浙教版九上-重难点01 二次函数综合之等腰三角形的存在性(模型讲解 典例 强化)(原卷+解析版)

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浙教版九上-重难点01 二次函数综合之等腰三角形的存在性(模型讲解 典例 强化)(原卷+解析版)

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【能力培优】浙教版数学九年级上册重难点与压轴题专题对点突破
重难点01 二次函数综合之等腰三角形的存在性
三层巩固强化:知识梳理 + 经典例题 + 强化练习
在初中数学中,等腰三角形存在性模型是一种用于解决特定几何问题的模型,主要用于判断是否存在一个点,使得以该点和给定的两个定点为顶点的三角形是等腰三角形。这类问题在中考中常以压轴题的形式出现,综合性强,对学生分析问题和解决问题的能力要求较高。等腰三角形存在性模型的问题描述:给定两个定点 A 和 B,在某条已知直线上(如坐标轴或直线方程)找一个动点 C,使得△ABC是等腰三角形。解等腰三角形的存在性问题,有几何法和代数法,把几何法和代数法相结合,可以使得解题又好又快。
1、“两圆一线”几何法
已知线段AB,在平面内找一点C,使△ABC为等腰三角形——
(1)以A点为圆心,AB为半径作圆,除AB所在直线与圆的交点外,圆上任意一点都可以与点A、B组成以AB为腰的等腰三角形,如图所示:
(2)以B点为圆心,BA为半径作圆,除AB所在直线与圆的交点外,圆上任意一点都可以与点A、B组成以AB为腰的等腰三角形,如图所示:
(3)作AB的垂直平分线,除与AB的交点外,垂直平分线上任意一点都可以组成以AB为底的等腰三角形,如图所示:
注:述图中的五个红色点不能与A、B两点组成等腰三角形,要去电,所以此方法又被称为“两圆一线去五点法”,为了更好的观察,下面我们将上述三个图形合并成一个,如图所示:
“两圆一线去五点”法会得到无数个满足条件的点C,一般题目中都会对C点都有限制条件,使得C点的个数变为有限的,所以此类题一定要考虑全面,将所有满足题中条件的点准确找出来,不能多,也不能少。
2、两点间距离公式代数法
代数法解题步骤:
(1)列出三边长的平方;
(2)分类列方程;
(3)解方程;
(4)检验。
注:若△ABC是等腰三角形,那么可以分为①AB=AC;②AB=BC;③AC=BC三种情况.
【典型应用】如图所示,在平面直角坐标系中,已知点D的坐标为(3,4),点P是轴正半轴上的一动点,如果是等腰三角形,求点P的坐标?
【解答】、、
【解析】代数法求解
设,由题意可得,
①当时,,解得,
当时,既不满足点P在轴的正半轴 ,也不存在;
②当时,,解得,如图4所示,
当时,存在,但点P不在轴的正半轴上,故舍去;
③当时,,解得.
(2024·四川雅安·中考真题)二次函数 是否存在某点,使得三角形为等腰三角形
在平面直角坐标系中,二次函数的图象与x轴交于,两点,与y轴交于点C.
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图①,若点P是线段上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,当线段的长度最大时,求点Q的坐标;
(3)如图②,在(2)的条件下,过点Q的直线与抛物线交于点D,且.在y轴上是否存在点E,使得为等腰三角形?若存在,直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,点或或或或
【详解】(1)解:由题意得:,
则,
则抛物线的表达式为:;
(2)解:由抛物线的表达式知,点,
由点B、C的坐标得,直线的表达式为:,
设点,则点,
则,
∵,故有最大值,
此时,则,
即点;
(3)解:存在,理由:
设直线的表达式为,
由点的坐标得,,解得:,
∴直线的表达式为:,
令,,故,
过点作轴交轴于点,则,

则,
即直线和关于直线对称,故,
设直线的表达式为,
代入,,得,
解得:,
则直线的表达式为:,
联立上式和抛物线的表达式得:,
解得:(舍去)或5,
即点;
设点,由的坐标得,,
当时,则,
解得:,即点或;
当或时,
同理可得:或,
解得:或,
即点或或;
综上,点或或或或.
1.(2024 莲湖区模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+8(a≠0)与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D.已知点A(﹣4,0),B(2,0).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若在抛物线的对称轴上存在一点E,使得△ECD是以CD为腰的等腰三角形,请求出所有满足题意的点E的坐标.
【分析】(1)由待定系数法即可求解;
(2)由CD=CE或CD=DE,列出等式即可求解.
【解答】解:(1)由题意得:y=a(x+4)(x﹣2)=a(x2+2x﹣8)=ax2+bx+8,
即﹣8a=8,
解得:a=﹣1,
则抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+8;
(2)由抛物线的表达式知,其对称轴为直线x=﹣1,
故点D(﹣1,0),设点E(﹣1,m),
由点C、D、E的坐标得,CD2=65,CE2=(m﹣8)2+1,DE2=m2,
当CD=CE或CD=DE时,
即(m﹣8)2+1=65或m2=65,
解得:m=0(舍去)或16或±,
故点E的坐标为:(﹣1,16)或(﹣1,)或(﹣1,).
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到等腰三角形的性质,分类求解是解题的关键.
2.(2023 雁塔区校级二模)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点E为线段AC上一动点,过点E的直线EF平行于y轴并交抛物线于点F,当线段EF最大时,在x轴上是否存在这样的点P,使得以点E、B、P为顶点的三角形是以EB为腰的等腰三角形?若存在,请求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A(﹣3,0),B(1,0)代入y=ax2+bx﹣3,即可求解;
(2)求出直线AC的解析式,设F(t,t2+2t﹣3),则E(t,﹣t﹣3),则EF=﹣(t)2,根据题意可求E(,),BE,分两种情况讨论:①当BE=BP时,BP,P点坐标为(1,0)或(1,0);②当BE=EP时,P点与B点关于直线EF对称,∴P点坐标为(﹣4,0).
【解答】解:(1)将A(﹣3,0),B(1,0)代入y=ax2+bx﹣3,
得,
解得,
∴y=x2+2x﹣3;
(2)存在点P,以EB为腰的等腰三角形△EBP,理由如下:
令x=0,则y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
设直线AC的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=﹣x﹣3,
设F(t,t2+2t﹣3),则E(t,﹣t﹣3),
∴EF=﹣t﹣3﹣t2﹣2t+3=﹣t2﹣3t=﹣(t)2,
当t时,EF的最大值为,
此时E(,),
∴BE,
①当BE=BP时,BP,
∴P点坐标为(1,0)或(1,0);
②当BE=EP时,P点与B点关于直线EF对称,
∴P点坐标为(﹣4,0);
综上所述:P点的坐标为(1,0)或(1,0)或(﹣4,0).
【点评】本题是二次函数的综合题,熟练掌握二次函数的图象及性质,等腰三角形的性质是解题的关键.
3.如图,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于点B、点C,经过B、C两点的抛物线y=x2+bx+c与x轴的另一个交点为A,顶点为P.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在该抛物线的对称轴上是否存在点M,使以C,P,M为顶点的三角形为等腰三角形?若存在,请直接写出所符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)先由直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于点B、点C,求出点B和点C的坐标,再将点B、点C的坐标代入y=x2+bx+c列方程组求出b、c的值即可;
(2)存在以C,P,M顶点的等腰三角形,先由抛物线的解析式求出其顶点坐标和对称轴,再按CM或PC或PM为底边进行分类讨论,根据勾股定理或等腰三角形的性质分别求出PM的长即可求得点M的坐标.
【解答】解:(1)直线y=﹣x+3,当y=0时,由﹣x+3=0得,x=3;当x=0时,y=3,
∴B(3,0),C(0,3),
把B(3,0)、C(0,3)代入y=x2+bx+c,
得,解得,
∴该抛物线的解析式为y=x2﹣4x+3.
