2020中考数学压轴题专题17 二次函数的面积问题.doc
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1、 专题专题 1 17 7 二次函数的二次函数的面积面积问题问题 【考点【考点 1】二次函数二次函数的线段最值问题的线段最值问题 【例【例 1 1】如图,抛物线如图,抛物线 yax2+bx+c 经过经过 A(1,0) 、) 、B(4,0) 、) 、C(0,3)三点,)三点,D 为直线为直线 BC 上方抛上方抛 物线上一动点,物线上一动点,DEBC 于点于点 E (1)求抛物线的函数表达式;)求抛物线的函数表达式; (2)求线段)求线段 DE 长度的最大值长度的最大值 【答案】【答案】 (1)y 3 4 x2+ 9 4 x+3; (2)最大值是12 5 【解析】【解析】 【分析】 (1)根据待定系
2、数法,可得函数解析式; (2)根据平行于 y 轴直线上两点间的距离是较大的纵坐标减较小的纵坐标,可得 DM,根据相似三角形的 判定与性质,可得 DE 的长,根据二次函数的性质,可得答案 【详解】 解: (1)由题意得, 0 1640 3 abc abc c , 解得, 3 4 9 4 3 a b c , 抛物线的函数表达式为 y 3 4 x2+ 9 4 x+3; (2)过点 D 作 DMx 轴交 BC 于 M 点, 由勾股定理得,BC 22 OCOB 5, 设直线 BC 的解析是为 ykx+b, 则 40 3 kb b , 解得 3 4 3 k b , 直线 BC 的解析是为 y 3 4 x+
3、3, 设点 M 的坐标为(a, 3 4 a+3) , DM( 3 4 a2+ 9 4 a+3)( 3 4 a+3) 3 4 a2+3a, DMEOCB,DEMBOC, DEMBOC, DEBO DMBC ,即 DE DM 4 5 , 解得,DE 4 5 DM DE 3 5 a2+ 12 5 a 3 5 (a2)2+ 12 5 , 当 a2 时,DE 取最大值,最大值是 12 5 【点睛】 本题考查的是二次函数、一次函数的性质,相似三角形的判定和性质,掌握待定系数法求二次函数解析式、 一次函数解析式的一般步骤是解题的关键 【变式【变式 1 1- -1 1】已知抛已知抛物线物线 y=mx2+2mx
4、+m-1 和直线和直线 y=mx+m-1,且,且 m0 (1)求抛物线的顶点坐标;)求抛物线的顶点坐标; (2)试说明抛物线与直线有两个交点;)试说明抛物线与直线有两个交点; (3)已知点)已知点 T(t,0) ,且) ,且-1t1,过点,过点 T 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 P,与直线交于点,与直线交于点 Q,当,当 0m3 时,求线段时,求线段 PQ 长的最大值长的最大值 【答案】【答案】 (1) (-1,-1) ; (2)见解析; (3)PQ 的最大值为 6. 【解析】【解析】 【分析】 (1)化为顶点式即可求顶点坐标; (2)由 y=mx2+2mx+m-
5、1 和 y=mx+m-1 可得:mx2+2mx+m-1=mx+m-1,整理得,mx(x+1)=0,即可知抛 物线与直线有两个交点; (3)由(2)可得:抛物线与直线交于(-1,-1)和(0,m-1)两点,点 P 的坐标为(t,mt2+2mt+m-1) , 点 Q 的坐标为(t,mt+m-1) 故分两种情况进行讨论:如图 1,当-1t0 时;如图 2,当 0t1 时, 求出对应的最大值即可 【详解】 解: (1)y=mx2+2mx+m-1=m(x+1)2-1, 抛物线的顶点坐标为(-1,-1) (2)由 y=mx2+2mx+m-1 和 y=mx+m-1 可得:mx2+2mx+m-1=mx+m-1
