQN与抛物线有公共点时,求时间t的取值范围;
(3)在位于x轴上方的抛物线图象上任取一点R,作关于原点(0,0)的对称点为R′,当点M恰在抛物线上时,求R′M长度的最小值,并求此时点R的坐标.
【例5】(2020 襄阳)如图,直线yx+2交y轴于点A,交x轴于点C,抛物线yx2+bx+c经过点A,点C,且交x轴于另一点B.
(1)直接写出点A,点B,点C的坐标及拋物线的解析式;
(2)在直线AC上方的抛物线上有一点M,求四边形ABCM面积的最大值及此时点M的坐标;
(3)将线段OA绕x轴上的动点P(m,0)顺时针旋转90°得到线段O′A′,若线段O′A′与抛物线只有一个公共点,请结合函数图象,求m的取值范围.
【实战演练】
【题组一】
1.(2021 苏州模拟)问题一:已知二次函数:y=(x﹣m)2﹣2m﹣(m为常数),当m取不同的值时,其图象构成一个“抛物线系”.我们发现:是当m取不同数值时,此二次函数的图象的顶点在同一条直线上,那么这条直线的表达式是   .
问题二:已知直线l:y=x﹣2交x轴于点A,交y轴于点B,抛物线L:y=(x﹣m)2﹣2m﹣(m为常数)图象的顶点为C.
(1)如图1,若点C在Rt△AOB的内部(不包括边界),求m的取值范围;
(2)如图2,当抛物线L的图象经过点A,B时,在抛物线上(AB的下方)是否存在点P,使∠ABO=∠ABP?若存在,求出点P的横坐标;若不存在.请说明理由.
2.(2021 东城区二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣3ax+1与y轴交于点A.
(1)求抛物线的对称轴;
(2)点B是点A关于对称轴的对称点,求点B的坐标;
(3)已知点P(0,2),Q(a+1,1).若线段PQ与抛物线与恰有一个公共点,结合函数图象,求a的取值范围.
3.(2021 南关区一模)在平面直角坐标系中,把函数y=ax2+2bx+2(a、b为常数)的图象记为G.
(1)求G与y轴交点的坐标.
(2)当b=2时,G与x轴只有一个交点,求a的值.
(3)①设k≠0,若点A(2﹣k,t)在G上,则点B(2+k,t)必在G上,且G过点C(3,﹣1),求G的函数表达式.
②点D(1,y1)、E(4,y2)是①中函数图象上的两点,比较y1与y2的大小.
③点P(m,y3)、Q(m+3,y4)是①中函数图象上的两点,比较y3与y4的大小.
(4)矩形FHMN四个顶点的坐标分别为F(1,﹣2)、H(4,﹣2)、M(4,4)、N(1,4),当a=﹣1时,函数y=ax2+2bx+2(x≥0)的图象在矩形FHMN内部的部分均为自左向右下降时,直接写出b的取值范围.
4.(2021 九江一模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m的顶点为A.
(1)求抛物线的顶点坐标(用含m的式子表示);
(2)若点A在第一象限,且OA=,求抛物线的解析式;
(3)已知点B(m﹣1,m﹣2),C(2,2).若该抛物线与线段BC有公共点,结合函数图象,求出m的取值范围.
【题组二】
5.(2021 邯郸模拟)如图1,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线G:y=ax2﹣4ax+1(a>0).
(1)若抛物线过点A(﹣1,6),求出抛物线的解析式;
(2)当1≤x≤5时,y的最小值是﹣1,求1≤x≤5时,y的最大值;
(3)已知直线y=﹣x+1与抛物线y=ax2﹣4ax+1(a>0)存在两个交点,若两交点到x轴的距离相等,求a的值;
(4)如图2,作与抛物线G关于x轴对称的抛物线G',当抛物线G与抛物线G'围成的封闭区域内(不包括边界)共有11个横、纵坐标均为整数的点时,直接写出a的取值范围.
6.(2021 姜堰区一模)已知,二次函数y=ax2+2ax﹣3a(a为常数,且a≠0)的图象与x轴交于点A、B(点B在点A的左侧),与y轴交于点C,将点A绕着点C顺时针旋转90°至点P.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)设点P的坐标为(m,n),试判断m+n的值是否发生变化?若不变,请求出m+n的值;若变化,请说明理由;
(3)若点D、Q在平面直角坐标系中,且D(0,﹣1),D、Q、P、C四点构成 CPDQ.
①求点Q的坐标(用含a的代数式表示);
②若 CPDQ的边DQ与二次函数的图象有公共点,直接写出满足条件的a的取值范围.
7.(2021 襄州区二模)在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c的图象经过点A(0,6)和B(﹣2,﹣2).
(1)求c的值,并用含a的代数式表示b.
(2)当a=时,
①求此函数的表达式,并写出当﹣4≤x≤2时,y的最大值和最小值.
②如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴的左侧交点为C,作直线AC,D为直线AC下方抛物线上一动点,过点D作DE⊥OC于点E,与AC交于点F,作DM⊥AC于点M.是否存在点D使△DMF的周长最大?若存在,请求出D点的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)若线段GH的端点G、H的坐标分别为(﹣5,10)、(1,10),此二次函数的图象与线段GH只有一个公共点,求出a的取值范围.
8.(2021 朝阳区校级三模)在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=x2﹣2x+1+m.
(1)求此抛物线的顶点坐标(用含m的式子表示);
(2)如果当﹣2<x<﹣1时,y>0,并且当2<x<3时,y<0,求该抛物线的表达式;
(3)如果(2)中的抛物线与x轴相交于A、B(点A在点B左侧),现将x轴下方的图象沿x轴向上翻折,得到的图象与剩余的图象组成的图形记为M,当直线l:y=﹣x+k与M有两个公共点时,直接写出k的取值范围.
【题组三】
9.(2021 天心区二模)定义:二元一次不等式是指含有两个未知数(即二元),并且未知数的次数是1次(即一次)的不等式;满足二元一次不等式(组)的x和y的取值构成有序数对(x,y),所有这样的有序数对(x,y)构成的集合称为二元一次不等式(组)的解集,如:x+y>3是二元一次不等式,(1,4)是该不等式的解.有序实数对可以看成直角坐标平面内点的坐标,于是二元一次不等式(组)的解集就可以看成直角坐标系内的点构成的集合.
(1)已知A(,1),B(1,﹣1),C(2,﹣1),D(﹣1,﹣1)四个点.请在直角坐标系中标出这四个点,这四个点中是x﹣y﹣2≤0的解的点是   .
(2)设的解集在坐标系内所对应的点形成的图形为G.
①求G的面积;
②反比例函数y=(x>0)的图象和图形G有公共点,求k的取值范围;
(3)设的解集围成的图形为M,直接写出抛物线y=mx2﹣2mx+m+与图形M有交点时m的取值范围.
10.(2021 西城区校级模拟)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2,
(1)该抛物线的顶点坐标为    (用含m的代数式表示);
(2)若该抛物线经过点A(x1,y1)和点B(x2,y2),其中x1<m<x2,且x1+x2<2m,则y1与y2的大小关系是:y1   y2(填“>,=,或<”号);
(3)点C(﹣4,﹣2),将点C向右平移6个单位长度,得到点D.当抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2与线段CD有且只有一个公共点时,结合函数图象,求m的取值范围.
11.(2021 商水县三模)已知抛物线y=ax2+bx+c经过A(2,0),B(1,)两点,对称轴是直线x=1.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若C(m,y1),D(n,y2)为抛物线y=ax2+bx+c上两点(m<n).
Q为抛物线上点C和点D之间的动点(含点C,D),点Q纵坐标的取值范围为,求m+n的值;
(3)已知点E(p,﹣p),F(2,1),若抛物线与线段EF有一个交点,求p的取值范围.
12.(2021 靖江市一模)已知抛物线y=x2+(m﹣2)x﹣3,抛物线与坐标轴交于点A(3,0)、B两点.
(1)求抛物线解析式;
(2)当点P(2,a)在抛物线上时.
①如图1,过点P不与坐标轴平行的直线l1与抛物线有且只有一个交点,求直线l1的方程;
②如图2,若直线l2:y=2x+b交抛物线于M,点M在点P的右侧,过点P(2,a)作PQ∥y轴交直线l2于点Q,延长MQ到点N使得MQ=NQ,试判断点N是否在抛物线上?请说明理由.
【题组四】
13.(2020 滨湖区模拟)如图,在平面直角坐标系中,直线yx﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点C,抛物线yx2+bx+c经过A、C两点,与x轴的另一交点为点B.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点D为直线AC下方抛物线上一动点;
①连接CD,是否存在点D,使得AC平分∠OCD?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
②在①的条件下,若点P为抛物线上位于AC下方的一个动点,以P、C、A、D为顶点的四边形面积记作S,则S取何值或在什么范围时,相应的点P有且只有两个?
14.(2020 姜堰区二模)二次函数yx2x+m(m>0)的图象交y轴于点A,顶点为P,直线PA与x轴交于点B.
(1)当m=1时,求顶点P的坐标;
(2)若点Q(a,b)在二次函数yx2x+m(m>0)的图象上,且b﹣m>0,试求a的取值范围;
(3)在第一象限内,以AB为边作正方形ABCD.
①求点D的坐标(用含m的代数式表示);
②若该二次函数的图象与正方形ABCD的边CD有公共点,请直接写出符合条件的整数m的值.
15.(2020 天心区模拟)如图,抛物线y(x﹣3m)(其中m>0)与x轴分别交于A、B两点(A在B的右侧),与y轴交于点C;
(1)点B的坐标为 (,0) ,点A的坐标为 (3m,0) (用含m的代数式表示),点C的坐标为 (0,m) (用含m的代数式表示);
(2)若点P为直线AC上的一点,且点P在第二象限,满足OP2=PC PA,求tan∠APO的值及用含m的代数式表示点P的坐标;
(3)在(2)的情况下,线段OP与抛物线相交于点Q,若点Q恰好为OP的中点,此时对于在抛物线上且介于点C与顶点之间(含点C与顶点)的任意一点M(x0,y0)总能使不等式n及不等式2n4x02x0恒成立,求n的取值范围.
16.(2020 开福区校级二模)如图,抛物线y=mx2+4mx﹣12m(m<0)与x轴相交于点A、B(点A在点B的右边),顶点为C.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)若△ABC为等边三角形,点M(x0,y0)为抛物线y=mx2+4mx﹣12m(m<0)上任意一点,总有nmy02+40y0﹣298成立,求n的最小值;
(3)若m,点P为x轴上一动点,若α=∠CAB+∠CPB,当tanα=4时,求P点的坐标.
【题组五】
17.(2020 天心区校级模拟)对某一个函数给出如下定义:若存在实数M>0,对于任意的函数值y,都满足﹣M≤y≤M,则称这个函数是有界函数,在所有满足条件的M中,其最大值称为这个函数的边界值.例如,图中的函数是有界函数,其边界值是1.
(1)分别判断函数y(x>0)和y=x+2(﹣4≤x≤2)是不是有界函数?若是有界函数,求其边界值;
(2)若函数y=﹣x+2(a≤x≤b,b>a)的边界值是3,且这个函数的最小值也是3,求b的取值范围;
(3)将函数y=x2(﹣1≤x≤m,m≥0)的图象向下平移m个单位,得到的函数的边界值是t,当m在什么范围时,满足t≤1?
18.(2020 思明区校级模拟)已知抛物线C:y1=a(x﹣h)2﹣1,直线l:y2=kx﹣kh﹣1.