(2)存在,
理由:∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴该抛物线的顶点为P(2,﹣1),对称轴为直线x=2,
设M(2,n),
如图1,等腰三角形CPM以CM为底边,则PM=PC2,
由|n+1|=2得,n=21或n=﹣21,
∴M(2,21),M′(2,﹣21);
如图2,等腰三角形CPM以PM为底边,作CD⊥PM于点D,则D(2,3),
∵CM=CP,
∴DM=DP=3+1=4,
∴n=3+4=7,
∴M(2,7);
如图3,等腰三角形CPM以PC为底边,作CD⊥PM,交直线PM于点D,则D(2,3),
∴PD=3+1=4,
∵∠PDC=90°,
∴DM2+CD2=CM2,
∵DM=4﹣PM,CM=PM,
∴(4﹣PM)2+22=PM2,
解得,PM,
∴n=﹣1,
∴M(2,),
综上所述,点M的坐标为(2,21)或(2,﹣21)或(2,7)或(2,).
【点评】此题重点考查二次函数的图象与性质、一次函数的图象与性质、用待定系数法求函数解析式、等腰三角形的性质、勾股定理等知识与方法,在解第(2)题时,应注意分类讨论,此题难度较大,属于考试压轴题.
4.(2024 蒲城县二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A(﹣1,0)、B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C,对称轴为直线l:x=1.
(1)求b、c的值;
(2)将抛物线L1向下平移m个单位长度(m>0)得到新抛物线L2新抛物线L2的顶点为P,抛物线L2与y轴交于点Q,如果△CPQ是等腰三角形,求抛物线L2的函数表达式.
【分析】(1)根据对称轴求得b=4,代入(﹣1,0),进而求得c=6;
(2)由(1)可得抛物线L1的函数表达式为 y=﹣2x2+4x+6=﹣2(x﹣1)2+8,进而得出抛物线L2的函数表达式为 y=﹣2(x﹣1)2+8﹣m则抛物线L2的顶点为P(1,8﹣m),点Q的坐标为(0,6﹣m).勾股定理求得CP2,CQ2,PQ2进而分类讨论,即可求解.
【解答】解:(1)由题意得,
∴b=4.
将(﹣1,0)代入 y=﹣2x2+4x+c中,
得﹣2﹣4+c=0,
解得c=6.
(2)由(1)可得抛物线L1的函数表达式为 y=﹣2x2+4x+6=﹣2(x﹣1)2+8,
∴C(0,6).
由题意可知抛物线L2的函数表达式为 y=﹣2(x﹣1)2+8﹣m其中 m>0,
则抛物线L2的顶点为P(1,8﹣m),点Q的坐标为(0,6﹣m).
∴CP2=1+(8﹣m﹣6)2,CQ2=m2,PQ2=1+22=5,
如图,分情况讨论:
①如图1,当CP=PQ时,1+(8﹣m﹣6)2=5,
解得m=4或m=0(舍去).
∴抛物线 L2的函数表达式为 y=﹣2(x﹣1)2+4;
②如图2,当CP=CQ时,1+(8﹣m﹣6)2=m2,
解得 ,
∴抛物线 L2的函数表达式为 ,
③如图3,当CQ=PQ时,m2=5
解得 (舍去),
∴抛物线 L2的函数表达式为 .
综上,抛物线L2的表达式为 y=﹣2(x﹣1)2+4或 或 .
【点评】本题考查了待定系数法求二次函数解析式,掌握二次函数的平移,等腰三角形的性质是解题的关键.
5.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B两点,其顶点为(1,﹣4),直接y=x﹣2与x轴交于点D,与y轴交于点C,点P是x轴下方的抛物线上一动点,过P点作PF⊥x轴于点F,交直线CD于点E,设点P的横坐标为m.
(1)请直接写出抛物线的解析式;
(2)若PE=3EF,求m的值;
(3)连接PC,是否存在点P,使△PCE是以PE为底边的等腰三角形?若存在,请直接写出m的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据抛物线顶点坐标,设抛物线的解析式为y=a(x﹣1)2﹣4,把A(﹣1,0)代入,可得抛物线的解析式;
(2)根据抛物线解析式与直线解析式表示出点P、E的坐标,然后表示出PE、EF,再列出绝对值方程,然后求解即可;
(3)根据直线解析式求出直线CD与y轴的夹角为45°,然后根据∠PCE=90°,表示出PC的解析式,再与抛物线解析式联立求解即可.
【解答】解:(1)抛物线的顶点为(1,﹣4),设抛物线的解析式为y=a(x﹣1)2﹣4,
把A(﹣1,0)代入,可得0=a(﹣1﹣1)2﹣4,
解得a=1,
∴抛物线的解析式为y=(x﹣1)2﹣4 (或y=x2﹣2x﹣3);
(2)设点P的横坐标是m,则P(m,m2﹣2m﹣3),E(m,m﹣2),F(m,0),
PE=|yE﹣yP|=|(m﹣2)﹣(m2﹣2m﹣3)|=|﹣m2+3m+1|,
EF=|﹣m+2|,
由题意PE=3EF,即:|﹣m2+3m+1|=3|﹣m+2|,
①若﹣m2+3m+1=3(﹣m+2),
整理得:m2﹣6m+5=0,
解得:m=1或m=5,
∵P在x轴下方,
∴﹣1<m<3,
∴m=5不合题意,舍去,
∴m=1;
②若﹣m2+3m+1=﹣3(﹣m+2),
整理得:m2﹣7=0,
解得:m或m,
∵P在x轴下方,
∴﹣1<m<3,m不合题意,舍去,
∴m,
综上所述,m=1或m;
(3)存在,m的值为或.
理由:直线y=x﹣2与y轴的夹角为45°,∠PEC=45°,
当△PCE是以PE为底边的等腰三角形时,∠PCE=90°,
故直线PC的解析式为y=﹣x﹣2,
联立,
消掉y得,x2﹣x﹣1=0,
解得x或,
所以点P的横坐标m或.
【点评】本题是二次函数综合题型,主要利用了待定系数法求二次函数解析式,二次函数图象上点的坐标特征,等腰直角三角形的性质,难点在于判断出直线CD与y轴的夹角为45°并得到直线PC的解析式.
6.(2023秋 东湖区校级月考)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0),B(1,0),交y轴于点C.点P(m,0)是x轴上的一动点,PM⊥x轴,交直线AC于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段AO上运动,求线段MN的最大值;
②若点P在x轴上运动,当△CMN为等腰三角形时,写出所有满足条件的点P的坐标.
【分析】(1)把A(﹣3,0),B(1,0)代入y=x2+bx+c中,构建方程组解决问题即可.
(2)①构建二次函数,利用二次函数的性质解决问题即可.
②当MN=CM时,列出等式,即可求解;当MN=CN、CM=CN时,同理可解.
【解答】解:(1)把A(﹣3,0),B(1,0)代入y=x2+bx+c中,得:
,解得:,
∴y=x2+2x﹣3.
(2)①设直线AC的表达式为y=kx+b,把A(﹣3,0),C(0,﹣3)代入y=kx+b′.得:
,解得:,
∴y=﹣x﹣3,
∵点P(m,0)是x轴上的一动点,且PM⊥x轴.
∴M(m,﹣m﹣3),N(m,m2+2m﹣3),
∴MN=(﹣m﹣3)﹣(m2+2m﹣3)=﹣m2﹣3m=﹣(m)2,
∵a=﹣1<0,
∴此函数有最大值.
