2020中考数学压轴题专题16 二次函数的存在性问题.doc
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1、 专题专题 1616 二次函数的存在性问题二次函数的存在性问题 【典例分析】 【考点【考点 1】二次函数与相似三角形问题二次函数与相似三角形问题 【例【例 1 1】已知抛物线已知抛物线 2 3yaxbx与与 x 轴分别交于轴分别交于 (3,0)A ,(1,0)B两点,与两点,与 y 轴交于点轴交于点 C (1)求抛物线的表达式及顶点)求抛物线的表达式及顶点 D 的坐标;的坐标; (2)点)点 F 是线段是线段 AD 上一个动点上一个动点 如图如图 1,设,设 AF k AD ,当,当 k 为何值时,为何值时, 2 CFAD 1 . 如图如图 2,以,以 A,F,O 为顶点的三角形是否与为顶点的
2、三角形是否与ABC相似?若相似,求出点相似?若相似,求出点 F 的坐标;若不相似,请说明的坐标;若不相似,请说明 理由理由 【答案】【答案】 (1) 2 23yxx , D 的坐标为( 1,4) ; (2) 1 2 k ; 以 A, F, O 为顶点的三角形与ABC 相似,F 点的坐标为 6 18 , 55 或(2,2) 【解析】【解析】(1)将 A、B 两点的坐标代入二次函数解析式,用待定系数法即求出抛物线对应的函数表达式,可 求得顶点D( 1,4); (2)由 A、C、D 三点的坐标求出AC 3 2 ,DC 2 ,AD2 5,可得ACD为直角三角形,若 1 CFAD 2 ,则点 F 为 A
3、D 的中点,可求出 k 的值; 由条件可判断DACOBC,则OAFACB,若以 A,F,O 为顶点的三角形与ABC相似, 可分两种情况考虑:当AOFABC或AOFCAB45 时,可分别求出点 F 的坐标 【详解】(1)抛物线 2 yaxbx3过点A( 3,0) ,B(1,0), 9330 30 ab ab ,解得: 1 2 a b , 抛物线解析式为 2 yx2x3 ; 2 2 yx2x3x14 , 顶点 D 的坐标为( 1,4); (2)在RtAOC中,OA3,OC3, 222 ACOAOC18, D1,4,C 0,3,A3,0, 222 CD112, 222 AD2420, 222 ACC
4、DAD, ACD为直角三角形,且ACD90 , 1 CFAD 2 , F 为 AD 的中点, AF1 AD2 , 1 k 2 ; 在RtACD中, DC21 tanACD AC33 2 , 在RtOBC中, OB1 tanOCB OC3 , ACDOCB, OAOC, OACOCA45 , FAOACB, 若以 A,F,O 为顶点的三角形与ABC相似,则可分两种情况考虑: 当AOFABC时,AOFCBA, OF BC , 设直线 BC 的解析式为ykxb, 0 3 kb b ,解得: 3 3 k b , 直线 BC 的解析式为y=3x+3, 直线 OF 的解析式为y=3x, 设直线 AD 的解
5、析式为y=mx+n, 4 30 kb kb ,解得: 2 6 k b , 直线 AD 的解析式为y=2x6, 26 3 yx yx ,解得: 6 5 18 5 x y , 6 18 F, 55 当AOFCAB45 时,AOFCAB, CAB45 , OFAC, 直线 OF 的解析式为y= x , 26 yx yx ,解得: 2 2 x y , F2,2, 综合以上可得 F 点的坐标为 6 18 , 55 或(2,2) 【点睛】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、相似三角形的判定与性 质和直角三角形的性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质;会运用分类讨