(1)判断命题“抛物线C的对称轴不可能是y轴”的真假,并说明理由;
(2)求证:直线l恒过抛物线C的顶点;
(3)①当a=﹣1,m≤x≤2时,y1≥x﹣3恒成立,直接写出m的取值范围;
②当0<a≤2,k>0时,若在直线l下方的抛物线C上至少存在两个横坐标为整数的点,求k的取值范围.
19.(2020 海陵区一模)已知抛物线y1=ax2﹣2amx+am2+4,直线y2=kx﹣km+4,其中a≠0,a、k、m是常数.
(1)抛物线的顶点坐标是   ,并说明上述抛物线与直线是否经过同一点(说明理由);
(2)若a<0,m=2,t≤x≤t+2,y1的最大值为4,求t的范围;
(3)抛物线的顶点为P,直线与抛物线的另一个交点为Q,对任意的m值,若1≤k≤4,线段PQ(不包括端点)上至少存在两个横坐标为整数的点,求a的范围.
20(2020 遵化市三模)已知点P(2,﹣3)在抛物线L:y=ax2﹣2ax+a+k(a,k均为常数,且a≠0)上,L交y轴于点C,连接CP.
(1)用a表示k,并求L的对称轴及L与y轴的交点坐标;
(2)当L经过(3,3)时,求此时L的表达式及其顶点坐标;
(3)横、纵坐标都是整数的点叫做整点.如图,当a<0时,若L在点C,P之间的部分与线段CP所围成的区域内(不含边界)恰有4个整点,求a的取值范围;
(4)点M(x1,y1),N(x2,y2)是L上的两点,若t≤x1≤t+1,当x2≥3时,均有y1≥y2,直接写出t的取值范围.
【题组六】
21.(2020 中原区校级模拟)如图1所示,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,已知C点坐标为(0,4),抛物线的顶点的横坐标为,点P是第四象限内抛物线上的动点,四边形OPAQ是平行四边形,设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求使△APC的面积为整数的P点的个数;
(3)当点P在抛物线上运动时,四边形OPAQ可能是正方形吗?若可能,请求出点P的坐标,若不可能,请说明理由;
(4)在点Q随点P运动的过程中,当点Q恰好落在直线AC上时,则称点Q为“和谐点”,如图(2)所示,请直接写出当Q为“和谐点”的横坐标的值.
22.(2020 丰台区二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣4ax+3a与y轴交于点A.
(1)求点A的坐标(用含a的式子表示);
(2)求抛物线与x轴的交点坐标;
(3)已知点P(a,0),Q(0,a﹣2),如果抛物线与线段PQ恰有一个公共点,结合函数图象,求a的取值范围.
23.(2020 密云区二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线C1:y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.点B的坐标为(3,0),将直线y=kx沿y轴向上平移3个单位长度后,恰好经过B、C两点.
(1)求k的值和点C的坐标;
(2)求抛物线C1的表达式及顶点D的坐标;
(3)已知点E是点D关于原点的对称点,若抛物线C2:y=ax2﹣2(a≠0)与线段AE恰有一个公共点,结合函数的图象,求a的取值范围.
24.(2020 惠安县校级模拟)已知抛物线C:y=ax2+bx+c(a>0)的顶点在第一象限,且与直线y=1只有一个公共点.
(1)若抛物线的对称轴为直线x=1,求a、c之间应当满足的关系式;
(2)若b=﹣2,点P是抛物线的顶点,且点P与点Q关于y轴对称,△OPQ是等腰直角三角形.
①求抛物线的解析式;
②直线y=kx(k>0)与抛物线C1交于两不同点A、B(点A在点B的左侧),与直线y=﹣2x+4交于点R.求证:对于每个给定的实数k,总有成立.
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专题13二次函数与交点公共点综合问题
【例题解析】
【例1】(2021 宜昌)在平面直角坐标系中,抛物线y1=﹣(x+4)(x﹣n)与x轴交于点A和点B(n,0)(n≥﹣4),顶点坐标记为(h1,k1).抛物线y2=﹣(x+2n)2﹣n2+2n+9的顶点坐标记为(h2,k2).
(1)写出A点坐标;
(2)求k1,k2的值(用含n的代数式表示)
(3)当﹣4≤n≤4时,探究k1与k2的大小关系;
(4)经过点M(2n+9,﹣5n2)和点N(2n,9﹣5n2)的直线与抛物线y1=﹣(x+4)(x﹣n),y2=﹣(x+2n)2﹣n2+2n+9的公共点恰好为3个不同点时,求n的值.
【分析】(1)令y1=0,得到x值即为A、B的横坐标,
(2)由顶点坐标公式可得顶点的纵坐标.
(3)讨论k1﹣k2=n2﹣5与0比较大小得n的取值范围,即在不同的取值范围内得k1、k2大小.
(4)两点确定一条直线的解析式,直线MN的解析式为:y=﹣x﹣5n2+2n+9.①当直线MN经过抛物线y1,y2的交点时,联立抛物线y1与y2得解析式(5n﹣4)x=﹣5n2﹣2n+9①,联立直线y=﹣x﹣5n2+2n+9与抛物线y2得解析式x2+(4n﹣1)x=0,解得n=,此时直线MN与抛物线y1,y2的公共点恰好为三个不同点,即(5n﹣4)(1﹣4n)=﹣5n2﹣2n+9,该方程判别式Δ<0,②当直线MN与抛物线y1或者与抛物线y2只有一个公共点时,当直线MN与抛物线y1只有一个公共点时,联立直线y=﹣x﹣5n2+2n+9与抛物线y=﹣x2+(n﹣4)x+4n可得,﹣x2+(n﹣3)x+5n2+2n﹣9=0,解得∴n=,由①而知直线MN与抛物线y2公共点的横坐标为x1=0,x2=1﹣4n,x1≠x2,所以此时直线MN与抛物线y1,y2的公共点恰好为三个不同点,联立直线y=﹣x﹣5n2+2n+9与抛物线y1得:﹣x2+(n﹣3)x+5n2+2n﹣9=0,△=21n2+2n﹣27,当n=时,Δ<0,此时直线MN与抛物线y1,y2的公共点只有一个,n≠.
【解答】解:(1)∵y1=﹣(x+4)(x﹣n),
令y1=0,﹣(x+4)(x﹣n)=0,
∴x1=﹣4,x2=n,
∴A(﹣4,0);
(2)y1=﹣(x+4)(x﹣n)=﹣x2+(n﹣4)x+4n,
∴k1=n2+2n+4,
∵y2=﹣(x+2n)2﹣n2+2n+9,
∴k2=﹣n2+2n+9,
(3)k1﹣k2=n2﹣5,
①当n2﹣5>0时,可得n>2或n<﹣2,
即当﹣4≤n<﹣2或2<n≤4时,k1>k2;
②当n2﹣5<0时,可得﹣2<n<2,
即当﹣2<n<2时,k1<k2;
③当n2﹣5=0,可得n=2或n=﹣2,
即当n=2或n=﹣2时,k1=k2;
(4)设直线MN的解析式为:y=kx+b,
则,
由①﹣②得,k=﹣1,
∴b=﹣5n2+2n+9,
直线MN的解析式为:y=﹣x﹣5n2+2n+9.
①如图:
当直线MN经过抛物线y1,y2的交点时,
联立抛物线y1=﹣x2+(n﹣4)x+4n与y2=﹣x2﹣4nx﹣5n2+2n+9的解析式可得:
(5n﹣4)x=﹣5n2﹣2n+9①,
联立直线y=﹣x﹣5n2+2n+9与抛物线y2=﹣x2﹣4nx﹣5n2+2n+9的解析式可得:
x2+(4n﹣1)x=0,
则x1=0,x2=1﹣4n②,
当x1=0时,把x1=0代入y1得:y=4n,
把x1=0,y=4n代入直线的解析式得:
4n=﹣5n2+2n+9,
∴5n2+2n﹣9=0,
∴n=,
此时直线MN与抛物线y1,y2的公共点恰好为三个不同点,
当x2=1﹣4n时,把x2=1﹣4n代入①得:
(5n﹣4)(1﹣4n)=﹣5n2﹣2n+9,
该方程判别式Δ<0,
所以该方程没有实数根;
②如图:
当直线MN与抛物线y1或者与抛物线y2只有一个公共点时,
当直线MN与抛物线y1=﹣x2+(n﹣4)x+4n只有一个公共点时,
联立直线y=﹣x﹣5n2+2n+9与抛物线y=﹣x2+(n﹣4)x+4n可得,
﹣x2+(n﹣3)x+5n2+2n﹣9=0,
此时Δ=0,即(n﹣3)2+4(5n2+2n﹣9)=0,
∴21n2+2n﹣27=0,
∴n=,
由①而知直线MN与抛物线y2=﹣x2﹣4nx﹣5n2+2n+9公共点的横坐标为x1=0,x2=1﹣4n,
当n=时,1﹣4n≠0,
∴x1≠x2,
所以此时直线MN与抛物线y1,y2的公共点恰好为三个不同点,
③如图:
当直线MN与抛物线y2=﹣x2﹣4nx﹣5n2+2n+9只有一个公共点,
∵x1=0,x2=1﹣4n,
∴n=,
联立直线y=﹣x﹣5n2+2n+9与抛物线y1=﹣x2+(n﹣4)x+4n,
﹣x2+(n﹣3)x+5n2+2n﹣9=0,
△=(n﹣3)2+4(5n2+2n﹣9)=21n2+2n﹣27,
当n=时,Δ<0,
此时直线MN与抛物线y1,y2的公共点只有一个,
∴n≠,
综上所述:n1=,n2=,n3=,n4=.
【例2】(2021 德州)小刚在用描点法画抛物线C1:y=ax2+bx+c时,列出了下面的表格:
x … 0 1 2 3 4 …
y … 3 6 7 6 3 …
(1)请根据表格中的信息,写出抛物线C1的一条性质: 抛物线的顶点坐标为(2,7) ;
(2)求抛物线C1的解析式;
(3)将抛物线C1先向下平移3个单位长度,再向左平移4个单位长度,得到新的抛物线C2;
①若直线y=x+b与两抛物线C1,C2共有两个公共点,求b的取值范围;
②抛物线C2的顶点为A,与x轴交点为点B,C(点B在点C左侧),点P(不与点A重合)在第二象限内,且为C2上任意一点,过点P作PD⊥x轴,垂足为D,直线AP交y轴于点Q,连接AB,DQ.求证:AB∥DQ.
【分析】(1)根据表格中数据的特征可得顶点坐标;
(2)利用待定系数法可以确定抛物线的解析式;
(3)①利用已知得出C2的顶点坐标与解析式,结合两条抛物线的位置,两抛物线联立,利用判别式求解,即可得到b的取值范围;
②利用点P(不与点A重合)在第二象限内,且为C2上任意一点,设点P(m,﹣m2﹣4m),利用待定系数法求得直线AP的解析式,从而得到点Q的坐标;利用直角三角形的边角关系求得∠ABO和∠QDO的正切值,再利用同位角相等,两直线平行得出结论.
【解答】解:(1)∵表中的数据关于(2,7)对称,
∴该抛物线的顶点为(2,7).
故答案为:抛物线的顶点坐标为(2,7)(答案不唯一);
(2)由题意抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,将表中的三对对应值代入得:

解得:.
∴抛物线C1的解析式为y=﹣x2+4x+3.
(3)①由(1)知:抛物线C1的解析式为y=﹣x2+4x+3,
∴将抛物线C1先向下平移3个单位长度,再向左平移4个单位长度,得到新的抛物线C2的顶点为(﹣2,4).
∴抛物线C2的解析式为y=﹣(x+2)2+4=﹣x2﹣4x.