又∵点P在线段OA上运动,且﹣30,
∴当m时,MN有最大值;
②设点P(m,0),则点M(m,﹣m﹣3)、点N(m,m2+2m﹣3),
由点M、N、C的坐标得,MN2=(m2+3m)2,CM2=m2+m2=2m2,CN2=m2+(m2+2m)2,
当MN=CM时,即(m2+3m)2=2m2,
解得:m=0(舍去)或﹣3,
则点P的坐标为:(﹣3,0)或(﹣3,0);
当MN=CN时,则(m2+3m)2=m2+(m2+2m)2,
解得:m=0(舍去)或﹣2,
即点P(﹣2,0);
当CM=CN时,则2m2=m2+(m2+2m)2,
解得:m=0(舍去)或﹣3(舍去)或﹣1,
即点P(﹣1,0);
综上,点P的坐标为:(﹣3,0)或(﹣3,0)或(﹣2,0)或(﹣1,0).
【点评】本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法,一次函数的性质,等腰三角形和性质等知识,解题的关键是学会构建二次函数解决最值问题,学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考压轴题.
7.(2024 会东县二模)如图①,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于A,B两点,抛物线y=﹣x2﹣bx+c与y轴交于点C(0,4),与x轴正半轴交于点D(4,0),设M是点C,D间抛物线上的﹣点(包括端点).其横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2当m为何值时,△MAB面积S取得最大值?请说明理由;
(3)如图②,连接CD,抛物线上是否存在点Q,使得△CDQ是以CD为底的等腰三角形,如果存在,请求出点Q的坐标,不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)如图所示,连接CD,MC,MD,过点M作ME∥y轴交CD于E,过点M作MG⊥AB分别交直线AB,CD于G、F,先求出直线BC的解析式为y=﹣x+4,进而得到直线AB于直线CD平行,则点M在运动过程中FG的长保持不变,故要使△MAB的面积最大,则MG最大,即要使MF最大,进一步推出当S△CDM最大时,MF最大,即此时△MAB的面积最大,求出M(m,﹣m2+3m+4),E(m,﹣m+4),则ME=﹣m2+4m,求出S△CDM=S△CME+S△DME4(﹣m2+4m)=﹣2(m﹣2)2+8,据此求解即可;
(3)设Q(t,﹣t2+3t+4),根据勾股定理得到CQ2=t2+(﹣t2+3t)2,DQ2=(t﹣4)2+(﹣t2+3t+4)2,根据等腰三角形的性质得到CQ2=DO2,列方程即可得到结论.
【解答】解:(1)把C(0,4),D(4,0)代入抛物线解析式中得,
解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+3x+4;
(2)如图,连接CD,MC,过点M作ME∥y轴交CD于E,过点M作MG⊥AB分别交直线AB,CD于G、F,
∵直线CD过点(4,0),(0,4),
∴直线CD的解析式为y=﹣x+4.
∵AB∥CD,MG⊥AB,
∴MG⊥CD,
∴点M在运动过程中FG的长保持不变,要使△MAB的面积最大,
则MG最大,即MF最大,
∵,
∴当S△CDM最大时,MF最大,即此时△MAB的面积最大,
∵点M的横坐标为m,
∴M(m,﹣m2+3m+4),E(m,﹣m+4),
∴S△CDM=S△CME+S△DME4(﹣m2+4m)=﹣2(m﹣2)2+8,
∵﹣2<0,
∴当m=2时,S△CDM最大,即此时△MAB的面积最大;
(3)设Q(t,﹣t2+3t+4),
∴CQ2=t2+(﹣t2+3t)2,DQ2=(t﹣4)2+(﹣t2+3t+4)2,
∵△CDQ是以CD为底的等腰三角形,
∴CQ2=DO2,
∴t2+(﹣t2+3t)2=(t﹣4)2+(﹣t2+3t+4)2,
解得:t1=1,t2=1,
∴Q(1,1)或(1,1).
【点评】本题主要考查了二次函数综合题,待定系数法求函数的解析式,全等三角形的性质与判定,等腰三角形的性质,正确作出辅助线是解题的关键.
8.(2023秋 长海县期末)已知二次函数y=ax2+bx﹣3a经过点A(﹣1,0)、C(0,3),与x轴交于另一点B,抛物线的顶点为D.
(1)求此二次函数解析式;
(2)连接DC、BC、DB,求△BCD的面积;
(3)在对称轴右侧的抛物线上是否存在点P,使得△PDC为等腰三角形?若存在,求出符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A(﹣1,0)、B(3,0)代入二次函数y=ax2+bx﹣3a求得a、b的值即可确定二次函数的解析式;
(2)分别求得线段BC、CD、BD的长,利用勾股定理的逆定理进证明△BCD是直角三角形,然后利用三角形的面积计算公式解答即可;
(3)若△PDC是等腰三角形则分两种情况,即以CD为腰,以CD为底,分别求出P点的坐标即可.
【解答】解:(1)∵二次函数y=ax2+bx﹣3a经过点A(﹣1,0)、C (0,3),代入得:

解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)如图:
由y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4得,D点坐标为(1,4),
∵y=﹣x2+2x+3与x轴交于另一点B,
令y=0,﹣x2+2x+3=0,
解得x=﹣1或3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
∴CD,
BC3,
BD2,
∵CD2+BC2=()2+(3)2=20,BD2=(2)2=20,
∴CD2+BC2=BD2,
∴△BCD是直角三角形,
∴S△BCDBC CD33;
(3)在对称轴右侧的抛物线上存在点P,使得△PDC为等腰三角形;理由如下:
①若以CD为底边,则PD=PC,点P在对称轴右侧的抛物线上,如图2,
设P点坐标为(x,y),
根据勾股定理,得x2+(y﹣3)2=(x﹣1)2+(y﹣4)2,
即y=4﹣x,
又∵点P(x,y)在抛物线上,
∴4﹣x=﹣x2+2x+3,
即x2﹣3x+1=0,
解得x或(舍去).
∴y=4﹣x,
∴点P的坐标为(,);
②若以CD为腰,点P在对称轴右侧的抛物线上,如图3,
∴由抛物线对称性知,点P与点C关于直线x=1对称,此时点P的坐标为(2,3),
∴符合条件的点P的坐标为(,)或(2,3).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了二次函数的性质,待定系数法求二次函数解析式,等腰三角形的性质,勾股定理的逆定理等知识,熟练运用这些性质进行推理是解答本题的关键.
9.(2023秋 头屯河区期末)如图,点C为二次函数y=x2+2x+1的顶点,直线y=﹣x+m与该二次函数图象交于A(﹣3,4)、B两点(点B在y轴上),与二次函数图象的对称轴交于点D.
(1)求m的值及点C坐标;
(2)连接AC、BC,求S△ABC;
(3)在该二次函数的对称轴上是否存在点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请求出符合条件的Q点的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将点A坐标代入解析式可求m的值,利用待定系数法可求抛物线解析式;
(2)先求出D(﹣1,2),然后根据三角形的面积公式即可得到结论;
(3)分三种情况讨论,由等腰三角形的性质求解.
【解答】解:(1)∵直线y=﹣x+m过点A(﹣3,4),
∴4=3+m,
∴m=1,
∴y=﹣x+1,
∴B(0,1),
二次函数解析式为y=x2+2x+1=(x+1)2,
顶点坐标为C(﹣1,0);
(2)由(1)知,直线AB的解析式为y=﹣x+1,C(﹣1,0),二次函数对称轴为x=﹣1,
∵直线y=﹣x+1与二次函数图象的对称轴交于点D,
∴设点D(﹣1,y),
∴y=﹣1×(﹣1)+1=2,
∴D(﹣1,2),
∴△ABC的面积=S△ACD+S△BCD;
(3)存在点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形.
∵顶点坐标为C(﹣1,0),
∴对称轴为x=﹣1,
过点A作AE⊥CD于点E,
在Rt△ACE中,.
①当AQ=CQ时,设CQ=m,
在Rt△AEQ中,AE2+EQ2=AQ2
∴22+(4﹣m)2=m2
解之得
∴;
②当AC=AQ时,根据等腰三角形三线合一得:CE=QE=4,
∴CE=2CE=8,
∴Q2(﹣1,8);
③当CA=CQ时,,
∴,.
