2024年中考 数学 重难点突破 专题五 二次函数综合题(含答案)

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2024年中考 数学 重难点突破 专题五 二次函数综合题(含答案)

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重难点突破
专题五 二次函数综合题
类型一 线段问题
1. 如图,抛物线y=x2+bx+c过点A(4,0),B(-4,4),与y轴交于点C,连接AB.
(1)求抛物线的表达式;
(2)若E是线段AB上的一个动点(不与点A,B重合),过点E作y轴的平行线,分别交抛物线,x轴于F,D两点,若DE=2DF,请求出点E的坐标.
 第1题图
2. 平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B,与y轴交于点C(0,-4).
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)P是抛物线上一动点(不与点A,B,C重合),作 PD⊥x轴,垂足为D,连接PC.
①如图,若点P在第三象限,且tan ∠CPD =2,求点P的坐标;
②直线PD交直线BC于点E,当点E关于直线PC的对称点E′落在y轴上时,请直接写出四边形 PECE′的周长.
第2题图 备用图
类型二 面积问题
1. 如图,抛物线y=ax2+bx+5(a≠0)交x轴于A(-1,0),B(5,0)两点,交y轴于点C,连接AC,BC,点G为线段BC上方的抛物线上一点,过点G作GH∥AC交BC于点H.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接AG,AH,BG,设h=S△AGB-S△AHB,点G的横坐标为t,求h关于t的函数解析式,并求出h的最大值.
 第1题图
2. 在平面直角坐标系中,点O是坐标原点,抛物线y=ax2+bx (a≠0)经过点A(3,3),对称轴为直线x=2.
(1)求a,b的值;
(2)已知点B,C在抛物线上,点B的横坐标为t,点C的横坐标为t+1.过点B作x轴的垂线交直线OA于点D,过点C作x轴的垂线交直线OA于点E.
(ⅰ)当0<t<2时,求△OBD与△ACE的面积之和;
(ⅱ)在抛物线对称轴右侧,是否存在点B,使得以B,C,D,E为顶点的四边形的面积为?若存在,请求出点B的横坐标t的值;若不存在,请说明理由.
类型三 存在性问题
典例精析
例 如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于点A(-1,0),B(3,0),与y轴交于点C,连接BC,点D为抛物线的顶点.
(1)若点M为抛物线对称轴上一点,是否存在点M,使得△BCM为等腰三角形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由;
 例题图①
【思路点拨】判断等腰三角形存在性问题,一般要进行分类讨论.
①BC为腰时:分别以点B,C为圆心,BC长为半径画圆,与直线x=1的交点即为所求作的点;
②BC为底时:作线段BC的垂直平分线,与直线x=1的交点即为所求作的点.
(2)在抛物线上是否存在一点N,使得△BCN是以BC为直角边的直角三角形?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由;
 例题图②
【思路点拨】判断直角三角形存在性问题,一般要进行分类讨论.
①BC为直角边时:分别过点B,C作BC的垂线,与抛物线的交点即为所求作的N点;
②BC为斜边,点N为直角顶点时:以BC的中点为圆心,BC的长为半径作圆,所作的圆与抛物线的交点即为所求作的N点.
(3)若点Q为第一象限内抛物线上一点,过点Q作QG⊥x轴,垂足为G,连接AC,OQ.是否存在点Q,使得△QGO∽△AOC?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由;
【思路点拨】判断相似三角形存在性问题,通常利用相似三角形的性质,列出线段比例关系,求解即可.
 例题图③
(4)若点E在抛物线上,点F在x轴上,是否存在点E,使得以D,C,E,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由;
【思路点拨】判断平行四边形存在性问题,一般要进行分类讨论.
①当DE,FC是平行四边形对角线时;
②当DF,EC是平行四边形对角线时;
③当DC,EF是平行四边形对角线时.
再利用平行四边形对角线的性质结合中点坐标公式求点坐标即可.