由题意得:或,
∴﹣x2+4x+3=x+b或﹣x2﹣4x=x+b.
即2x2﹣7x+2b﹣6=0或x2+x+b=0.
∵当Δ=0时,方程有两个相等的实数根,
∴72﹣4×2×(2b﹣6)=0或()2﹣4×1×b=0.
解得:b=或b=.
∵直线y=x+b与两抛物线C1,C2共有两个公共点,
∴<b<.
②由题意画出图形如下:过点A作AE⊥x轴于点E,
∵抛物线C2的解析式为y=﹣x2﹣4x,
∴令y=0,则﹣x2﹣4x=0,
解得:x=0或x=﹣4.
∵抛物线C2与x轴交点为点B,C(点B在点C左侧),
∴B(﹣4,0),C(0,0).
∴OB=4.
由①知:抛物线C2的顶点为A(﹣2,4).
∴AE=4,OE=2,
∴BE=OB﹣OE=2.
在Rt△ABE中,tan∠ABE==2.
∵点P(不与点A重合)在第二象限内,且为C2上任意一点,
∴设点P(m,﹣m2﹣4m),则m<0,﹣m2﹣4m>0.
∵PD⊥x轴,
∴OD=﹣m.
设直线AP的解析式为y=kx+n,则:

解得:.
∴直线AP的解析式为y=﹣(m+2)x﹣2m.
令x=0,则y=﹣2m.
∴Q(0,﹣2m).
∴OQ=﹣2m.
在Rt△ODQ中,tan∠QDO===2.
∴tan∠ABE=tan∠QDO.
∴∠ABE=∠QDO.
∴AB∥DQ.
【例3】(2021 黔西南州)如图,直线l:y=2x+1与抛物线C:y=2x2+bx+c相交于点A(0,m),B(n,7).
(1)填空:m= 1 ,n= 3 ,抛物线的解析式为  y=2x2﹣4x+1 .
(2)将直线l向下移a(a>0)个单位长度后,直线l与抛物线C仍有公共点,求a的取值范围.
(3)Q是抛物线上的一个动点,是否存在以AQ为直径的圆与x轴相切于点P?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A(0,m),B(n,7)代入y=2x+1,可求m、n的值,再将A(0,1),B(3,7)代入y=2x2+bx+c,可求函数解析式;
(2)由题意可得y=2x+1﹣a,联立,得到2x2﹣6x+a=0,再由判别式Δ≥0即可求a是取值范围;
(3)设Q(t,s),则M(,),P(,0),半径r=,再由AQ2=t2+(s﹣1)2=(s+1)2,即可求t的值.
【解答】解:(1)将A(0,m),B(n,7)代入y=2x+1,
可得m=1,n=3,
∴A(0,1),B(3,7),
再将A(0,1),B(3,7)代入y=2x2+bx+c得,

可得,
∴y=2x2﹣4x+1,
故答案为:1,3,y=2x2﹣4x+1;
(2)由题意可得y=2x+1﹣a,
联立,
∴2x2﹣6x+a=0,
∵直线l与抛物线C仍有公共点
∴Δ=36﹣8a≥0,
∴a≤,
∴0<a≤;
(3)存在以AQ为直径的圆与x轴相切,理由如下:
设Q(t,s),
∴M(,),P(,0),
∴半径r=,
∵AQ2=t2+(s﹣1)2=(s+1)2,∴t2=4s,
∵s=2t2﹣4t+1,
∴t2=4(2t2﹣4t+1),
∴t=2或t=,
∴P(1,0)或P(,0),
∴以AQ为直径的圆与x轴相切时,P点坐标为P(1,0)或P(,0).
【例4】.(2021 绵阳)如图,二次函数y=﹣x2﹣2x+4﹣a2的图象与一次函数y=﹣2x的图象交于点A、B(点B在右侧),与y轴交于点C,点A的横坐标恰好为a.动点P、Q同时从原点O出发,沿射线OB分别以每秒和2个单位长度运动,经过t秒后,以PQ为对角线作矩形PMQN,且矩形四边与坐标轴平行.
(1)求a的值及t=1秒时点P的坐标;
(2)当矩形PMQN与抛物线有公共点时,求时间t的取值范围;
(3)在位于x轴上方的抛物线图象上任取一点R,作关于原点(0,0)的对称点为R′,当点M恰在抛物线上时,求R′M长度的最小值,并求此时点R的坐标.
【分析】(1)将A(a,﹣2a)代人y=﹣x2﹣2x+4﹣a2,解方程求出a,即可求得抛物线解析式,当t=1秒时,OP=,设P的坐标为(x,y),建立方程求解即可;
(2)经过t秒后,OP=t,OQ=2t,得出P的坐标为(1,﹣2t),Q的坐标为(2t,﹣4t),进而得出M的坐标为(2t,﹣2t),N的坐标为(t,﹣4t),将M(2t,﹣2t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得2t2+t﹣1=0,解方程即可,将N(1,﹣4t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得(t﹣1)2=3,解方程即可得出答案;
(3)设R(m,n),则R关于原点的对称点为R'(﹣m,﹣n),当点M恰好在抛物线上时,M坐标为(1,﹣1),过R'和M作坐标轴平行线相交于点S,如图3,利用勾股定理可得R'M==,当n=时,R'M长度的最小值为,进而可得出答案.
【解答】解:(1)由题意知,交点A坐标为(a,﹣2a),代人y=﹣x2﹣2x+4﹣a2,
解得:a=﹣,
抛物线解析式为:y=﹣x2﹣2x+2,
当t=1秒时,OP=,设P的坐标为(x,y),
则,
解得或(舍去),
∴P的坐标为(1,﹣2);
(2)经过t秒后,OP=t,OQ=2t,
由(1)方法知,P的坐标为(t,﹣2t),Q的坐标为(2t,﹣4t),
由矩形PMQN的邻边与坐标轴平行可知,M的坐标为(2t,﹣2t),N的坐标为(t,﹣4t),
矩形PMQN在沿着射线OB移动的过程中,点M与抛物线最先相交,如图1,
然后公共点变为2个,点N与抛物线最后相离,然后渐行渐远,如图2,
将M(2t,﹣2t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得2t2+t﹣1=0,
解得:t=,或t=﹣1(舍),
将N(1,﹣4t)代入y=﹣x2﹣2x+2,得(t﹣1)2=3,
解得:t=1+或t=1﹣(舍).
所以,当矩形PMQN与抛物线有公共点时,
时间t的取值范围是:≤t≤1+;
(3)设R(m,n),则R关于原点的对称点为R'(﹣m,﹣n),
当点M恰好在抛物线上时,M坐标为(1,﹣1),
过R'和M作坐标轴平行线相交于点S,如图3,
则R'M==,
又∵n=﹣m2﹣2m+2得(m+1)2=3﹣n,
消去m得:R'M=


=,
当n=时,R'M长度的最小值为,
此时,n=﹣m2﹣2m+2=,
解得:m=﹣1±,
∴点R的坐标是(﹣1±,).
【例5】(2020 襄阳)如图,直线yx+2交y轴于点A,交x轴于点C,抛物线yx2+bx+c经过点A,点C,且交x轴于另一点B.
(1)直接写出点A,点B,点C的坐标及拋物线的解析式;
(2)在直线AC上方的抛物线上有一点M,求四边形ABCM面积的最大值及此时点M的坐标;
(3)将线段OA绕x轴上的动点P(m,0)顺时针旋转90°得到线段O′A′,若线段O′A′与抛物线只有一个公共点,请结合函数图象,求m的取值范围.
【分析】(1)令x=0,由yx+2,得A点坐标,令y=0,由yx+2,得C点坐标,将A、C的坐标代入抛物线的解析式便可求得抛物线的解析式,进而由二次函数解析式令y=0,便可求得B点坐标;
(2)过M点作MN⊥x轴,与AC交于点N,设M(a,),则N(a,),由三角形的面积公式表示出四边形的面积关于a的函数关系式,再根据二次函数的性质求得最大值,并求得a的值,便可得M点的坐标;
(3)根据旋转性质,求得O′点和A′点的坐标,令O′点和A′点在抛物线上时,求出m的最大和最小值便可.
【解析】(1)令x=0,得yx+2=2,
∴A(0,2),
令y=0,得yx+2=0,解得,x=4,
∴C(4,0),
把A、C两点代入yx2+bx+c得,
,解得,
∴抛物线的解析式为,
令y=0,得0,
解得,x=4,或x=﹣2,
∴B(﹣2,0);
(2)过M点作MN⊥x轴,与AC交于点N,如图1,
设M(a,),则N(a,),
∴,
∵,
∴S四边形ABCM=S△ACM+S△ABC,
∴当a=2时,四边形ABCM面积最大,其最大值为8,
此时M的坐标为(2,2);
(3)∵将线段OA绕x轴上的动点P(m,0)顺时针旋转90°得到线段O′A′,如图2,
∴PO′=PO=m,O′A′=OA=2,
∴O′(m,m),A′(m+2,m),
当A′(m+2,m)在抛物线上时,有,
解得,m=﹣3,
当点O′(m,m)在抛物线上时,有,
解得,m=﹣4或2,
∴当﹣3m≤﹣4或﹣3m≤2时,线段O′A′与抛物线只有一个公共点.
【实战演练】
【题组一】
1.(2021 苏州模拟)问题一:已知二次函数:y=(x﹣m)2﹣2m﹣(m为常数),当m取不同的值时,其图象构成一个“抛物线系”.我们发现:是当m取不同数值时,此二次函数的图象的顶点在同一条直线上,那么这条直线的表达式是 y=﹣2x﹣ .
问题二:已知直线l:y=x﹣2交x轴于点A,交y轴于点B,抛物线L:y=(x﹣m)2﹣2m﹣(m为常数)图象的顶点为C.
(1)如图1,若点C在Rt△AOB的内部(不包括边界),求m的取值范围;
(2)如图2,当抛物线L的图象经过点A,B时,在抛物线上(AB的下方)是否存在点P,使∠ABO=∠ABP?若存在,求出点P的横坐标;若不存在.请说明理由.
【分析】问题一:由抛物线的表达式知,顶点的坐标为(m,﹣2m﹣),故设x=m,则y=﹣2m﹣=﹣2x﹣,即可求解;
问题二:(1)当顶点在y=﹣2x﹣上和直线AB的交点左侧时,点C在Rt△AOB的内部(不包括边界),即可求解;
(2)证明∠BQP=∠ABO=∠ABP,则PB=PQ,即可求解.
【解答】解:问题一:由抛物线的表达式知,顶点的坐标为(m,﹣2m﹣),
故设x=m,则y=﹣2m﹣=﹣2x﹣,
故答案为:y=﹣2x﹣①;
问题二:y=x﹣2交x轴于点A,交y轴于点B,则点A、B的坐标分别为(3,0)、(0,﹣2).
(1)由问题一知,顶点在y=﹣2x﹣上,
则当顶点在y=﹣2x﹣上和直线AB的交点左侧时,点C在Rt△AOB的内部(不包括边界),
联立①和直线l的表达式并解得x=,
故m的取值范围为0<m<;
(2)设平移后抛物线的表达式为y=x2+bx+c,
则,解得,
故抛物线的表达式为y=x2﹣x﹣2;
故点P作PH⊥x轴于点H,交AB于点Q,
∴PH∥y轴,则∠BQP=∠ABO=∠ABP,
∴PB=PQ,
设点P的坐标为(m,m2﹣m﹣2),则点Q(m,m﹣2),
则m2+(m2﹣m﹣2+2)2=(m2﹣m﹣2﹣m+2)2,
解得m=0(舍去)或,
故点P的横坐标为.