综上所述:点Q的坐标为或(﹣1,8)或或.
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,等腰三角形的性质,两点距离公式等知识,利用分类讨论思想解决问题是解题的关键.
10.(2024 西峰区校级一模)如图,抛物线yx2+mx+n与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D,已知A(﹣1,0),C(0,2).
(1)求抛物线的表达式;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PCD是以CD为腰的等腰三角形?如果存在,直接写出P点的坐标;如果不存在,请说明理由;
(3)点E是线段BC上的一个动点,过点E作x轴的垂线与抛物线相交于点F,当点E运动到什么位置时,四边形CDBF的面积最大?求出四边形CDBF的最大面积及此时E点的坐标.
【分析】(1)直接把A点和C点坐标代入yx2+mx+n得m、n的方程组,然后解方程组求出m、n即可得到抛物线解析式;
(2)先利用抛物线对称轴方程求出抛物线的对称轴为直线x,则D(,0),则利用勾股定理计算出CD,然后分类讨论:如图1,当CP=CD时,利用等腰三角形的性质易得P1(,4);当DP=DC时,易得P2(,),P3(,);
(3)先根据抛物线与x轴的交点问题求出B(4,0),再利用待定系数法求出直线BC的解析式为yx+2,利用一次函数图象上点的坐标特征和二次函数图象上点的坐标特征,设E(x,x+2)(0≤x≤4),则F(x,x2x+2),则FEx2+2x,由于△BEF和△CEF共底边,高的和为4,则S△BCF=S△BEF+S△CEF4×EF=﹣x2+4x,加上S△BCD,所以S四边形CDBF=S△BCF+S△BCD=﹣x2+4x(0≤x≤4),然后根据二次函数的性质求四边形CDBF的面积最大,并得到此时E点坐标.
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),C(0,2)代入yx2+mx+n得,解得,
∴抛物线解析式为yx2x+2;
(2)存在.
抛物线的对称轴为直线x,
则D(,0),
∴CD,
如图1,当CP=CD时,则P1(,4);
当DP=DC时,则P2(,),P3(,),
综上所述,满足条件的P点坐标为(,4)或(,)或(,);
(3)当y=0时,x2x+2=0,解得x1=﹣1,x2=4,则B(4,0),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
把B(4,0),C(0,2)代入得,解得,
∴直线BC的解析式为yx+2,
设E(x,x+2)(0≤x≤4),则F(x,x2x+2),
∴FEx2x+2﹣(x+2)x2+2x,
∵S△BCF=S△BEF+S△CEF4×EF=2(x2+2x)=﹣x2+4x,
而S△BCD2×(4),
∴S四边形CDBF=S△BCF+S△BCD
=﹣x2+4x(0≤x≤4),
=﹣(x﹣2)2
当x=2时,S四边形CDBF有最大值,最大值为,此时E点坐标为(2,1).
【点评】本题考查了二次函数的综合题:熟练掌握二次函数图象上点的坐标特征、一次函数图象上点的坐标特征和二次函数的性质;会利用待定系数法求函数的解析式;理解坐标与图形性质;灵活应用三角形的面积公式;学会运用分类讨论的思想解决数学问题.
11.(2023秋 招远市期末)如图,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴的交点分别为A(﹣3,0)和B(1,0),与y轴交于点C,连接AC、BC,点M是线段OA上,不与点O、A重合的一个动点,过点M作DM⊥x轴,交抛物线于点D,交AC于点E,其对称轴与x轴交于点H.
(1)求抛物线的表达式;
(2)在点M的运动过程中,能否使线段DE=CE?若能,请求出点M的坐标,若不能,请说明理由;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PHC是等腰三角形?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由待定系数法即可求解;
(2)DE=(x2﹣2x+3)﹣(x+3)=x2﹣3x,而直线AC和x轴的夹角为45°,则CEx=DE=x2﹣3x,即可求解;
(3)当PH=HC时,列出等式,即可求解;当PH=PC或HC=PC时,同理可解.
【解答】解:(1)设抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3),
则﹣3a=3,
解得:a=﹣1,
则抛物线的表达式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)能,理由:
由抛物线的表达式知,点C(0,3),
由点A、C的坐标得,直线AC的表达式为:y=x+3,直线AC和x轴的夹角为45°,
设点D(x,﹣x2﹣2x﹣3),则点E(x,x+3),
则DE=(﹣x2﹣2x+3)﹣(x+3)=﹣x2﹣3x,
∵直线AC和x轴的夹角为45°,
则CEx=DE=﹣x2﹣3x,
解得:x3,
即点M的坐标为:(3,0);
(3)存在,理由:
设点P(﹣1,m),而点H(﹣1,0),
则PH2=m2,HC2=10,PC2=1+(m﹣3)2,
当PH=HC时,
则m2=10,
解得:m=±;
当PH=PC或HC=PC时,
同理可得:10=1+(m﹣3)2或1+(m﹣3)2=m2,
解得:m=0(舍去)或6或±或,
即点P的坐标为:(﹣1,6)或(﹣1,±)或(﹣1,).
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到等腰三角形的性质、线段长度的表示方法等,分类求解是解题的关键.
12.(2024 泸州一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(﹣1,0),C(0,3)两点,并与x轴交于另一点B.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)求点B坐标;
(3)设P(x,y)是抛物线上的一个动点,过点P作直线l⊥x轴于点M,交直线BC于点N.
①若点P在第一象限内,试问:线段PN的长度是否存在最大值?若存在,求出它的最大值及此时x的值;若不存在,请说明理由;
②当点P运动到某一位置时,能构成以BC为底边的等腰三角形,求此时点P的坐标及等腰△BPC的面积.
【分析】(1)由待定系数法即可求解;
(2)令y=﹣x2+2x+3=0,解得:x=﹣3(舍去)或1,即可求解;
(3)①设点P的坐标为(x,﹣x2+2x+3),则N的坐标为(x,﹣x+3),构建二次函数,然后由二次函数的最值问题,求得答案;
②求出BC的垂直平分线的解析式,用方程组求出点P的坐标即可解决问题.
【解答】解:(1)由题意得:,
解得:,
则抛物线的表达式为:y=﹣x2+2x+3;
(2)令y=﹣x2+2x+3=0,
解得:x=﹣3(舍去)或1,
即点B(1,0);
(3)①存在,理由:
如图2中,
∵点P(x,y)在抛物线y=﹣x2+2x+3上,
且PN⊥x轴,
∴设点P的坐标为(x,﹣x2+2x+3),
同理可设点N的坐标为(x,﹣x+3),
又点P在第一象限,
∴PN=PM﹣NM,
=(﹣x2+2x+3)﹣(﹣x+3),
=﹣(x)2,
∴当x时,
线段PN的长度的最大值为 ;
②解:如图3中,
由题意知,点P在线段BC的垂直平分线上,
又由①知,OB=OC,
∴BC的中垂线同时也是∠BOC的平分线,
∴设点P的坐标为(a,a),
又点P在抛物线y=﹣x2+2x+3上,于是有a=﹣a2+2a+3,
∴a2﹣a﹣3=0,
解得a,
∴点P的坐标为:(,)或(,),
若点P的坐标为:(,),此时点P在第一象限,
在Rt△OMP和Rt△BOC中,MP=OM,
OB=OC=3,
S△BPC=S四边形BOCP﹣S△BOC=2S△BOP﹣S△BOC=2 BO PMBO CO,
=23;
若点P的坐标为(,),此时点P在第三象限,
同理可得:S△BPC.
综上所述△BPC的面积为:或.