6、, mx2+mx=0,mx(x+1)=0, m0, x1=0,x2=-1 抛物线与直线有两个交点 (3)由(2)可得:抛物线与直线交于(-1,-1)和(0,m-1)两点, 点 P 的坐标为(t,mt2+2mt+m-1) ,点 Q 的坐标为(t,mt+m-1) 如图 1,当-1t0 时,PQ= 2 QP yymtmt= 2 11 () 24 m tm m0, 当 1 2 t 时,PQ 有最大值,且最大值为 1 4 m 0m3, 1 4 m 3 4 ,即 PQ 的最大值为 3 4 如图 2,当 0t1 时,PQ= 2 PQ yymtmt= 2 11 () 24 m tm m0, 当 t=1 时,P
7、Q 有最大值,且最大值为 2m 0m3, 02m6,即 PQ 的最大值为 6 综上所述,PQ 的最大值为 6 【点睛】 此题主要考查二次函数的应用, (1) (2)题相对简单, (3)题要分情况进行讨论方右解答,因此做此类题 型,在进行分类讨论时,尽量通过大致图象数型结合进行解答 【变式【变式 1 1- -2 2】如图如图 1,已知抛物线,已知抛物线 y=x2+mx+m2 的顶点为的顶点为 A,且经过点,且经过点 B(3,3) ) (1)求顶点)求顶点 A 的坐标的坐标 (2)若)若 P 是抛物线上且位于直线是抛物线上且位于直线 OB 上方的一个动点,求上方的一个动点,求 OPB 的面积的最大
8、值及比时点的面积的最大值及比时点 P 的坐标;的坐标; (3)如图)如图 2,将原抛物线沿射线,将原抛物线沿射线 OA 方向进行平移得到新的抛物线,新抛物线与射线方向进行平移得到新的抛物线,新抛物线与射线 OA 交于交于 C,D 两点,两点, 请问:在抛物线平移的过程中,线段请问:在抛物线平移的过程中,线段 CD 的长度的长度是否为定值?若是,请求出这个定值;若不是是否为定值?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理,请说明理 由由 【答案】【答案】 (1) (1,1) ; (2)P( , ) ; (3). 【解析】【解析】 【分析】 (1)根据待定系数法,可得函数解析式,根据配方法,可得顶点坐
9、标; (2)过点 P 作 y 轴的平行线交 OB 与点 Q,求出直线 BP 的解析式,表示出点 Q 的坐标,根据三角形的面 积公式列出函数关系式,利用二次函数的最值可得 P 点坐标; (3)根据平移规律,可得新抛物线,根据联立抛物线与 OA 的解析式,可得 C、D 点的横坐标,根据勾股 定理,可得答案 【详解】 解: (1)把 B(3,3)代入 y=x2+mx+m2得:3=32+3m+m2, 解得 m=2, y=x2+2x=(x+1)2+1, 顶点 A 的坐标是(1,1) ; (2)过点 P 作 y 轴的平行线交 OB 与点 Q. 直线 OB 的解析式为 y=x, 故设 P(n,n2+2n)
10、,Q(n,n) , PQ=n2+2n(n)=n2+3n, S OPB=(n2+3n)=(n)+, 当 n=时,S OPB的最大值为 此时 y=n2+2n=, P(,) ; (3)直线 OA 的解析式为 y=x, 可设新的抛物线解析式为 y=(xa)2+a, 联立, (xa)2+a=x, x1=a,x2=a1, 即 C、D 两点间的横坐标的差为 1, CD= 【点睛】 本题考查了待定系数法求函数解析式,三角形的面积公式,利用二次函数求最值,勾股定理二次函数与一 次函数的交点问题,难度适中,是常见题型. 【考点【考点 2】二次函数二次函数的面积定值的面积定值问题问题 【例【例 2 2】已知二次函数