 例题图④
(5)若点H是x轴上一点,点K是平面任意一点,是否存在点H,使得以点A,C,H,K为顶点的四边形是矩形?若存在,求出点H的坐标;若不存在,请说明理由;
【思路点拨】判断矩形存在性问题,一般要进行分类讨论.
①当AC为矩形的边时,∠ACH=90°;
②当AC为矩形的对角线时,∠AHC=90°.
再利用勾股定理求解即可.
 例题图⑤
(6)若点S是第一象限抛物线上一点,过点S作ST⊥BC于点T,连接AC,CS,是否存在点S使得△CST中有一个角与∠CAO相等,若存在,求出S点坐标;若不存在,请说明理由.
【思路点拨】判断角度存在性问题,一般要进行分类讨论.
①若∠SCT=∠CAO;
②若∠CST=∠CAO.
再构造直角三角形,利用三角函数求解即可.
 例题图⑥
对接中考
1. 如图,抛物线y=x2+bx+c过点A(-1,0),点B(5,0),交y轴于点C.
(1)求b,c的值;
(2)点P(x0,y0)(0<x0<5)是抛物线上的动点.
①当x0取何值时,△PBC的面积最大?并求出△PBC面积的最大值;
②过点P作PE⊥x轴,交BC于点E,再过点P作PF∥x轴,交抛物线于点F,连接EF,问:是否存在点P,使△PEF为等腰直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
 第1题图
2. 如图,将一块自制的直角三角板放置在平面直角坐标系中,顶点为坐标原点,A(0,-3),B(6,0),将此三角板绕原点O顺时针旋转90°,得到△A′B′O,抛物线L经过点A′,B′,B.
(1)求抛物线L的解析式;
(2)点Q为平面内一点,在直线AB上是否存在点P,使得以点A,B′,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.
   第2题图
拓展类型 二次函数性质综合题
1. 在二次函数y=x2-2tx+3(t>0)中,
(1)若它的图象过点(2,1),则t的值为多少?
(2)当0≤x≤3时,y的最小值为-2,求出t的值;
(3)如果A(m-2,a),B(4,b),C(m,a)都在这个二次函数的图象上,且a<b<3,求m的取值范围.
2. 已知抛物线y=ax2+bx+3(a,b均为常数,且a≠0)的对称轴为直线x=2.
(1)求抛物线顶点M的坐标和b的值(用含a的代数式表示);
(2)已知点A(x1,y1),B(x2,y2)都在此抛物线上,且x1<2<x2,x1+x2<4,若a>0,试比较y1与y2的大小,并说明理由;
(3)若自变量x的值满足-1≤x≤1,与其对应的函数的最大值为18,请直接写出b的值.
3. 在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2-4ax+c(a<0)与x轴交于A(1,0),B两点,与y轴交于点C.
(1)若OC=2OB,求抛物线的解析式;
(2)若抛物线的最大值为6,求a的值;
(3)若点P(x0,m),Q(,n)在抛物线上,且m<n,求x0的取值范围.
专题五 二次函数综合题
类型一 线段问题
1. 解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c过点A(4,0),B(-4,4),
∴将A(4,0),B(-4,4)分别代入y=x2+bx+c中,
得,
解得,
∴抛物线的表达式为y=x2-x-2;
(2)由点A(4,0),B(-4,4)可得直线AB的表达式为y=-x+2,
设点E(x,-x+2),其中-4∴DE=2-x,DF=|x2-x-2|,
分两种情况讨论:
①当点F在x轴上方时,即2-x=2×(x2-x-2),
解得x1=-3,x2=4(舍去),
将x=-3代入y=-x+2中,
得y=,
∴E(-3,);
②当点F在x轴下方时,即2-x=2×(-x2+x+2),
解得x1=-1,x2=4(舍去),
将x=-1代入y=-x+2,
得y=,∴E(-1,);
综上所述,当DE=2DF时,点E的坐标为(-3,)或(-1,).