【点评】此题主要考查了待定系数法求二次函数解析式,线段垂直平分线的性质,二次函数最值问题,解题的关键是学会利用对称解决最小值问题,学会构建二次函数解决最值问题,属于中考压轴题.
13.(2024 达州)如图1,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于点A(﹣3,0)和点B(1,0),与y轴交于点C,点D是抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,连接AC,DC,直线AC交抛物线的对称轴于点M,若点P是直线AC上方抛物线上一点,且S△PMC=2S△DMC,求点P的坐标;
(3)若点N是抛物线对称轴上位于点D上方的一动点,是否存在以点N,A,C为顶点的三角形是等腰三角形,若存在,请直接写出满足条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由待定系数法即可求解;
(2)过点D作直线DG∥AC交y轴于点G,在点C上方取点L使CL=2CG,过点L作直线BP∥AC交抛物线于点P,则点P为所求点,进而求解;
(3)当AC=AN时,列出等式,即可求解;当AC=CN或AN=CN时,同理可解.
【解答】解:(1)由题意得:y=a(x+3)(x﹣1)=a(x2+2x﹣3)=ax2+bx﹣3,
解得:a=1,
则抛物线的表达式为:y=x2+2x﹣3;
(2)由抛物线的表达式知,点C(0,﹣3)、D(﹣1,﹣4),抛物线的对称轴为直线x=﹣1,
过点D作直线DG∥AC交y轴于点G,在点C上方取点L使CL=2CG,过点L作直线BP∥AC交抛物线于点P,则点P为所求点,
由点A、C坐标得,直线AC的表达式为:y=﹣x﹣3,
∵DG∥AC,
则直线DG的表达式为:y=﹣(x+1)﹣4,
则点G(0,﹣5),则CG=5﹣3=2,则CL=4,
则点L(0,1),
则直线LP的表达式为:y=﹣x+1,
联立上式和抛物线的表达式得:x2+2x﹣3=﹣x+1,
解得:x=1或﹣4,
即点P(1,0)或(﹣4,5);
(3)存在,理由:
设点N(﹣1,m),
由点A、C、N的坐标得,AC2=18,AN2=4+m2,CN2=1+(m+3)2,
当AC=AN时,
则18=4+m2,
解得:m=±,
则点N(﹣1,±);
当AC=CN或AN=CN时,
则18=1+(m+3)2或4+m2=1+(m+3)2,
解得:m=﹣3或﹣1(不合题意的值已舍去),
则点N(﹣1,﹣1)或(﹣1,﹣3),
综上,N(﹣1,±)或(﹣1,﹣1)或(﹣1,﹣3).
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到平行线的性质、一次函数的性质、等腰三角形的性质,分类求解是解题的关键.
14.如图,二次函数y=x2﹣4x+3的图象与x轴交于A,B两点(点B在点A的右侧),与y轴交于点C,抛物线的对称轴与x轴交于点D.
(1)求点A,B,D的坐标.
(2)在y轴上是否存在一点P,使△PBC为等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标.
(3)若动点M从点A出发,以每秒1个单位长度的速度沿AB向点B运动,同时另一个动点N从点D出发,以每秒2个单位长度的速度在抛物线的对称轴上运动,当点M到达点B时,点M,N同时停止运动,问点M,N运动到何处时,△MNB的面积最大?试求出最大面积.
【分析】(1)已知抛物线的一般式,令 y=0,可得关于x的方程,解方程可得抛物 线与x轴交点的横坐标,从而得到A、B两点坐标,通过配方可得到抛物线的对称轴,从而可得点D的坐标;
(2)先求出BC的长,然后分情况进行讨论即可得;
(3)设点M运动的时间为ts,用含t的式子先表示出BM与DN的长,然后利用三角形的面 积公式表示出△MNB的面积,再根据二次函数的性质即可得△MNB的最大面积.
【解答】解:(1)当y=0 时,x2﹣4x+3=0,
解得 x1=1,x2=3,
∵点B在点A的右侧,
∴点A的坐标为(1,0),
点B的坐标为(3,0),
∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴点D的坐标为(2,0);
(2)存在,令y=0,则x2﹣4x+3=0,
解得:x=1或x=3,
∴B(3,0),
∴BC=3,
点P在y轴上,当△PBC为等腰三角形时分三种情况进行讨论:如图1,
①当CP=CB时,PC=3,
∴OP=OC+PC=3+3或OP=PC﹣OC=33,
∴P1(0,3+3),P2(0,3﹣3);
②当BP=BC时,OP=OC=3,
∴P3(0,﹣3);
③当PB=PC时,
∵OC=OB=3
∴此时P与O重合,
∴P4(0,0);
综上所述,点P的坐标为:(0,3+3)或(0,3﹣3)或(0,﹣3)或(0,0);
(3)如图2,设M运动时间为t,由AB=2,得BM=2﹣t,则DN=2t,
∴S△MNB(2﹣t)×2t=﹣t2+2t=﹣(t﹣1)2+1,
即当M(2,0)、N(2,2)或(2,﹣2)时△MNB面积最大,最大面积是1.
【点评】本题是二次函数的综合题型,其中涉及到运用待定系数法求二次函数,等腰三角形的性质,轴对称的性质等知识,运用数形结合、分类讨论及方程思想是解题的关键.
16.如图,抛物线yx2+bx+c经过A(﹣2,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,点P是抛物线上的一个动点,且点P在对称轴的右侧,x轴的下方,连接PB,PC.
(1)求抛物线的对称轴及b,c的值;
(2)当四边形OBPC的面积等于11时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,若点M是对称轴上的一点,试判断是否存在这样的点M,使得以点C,P,M为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请直接写出点M的坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A,B点的坐标代入yx2+bx+c中即可求出二次函数表达式,即可得抛物线的对称轴及b,c的值;
(2)过点P作PH⊥AB于H,设P(m,m2﹣m﹣4),根据S四边形OBPC=S△OBP+S△OCP可得关于m的方程,解方程求出m的值,由题意得出1<m<4,即可得点P的横坐标,代入即可求解;
(3)设M(1,n),根据勾股定理可表示出CM2,PM2,CP2.分CP=PM,CP=CM,CM=PM三种情况讨论求解即可.
【解答】解:(1)由题意得:,
解得:,
∴yx2﹣x﹣4(x﹣1)2,
∴对称轴是直线x=1,b的值是﹣1,c的值是﹣4;
(2)设P(m,m2﹣m﹣4),
∵yx2﹣x﹣4,
∴C(0,﹣4),
∵B(4,0),
∴OB=4,OC=4,
∴S四边形OBPC=S△OBP+S△OCP4(m2+m+4)4m=11,
整理得:m2﹣4m+3=0,解得:m1=1,m2=3,
∵点P在对称轴的右侧,x轴的下方,
∴1<m<4,
∴m=3,
∴m2﹣m﹣4,
∴P(3,);
(3)设M(1,n),
则CM2=1+(n+4)2,
PM2=(3﹣1)2+(n)2=4+(n)2,
CP2=32+(4)2=9,
∵△CPM是等腰三角形,
∴分CP=PM,CP=CM,CM=PM三种情况,
①当CP=PM时,
4+(n)2,
解得:n1,n2;
②当CP=CM时,
1+(n+4)2,
解得:n1,n2;
③当CM=PM时,
1+(n+4)2=4+(n)2,
解得:n;
∴存在这样的点M,使得以点C,P,M为顶点的三角形是等腰三角形,点M的坐标为(1,)或(1,)或(1,)或(1,)或(1,).
【点评】本题是二次函数的综合题,考查了利用待定系数法求函数的解析式、等腰三角形的性质和判定,面积的计算等知识点,此类问题要熟练掌握利用解析式表示线段的长,并利用勾股定理列方程解决问题.