6、论的思想 解决数学问题 【变式【变式 1 1- -1 1】如图,抛物线如图,抛物线 2 y2axxc经过经过( 1,0)A ,B两点,且与两点,且与y轴交于点轴交于点 (0,3)C,抛物线与,抛物线与 直线直线1yx 交于交于A,E两点两点 (1)求抛物线的)求抛物线的解析式;解析式; (2)坐标轴上是否存在一点)坐标轴上是否存在一点Q,使得,使得AQE是以是以AE为底边的等腰三角形?若存在,请直接写出点为底边的等腰三角形?若存在,请直接写出点Q的的 坐标;若不存在,说明理由坐标;若不存在,说明理由 (3)P点在点在x轴上且位于点轴上且位于点B的左侧,若的左侧,若以以P,B,C为顶点的三角形与
7、为顶点的三角形与ABE相似,求点相似,求点P的坐标的坐标 【答案】【答案】 (1) 2 yx2x3 ; (2)存在,4 0Q,或04,理由见解析; (3) 3 p0 5 ,或 9 p0 2 , 【解析】【解析】 (1)将 A、C 的坐标代入 2 y2axxc求出 a、c 即可得到解析式; (2)先求出 E 点坐标,然后作 AE 的垂直平分线,与 x 轴交于 Q,与 y 轴交于 Q,根据垂直平分线的性质 可知 Q、与 A、E,Q与 A、E 组成的三角形是以 AE 为底边的等腰三角形,设 Q 点坐标(0,x),Q坐标(0,y), 根据距离公式建立方程求解即可; (3)根据 A、E 坐标,求出 AE
8、 长度,然后推出BAE=ABC=45 ,设p0m,由相似得到 PBAB BCAE 或 PBAE BCAB ,建立方程求解即可 【详解】 (1)将( 1,0)A ,(0,3)C代入 2 y2axxc得: 20 3 ac c ,解得 1 3 a c 抛物线解析式为 2 y23 xx (2)存在,理由如下: 联立y1x 和 2 yx2x3 , 2 y1 23 x yxx ,解得 1 0 x y 或 4 5 x y E 点坐标为(4,-5), 如图,作 AE 的垂直平分线,与 x 轴交于 Q,与 y 轴交于 Q, 此时 Q 点与 Q点的坐标即为所求, 设 Q 点坐标(0,x),Q坐标(0,y), 由
9、QA=QE,QA= QE 得: 22 1405 xx , 2222 0 10045yy 解得4x,4y 故 Q 点坐标为4 0,或04, (3)( 1,0)A , 45E, 2 2 1 45 =5 2 AE , 当 2 230xx时,解得1x或 3 B 点坐标为(3,0), 3OBOC 45ABC,4AB , 3 2BC , 由直线1yx 可得 AE 与 y 轴的交点为(0,-1),而 A 点坐标为(-1,0) BAE=45 设p0m,则3 mBP , PBC和ABE相似 PBAB BCAE 或 PBAE BCAB ,即 34 3 25 2 m 或 35 2 43 2 m 解得 3 5 m 或
10、 9 2 m , 3 p0 5 ,或 9 p0 2 , 【点睛】本题考查二次函数的综合问题,是中考常见的压轴题型,熟练掌握待定系数法求函数解析式,等 腰三角形的性质,以及相似三角形的性质是解题的关键 【变式【变式 1 1- -2 2】如图,已知抛物线如图,已知抛物线 1 (2)()yxxm m (m0)与与 x 轴相交于点轴相交于点 A,B,与,与 y 轴相交于点轴相交于点 C, 且点且点 A 在点在点 B 的左侧的左侧. (1)若抛物线过点()若抛物线过点(2,2) ,求抛物线的解析式;,求抛物线的解析式; (2)在()在(1)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在一点)的条件下,抛物线的对称轴