2.(2021 东城区二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣3ax+1与y轴交于点A.
(1)求抛物线的对称轴;
(2)点B是点A关于对称轴的对称点,求点B的坐标;
(3)已知点P(0,2),Q(a+1,1).若线段PQ与抛物线与恰有一个公共点,结合函数图象,求a的取值范围.
【分析】(1)利用配方法将抛物线y=ax2﹣3ax+1化成顶点式,抛物线对称轴可得;
(2)先求出点A坐标,利用抛物线的对称性即可求点B的坐标;
(3)分a>0和a<0两种情形讨论解答,首先依据题意画出图形,观察图象,利用点Q的位置确定Q的横坐标a+1的大小,a的取值范围可以求得.
【解答】解:(1)∵y=ax2﹣3ax+1=a(x2﹣3x)+1=a+,
∴抛物线y=ax2﹣3ax+1的对称轴为直线x=.
(2)令x=0,则y=1.
∴A(0,1).
∵点B是点A关于对称轴的对称点,
∴A与B的纵坐标相同.
∵对称轴为直线x=,
∴点A与B到直线x=的距离均为,
∴点B的横坐标为.
∴B(3,1).
(3)由题意:a≠0.
①当a>0时,如图,
∵Q(a+1,1),A(0,1),B(3,1),
∴点Q,A,B在直线y=1上.
∵P(0,2),
∴从图上可以看到:当点Q在点A的左侧(包括点A)或在点B的右侧(包括点B)时,线段PQ与抛物线只有一个公共点.
∵A(0,1),B(3,1),
∴a+1≤0(不合题意,舍去)或a+1≥3.
∴a≥2.
②当a<0时,如图,
由①知:点Q,A,B在直线y=1上.
∵P(0,2),
∴从图上可以看到:当Q在点A与点B之间(包括点A,不包括点B)时,线段PQ与抛物线只有一个公共点.
∵A(0,1),B(3,1),
∴0≤a+1<3.
∴﹣1≤a<2.
又∵a<0,
∴﹣1≤a<0.
综上,若线段PQ与抛物线与恰有一个公共点,a的取值范围为:﹣1≤a<0或a≥2.
3.(2021 南关区一模)在平面直角坐标系中,把函数y=ax2+2bx+2(a、b为常数)的图象记为G.
(1)求G与y轴交点的坐标.
(2)当b=2时,G与x轴只有一个交点,求a的值.
(3)①设k≠0,若点A(2﹣k,t)在G上,则点B(2+k,t)必在G上,且G过点C(3,﹣1),求G的函数表达式.
②点D(1,y1)、E(4,y2)是①中函数图象上的两点,比较y1与y2的大小.
③点P(m,y3)、Q(m+3,y4)是①中函数图象上的两点,比较y3与y4的大小.
(4)矩形FHMN四个顶点的坐标分别为F(1,﹣2)、H(4,﹣2)、M(4,4)、N(1,4),当a=﹣1时,函数y=ax2+2bx+2(x≥0)的图象在矩形FHMN内部的部分均为自左向右下降时,直接写出b的取值范围.
【分析】(1)将x=0代入求解.
(2)分类讨论a=0及a≠0两种情况,其中a≠0时,方程Δ=0满足题意.
(3)①由A,B两点坐标可得对称轴为直线x=2,即可得出a,b的关系,再将点C坐标代入求解.
②分别将x=1,4代入求解.
③图象开口向上,根据抛物线上距离对称轴距离越远的点的y值越大求解.
(4)b从小到大结合图象与图形交点情况画图求解.
【解答】解:(1)将x=0代入y=ax2+2bx+2得y=2,
∴G与y轴交点的坐标为(0,2).
(2)当b=2时,y=ax2+4x+2,
①当a=0时,一次函数y=4x+2与x轴只有一个交点.
②若a≠0,由抛物线y=ax2+4x+2与x轴只有一个交点可得:
ax2+4x+2=0中Δ=0,
即16﹣8a=0,
解得a=2.
∴a=0或a=2.
(3)①∵=2,
∴抛物线对称轴为直线x==﹣=2,
∴b=﹣2a,
将点C(3,﹣1)代入y=ax2﹣4ax+2得:
﹣1=9a﹣12a+2,
解得a=1.
∴y=x2﹣4x+2.
②把x=1,x=4分别代入抛物线解析式得y1=﹣1,y2=2,
∴y1<y2.
③∵抛物线y=x2﹣4x+2开口向上,对称轴为直线x=2,
∴抛物线上距离对称轴距离越远的点的y值越大,
∴|m﹣2|=|m+3﹣2|时,y3=y4,
解得m=.
|m﹣2|>|m+3﹣2|时,y3>y4,
解得m<.
|m﹣2|<|m+3﹣2|时,y3<y4,
解得m.
(4)图象y=﹣x2+2bx+2(x≥0),开口向下,对称轴为直线x=b,
与NF所在直线x=1交点坐标为(1,1+2b),与MN所在直线x=4交点坐标(4,﹣14+8b),
当b≤1时,如图,抛物线经过点F(1,﹣2)时1+2b=﹣2,
解得b=﹣,
b增大满足题意,b=1时抛物线顶点落在NF上,
∴﹣<b≤1满足题意.
b增大,抛物线对称轴在NF右侧,当抛物线过点N(1,4)时,1+2b=4,
解得b=,
b增大,抛物线经过点M(4,4)时,﹣14+8b=4,
解得b=,
∴≤b<满足题意.
综上所述,﹣<b≤1或≤b<.
4.(2021 九江一模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m的顶点为A.
(1)求抛物线的顶点坐标(用含m的式子表示);
(2)若点A在第一象限,且OA=,求抛物线的解析式;
(3)已知点B(m﹣1,m﹣2),C(2,2).若该抛物线与线段BC有公共点,结合函数图象,求出m的取值范围.
【分析】(1)由y=﹣x2+2mx﹣m2+m=﹣(x﹣m)2+m,即可求解;
(2)点A在第一象限,且点A的坐标为(m,m),则OA=m=,解得m=1,即可求解;
(3)分m≤2、2<m<3、m≥3三种情况,利用数形结合的方法即可求解.
【解答】解:(1)∵y=﹣x2+2mx﹣m2+m=﹣(x﹣m)2+m,
故点A的坐标为(m,m);
(2)∵点A在第一象限,且点A的坐标为(m,m),
则OA=m=,解得m=1,
故抛物线的表达式为y=﹣x2+2x;
(3)将点B的坐标代入抛物线表达式得:m﹣2=﹣(m﹣1)2+2m(m﹣1)﹣m2+m,此方程无解;
将点C的坐标代入抛物线表达式得:2=﹣22+2m×2﹣m2+m,解得m=2或3,
如图1,当m≤2时,抛物线和线段BC有公共点;
如图2,当2<m<3时,抛物线和线段BC无公共点;
如图3,当m≥3时,抛物线和线段BC有公共点;
故m≤2或m≥3时,抛物线和线段BC有公共点.
【题组二】
5.(2021 邯郸模拟)如图1,在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线G:y=ax2﹣4ax+1(a>0).
(1)若抛物线过点A(﹣1,6),求出抛物线的解析式;
(2)当1≤x≤5时,y的最小值是﹣1,求1≤x≤5时,y的最大值;
(3)已知直线y=﹣x+1与抛物线y=ax2﹣4ax+1(a>0)存在两个交点,若两交点到x轴的距离相等,求a的值;
(4)如图2,作与抛物线G关于x轴对称的抛物线G',当抛物线G与抛物线G'围成的封闭区域内(不包括边界)共有11个横、纵坐标均为整数的点时,直接写出a的取值范围.
【分析】(1)将A(﹣1,6)代入y=ax2﹣4ax+1,列方程求出a的值;
(2)求出抛物线的对称轴为直线x=2,可知顶点的纵坐标就是y的最小值﹣1,由此求出抛物线的解析式,再由二次函数的性质求出y的最大值;
(3)由直线与抛物线都经过y轴上的定点(0,1),可知直线与抛物线的两个交点到x轴的距离都为1,由另一个交点的纵坐标为﹣1,求出这个点的坐标并且代入抛物线的解析式即可求出此时a的值;
(4)抛物线G与抛物线G′围成的封闭区域是以x轴为对称轴的轴对称图形,这样只考虑x轴下方(或上方)的情况即可,即抛物线G当x等于1时的y值不小于﹣2而小于﹣1,其顶点的纵坐标不小于﹣3而小于﹣2,列不等式组求出a的取值范围.
【解答】解:(1)把A(﹣1,6)代入y=ax2﹣4ax+1,得a+4a+1=6,解得a=1,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣4x+1.
(2)∵y=ax2﹣4ax+1=a(x﹣2)2﹣4a+1,
∴抛物线的对称轴为直线x=2,
∵抛物线的顶点的横坐标在1≤x≤5的范围内,
∴抛物线的顶点的纵坐标就是y的最小值﹣1,
∴﹣4a+1=﹣1,
解得a=,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x+1,
当1≤x≤2时,y随x的增大而减小,当x=1时,y最大=﹣2+1=﹣;
当2<x≤5时,y随x的增大而增大,当x=5时,y最大=﹣10+1=,
∵﹣<,
∴y的最大值为.
(3)∵直线y=﹣x+1及抛物线y=ax2﹣4ax+1与y轴的交点都是(0,1),
∴直线y=﹣x+1与抛物线y=ax2﹣4ax+1的两个交点到x轴的距离都是1,且其中一个交点坐标为(0,1),
∴另一个交点的纵坐标为﹣1,
当y=﹣1时,由﹣1=﹣x+1,得x=2,
∴另一交点坐标为(2,﹣1),
把(2,﹣1)代入y=ax2﹣4ax+1得4a﹣8a+1=﹣1,解得.
(4)由题意可知,抛物线G与抛物线G′围成的封闭区域是以x轴为对称轴的轴对称图形,
∴该区域内x轴上有三个横、纵坐标均为整数的点,x轴的下方和上方各有四个这样的点,且两两关于x轴对称.
如图,对于抛物线G,当x=1时,y=﹣3a+1;当x=2时,y=﹣4a+1,
由题意,得,
解得<a≤1,
∴a的取值范围是<a≤1.
6.(2021 姜堰区一模)已知,二次函数y=ax2+2ax﹣3a(a为常数,且a≠0)的图象与x轴交于点A、B(点B在点A的左侧),与y轴交于点C,将点A绕着点C顺时针旋转90°至点P.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)设点P的坐标为(m,n),试判断m+n的值是否发生变化?若不变,请求出m+n的值;若变化,请说明理由;
(3)若点D、Q在平面直角坐标系中,且D(0,﹣1),D、Q、P、C四点构成 CPDQ.
①求点Q的坐标(用含a的代数式表示);
②若 CPDQ的边DQ与二次函数的图象有公共点,直接写出满足条件的a的取值范围.
【分析】(1)根据Y=0,解方程即可求得A、B两点的坐标;
(2)求出C点坐标,根据旋转性质,表示出P点坐标即可;
(3)①根据平行四边形的性质,点的坐标平移规律即可求解;②分类讨论,根据Q点和C点的位置确定a的取值范围即可.