17.(2022 岚山区一模)已知抛物线y=ax2+bx+8与x轴交于A(﹣3,0),B(8,0)两点,交y轴于点C,点P是抛物线上一个动点,且点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若点P在BC上方的抛物线上运动(不与B、C重合),过点P作x轴的垂线,垂足为E,交BC于点D,过点P作BC的垂线,垂足为Q,若△PQD≌△BED,求m的值;
(3)如图2,将直线BC沿y轴向下平移5个单位,交x轴于点M,交y轴于点N.过点P作x轴的垂线,交直线MN于点D,是否存在一点P,使△BMD是等腰三角形?若存在,请直接写出符合条件的m的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把点A和点B的坐标代入抛物线解析式,即可求出抛物线解析式;
(2)由待定系数法求出直线BC的解析式为y=﹣x+8(0<x<8),设P(m,m+8),则D(m,﹣m+8),E(m,0),根据全等三角形的性质列出关于m的方程可得出答案;
(3)分三种情况:①当MB=MD时,②当MB=BD时,③当MD+BD时,由两点间的距离公式列出关于m的方程可得出答案.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+8与x轴交于A(﹣3,0),B(8,0)两点,
∴,
解得,,
∴抛物线的解析式为yx2x+8;
(2)∵抛物线的解析式为yx2x+8,
令x=0,y=8,
∴C(0,8),
设直线BC的解析式为y=kx+m,
∴,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+8(0<x<8),
设P(m,m+8),则D(m,﹣m+8),E(m,0),
∴BD(8﹣m),
又PDm+8﹣(﹣m+8)m,
∵△PQD≌△BED,
∴PD=BD,
∴(8﹣m)m,
解得,m1=3,m2=8(舍去),
∴m的值为3;
(3)由(2)可知直线BC的解析式为y=﹣x+8,向下平移5个单位得到y=﹣x+3,
当y=0时,x=3,
∴M(3,0),
当x=0时,y=3,
∴N(0,3),
由题意得PD⊥MB,
∵MB=8﹣3=5,D(m,﹣m+3),
∴MD2=(m﹣3)2+(﹣m+3)2,BD2=(8﹣m)2+(﹣m+3)2,
若△BMD是等腰三角形,可分三种情况:
①当MB=MD时,
∴(m﹣3)2+(﹣m+3)2=25,
解得m1=3,m2=3,
②当MB=BD时,
∴(8﹣m)2+(﹣m+3)2=25,
解得,m1=3(舍去),m2=8,
③当MD=BD时,
∴(8﹣m)2+(﹣m+3)2=(m﹣3)2+(﹣m+3)2,
解得,m=5.5.
综上所述,m的值为3或3或5.5或8时,△BMD是等腰三角形.
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,考查了待定系数法、勾股定理、两点间的距离公式,全等三角形的性质与判定及等腰三角形的性质与判定等知识,解题的关键是熟练掌握待定系数法.
18.(2023秋 沙坪坝区校级期中)如图,抛物线y=﹣x2+2x+8与x轴交于A、B两点,过点A的直线y=x+2与抛物线交于点C,与y轴交于点D.
(1)求△ABC的面积;
(2)若点P为直线AC上方抛物线上的动点,求点P到直线AC距离的最大值;
(3)将抛物线沿射线AC的方向平移个单位长度,平移后的顶点记作M,原抛物线的顶点关于新抛物线的对称轴的对称点记作N,E为直线AC上的动点,是否存在点E,使得以M、N、E为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由△ABC的面积AB×yC,即可求解;
(2)由PNPH,即可求解;
(3)由点M、N、E的坐标得,MN2=(7﹣4)2+(12﹣9)2=18,NE2=(m﹣7)2+(m﹣7)2,ME2=(m﹣4)2+(m﹣10)2,当MN=NE时,列出等式,即可求解;当MN=ME或NE=ME时,同理可解.
【解答】解:(1)令y=﹣x2+2x+8=0,则x=﹣2或4,
即点A、B的坐标分别为:(﹣2,0)、(8,0),则AB=10,
联立y=﹣x2+2x+8和y=x+2并解得:x=3,
则点C(3,5),
则△ABC的面积AB×yC10×3=15;
(2)由直线AC的表达式知,∠DAO=45°,
过点P作PH∥y轴交AC于点H,则∠PHN=∠DAO=45°,
作PN⊥AC于点N,则PN即为点P到直线AC的距离,
设点P(x,﹣x2+2x+8),则点H(x,x+2),
则PNPH(﹣x2+2x+8﹣x﹣2)(x)2,
即点P到直线AC的距离的最大值为:;
(3)存在,理由:
y=﹣x2+2x+8=﹣(x﹣1)2+9,即顶点为(1,9),对称轴为直线x=1,
抛物线沿射线AC的方向平移个单位长度,相当于将抛物线向右平移了3个单位向上平移了3个单位,
则点M(4,12),
则原顶点关于平移后抛物线的对称轴为直线x=4的对称点为:点N(7,9),
设点E(m,m+2),
由点M、N、E的坐标得,MN2=(7﹣4)2+(12﹣9)2=18,NE2=(m﹣7)2+(m﹣7)2,ME2=(m﹣4)2+(m﹣10)2,
当MN=NE时,
则18=(m﹣7)2+(m﹣7)2,
解得:m=10或4,
即点E的坐标为:(10,12)或(4,6);
当MN=ME或NE=ME时,
同理可得:(m﹣4)2+(m﹣10)2=18或(m﹣7)2+(m﹣7)2=(m﹣4)2+(m﹣10)2,
解得:m=7(舍去)或无解;
综上,点E的坐标为:(10,12)或(4,6).
【点评】本题考查二次函数综合运用,涉及到二次函数的图象及性质、解直角三角形、等腰三角形的性质,分类求解是解题的关键.
19.(2024 永川区校级模拟)如图1,点A为直线l:yx与抛物线y=﹣x2+2x+3在x轴上的一个交点,点B(m,﹣2)为直线l:yx上一点,抛物线y=﹣x2+2x+3与y轴交于点C.
(1)求△ABC的面积;
(2)点P是直线l上方的抛物线上一点,过P作PE∥x轴交直线l于E,P作PF∥y轴交直线l于F,求PE+PF的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,将抛物线y=﹣x2+2x+3向右平移2个单位得到新抛物线y′,平移后的抛物线y′与原抛物线交于点Q,点M是新抛物线y′的对称轴上一点.若△AQM是以AQ为腰的等腰三角形,请直接写出点M的坐标.
【分析】(1)由△ABC的面积CT×(xB﹣xA),即可求解;
(2)由PF=(﹣x2+2x+3)﹣F(x)=﹣(x)2,即可求解;
(3)分AQ=AM、AQ=MQ两种情况,利用线段长度相等,即可求解.
【解答】解:(1)当yx2时,
解得:x=3,即点B(3,﹣2);
令y=﹣x2+2x+3=0,则x=﹣1或3,即点A(﹣1,0),
设直线l和y轴的交点为点T,则点T(0,),
则△ABC的面积CT×(xB﹣xA)(3)×(3+1)=7;
(2)如图2,由直线l的表达式yx知,tan∠xAB,
∵EF∥x轴,则∠xAB=∠PEF,
则tan∠PEF,则PE=2PF,
则PE+PF=3PF,
设点P(x,﹣x2+2x+3),则点F(x,x),
则PF=(﹣x2+2x+3)﹣F(x)=﹣(x)2,
即PF的最大值为,
则PE+PF的最大值为:3PF,此时,点P(,);
(3)∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4①,
则平移后的抛物线表达式为:y′=﹣(x﹣3)2+4②,
联立①②得:﹣x2+2x+3=﹣(x﹣3)2+4,
解得:x=2,
则点Q(2,3),
设点M(3,m),
由点A、M、Q的坐标得,AQ2=(2+1)2+32=18,AM2=(3+1)2+m2,MQ2=1+(m﹣3)2,
当AQ=AM时,则18=(3+1)2+m2,
解得:m,
则点M的坐标为:(3,)或(3,);
当AQ=MQ时,则18=1+(m﹣3)2,
解得:m=3,
即点M的坐标为:(3,3)或(3,3),
综上,点M的坐标为:(3,)或(3,)或(3,3)或(3,3).