2. 解:(1)∵抛物线y=ax2+x+c(a≠0)与x轴交于点A(1,0),与y轴交于点C(0,-4),
∴,解得,
∴抛物线的函数解析式为y=x2+x-4;
(2)①如解图①,过点C作CE⊥PD于点E,
第2题解图①
则∠PEC=∠CED=90°,
∵C(0,-4),
∴OC=4,
∵PD⊥x轴,垂足为D,
∴∠PDO=90°,∠DOC=90°,
∴四边形DOCE是矩形,
∴DE=OC=4,
设P(x,x2+x-4),
∴CE=-x,
∴PE=PD-DE=-(x2+x-4)-4=-x2-x,
∵tan ∠CPD==2,
∴=2,
解得x1=-,x2=0(不合题意,舍去),
当x=-时,x2+x-4=-,
∴P(-,-);
②四边形PECE′的周长为或.
【解法提示】设P(m,m2+m-4),对于y=x2+x-4,当y=0时,x2+x-4=0,解得x1=1,x2=-3,∴B(-3,0),∴OB=3,在Rt△BOC中,由勾股定理得BC==5.当点P在第三象限时,如解图②,过点E作EF⊥y轴于点F,
第2题解图②
则四边形DEFO是矩形,∴EF=DO=-m,∵点E与点E′关于PC对称,∴∠ECP=∠E′CP,CE=CE′,PE=PE′,∵PE∥y轴,∴∠EPC=∠PCE′,∴∠EPC=∠ECP,∴PE=CE,∴PE=CE=CE′=PE′,∴四边形PECE′是菱形,∵EF∥OA,∴△CEF∽△CBO,∴=,∴=,∴CE=-m,设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),把B(-3,0),C(0,-4)代入得,,解得,∴直线BC的解析式为y=-x-4,∴E(m,-m-4),∴PE=-m2-4m,∵PE=CE,∴-m2-4m=-m,解得m1=-,m2=0(舍去),∴CE=-×(-)=,∴四边形PECE′的周长为4CE=4×=;当点P在第二象限时,如解图③,
第2题解图③
同理可得m2+4m=-m,解得m1=-,m2=0(舍去),∴CE=-×(-)=,∴四边形PECE′的周长为4CE=4×=;综上所述,四边形PECE′的周长为或.
类型二 面积问题
1. 解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+5(a≠0)交x轴于A(-1,0),B(5,0)两点,
∴,解得,
∴抛物线的解析式为y=-x2+4x+5;
(2)如解图,过点G作GD∥y轴交BC于点D,连接CG,
∵当x=0时,y=-x2+4x+5=5,
∴C(0,5),
∵GH∥AC,
∴S△AGH=S△CGH,
∴h=S△AGB-S△AHB=S△AGH+S△BGH=S△CGH+S△BGH=S△BGC.
设直线BC的解析式为y=kx+b1(k≠0),
将B(5,0),C(0,5)代入y=kx+b1中,
∴,解得,
∴直线BC的解析式为y=-x+5,
∵点G的横坐标为t(0<t<5),∴G(t,-t2+4t+5),D(t,-t+5),
∴GD=-t2+4t+5-(-t+5)=-t2+5t,
∴h=S△BGC=S△CGD+S△BGD
=GD·t+GD·(5-t)
=-(t-)2+,
∵-<0,0<t<5,
∴当t=时,h取最大值,最大值为.