【解答】解:(1)当y=0时,0=ax2+2ax﹣3a,
解得,x1=1,x2=﹣3,
A、B两点的坐标为:A(1,0),B(﹣3,0);
(2)当x=0,y=﹣3a,C点坐标为(0,﹣3a),a>0时,
如图所示,
作PH⊥y轴于H,由旋转得,
△AOC≌△CHP,
PH=OC=3a,CH=OA=1,
则m=3a,n=﹣3a﹣1,m+n=﹣1,
当a<0时,同理可得,
m=3a,n=﹣3a﹣1,m+n=﹣1;
(3)①由(2)得P(3a,﹣3a﹣1),
当a<0时,如图所示,
根据平行四边形的性质可知,点P平移到点C,横坐标加﹣3a,纵坐标加1,
则可知Q点坐标为(0﹣3a,﹣1+1),即(﹣3a,0);
当a>0时,如图所示,
根据平行四边形的性质可知,点P平移到点C,横坐标减3a,纵坐标加1,
则可知Q点坐标为(0﹣3a,﹣1+1),即(﹣3a,0);
综上,Q点坐标为(﹣3a,0);
②当a<0时,如上图所示,
当抛物线经过Q点时,DQ与二次函数的图象刚好有公共点,
把Q(﹣3a,0)代入得,
0=9a ﹣6a2﹣3a,
解得a1=0(舍去),a2=1(舍去),a3=﹣,
∴a的取值范围为a≤﹣;
当a>0时,如上图所示,
当抛物线经过Q点时,DQ与二次函数的图象刚好有公共点,
把Q(﹣3a,0)代入得,
0=9a ﹣6a2﹣3a,
解得a1=0(舍去),a2=1,a3=﹣(舍去),
∴a的取值范围为a≥1;
当点C在D点上方时,DQ与二次函数的图象刚好有公共点,
此时﹣3a>﹣1,
解得a<,
∴a的取值范围为0<a<,
综上a的取值范围为:a≤﹣或0<a<或a≥1.
7.(2021 襄州区二模)在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx+c的图象经过点A(0,6)和B(﹣2,﹣2).
(1)求c的值,并用含a的代数式表示b.
(2)当a=时,
①求此函数的表达式,并写出当﹣4≤x≤2时,y的最大值和最小值.
②如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴的左侧交点为C,作直线AC,D为直线AC下方抛物线上一动点,过点D作DE⊥OC于点E,与AC交于点F,作DM⊥AC于点M.是否存在点D使△DMF的周长最大?若存在,请求出D点的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)若线段GH的端点G、H的坐标分别为(﹣5,10)、(1,10),此二次函数的图象与线段GH只有一个公共点,求出a的取值范围.
【分析】(1)分别把 A(0,6)和B(﹣2,﹣2)代入解析式,可得c和b的值.
(2))①当时,此函数表达式为,图象开口向上,由顶点坐标公式可知顶点坐标,根据二次函数的性质,当在顶点时函数值最小观察图象结合增减性,当x=2时,y有最大值.②令y=0,得C的坐标,设直线AC的解析式为y=kx+m,把A(0,6),C(﹣6,0)代入可得直线AC解析式,设则F(x,x+6),得FD的值,设△FDM的周长为l,则,当FD最大时,周长最大,根据二次函数的性质可得最大值.
(3)①当a>0时,若抛物线与线段GH只有一个公共点,当x=1时,y=3a+10,则抛物线上的点(1,3a+10)在H点的上方,②当a<0时,抛物线与线段只有一个公共点,又图象经过点A(0,6),和B(﹣2,﹣2)则抛物线的顶点必在线段GH上,即.可求出a的取值范围.
【解答】解:(1)把(0,6)代入y=ax2+bx+c,
得c=6.
把(﹣2,﹣2)代入y=ax2+bx+6,
得4a﹣2b+6=﹣2,
∴b=2a+4.
(2)①当时,此函数表达式为,图象开口向上.
由顶点坐标公式可知顶点坐标为,
∵﹣4≤x≤2,
∴当时,y的最小值为.
观察图象结合增减性,当x=2时,y有最大值,
把x=2代入,
y的最大值为20.
②∵,
令y=0,则x=﹣6或,
∵点C在左侧,
∴C(﹣6,0)
设直线AC的解析式为y=kx+m,把A(0,6),C(﹣6,0)代入,
得k=1,m=6,
∴y=x+6
设则F(x,x+6)
∴,
∵OA=OC=6,∠AOC=90°,
∴∠COA=90°,
∵DF∥AO,
∴∠DFM=∠CAO=45°,

设△FDM的周长为l,

当FD最大时,周长最大,
又∵,
又∵且﹣6<x<0,
∴x=﹣3时,FD有最大值,即此刻△FDM周长最大.
把x=﹣3代入,
得,
∴.
(3)①当a>0时,若抛物线与线段GH只有一个公共点(如图),
y=ax2+bx+c=ax2+(2a+4)x+6,
当x=1时,y=3a+10,
则抛物线上的点(1,3a+10)在H点的上方,
∴25a﹣10a﹣20+6<10.
解得.
0<.
②当a<0时,
∵抛物线与线段只有一个公共点,
又图象经过点A(0,6),和B(﹣2,﹣2)则抛物线的顶点必在线段GH上,(如图)
∴.
即4a×6﹣(2a+4)2=40a,
解得或,
∵a<0,对称轴在y轴左侧,2a+4<0,
∴a<﹣2,故只能是
综上,a的取值范围是或,
8.(2021 朝阳区校级三模)在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=x2﹣2x+1+m.
(1)求此抛物线的顶点坐标(用含m的式子表示);
(2)如果当﹣2<x<﹣1时,y>0,并且当2<x<3时,y<0,求该抛物线的表达式;
(3)如果(2)中的抛物线与x轴相交于A、B(点A在点B左侧),现将x轴下方的图象沿x轴向上翻折,得到的图象与剩余的图象组成的图形记为M,当直线l:y=﹣x+k与M有两个公共点时,直接写出k的取值范围.
【分析】(1)由顶点公式()得;
(2)由“﹣2<x<﹣1时,y>0,并且当2<x<3时,y<0”,列出等式,求出m的值,得到函数表达式;
(3)数形结合,找到直线l特殊的位置,求出对应的k,最后得出k的取值范围.
【解答】解:(1)由题意得:a=1,b=﹣2,c=1+m,
∴==1,=m,
∴顶点坐标为:(1,m).
(2)∵当﹣2<x<﹣1时,y>0,并且当2<x<3时,y<0,如图,
∴当x=﹣1时,y=0,即:1+2+1+m=0,
解得:m=﹣4,
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣2x﹣3.
(3)当y=0时,x2﹣2x﹣3=0,
解得:x1=﹣1,x2=3,
∴点A(﹣1,0),B(3,0),
∵y=x2﹣2x﹣3.
∴沿x轴向上翻折后的图象解析式为:y=﹣x2+2x+3.
当直线l经过点A(﹣1,0)时,直线与M的只有一个交点,如图中直线l,
把点A(﹣1,0)代入y=﹣x+k,得:1+k=0,
解得:k=﹣1,
当直线l经过点B(3,0)时,直线与M的有三个交点,如图中直线m,
把点B(3,0)代入y=﹣x+k,得:﹣3+k=0,
解得:k=3,
当直线l与翻折后的部分只有一个交点时,如图中直线n,
由,得:x2﹣3x+k﹣3=0,
∴Δ=9﹣4(k﹣3)=0,
解得:k=,
∴k的取值范围:﹣1<k<3或k>.
【题组三】
9.(2021 天心区二模)定义:二元一次不等式是指含有两个未知数(即二元),并且未知数的次数是1次(即一次)的不等式;满足二元一次不等式(组)的x和y的取值构成有序数对(x,y),所有这样的有序数对(x,y)构成的集合称为二元一次不等式(组)的解集,如:x+y>3是二元一次不等式,(1,4)是该不等式的解.有序实数对可以看成直角坐标平面内点的坐标,于是二元一次不等式(组)的解集就可以看成直角坐标系内的点构成的集合.
(1)已知A(,1),B(1,﹣1),C(2,﹣1),D(﹣1,﹣1)四个点.请在直角坐标系中标出这四个点,这四个点中是x﹣y﹣2≤0的解的点是 A,B,C .
(2)设的解集在坐标系内所对应的点形成的图形为G.
①求G的面积;
②反比例函数y=(x>0)的图象和图形G有公共点,求k的取值范围;
(3)设的解集围成的图形为M,直接写出抛物线y=mx2﹣2mx+m+与图形M有交点时m的取值范围.
【分析】(1)x﹣y﹣2≤0变形为y≥x﹣2,分析出(x,y)满足y≥x﹣2的点在这条直线上及直线的上方,得A,B,C是x﹣y﹣2≤0的解的点;
(2)①的解集在坐标系内所对应的点形成的图形为G,是直线y=﹣x+6,x=1,y=2所围成的三角形,当x=1时,y=﹣x+6=5,当y=2时,x=4,得三顶点坐标分别为(1,2),(1,5),(4,2),即可求解;
②点E,F,G的坐标分别为(1,5),(4,2),(1,2),根据反比例函数的几何意义,当反比例函数经过点C时,k最小=2,直线AB的函数关系式为y=﹣x+6,设反比例函数与线段AB相交于点(x,﹣x+6),k=x(﹣x+6)=﹣(x﹣3)2+9,当x=3时,k最大=9,即可求解;
(3)3)的解集围成的图形为M,是四条直线y=2x﹣1,y=﹣2x+1,y=2x+1,y=2x﹣1所围成的四边形边上及内部,抛物线y=mx2﹣2mx+m+与图形M有交点,分两种情况:①当m<0时,②当m>0时,分析出临界位置,即可求解.
【解答】解:(1)x﹣y﹣2≤0变形为y≥x﹣2,
∵y=2x﹣2的图象如图所示,
∴(x,y)满足y≥x﹣2的点在这条直线上及直线的上方,
∴A,B,C是x﹣y﹣2≤0的解的点,
故答案为A,B,C;
(2)①的解集在坐标系内所对应的点形成的图形为G,是直线y=﹣x+6,x=1,y=2所围成的三角形,如图所示,
当x=1时,y=﹣x+6=5,
当y=2时,x=4,
∴三顶点坐标分别为(1,2),(1,5),(4,2),
∴S==;
②∵点E,F,G的坐标分别为(1,5),(4,2),(1,2),
根据反比例函数的几何意义,当反比例函数经过点C时,k最小=2,
直线AB的函数关系式为y=﹣x+6,设反比例函数与线段AB相交于点(x,﹣x+6),
∴k=x(﹣x+6)=﹣(x﹣3)2+9,
∵1≤x≤4,
∴当x=3时,k最大=9,
∴k的取值范围是2≤k≤9;
(3)3)的解集围成的图形为M,
是四条直线y=2x﹣1,y=﹣2x+1,y=2x+1,y=2x﹣1所围成的四边形边上及内部,
抛物线y=mx2﹣2mx+m+与图形M有交点,分两种情况:
①当m<0时,
交点的临界位置是经过点(0,1),如图3,
把点(0,1)代入抛物线y=mx2﹣2mx+m+,
得m+=1,
解得m=,
∴0<m≤;
②当m>0时,
交点的临界位置是经过点(,0),如图4,
把点(,0)代入抛物线y=mx2﹣2mx+m+,
得m﹣2m +m+=0,
解得m=﹣2,
∴﹣2≤m<0;
∴0<m≤或﹣2≤m<0.
10.(2021 西城区校级模拟)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2,
(1)该抛物线的顶点坐标为  (m,m+2) (用含m的代数式表示);
(2)若该抛物线经过点A(x1,y1)和点B(x2,y2),其中x1<m<x2,且x1+x2<2m,则y1与y2的大小关系是:y1 < y2(填“>,=,或<”号);
(3)点C(﹣4,﹣2),将点C向右平移6个单位长度,得到点D.当抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2与线段CD有且只有一个公共点时,结合函数图象,求m的取值范围.