【点评】本题考查了二次函数的综合题,涉及到解直角三角形、等腰三角形的性质、二次函数最值的确定等知识点,其中(3),分类求解是本题解题的关键.
20.(2024 山亭区二模)如图,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴相交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3),P是第四象限内这个二次函数的图象上一个动点,设点P的横坐标为m,过点P作PH⊥x轴于点H,与BC交于点M.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)将线段CA绕点C顺时针旋转90°,点A的对应点为A′,判断点A′是否落在抛物线上,并说明理由;
(3)求PM+2BH的最大值;
(4)如果△PMC是等腰三角形,直接写出点P的横坐标m的值.
【分析】(1)两点式设出解析式,将点C代入求出解析式即可;
(2)根据旋转的性质,求出A′的坐标,进行判断即可;
(3)设P点坐标为(m,m2﹣2m﹣3),则M点坐标为(m,m﹣3),H点坐标为(m,0),将PM+2BH转化为二次函数求最值即可;
(4)分CP=CM,CM=PM,CP=PM,三种情况进行讨论求解即可.
【解答】解:(1)∵抛物线与x轴相交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3),
∴设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x﹣3),
把C(0,﹣3),代入,得:﹣3=a(0+1)(0﹣3),
∴a=1,
∴y=(x+1)(x﹣3)=x2﹣2x﹣3;
(2)A′不在抛物线上;理由如下:
过点A′作A′D⊥y轴,∠AOC=∠CDA′=90°,
∵旋转,
∴AC=A′C,∠ACA′=90°,
∴∠ACO=∠CA′D=90°﹣∠A′CD,
∴△ACO≌△CA′D,
∴OA=CD,OC=A′D,
∵A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∴OA=CD=1,OC=A′D=3,
∴OD=2,
∴A′(3,﹣2),
∵y=x2﹣2x﹣3,当x=3时,y=32﹣2×3﹣3=0,
∴A′(3,﹣2)不在抛物线上;
(3)∵B(3,0),C(0,﹣3),
∴设直线BC:y=kx﹣3,将B(3,0)代入,得:k=1,
∴y=x﹣3;
设P点坐标为(m,m2﹣2m﹣3),则M点坐标为(m,m﹣3),H点坐标为(m,0).
∴PM=(m﹣3)﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+3m,BH=3﹣m.,BH=3﹣m.
∴.
当时,PM+2BH取最大值,最大值为.
(4)∵P(m,m2﹣2m﹣3),M(m,m﹣3),C(0,﹣3),
∴PM=m﹣3﹣m2+2m+3=﹣m2+3m,CM2=2m2,CP2=m2+(m2﹣2m)2,
当△PMC是等腰三角形时,分三种情况,
①PM=CM时,则:(﹣m2+3m)2=2m2,
解得:(舍),m=0(舍),;
②PM=CP时,则:(﹣m2+3m)2=m2+(m2﹣2m)2,
解得:m=0(舍),m=2;
③CM=CP时,则:2m2=m2+(m2﹣2m)2,
解得:m=0(舍),m=3(舍),m=1;
综上:m=1,m=2,.
【点评】本题考查待定系数法求解析式,旋转的性质,全等三角形的判定和性质,等腰三角形的定义,二次函数的综合应用.本题的综合性强,属于常见的中考压轴题.利用数形结合和分类讨论的思想求解,是解题的关键.
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【能力培优】浙教版数学九年级上册重难点与压轴题专题对点突破
重难点01 二次函数综合之等腰三角形的存在性
三层巩固强化:知识梳理 + 经典例题 + 强化练习
在初中数学中,等腰三角形存在性模型是一种用于解决特定几何问题的模型,主要用于判断是否存在一个点,使得以该点和给定的两个定点为顶点的三角形是等腰三角形。这类问题在中考中常以压轴题的形式出现,综合性强,对学生分析问题和解决问题的能力要求较高。等腰三角形存在性模型的问题描述:给定两个定点 A 和 B,在某条已知直线上(如坐标轴或直线方程)找一个动点 C,使得△ABC是等腰三角形。解等腰三角形的存在性问题,有几何法和代数法,把几何法和代数法相结合,可以使得解题又好又快。
1、“两圆一线”几何法
已知线段AB,在平面内找一点C,使△ABC为等腰三角形——
(1)以A点为圆心,AB为半径作圆,除AB所在直线与圆的交点外,圆上任意一点都可以与点A、B组成以AB为腰的等腰三角形,如图所示:
(2)以B点为圆心,BA为半径作圆,除AB所在直线与圆的交点外,圆上任意一点都可以与点A、B组成以AB为腰的等腰三角形,如图所示:
(3)作AB的垂直平分线,除与AB的交点外,垂直平分线上任意一点都可以组成以AB为底的等腰三角形,如图所示:
注:述图中的五个红色点不能与A、B两点组成等腰三角形,要去电,所以此方法又被称为“两圆一线去五点法”,为了更好的观察,下面我们将上述三个图形合并成一个,如图所示:
“两圆一线去五点”法会得到无数个满足条件的点C,一般题目中都会对C点都有限制条件,使得C点的个数变为有限的,所以此类题一定要考虑全面,将所有满足题中条件的点准确找出来,不能多,也不能少。
2、两点间距离公式代数法
代数法解题步骤:
(1)列出三边长的平方;
(2)分类列方程;
(3)解方程;
(4)检验。
注:若△ABC是等腰三角形,那么可以分为①AB=AC;②AB=BC;③AC=BC三种情况.
【典型应用】如图所示,在平面直角坐标系中,已知点D的坐标为(3,4),点P是轴正半轴上的一动点,如果是等腰三角形,求点P的坐标?
【解答】、、
【解析】代数法求解
设,由题意可得,
①当时,,解得,
当时,既不满足点P在轴的正半轴 ,也不存在;
②当时,,解得,如图4所示,
当时,存在,但点P不在轴的正半轴上,故舍去;
③当时,,解得.
(2024·四川雅安·中考真题)二次函数 是否存在某点,使得三角形为等腰三角形
在平面直角坐标系中,二次函数的图象与x轴交于,两点,与y轴交于点C.
(1)求二次函数的表达式;
(2)如图①,若点P是线段上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,当线段的长度最大时,求点Q的坐标;
(3)如图②,在(2)的条件下,过点Q的直线与抛物线交于点D,且.在y轴上是否存在点E,使得为等腰三角形?若存在,直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
1.(2024 莲湖区模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+8(a≠0)与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D.已知点A(﹣4,0),B(2,0).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)若在抛物线的对称轴上存在一点E,使得△ECD是以CD为腰的等腰三角形,请求出所有满足题意的点E的坐标.
2.(2023 雁塔区校级二模)如图,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点E为线段AC上一动点,过点E的直线EF平行于y轴并交抛物线于点F,当线段EF最大时,在x轴上是否存在这样的点P,使得以点E、B、P为顶点的三角形是以EB为腰的等腰三角形?若存在,请求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
3.如图,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于点B、点C,经过B、C两点的抛物线y=x2+bx+c与x轴的另一个交点为A,顶点为P.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在该抛物线的对称轴上是否存在点M,使以C,P,M为顶点的三角形为等腰三角形?若存在,请直接写出所符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.
4.(2024 蒲城县二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A(﹣1,0)、B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C,对称轴为直线l:x=1.
(1)求b、c的值;
(2)将抛物线L1向下平移m个单位长度(m>0)得到新抛物线L2新抛物线L2的顶点为P,抛物线L2与y轴交于点Q,如果△CPQ是等腰三角形,求抛物线L2的函数表达式.