11、上是否存在一点 H,使,使 AH+CH 的值最小,若存在,求出点的值最小,若存在,求出点 H 的的 坐标;若不存在,请说明理由;坐标;若不存在,请说明理由; (3)在第四象限内,抛物线上是否存在点)在第四象限内,抛物线上是否存在点 M,使得以点,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与为顶点的三角形与 ACB 相似?若存相似?若存 在,求出在,求出 m 的值;若不存在,请说明理由的值;若不存在,请说明理由. 【答案】【答案】 (1) 2 11 2 42 yxx ; (2)点 H 的坐标为(1, 3 2 ) ; (3)当 m=2 2 2 时,在第四象限内 抛物线上存在点 M,使得以点 A,B,M
12、为顶点的三角形与 ACB 相似. 【解析】【解析】 分析: (1)把点(2,2)代入 1 (2)()? (0)yxxmm m 中,解出 m 的值即可得到抛物线的解析式; (2)由(1)中所得解析式求出点 A、B、C 的坐标,由题意可知,点 A、B 关于抛物线的对称轴对称,这 样连接 BC 与对称轴的交点即为所求的点 H, 根据 B、 C 的坐标求出直线 BC 的解析式即可求得点 H 的坐标; (3)由解析式 1 (2)()? (0)yxxmm m 可得点 A、B、C 的坐标分别为(-2,0) 、 (m,0)和(0,2) , 如下图,由图可知ACB 和ABM 是钝角,因此存在两种可能性:当 AC
13、BABM, ACBMBA,分这两种情况结合题中已知条件进行分析解答即可. 详解: (1)把点(2,2)代入抛物线, 得 2= 1 222m m . 解得 m=4. 抛物线的解析式为 2 111 yx2x4xx2 442 . (2)令 2 11 yxx20 42 ,解得 12 x2x4 ,. 则 A(-2,0) ,B(4,0). 对称轴 x=- 1 2 1 1 2 4 . 2 11 yxx2 42 中当 x=0 时,y=2, 点 C 的坐标为(0,2). 点 A 和点 B 关于抛物线的对称轴对称, 连接 BC 与对称轴的交点即为点 H,此时 AH+CH 的值最小, 设直线 BC 的解析式为 y=
14、kx+b, 把 B(4,0) ,C(0,2)代入得: 40 2 kb b ,解得: 1 2 2 k b , 直线 BC 的解析式为 y= 1 x2 2 . 当 x=1 时,y= 1 12 2 = 3 2 . 点 H 的坐标为(1, 3 2 ). (3)假设存在点 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与 ACB 相似. 如下图,连接 AC,BC,AM,BM,过点 M 作 MNx 轴于点 N, 由图易知,ACB 和ABM 为钝角, 当 ACBABM 时,有 AC AB = AB AM ,即 2 ABAC?AM . A(-2,0) ,C(0,2) ,即 OA=OC=2, CAB=BAM= o 4
15、5. MNx 轴,BAM=AMN=45 , AN=MN. 可设 M 的坐标为: (x,-x-2) (x0) , 把点 M 的坐标代入抛物线的解析式,得:-x-2= 1 x2xm m . 化简整理得:x=2m, 点 M 的坐标为: (2m,-2m-2). AM= 22 2m22m22 2 m 1 . 2 ABAC?AM,AC=2 2,AB=m+2, 2 m22 22 2 m1. 解得:m=2 2 2 . m0, m=2 2 2 . 当 ACBMBA 时,有 AB MA = CB BA ,即 2 ABCB?MA . CBA=BAM,ANM=BOC= o 90, ANMBOC, MN AN = CO
16、 BO . BO=m,设 ON=x, 2 MN x = 2 m ,即 MN= 2 m (x+2). 令 M(x, 2 x2 m ) (x0) , 把 M 点的坐标代入抛物线的解析式, 得 2 x2 m = 1 x2xm m . 解得 x=m+2.即 M(m+2, 2 m4 m ). 2 ABCB?MA,CB= 2 m4ANm4, ,MN= 2 m4 m , 2 22 2 2 4 m4 m2m4?m4 m . 化简整理,得 16=0,显然不成立. 综上所述, 当 m=2 2 2 时, 在第四象限内抛物线上存在点 M, 使得以点 A, B, M 为顶点的三角形与 ACB 相似. 点睛:本题是一道二