【分析】(1)运用配方法求出抛物线的顶点坐标即可;
(2)判断出抛物线的开口方向和对称轴,再根据点距离对称轴的远近进行判断函数值的大小即可;
(3)根据图象过线段的端点,可得m的值,从而可得答案.
【解答】解:(1)y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2
=﹣(x﹣m)2+m+2
∴抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2
的顶点坐标为(m,m+2),
故答案为:(m,m+2);
(2)∵抛物线的顶点坐标为(m,m+2),
∴抛物线的对称轴方程为x=m,
∵a=﹣1<0,
∴抛物线开口向下,
又x1<m<x2,且x1+x2<2m,
∴0<x2﹣m<m﹣x1,
∴x1到对称轴的距离大于x2到对称轴的距离,
∴y1<y2,
故答案为:<;
(3)点C(﹣4.﹣2),将点C向右平移6个单位长度,得到点D (2,﹣2),
∵抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2经过点C(﹣4,﹣2)时,则﹣16﹣2m×4﹣m2+m+2=﹣2,
解得:m1=﹣3,m2=﹣4,
又抛物线y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2经过点C(2,﹣2)时,则﹣4+2m×2﹣m2+m+2=﹣2,
解得:m3=0,m4=5,
所以,结合图象可得,y=﹣x2+2mx﹣m2+m+2与线段CD有且只有一个公共点时,m的取值范围是:﹣4≤m<﹣3或0<m≤5.
11.(2021 商水县三模)已知抛物线y=ax2+bx+c经过A(2,0),B(1,)两点,对称轴是直线x=1.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若C(m,y1),D(n,y2)为抛物线y=ax2+bx+c上两点(m<n).
Q为抛物线上点C和点D之间的动点(含点C,D),点Q纵坐标的取值范围为,求m+n的值;
(3)已知点E(p,﹣p),F(2,1),若抛物线与线段EF有一个交点,求p的取值范围.
【分析】(1)把点A、B坐标代入解析式求解;
(2)利用Q点纵坐标的取值范围,反推出x的值,进而得到m+n的值;
(3)数形结合法得出抛物线与线段EF有一个交点的情况,再根据具体情况求出两端的E点坐标,从而求出p的取值范围.
【解答】解:(1)由题意得:,
把点A(2,0),B(1,)代入抛物线y=ax2+bx+c,得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为:y=x2+x.
(2)∵点Q纵坐标的取值范围为,
∴当y=时,,
解得:x1=﹣1,x2=3,
得点(﹣1,),(3,),
当y=时,,
解得:x3=,x4=,
得点(,),(,),
如图(1),
∵m<n,
∴m=﹣1,n=,
∴m+n=﹣1+=,
如图(2),m=,n=3,
∴m+n=+3=4+,
综上所述:m+n=或4+.
(3))∵点E(p,﹣p),
∴点E在直线y=﹣x上,
设直线EF为:y=kx+b(k≠0),
把点F(2,1)代入,得:
2k+b=1,化简得:b=1﹣2k,
∴直线EF的解析式为:y=kx+1﹣2k,
由,得:x2+(2k﹣2)x+(2﹣4k)=0,
∵抛物线与线段EF有一个交点,
∴Δ=(2k﹣2)2﹣4(2﹣4k)=0,
解得:k1=﹣1﹣,k2=﹣1+,
当k=﹣1﹣时,直线EF的解析式为:y=()x+(3﹣2),
由,解得:x1=,
当k=﹣1+时,直线EF的解析式为:y=(﹣﹣1)x+(3+2),
由,解得:x4=,
联立y=x2+x和y=﹣x成方程组,
解得:x2=0,x3=4,
∴p=或或0<p<4.
12.(2021 靖江市一模)已知抛物线y=x2+(m﹣2)x﹣3,抛物线与坐标轴交于点A(3,0)、B两点.
(1)求抛物线解析式;
(2)当点P(2,a)在抛物线上时.
①如图1,过点P不与坐标轴平行的直线l1与抛物线有且只有一个交点,求直线l1的方程;
②如图2,若直线l2:y=2x+b交抛物线于M,点M在点P的右侧,过点P(2,a)作PQ∥y轴交直线l2于点Q,延长MQ到点N使得MQ=NQ,试判断点N是否在抛物线上?请说明理由.
【分析】(1)将A(3,0)代入y=x2+(m﹣2)x﹣3中,求出m的值,进而即可求解;
(2)①设直线l1的解析式为y=mx+n,联立抛物线和直线的函数解析式,得到关于x一元二次方程,结合判别式得到m,n的关系,进而即可得到答案;
②过点Q作直线l∥x轴,过点M作ME⊥l,过点N作NF⊥l,可得△MEQ≌△NFQ,设QE=QF=n,表示出xM=2+n,xN=2﹣n,再联立:,求出另外一个交点的横坐标为x1,进而即可得到结论.
【解答】解:(1)将A(3,0)代入y=x2+(m﹣2)x﹣3中,
得:0=32+(m﹣2)×3﹣3,
解得:m=0,
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣2x﹣3;
(2)①设直线l1的解析式为y=mx+n,
∴x2﹣2x﹣3=mx+n,
即:x2﹣(2+m)x﹣(3+n)=0,
∵过点P且不与坐标轴平行的直线l1与抛物线有且只有一个交点,
∴△=(2+m)2+4×1×(3+n)=0①,
∵P(2,a)在抛物线上,
∴a=22﹣2×2﹣3=﹣3,
即:P(2,﹣3),
将P(2,﹣3)代入y=mx+n得:2m+n=﹣3②,
∴联立①②得:,
解得:,
∴直线l1的解析式为:y=2x﹣7;
②点N在抛物线上,理由如下:
过点Q作直线l∥x轴,过点M作ME⊥l,过点N作NF⊥l,
在△MEQ和△NFQ中,

∴△MEQ≌△NFQ(AAS),
∴QE=QF,FN=ME,
设QE=QF=n,
∵PQ∥y轴,
∴xP=xQ=2,
∴xM=xQ+QE=2+n,
xN=xQ﹣QF=2﹣n,
联立:

得:x2﹣4x﹣3﹣b=0,
设直线l2与抛物线的另一个交点的横坐标为x1,
则x1+xM=4,
∴x1=4﹣xM=2﹣n=xN,
∴另外一个交点就是N点,即点N在抛物线上.
【题组四】
13.(2020 滨湖区模拟)如图,在平面直角坐标系中,直线yx﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点C,抛物线yx2+bx+c经过A、C两点,与x轴的另一交点为点B.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点D为直线AC下方抛物线上一动点;
①连接CD,是否存在点D,使得AC平分∠OCD?若存在,求点D的横坐标;若不存在,请说明理由.
②在①的条件下,若点P为抛物线上位于AC下方的一个动点,以P、C、A、D为顶点的四边形面积记作S,则S取何值或在什么范围时,相应的点P有且只有两个?
【分析】(1)先求出直线与坐标轴的交点A、C的坐标,再用待定系数法求得抛物线的解析式;
(2)①作点O关于直线AC的对称点F,过F作FG⊥y轴于点G,延长CF与抛物线交于点D,此时∠ACO=∠ACD,即AC平分∠OCD,由三角形面积公式求得OE,进而求得OF,再证明△OAC∽△GOF,便可求得F点的坐标,进而求得直线CF的解析式,最后求得直线CF与抛物线的交点坐标便可;
②需要分类讨论:点P在OC的左侧、右侧两种情况.利用分割法求得S的值,进行比较即可得到答案.
【解析】(1)令x=0,得yx﹣2=﹣2,
令y=0,得yx﹣2=0,解得x=4,
∴A(4,0),C(0,﹣2),
把A(4,0),C(0,﹣2)代入yx2+bx+c中,得

解得,,
∴抛物线的函数表达式为yx2x﹣2;
(2)①作点O关于直线AC的对称点F,过F作FG⊥y轴于点G,延长CF与抛物线交于点D,
此时∠ACO=∠ACD,即AC平分∠OCD,
∵OA=4,OC=2,
∴AC=2,
∵OF⊥AC,
∴OE,
∴,
∵∠COE+∠ACO=∠COE+OFG=90°,
∴∠ACO=∠OFG,
∵∠AOC=∠OGF=90°,
∴△OAC∽△GOF,
∴,即,
∴GF,OG,
∴F(),
设直线CF的解析式为y=kx+b(k≠0),则

解得,,
∴直线CF的解析式为:y,
联立方程组,
解得,,,
∴存在点D,使得AC平分∠OCD,点D的横坐标为;
②设P(x,x2x﹣2).
若点P在D点的左侧,如图2,过D作DE⊥x轴于E,连接OP,CP,PE,PD,AD,
S=S△OCP+S△OPE+S△PDE+S△ADE﹣S△OAC
(4)4×2
(x)2,
∴当x时,S取最大值为,
若点P在D点的右侧,如图3,过D作DE⊥x轴于点E,连接CD,DP,PE,PA.
S=S梯形OCDE+S△PDE+S△APE﹣S△AOC
(x)2,
∴当x时,S取最大值为,
综上,根据抛物线的对称性质可知,当S时,P点有且只有两个.
14.(2020 姜堰区二模)二次函数yx2x+m(m>0)的图象交y轴于点A,顶点为P,直线PA与x轴交于点B.
(1)当m=1时,求顶点P的坐标;
(2)若点Q(a,b)在二次函数yx2x+m(m>0)的图象上,且b﹣m>0,试求a的取值范围;
(3)在第一象限内,以AB为边作正方形ABCD.
①求点D的坐标(用含m的代数式表示);
②若该二次函数的图象与正方形ABCD的边CD有公共点,请直接写出符合条件的整数m的值.
【分析】(1)当m=1时,yx2x+m(x﹣2)2,即可求解;
(2)对于yx2x+m,令x=0,则y=m,即点A(0,m),b﹣m>0,即点Q在点A的上方,即可求解;
(3)①证明△AOB≌△DHA(AAS),则HD=AO=m,AH=BO=3,即可求解;②分x=m、m≥5、m≥2三种情况,即可求解.
【解析】(1)当m=1时,yx2x+m(x﹣2)2,
故点P(2,);
(2)对于yx2x+m,令x=0,则y=m,即点A(0,m),
∵b﹣m>0,即点Q在点A的上方,
而抛物线的对称轴为x=2,故点A关于对称轴的对称点的横坐标为4,
故a的取值范围为:a<0或a>4;
(3)①由抛物线的表达式知,点P(2,m),
由点A(0,m)和点P的坐标得,直线PA的表达式为ymx+m,
令ymx+m=0,解得x=3,故点B(3,0),
过点D作DH⊥y轴于点H,
∵∠HAD+∠HDA=90°,∠HAD+∠OAB=90°,
∴∠OAB=∠HDA,
∵∠AOB=∠DHA=90°,AD=AB,
∴△AOB≌△DHA(AAS),
∴HD=AO=m,AH=BO=3,
故D(m,m+3);
②同①的方法得,C(m+3,3),
∵二次函数的图象与正方形ABCD的边CD有公共点,
∴当x=m时,y≤m+3,可得,
化简得:m3﹣4m2≤18.
∵m>0,
∴,
∴,
显然:m=1,2,3,4是上述不等式的解,
当m≥5时,(m﹣2)2﹣4≥5,,此时,,
∴符合条件的正整数m=1,2,3,4;
当x=m+3时,y≥3,可得m≥3,
∵m>0,
∴,即,
显然:m=1不是上述不等式的解,
当m≥2时,(m+1)2+2≥11,,此时,恒成立,
∴符合条件的正整数m=2,3,4;
综上:符合条件的正整数m的值为2,3,4.