第1题解图
2. 解:(1)由题意得
解得
(2)(i)如解图①,延长BD与x轴交于点M,延长CE与x轴交于点N,过点A作AF⊥CE于点F,连接OB,AC,
第2题解图①
由(1)知抛物线的解析式为y=-x2+4x,易知直线OA的解析式为y=x,
∵点B,C在抛物线上,点B横坐标为t,点C的横坐标为t+1,
∴B(t,-t2+4t),C(t+1,-(t+1)2+4(t+1)),D(t,t),E(t+1,t+1),
∴OM=t,BD=-t2+3t,CE=-(t+1)2+3(t+1),AF=-t+2,
∵0∴1∴S△OBD+S△ACE=OM·BD+CE·AF=t·(-t2+3t)+[-(t+1)2+3(t+1)]·(-t+2)=2;
(ii)存在.如解图②,当点B在点D上方,即2第2题解图②
∵BD∥EC,
∴四边形DBEC为梯形,
此时,BD=-t2+3t,CE=-(t+1)2+3(t+1),
∵DQ=1,
∴S四边形DBEC=(BD+EC)·DQ=[-t2+3t-(t+1)2+3(t+1)]·1=t-1,
当S四边形DBEC=时,可得t-1=,解得t=;
当点D在点B上方,即t>3时,如解图③,过点D作DQ⊥EC于点Q,连接BC,
第2题解图③
此时BD=t2-3t,CE=(t+1)2-3(t+1),
∴S四边形DBCE=(BD+EC)·DQ=[t2-3t+(t+1)2-3(t-1)]·1=t2-2t-1,
令t2-2t-1=,解得t1=+1<3,t2=-+1<3,均舍去;
综上所述,t的值为.
类型三 存在性问题
典例精析
例 解:(1)存在,
设点M(1,m),
由题意得BC=3,BM=,CM=,
①当BC为腰时,
a.若BC=BM,如解图①,
例题解图①
即3=,
解得m=±,
则M1(1,),M2(1,-);
b.若BC=CM,如解图②,
即3=,解得m=3±,则M3(1,3+),M4(1,3-);
②当BC为底边时,则CM=BM,如解图②,即=,
解得m=1,则M5(1,1);
∴综上所述,满足条件的点M的坐标为(1,)或(1,-)或(1,3+)或(1,3-)或(1,1);
例题解图②
(2)存在,
设点N(x,-x2+2x+3).
①当点C为直角顶点时,如解图③,则∠N1CB=90°,过点N1作N1H⊥y轴于点H,
∵△BOC是等腰直角三角形,
∴∠BCO=45°,
∴∠N1CH=180°-90°-45°=45°,
∴△N1CH是等腰直角三角形,
∴N1H=HC,即x=-x2+2x+3-3,
解得x1=0(舍去),x2=1,
∴N1(1,4);
例题解图③
②当点B为直角顶点时,如解图③,则∠CBN2=90°,过点N2作N2G⊥y轴,过点B作BG⊥x轴交N2G于点G,
∴同理可得∠BN2G=45°,△BN2G是等腰直角三角形,
∴N2G=BG,即3-x=-(-x2+2x+3),
解得x1=-2,x2=3(舍去),
∴N2(-2,-5).
综上所述,满足条件的点N的坐标为 (1,4)或(-2,-5);
(3)存在,
∵点Q在第一象限内抛物线上,
∴设Q(m,-m2+2m+3),0<m<3,
∵QG⊥x轴,
∴G(m,0),OG=m,QG=-m2+2m+3,
∵△AOC∽△QGO,
∴=,即=,
解得m1=或m2=(舍去),
此时点Q的坐标为(,);
(4)存在,
设E(m,-m2+2m+3),F(n,0),易得抛物线顶点D的坐标为(1,4),点C的坐标为(0,3),
①如解图④,当DE,FC是平行四边形对角线时,
∵平行四边形对角线互相平分,
∴DE,FC的中点重合,
∴,
解得m=1+或m=1-,
∴E1(1+,-1)或E2(1-,-1);
例题解图④
②如解图⑤,当DF,EC是平行四边形对角线时,同理DF,EC的中点重合,
∴,
解得m=1+或m=1-,
∴E3(1+,1)或E4(1-,1);
例题解图⑤
③当DC,EF是平行四边形对角线时,DC,EF的中点重合,
∴,
方程组无实数解.
综上所述,满足条件的点E的坐标为(1+,-1)或(1-,-1)或(1+,1)或(1-,1);
(5)存在,
如解图⑥,由题意知,A(-1,0),C(0,3),设点H的坐标为(p,0),
∴AH2=(p+1)2,CH2=p2+32,AC2=12+32=10,
当AC为矩形的边时,∠ACH=90°,
∴AH2=CH2+AC2,
即(p+1)2=p2+32+10,解得p=9,
∴点H的坐标为(9,0);
当AC为矩形的对角线时,∠AHC=90°,
∴此时点H与原点重合,点H的坐标为(0,0).