5.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B两点,其顶点为(1,﹣4),直接y=x﹣2与x轴交于点D,与y轴交于点C,点P是x轴下方的抛物线上一动点,过P点作PF⊥x轴于点F,交直线CD于点E,设点P的横坐标为m.
(1)请直接写出抛物线的解析式;
(2)若PE=3EF,求m的值;
(3)连接PC,是否存在点P,使△PCE是以PE为底边的等腰三角形?若存在,请直接写出m的值;若不存在,请说明理由.
6.(2023秋 东湖区校级月考)如图,二次函数y=x2+bx+c的图象交x轴于点A(﹣3,0),B(1,0),交y轴于点C.点P(m,0)是x轴上的一动点,PM⊥x轴,交直线AC于点M,交抛物线于点N.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)①若点P仅在线段AO上运动,求线段MN的最大值;
②若点P在x轴上运动,当△CMN为等腰三角形时,写出所有满足条件的点P的坐标.
7.(2024 会东县二模)如图①,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于A,B两点,抛物线y=﹣x2﹣bx+c与y轴交于点C(0,4),与x轴正半轴交于点D(4,0),设M是点C,D间抛物线上的﹣点(包括端点).其横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2当m为何值时,△MAB面积S取得最大值?请说明理由;
(3)如图②,连接CD,抛物线上是否存在点Q,使得△CDQ是以CD为底的等腰三角形,如果存在,请求出点Q的坐标,不存在,请说明理由.
8.(2023秋 长海县期末)已知二次函数y=ax2+bx﹣3a经过点A(﹣1,0)、C(0,3),与x轴交于另一点B,抛物线的顶点为D.
(1)求此二次函数解析式;
(2)连接DC、BC、DB,求△BCD的面积;
(3)在对称轴右侧的抛物线上是否存在点P,使得△PDC为等腰三角形?若存在,求出符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
9.(2023秋 头屯河区期末)如图,点C为二次函数y=x2+2x+1的顶点,直线y=﹣x+m与该二次函数图象交于A(﹣3,4)、B两点(点B在y轴上),与二次函数图象的对称轴交于点D.
(1)求m的值及点C坐标;
(2)连接AC、BC,求S△ABC;
(3)在该二次函数的对称轴上是否存在点Q,使得以A,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请求出符合条件的Q点的坐标;若不存在,请说明理由.
10.(2024 西峰区校级一模)如图,抛物线yx2+mx+n与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D,已知A(﹣1,0),C(0,2).
(1)求抛物线的表达式;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PCD是以CD为腰的等腰三角形?如果存在,直接写出P点的坐标;如果不存在,请说明理由;
(3)点E是线段BC上的一个动点,过点E作x轴的垂线与抛物线相交于点F,当点E运动到什么位置时,四边形CDBF的面积最大?求出四边形CDBF的最大面积及此时E点的坐标.
11.(2023秋 招远市期末)如图,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴的交点分别为A(﹣3,0)和B(1,0),与y轴交于点C,连接AC、BC,点M是线段OA上,不与点O、A重合的一个动点,过点M作DM⊥x轴,交抛物线于点D,交AC于点E,其对称轴与x轴交于点H.
(1)求抛物线的表达式;
(2)在点M的运动过程中,能否使线段DE=CE?若能,请求出点M的坐标,若不能,请说明理由;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PHC是等腰三角形?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
12.(2024 泸州一模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(﹣1,0),C(0,3)两点,并与x轴交于另一点B.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)求点B坐标;
(3)设P(x,y)是抛物线上的一个动点,过点P作直线l⊥x轴于点M,交直线BC于点N.
①若点P在第一象限内,试问:线段PN的长度是否存在最大值?若存在,求出它的最大值及此时x的值;若不存在,请说明理由;
②当点P运动到某一位置时,能构成以BC为底边的等腰三角形,求此时点P的坐标及等腰△BPC的面积.
13.(2024 达州)如图1,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于点A(﹣3,0)和点B(1,0),与y轴交于点C,点D是抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,连接AC,DC,直线AC交抛物线的对称轴于点M,若点P是直线AC上方抛物线上一点,且S△PMC=2S△DMC,求点P的坐标;
(3)若点N是抛物线对称轴上位于点D上方的一动点,是否存在以点N,A,C为顶点的三角形是等腰三角形,若存在,请直接写出满足条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由.
14.如图,二次函数y=x2﹣4x+3的图象与x轴交于A,B两点(点B在点A的右侧),与y轴交于点C,抛物线的对称轴与x轴交于点D.
(1)求点A,B,D的坐标.
(2)在y轴上是否存在一点P,使△PBC为等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标.
(3)若动点M从点A出发,以每秒1个单位长度的速度沿AB向点B运动,同时另一个动点N从点D出发,以每秒2个单位长度的速度在抛物线的对称轴上运动,当点M到达点B时,点M,N同时停止运动,问点M,N运动到何处时,△MNB的面积最大?试求出最大面积.
16.如图,抛物线yx2+bx+c经过A(﹣2,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,点P是抛物线上的一个动点,且点P在对称轴的右侧,x轴的下方,连接PB,PC.
(1)求抛物线的对称轴及b,c的值;
(2)当四边形OBPC的面积等于11时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,若点M是对称轴上的一点,试判断是否存在这样的点M,使得以点C,P,M为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请直接写出点M的坐标,若不存在,请说明理由.
17.(2022 岚山区一模)已知抛物线y=ax2+bx+8与x轴交于A(﹣3,0),B(8,0)两点,交y轴于点C,点P是抛物线上一个动点,且点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,若点P在BC上方的抛物线上运动(不与B、C重合),过点P作x轴的垂线,垂足为E,交BC于点D,过点P作BC的垂线,垂足为Q,若△PQD≌△BED,求m的值;
(3)如图2,将直线BC沿y轴向下平移5个单位,交x轴于点M,交y轴于点N.过点P作x轴的垂线,交直线MN于点D,是否存在一点P,使△BMD是等腰三角形?若存在,请直接写出符合条件的m的值;若不存在,请说明理由.
18.(2023秋 沙坪坝区校级期中)如图,抛物线y=﹣x2+2x+8与x轴交于A、B两点,过点A的直线y=x+2与抛物线交于点C,与y轴交于点D.
(1)求△ABC的面积;
(2)若点P为直线AC上方抛物线上的动点,求点P到直线AC距离的最大值;
(3)将抛物线沿射线AC的方向平移个单位长度,平移后的顶点记作M,原抛物线的顶点关于新抛物线的对称轴的对称点记作N,E为直线AC上的动点,是否存在点E,使得以M、N、E为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
19.(2024 永川区校级模拟)如图1,点A为直线l:yx与抛物线y=﹣x2+2x+3在x轴上的一个交点,点B(m,﹣2)为直线l:yx上一点,抛物线y=﹣x2+2x+3与y轴交于点C.
(1)求△ABC的面积;
(2)点P是直线l上方的抛物线上一点,过P作PE∥x轴交直线l于E,P作PF∥y轴交直线l于F,求PE+PF的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图2,将抛物线y=﹣x2+2x+3向右平移2个单位得到新抛物线y′,平移后的抛物线y′与原抛物线交于点Q,点M是新抛物线y′的对称轴上一点.若△AQM是以AQ为腰的等腰三角形,请直接写出点M的坐标.
20.(2024 山亭区二模)如图,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴相交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3),P是第四象限内这个二次函数的图象上一个动点,设点P的横坐标为m,过点P作PH⊥x轴于点H,与BC交于点M.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)将线段CA绕点C顺时针旋转90°,点A的对应点为A′,判断点A′是否落在抛物线上,并说明理由;
(3)求PM+2BH的最大值;
(4)如果△PMC是等腰三角形,直接写出点P的横坐标m的值.
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