15.(2020 天心区模拟)如图,抛物线y(x﹣3m)(其中m>0)与x轴分别交于A、B两点(A在B的右侧),与y轴交于点C;
(1)点B的坐标为 (,0) ,点A的坐标为 (3m,0) (用含m的代数式表示),点C的坐标为 (0,m) (用含m的代数式表示);
(2)若点P为直线AC上的一点,且点P在第二象限,满足OP2=PC PA,求tan∠APO的值及用含m的代数式表示点P的坐标;
(3)在(2)的情况下,线段OP与抛物线相交于点Q,若点Q恰好为OP的中点,此时对于在抛物线上且介于点C与顶点之间(含点C与顶点)的任意一点M(x0,y0)总能使不等式n及不等式2n4x02x0恒成立,求n的取值范围.
【分析】(1)分别令x=0和y=0,即可求解;
(2)根据特殊三角函数值可得∠CAO=30°,证明△OPA∽△CPO,则∠POC=∠OAC=30°,可得tan∠APO,过P作PE⊥x轴于E,表示OE和PE的长,根据点P在第二象限,可得P的坐标;
(3)根据中点坐标公式可得Q的坐标,代入抛物线的解析式可得m的值,计算对称轴,得x0的取值范围,根据两个不等式确定其解集即可.
【解析】(1)当x=0时,y(﹣3m)m,
∴C(0,m),
∴OCm,
当y=0时,即y(x﹣3m)=0,
解得:x1,x2=3m,
∵A在B的右侧,其中m>0,
∴A(3m,0),点B(,0);
故答案为:(,0)、(3m,0)、(0,m);
(2)Rt△AOC中,tan∠OAC,
∴∠CAO=30°,
∵OP2=PC PA,
∵∠OPC=∠OPC,
∴△OPA∽△CPO,
∴∠POC=∠OAC=30°,
∵∠ACO=∠POC+∠APO,
∴∠APO=60°﹣30°=30°,
∴tan∠APO,
过P作PE⊥x轴于E,
∵∠APO=∠OAC=30°,
∴PO=OA=3m,∠POE=60°,
Rt△PEO中,∠EPO=30°,
∴OEOP,PE,
∵点P在第二象限,
∴P(,);
(3)由(2)知:P(,),
∵点Q恰好为OP的中点,
∴Q(,),
∵Q在抛物线上,
则()(3m),
解得:m,
∴抛物线的解析式为:y(x)(x﹣3)x2x+3,
则对称轴是x,
作抛物线的对称轴交抛物线于点F,
∵M在点C与顶点F之间(含点C与顶点F),
∴0≤x0,
∵n,
设w1=x0,
∵1>0,
∴w1随x0的增大而增大,
∴当x0时,w1有最大值,即有最小值为2,
∴n≤2,
对于不等式2n4x0x0,
则n≥﹣2x02(x0)2,
设w2=﹣2(x0)2,
∵﹣2<0,
∴w2有最大值,
∵0,
∴当x0时,w2有最大值为,
∴n,
综上,n的取值范围是n≤2.
16.(2020 开福区校级二模)如图,抛物线y=mx2+4mx﹣12m(m<0)与x轴相交于点A、B(点A在点B的右边),顶点为C.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)若△ABC为等边三角形,点M(x0,y0)为抛物线y=mx2+4mx﹣12m(m<0)上任意一点,总有nmy02+40y0﹣298成立,求n的最小值;
(3)若m,点P为x轴上一动点,若α=∠CAB+∠CPB,当tanα=4时,求P点的坐标.
【分析】(1)令y=mx2+4mx﹣12m=0,解得x=2或﹣6,即可求解;
(2)设tmy02+40y0﹣298,则t=﹣4y02+40y0+2=﹣4(y0﹣5)2﹣298≥﹣4(45)2+2=﹣10,故有n10,即可求解;
(3)证明α=∠MCH,在△CHM中,tan∠CMH,tan∠MCH=tanα=4,利用三角形的边角关系即可求出点H的坐标,进而求解.
【解析】(1)令y=mx2+4mx﹣12m=0,解得x=2或﹣6,
故点A、B的坐标分别为(2,0)、(﹣6,0);
(2)由点AB的坐标知,AB=8,函数的对称轴为x=﹣2,
当x=﹣2时,y=mx2+4mx﹣12m=﹣16m,
∵△ABC为等边三角形,则yC=ACsin∠CAB=ABsin60°=84,
故点C的坐标为(﹣2,4),
则﹣16m=4,解得m,
则抛物线的最大值为4,即y0≤4,
设tmy02+40y0﹣298,
则t=﹣4y02+40y0﹣298=﹣4(y0﹣5)2+2≥﹣4(45)2+2=﹣10,
故有n10,解得n,
故n的最小值为;
(3)连接BC并延长交y轴于点M,设直线CP与y轴交于点H,
过点H作HK⊥CM于点K,
由点B、C的坐标得,直线BC的表达式为y=2x+12,则点M(0,12),
则tan∠CBA=2,则tan∠CMH,
由点C、M的坐标得,CM,
根据函数的对称性,BC=CA,则∠ABC=CAB,
则α=∠CAB+∠CPB=∠CBA+∠CPB=∠MCH,
在△CHM中,tan∠CMH,tan∠MCH=tanα=4,
则设HK=4x,则CK=x,MK=8x,
则CM=CK+KM=x+8x=9x,解得x,
HMx,
则OH=12,故点H(0,),
由点C、H的坐标得,直线CH的表达式为yx,
令y=0,则x=34,
当点P在y轴左侧时,
同理可得,点P(﹣38,0),
故点P的坐标为(34,0)或(﹣38,0).
【题组五】
17.(2020 天心区校级模拟)对某一个函数给出如下定义:若存在实数M>0,对于任意的函数值y,都满足﹣M≤y≤M,则称这个函数是有界函数,在所有满足条件的M中,其最大值称为这个函数的边界值.例如,图中的函数是有界函数,其边界值是1.
(1)分别判断函数y(x>0)和y=x+2(﹣4≤x≤2)是不是有界函数?若是有界函数,求其边界值;
(2)若函数y=﹣x+2(a≤x≤b,b>a)的边界值是3,且这个函数的最小值也是3,求b的取值范围;
(3)将函数y=x2(﹣1≤x≤m,m≥0)的图象向下平移m个单位,得到的函数的边界值是t,当m在什么范围时,满足t≤1?
【分析】(1)在x的取值范围内,y(x>0)的y无最大值,不是有界函数;y=x+2(﹣4≤x≤2)是有界函数,其边界值是4;
(2)由一次函数的增减性,可得当x=a时,ymax=3,当x=b时,y=﹣b+2,由边界值定义可列出不等式,即可求解;
(3)先设m>1,函数向下平移m个单位后,x=0时,y=﹣m<﹣1,此时边界值t>1,与题意不符,故m≤1,判断出函数y=x2所过的点,结合平移,即可求解.
【解析】(1)∵y(x>0)的y无最大值,
∴y不是有界函数;
∵y=x+2(﹣4≤x≤2)是有界函数,
当x=﹣4时,y=﹣2,
当x=2时,y=4,
对于﹣4≤x≤2时,任意函数值都满足﹣4<y≤4,
∴边界值为4;
(2)∵y=﹣x+2,y随x的增大而减小,
∴当x=a时,ymax=3,当x=b时,y=﹣b+2,
∵边界值是3,b>a,
∴﹣3≤﹣b+2<3,
∴﹣1<b≤5;
(3)若m>1,图象向下平移m个单位后,x=0时,y<﹣m<﹣1,此时函数的边界值t>1,不合题意,故m≤1.
∴函数y=x2(﹣1≤x≤m,m≥0),当x=﹣1时,ymax=1,当x=0时,ymin=0,
∴向下平移m个单位后,ymax=1﹣m,ymin=﹣m,
∵边界值t≤1,
∴1﹣m≤1互﹣1≤﹣m,
∴0≤m或m≤1.
18.(2020 思明区校级模拟)已知抛物线C:y1=a(x﹣h)2﹣1,直线l:y2=kx﹣kh﹣1.
(1)判断命题“抛物线C的对称轴不可能是y轴”的真假,并说明理由;
(2)求证:直线l恒过抛物线C的顶点;
(3)①当a=﹣1,m≤x≤2时,y1≥x﹣3恒成立,直接写出m的取值范围;
②当0<a≤2,k>0时,若在直线l下方的抛物线C上至少存在两个横坐标为整数的点,求k的取值范围.
【分析】(1)抛物线C的对称轴为x=h,当h=0时,抛物线C的对称轴即为y轴,即可求解;
(2)由抛物线的解析式可知抛物线的顶点坐标为(h,﹣1),然后证明点(h,﹣1)在直线y2=kx﹣kh﹣1的解析式上即可;
(3)①令y3=x﹣3,依据抛物线的解析式可得到抛物线的顶点在直线y=﹣1上,由m≤x≤2时,y1≥x﹣3恒成立可得到抛物线的顶点坐标为(2,﹣1),然后找出抛物线y1=a(x﹣2)2﹣1位于直线y3=x﹣3上方时自变量x的取值范围,即可求解;
②由(2)可知抛物线C与直线l都过点A(h,﹣1).当0<a≤2时,k>0,在直线l下方的抛物线C上至少存在两个横坐标为整数点,即当x=h+2时,y2>y1恒成立,然后由y2>y1可得到关于k的不等式,进而求解.
【解析】(1)抛物线C的对称轴为x=h,
当h=0时,抛物线C的对称轴即为y轴,
故命题“抛物线C的对称轴不可能是y轴”为假命题;
(2)抛物线C的顶点坐标为(h,﹣1),
当x=h 时,y2=kh﹣kh﹣1=﹣1,
所以直线l恒过抛物线C的顶点;
(3)①当a=﹣1时,抛物线C解析式为y1=﹣(x﹣h)2﹣1,
不妨令y3=x﹣3,
如图1所示,抛物线C的顶点在直线y=﹣1上移动,
当m≤x≤2时,y1≥x﹣3恒成立,
则可知抛物线C的顶点为(2,﹣1),
设抛物线C与直线y3=x﹣3 除顶点外的另一交点为M,
此时点M的横坐标即为m的最小值,
由,
解得:或,
所以m的最小值为1,
m的取值范围为:2≥m≥1;
②如图2所示,由(2)可知:抛物线C与直线l都过点A(h,﹣1).
当0<a≤2时,k>0,在直线l下方的抛物线C上至少存在两个横坐标为整数点,即当x=h+2时,y2>y1恒成立.
所以k(h+2)﹣kh﹣1>a(h+2﹣h)2﹣1,整理得:k>2a.
又因为0<a≤2,
所以0<2a≤4,
所以k>4.
19.(2020 海陵区一模)已知抛物线y1=ax2﹣2amx+am2+4,直线y2=kx﹣km+4,其中a≠0,a、k、m是常数.
(1)抛物线的顶点坐标是   ,并说明上述抛物线与直线是否经过同一点(说明理由);
(2)若a<0,m=2,t≤x≤t+2,y1的最大值为4,求t的范围;
(3)抛物线的顶点为P,直线与抛物线的另一个交点为Q,对任意的m值,若1≤k≤4,线段PQ(不包括端点)上至少存在两个横坐标为整数的点,求a的范围.
【分析】(1)由抛物线y1=ax2﹣2amx+am2+4=a(x﹣m)2+4,可得顶点坐标,由x=m时,可得y2=4,即直线y2=kx﹣km+4恒过点(m,4),即可求解;
(2)由二次函数的性质可得当x=2时,y1有最大值4,结合t≤x≤t+2,y1的最大值为4,列出不等式组,可求解;
(3)先求出点Q的横坐标,结合“1≤k≤4,线段PQ(不包括端点)上至少存在两个横坐标为整数的点”,分两种情况,列出不等式可求解.