综上所述,满足条件的点H的坐标为(9,0)或(0,0);
例题解图⑥
(6)存在,
如解图⑦,过点S作SZ⊥x轴于点Z,交BC于点X,
∵A(-1,0),B(3,0),C(0,3),
∴OA=1,OC=OB=3,易得直线BC的函数解析式为y=-x+3,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵SZ⊥x轴,
∴∠BXZ=∠SXT=45°,
∵ST⊥BC,
∴XT=ST,
设S(m,-m2+2m+3),且0<m<3,则X(m,-m+3),
∴CX==m,SX=-m2+3m,
∴ST=TX=SX=-m2+m,
∴CT=CX-TX=m-(-m2+m)=m2-m,
①若∠SCT=∠CAO,
∴tan ∠SCT=tan ∠CAO==3,
∵tan ∠SCT==3,
∴ST=3CT,
∴-m2+m=3×(m2-m),
解得m=或m=0(舍去),
∴点S的坐标为(,);
②若∠CST=∠CAO,
则tan ∠CST=tan ∠CAO=3,
∵tan ∠CST==3,
∴3ST=CT,
∴3×(-m2+m)=m2-m,
解得m=或m=0(舍去),
∴点S的坐标为(,);
综上所述,存在点S,使得△CST中有一个角与∠CAO相等,点S的坐标为(,)或(,).
例题解图⑦
对接中考
1. 解:(1)由题意可知,抛物线y=x2+bx+c过点A(-1,0),点B(5,0),
∴,解得;
(2)①如解图,过点P作y轴的平行线交BC于点D,
∴S△PBC=S△CPD+S△PDB,
由(1)可知,c=-5,故点C的坐标为(0,-5),
易知BC的表达式为y=x-5,
∵点P的坐标为(x0,y0)(0∴y0=x-4x0-5,
设点D的坐标为(x0,x0-5),
∴|PD|=x0-5-x+4x0+5=-x+5x0,
∴S△PBC=×|PD|×5
=×(-x+5x0)×5
=-(x0-)2+
∴当x0=时,△PBC面积最大,最大值为;
第1题解图
②存在.
由题意可知,∠EPF=90°,△PEF为等腰直角三角形,
∴PE=PF,
∵PE⊥x轴,PF∥x轴,且点E在线段BC上,点F在抛物线上,
由(2)可知PE=-x+5x0,
易知PF=|4-2x0|,
∴|PF|=|PE|,即|4-2x0|=|-x+5x0|,
解得x0=4或x0=或x0=-1(舍去)或x0=(舍去),
当x0=4时,解得y=-5,
当x0=时,解得y0=,
∴综上所述,当△PEF为等腰直角三角形时,点P的坐标为(4,-5)或(,).
2. 解:(1)由题意得A′(-3,0),B′(0,-6),B(6,0),
已知抛物线L经过点A′,B′,B,设抛物线L的解析式为y=a(x+3)(x-6)(a≠0),
将点B′(0,-6)代入抛物线解析式中,得-6=a(0+3)(0-6),解得a=,
∴抛物线L的解析式为y=(x+3)(x-6)=x2-x-6;
(2)存在.
∵A(0,-3),B′(0,-6),
∴AB′=3,
设直线AB的解析式为y=kx+b(k≠0),
将A(0,-3),B(6,0)代入直线AB的解析式,
得,解得,
∴直线AB的解析式为y=x-3,
∵点P在直线AB上,
∴设点P(m,m-3),分情况讨论:
①当以AB′为边且AP2=AB′2时,即m2+(m)2=9,
解得m1=,m2=-,
∴点P的坐标为(,-3)或(-,--3);
②当以AB′为边且B′P2=AB′2时,即m2+(m+3)2=9,
解得m1=0(舍去),m2=-,
∴P(-,-);
③当以AB′为对角线时,
∵AB′=3,
∴AB′的中点坐标为(0,-),
由菱形的性质可得yP=-,
即m-3=-,解得m=-3,
∴P(-3,-);
综上所述,点P的坐标为(,-3)或(-,--3)或(-,-)或(-3,-).