17、次函数和几何图形综合的题目,解题的要点有以下两点: (1)“知道点 A、B 是关于抛 物线的对称轴对称的,连接 BC 与对称轴的交点即为所求的点 H”是解答第 2 小题的关键; (2)“能根据题意 画出符合要求的图形,知道ACB 和ABM 为钝角,结合题意得到存在:当 ACBABM, ACBMBA 这两种可能情况”是解答第 3 小题的关键. 【考点【考点 2】二次函数与二次函数与直角三角形问题直角三角形问题 【例【例 2 2】如图,抛物线如图,抛物线 2 0yaxbxc a的顶点坐标为的顶点坐标为2, 1,图象与,图象与y轴交于点轴交于点0,3C,与,与x轴轴 交于交于A、B两点两点 1求抛物
18、线的解析式;求抛物线的解析式; 2设抛物线对称轴与直线设抛物线对称轴与直线BC交于点交于点D,连接,连接AC、AD,求,求ACD的面积;的面积; 3点点E为直线为直线BC上的任意一点,过点上的任意一点,过点E作作x轴的垂线与抛物线交于点轴的垂线与抛物线交于点F,问是否存在点,问是否存在点E使使DEF为为 直角三直角三角形?若存在,求出点角形?若存在,求出点E坐标,若不存在,请说明理由坐标,若不存在,请说明理由 【答案】【答案】(1) 22 (2)143yxxx ;(2)2;(3)见解析. 【解析】【解析】 (1)可设抛物线解析式为顶点式,把 C 点坐标代入可求得抛物线解析式; (2)由抛物线解
19、析式可求得 A、B 坐标,利用待定系数法可求得直线 BC 解析式,利用对称轴可求得 D 点 坐标,则可求得 AD2、AC2和 CD2,利用勾股定理的逆定理可判定 ACD 为直角三角形,则可求得其面积; (3)根据题意可分DFE=90 和EDF=90 两种情况,当DFE=90 时,可知 DFx 轴,则可求得 E 点纵 坐标,代入抛物线解析式可求得 E 点坐标;当EDF=90 时,可求得直线 AD 解析式,联立直线 AC 和抛物 线解析式可求得点 E 的横坐标,代入直线 BC 可求得点 E 的坐标 【详解】解: 1抛物线的顶点坐标为2, 1, 可设抛物线解析式为 2 (2)10ya xa, 把0,
20、3C代入可得 2 (02)13a ,解得1a , 抛物线解析式为 22 (2)143yxxx ; 2在 2 43yxx中,令 0y 可得 2 430xx,解得1x 或3x , 1,0A,3,0B, 设直线BC解析式为3ykx,把3,0B代入得:330k ,解得1k , 直线BC解析式为 3yx , 由 1可知抛物线的对称轴为2x,此时231y , 2,1D, 2 2AD , 2 10AC , 2 8CD , 222 ADCDAC, ACD是以AC为斜边的直角三角形, 11 22 22 22 ACD SAD CD; 3由题意知 / /EFy轴,则 90FEDOCB , DEF为直角三角形,分90
21、DFE和90EDF两种情况, 当90DFE 时,即/ /DFx轴,则D、F的纵坐标相同, F点纵坐标为1, 点F在抛物线上, 2 431xx,解得22x ,即点E的横坐标为22, 点E在直线BC上, 当 22x 时,312yx ,当 22x 时,312yx , E点坐标为 22,12或 22,12; 当90EDF 时, 1,0A,2,1D, 直线AD解析式为 1yx, 直线BC解析式为 3yx , ADBC, 直线AD与抛物线的交点即为E点, 联立直线AD与抛物线解析式有 2 431xxx,解得1x 或4x, 当1x 时,32yx ,当4x时,31yx , E点坐标为1,2或4, 1, 综上可
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