【解析】(1)∵y1=ax2﹣2amx+am2+4=a(x﹣m)2+4,
∴顶点坐标为(m,4),
∵y2=kx﹣km+4=k(x﹣m)+4,
当x=m时,y2=4,
∴直线y2=kx﹣km+4恒过点(m,4),
∴抛物线与直线都经过同一点(m,4),
故答案为(m,4);
(2)当m=2时,y1=a(x﹣2)2+4,
∵a<0,
∴当x=2时,y1有最大值4,
又∵t≤x≤t+2,y1的最大值为4,
∴,
∴0≤t≤2;
(3)令y1=y2,则有ax2﹣2amx+am2+4=kx﹣km+4,解得x1=m,x2=m,
∵线段PQ上至少存在两个横坐标为整数的点,k>0,
∴当a>0时,mm>2,
∴2a<k,
又∵1≤k≤4,
∴2a<1,即a,
∴0<a;
同理当a<0时,可求得a<0,
综上所述:0<a或a<0.
20(2020 遵化市三模)已知点P(2,﹣3)在抛物线L:y=ax2﹣2ax+a+k(a,k均为常数,且a≠0)上,L交y轴于点C,连接CP.
(1)用a表示k,并求L的对称轴及L与y轴的交点坐标;
(2)当L经过(3,3)时,求此时L的表达式及其顶点坐标;
(3)横、纵坐标都是整数的点叫做整点.如图,当a<0时,若L在点C,P之间的部分与线段CP所围成的区域内(不含边界)恰有4个整点,求a的取值范围;
(4)点M(x1,y1),N(x2,y2)是L上的两点,若t≤x1≤t+1,当x2≥3时,均有y1≥y2,直接写出t的取值范围.
【分析】(1)点P(2,﹣3)代入抛物线上,则k=﹣3﹣a;抛物线L的对称轴为直线x1,即x=1.
(2)点(3,3),代入抛物线上,则有k=﹣3﹣a,解得a=2,k=﹣5,即可求解.
(3)顶点坐标(1,﹣a﹣3),2<﹣a﹣3≤3时在指定区域内有5个整数点.
(4)当a>0时,t≥3或t+1≤﹣1;当a<0时,t+1≤3或t≥﹣1.
【解析】(1)∵点P(2,﹣3)在抛物线L:y=ax2﹣2ax+a+k(a,k均为常数且a≠0)上,
∴﹣3=4a﹣4a+a+k,
∴k=﹣3﹣a;
抛物线L的对称轴为直线x1,即x=1,
与y轴的交点为(0,3).
(2)∵L经过点(3,3),
∴9a﹣6a+a+k=3,
∵k=﹣3﹣a,
∴a=2,k=﹣5
∴L的表达式为y=2x2﹣4x﹣3;
∵y=2(x﹣1)2﹣5,
∴顶点坐标为(1,﹣5);
(3)顶点坐标(1,﹣a﹣3),
∵在点C,P之间的部分与线段CP所围成的区域内(不含边界)恰有4个整点,
∴1<﹣a﹣3≤2,
∴﹣5≤a<﹣4;
(4)当a>0时,t≥3或t+1≤﹣1,
∴t≥3或t≤﹣2;
观察图象,此时有不符合条件的点使y1≥y2,
故此情况舍去;
当a<0时,t+1≤3且t≥﹣1,
∴﹣1≤t≤2;
综上所述,﹣1≤t≤2;
【题组六】
21.(2020 中原区校级模拟)如图1所示,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,已知C点坐标为(0,4),抛物线的顶点的横坐标为,点P是第四象限内抛物线上的动点,四边形OPAQ是平行四边形,设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求使△APC的面积为整数的P点的个数;
(3)当点P在抛物线上运动时,四边形OPAQ可能是正方形吗?若可能,请求出点P的坐标,若不可能,请说明理由;
(4)在点Q随点P运动的过程中,当点Q恰好落在直线AC上时,则称点Q为“和谐点”,如图(2)所示,请直接写出当Q为“和谐点”的横坐标的值.
【分析】(1)抛物线与y轴交于点C,顶点的横坐标为,则,即可求解;
(2)△APC的面积S=S△PHA+S△PHCPH×OA6×(x+4x2x﹣4)=﹣2x2+12(1<x<6),即可求解;
(3)当四边形OPAQ是正方形时,点P只能在x轴的下方,此时OAP为等腰直角三角形,设点P(x,y),则x+y=0,即可求解;
(4)求出直线AP的表达式为:y(m﹣1)(x﹣6),则直线OQ的表达式为:y(m﹣1)x②,联立①②求出Q的坐标,又四边形OPAQ是平行四边形,则AO的中点即为PQ的中点,即可求解.
【解析】(1)抛物线与y轴交于点C,顶点的横坐标为,则,解得,
故抛物线的抛物线为:yx2x+4;
(2)对于yx2x+4,令y=0,则x=1或6,故点B、A的坐标分别为(1,0)、(6,0);
如图,过点P作PH∥y轴交AC于点H,
由点A、C的坐标得,直线AC的表达式为:yx+4①,
设点P(m,m2m+4),则点H(m,m+4),
△APC的面积S=S△PHA+S△PHCPH×OA6×(m+4m2m﹣4)=﹣2m2+12m(1<m<6),
故在0<S≤10时,整数的P点的个数为10个;
在10<S<18时,整数的P点的个数为14个;
在S=18时,整数的P点的个数有1;
共计25个;
(3)不可能,理由:
当四边形OPAQ是正方形时,点P只能在x轴的下方,
此时,OA=6,故点P(3,﹣3),
当x=3时,yx2x+4≠﹣3,
故点P不在抛物线上,
故四边形OPAQ不可能是正方形;
(4)设点P(m,m2m+4),而点A(6,0),
设直线AP的表达式为:y=kx+t,
将点P、A的坐标代入上式并解得:直线AP的表达式为:y(m﹣1)(x﹣6),
∵AP∥OQ,则AP和OQ表达式中的k值相同,
故直线OQ的表达式为:y(m﹣1)x②,
联立①②并解得:x,则点Q(,4),
∵四边形OPAQ是平行四边形,则AO的中点即为PQ的中点,
则m6,解得:m=3,
则3,
故Q的横坐标的值为3.
22.(2020 丰台区二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2﹣4ax+3a与y轴交于点A.
(1)求点A的坐标(用含a的式子表示);
(2)求抛物线与x轴的交点坐标;
(3)已知点P(a,0),Q(0,a﹣2),如果抛物线与线段PQ恰有一个公共点,结合函数图象,求a的取值范围.
【分析】(1)根据抛物线y=ax2﹣4ax+3a与y轴交于点A即可直接写出点A的坐标;
(2)解方程即可得到结论;
(3)根据点P(a,0),Q(0,a﹣2),如果抛物线与线段PQ恰有一个公共点,结合函数图象,即可求a的取值范围.
【解析】(1)∵抛物线y=ax2﹣4ax+3a与y轴交于点A,
∴A的坐标为(0,3a);
(2)当y=0时.即ax2﹣4ax+3a=0,
解得:x1=1,x2=3,
∴抛物线与x轴的交点坐标为(1,0),(3,0);
(3)当抛物线过点Q(0,a﹣2)时,a=﹣1,
∴P(﹣1,0),
此时,抛物线与线段PQ有一个公共点.
当抛物线过点P(a,0)时,a=1或a=3(不合题意舍去),
此时,Q(0,﹣1),抛物线与线段PQ有一个公共点;
综上所述,当﹣1≤a<0或1≤a<3时,抛物线与线段PQ恰有一个公共点.
23.(2020 密云区二模)在平面直角坐标系xOy中,抛物线C1:y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.点B的坐标为(3,0),将直线y=kx沿y轴向上平移3个单位长度后,恰好经过B、C两点.
(1)求k的值和点C的坐标;
(2)求抛物线C1的表达式及顶点D的坐标;
(3)已知点E是点D关于原点的对称点,若抛物线C2:y=ax2﹣2(a≠0)与线段AE恰有一个公共点,结合函数的图象,求a的取值范围.
【分析】(1)先求出平移后解析式,将点B坐标代入可求k的值,即可求直线解析式,可得点C坐标;
(2)将点B,点C坐标代入解析式可求抛物线解析式,即可求点D坐标;
(3)利用函数图象列出不等式组,即可求解.
【解析】(1)∵将直线y=kx沿y轴向上平移3个单位长度,
∴平移后直线解析式为:y=kx+3,
∵直线y=kx+3经过点B(3,0),
∴3k+3=0,
∴k=﹣1,
∴平移后解析式为:y=x+3,
∵y=﹣x+3与y轴的交点为C,
∴y=0+3=3,
∴点C(0,3);
(2)∵抛物线y=x2+bx+c经过点B(3,0)和点C(0,3),
∴,
解得,
∴抛物线C1的函数表达式为y=x2﹣4x+3,
∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴顶点D的坐标为(2,﹣1);
(3)∵抛物线C1:y=x2﹣4x+3与x轴交于A、B两点,
∴点A(1,0),点B(3,0),
∵点E是点D关于原点的对称点,
∴点E的坐标为(﹣2,1),
如图,
由图象可得:,
∴a的取值范围是a<2.
24.(2020 惠安县校级模拟)已知抛物线C:y=ax2+bx+c(a>0)的顶点在第一象限,且与直线y=1只有一个公共点.
(1)若抛物线的对称轴为直线x=1,求a、c之间应当满足的关系式;
(2)若b=﹣2,点P是抛物线的顶点,且点P与点Q关于y轴对称,△OPQ是等腰直角三角形.
①求抛物线的解析式;
②直线y=kx(k>0)与抛物线C1交于两不同点A、B(点A在点B的左侧),与直线y=﹣2x+4交于点R.求证:对于每个给定的实数k,总有成立.
【分析】(1)抛物线顶点坐标为(1,1),当x=1时,y=a+b+c=1,而x1,即可求解;
(2)①PQ=2t,OPOQ,△OPQ是等腰直角三角形,则OP2+OQ2=PQ2,即可求解;②求出点A、B、R的横坐标,即可求解.
【解析】(1)抛物线与直线y=1只有一个公共点,则抛物线顶点的纵坐标为1,
而抛物线的对称轴为直线x=1,故顶点坐标为(1,1),
当x=1时,y=a+b+c=1,
而x1,即b=﹣2a,
故﹣a+c=1,
故a=c﹣1;
(2)①b=﹣2,则抛物线的表达式为:y=ax2﹣2x+c,
设点P(t,1),则点Q(﹣t,1),
则PQ=2t,OPOQ,
∵△OPQ是等腰直角三角形,
∴OP2+OQ2=PQ2,即2(t2+1)=4t2,
解得:t=±1(舍去﹣1),
故点P(1,1),
由(1)得,b=﹣2a=﹣2,解得:a=1,c=a+1=2,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣2x+2;
②如图,过点A、R、B分别作x轴的垂线,垂足分别为M、H、N,
则,
设(m>0,m为常数),
则OM=m AO,ON=m OB,OH=m OR
∵点A、B是直线y=kx与抛物线的交点,
∴联立两个函数表达式并整理得:x2﹣(2+k)x+2=0,
故x1+x2=2+k,x1 x2=2,
故,
∴,即,
联立两条直线表达式得,解得:xOH=m OR,
∴(),
故每个给定的实数k,总有成立.
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