拓展类型 二次函数性质综合题
1. 解:(1)把点(2,1)代入y=x2-2tx+3中,
得4-4t+3=1,
解得t=;
(2)∵抛物线对称轴为直线x=t,
①若0∵a=1>0,
∴当x=t时,函数y取得最小值,
∵y的最小值为-2,
∴t2-2t2+3=-2,
解得t=±.
∵0<t≤3,
∴t=;
②若t>3,∵a=1>0,
∴当0≤x≤3时,y随x的增大而减小,
∴当x=3时,函数y取得最小值,
∵y的最小值为-2,
∴9-6t+3=-2,
解得t=(不符合题意,舍去).
综上所述,t的值为;
(3)∵A(m-2,a),C(m,a)关于对称轴直线x=t对称,
∴=t,即m-1=t,且点A在对称轴左侧,点C在对称轴右侧.
在y=x2-2tx+3中,令x=0,则y=3,
∴抛物线与y轴交点为(0,3),
∴此交点关于对称轴直线x=t的对称点为(2m-2,3).
∵a<3,b<3且t>0,
∴4<2m-2,解得m>3.
当点A,B都在对称轴左边时,
∵a∴46,
∴m>6;
当点A,B分别在对称轴两侧时,
∵a∴B到对称轴的距离大于A到对称轴的距离,
∴4-(m-1)>m-1-(m-2),解得m<4,
∴3综上所述,m的取值范围为36.
2. 解:(1)由题意得,-=2,
解得b=-4a,
∴==3-4a,
∴抛物线顶点M的坐标为(2,3-4a);
(2)y2<y1,理由如下:
由题可知,抛物线的对称轴为直线x=2,
∴A(x1,y1)关于直线x=2的对称点为(4-x1,y1),
∵x1<2<x2,x1+x2<4,
∴2<x2<4-x1,
∵a>0,
∴抛物线开口向上,
∴在对称轴右侧y随x的增大而增大,
∴y2<y1;
(3)b的值为-12或20.
【解法提示】由(1)知,b=-4a,∴抛物线的解析式为y=ax2-4ax+3,当a>0时,抛物线开口向上,此时在对称轴左侧,y随x的增大而减小,∴当x=-1时,函数值y最大,最大值为a+4a+3,∴a+4a+3=18,解得a=3,∴b=-4a=-12;当a<0时,抛物线开口向下,此时在对称轴左侧,y随x的增大而增大,∴当x=1时,函数值y最大,最大值为a-4a+3,∴a-4a+3=18,解得a=-5,∴b=-4a=20.综上所述,b的值为-12或20.
3. 解:(1)∵抛物线的对称轴为直线x=-=2,抛物线与x轴的交点为A(1,0),B,
∴B(3,0),
∴OB=3.
∵OC=2OB,
∴OC=6.
∵a<0,
∴抛物线开口向下,
∴C(0,-6).
把A(1,0),C(0,-6)代入y=ax2-4ax+c中,
得解得
∴抛物线的解析式为y=-2x2+8x-6;
(2)由解析式可知抛物线的最大值为==c-4a.
∵抛物线的最大值为6,
∴c-4a=6.
∵抛物线过点A(1,0),
∴a-4a+c=0,即c-4a=-a,
∴-a=6,即a=-6;
(3)已知抛物线的对称轴为直线x=2,a<0,
∴(,n)与(,n)关于对称轴对称,
当点P在对称轴的左侧(含顶点)时,y随x的增大而增大,由m<n,得x0<;
当点P在对称轴的右侧时,y随x的增大而减小,由m<n,得x0>.
综上所述,x0的取值范围为x0<或x0>.

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