11、已知二次函数 2 248yxmxm (1)图象经过点)图象经过点1,1( )时,则时,则m_; (2)当)当2x时,函数值时,函数值 y 随随 x 的增大而减小,求的增大而减小,求 m 的取值范围;的取值范围; (3)以抛物线)以抛物线 2 248yxmxm的顶点的顶点 A 为一个顶点作该抛物线的内接正三角形为一个顶点作该抛物线的内接正三角形AMN(M,N 两点两点 在抛物线上) ,请问:在抛物线上) ,请问:AMN的面积是与的面积是与 m 无关的定值吗?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由无关的定值吗?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由 【答案】【答案】 (1)4; (2)m2;
12、(3)AMN的面积是与 m 无关的定值,S AMN3 3. 【解析】【解析】 【分析】 (1)将点1,1( )代入二次函数解析式即可求出 m; (2)求出二次函数的对称轴为 xm,由抛物线的开口向上,在对称轴的左边 y 随 x 的增大而减小,可求 出 m 的取值范围; (3)在抛物线内作出正三角形,求出正三角形的边长,然后计算三角形的面积,可得到 AMN 的面积是 与 m 无关的定值 【详解】 解: (1)将点1,1( )代入 2 248yxmxm可得:1 1 248mm , 解得:m=4; (2)二次函数 2 248yxmxm的对称轴是:xm, 当 x2 时,函数值 y 随 x 的增大而减小
13、, m2; (3)AMN的面积是与 m 无关的定值; 如图:顶点 A 的坐标为(m,m24m8) , AMN 是抛物线的内接正三角形,MN 交对称轴于点 B, tanAMBtan60 3 AB BM =, AB3BM3BN, 设 BMBNa,则 AB3a, 点 M 的坐标为(ma,3am24m8) , 点 M 在抛物线上, 3am 24m8(ma)22m(ma)4m8, 整理得: 2 30aa-= , 解得:a3或 a0(舍去) , AMN 是边长为2 3的正三角形, AB=3,S AMN 1 2 3 33 3 2 ,与 m 无关. 【点睛】 本题是二次函数综合题,考查了二次函数的图象和性质、
14、等边三角形的性质以及特殊角三角函数的应用, 其中(3)问有一定难度,根据点 M 在抛物线上,求出正三角形的边长是解题关键 【变式【变式 2 2- -1 1】如图, 已知抛物线交如图, 已知抛物线交 x 轴于轴于 A、 B 两点, 交两点, 交 y 轴于轴于 C 点,点, A 点坐标为 (点坐标为 (1, 0) ,) , OC=2, OB=3, 点点 D 为抛物线的顶点为抛物线的顶点 (1)求抛物线的解析式;)求抛物线的解析式; (2)P 为坐标平面内一点,以为坐标平面内一点,以 B、C、D、P 为顶点的四边形是平行四边形,求为顶点的四边形是平行四边形,求 P 点坐标;点坐标; (3)若抛物线上
15、有且仅有三个点)若抛物线上有且仅有三个点 M1、M2、M3使得使得 M1BC、 M2BC、 M3BC 的面积均为定值的面积均为定值 S,求出,求出 定值定值 S 及及 M1、M2、M3这三个点的坐标这三个点的坐标 【答案】【答案】 (1)y= 2 3 x2+ 4 3 x+2;(2)见解析; (3)见解析. 【解析【解析】 【详解】 分析: (1)由 OC 与 OB 的长,确定出 B 与 C 的坐标,再由 A 坐标,利用待定系数法确定出抛物线解析式 即可; (2)分三种情况讨论:当四边形 CBPD 是平行四边形;当四边形 BCPD 是平行四边形;四边形 BDCP 是平 行四边形时,利用平移规律确
16、定出 P 坐标即可; (3)由 B 与 C 坐标确定出直线 BC 解析式,求出与直线 BC 平行且与抛物线只有一个交点时交点坐标,确 定出交点与直线 BC 解析式,进而确定出另一条与直线 BC 平行且与 BC 距离相等的直线解析式,确定出所 求 M 坐标,且求出定值 S 的值即可 详解: (1)由 OC=2,OB=3,得到 B(3,0) ,C(0,2) , 设抛物线解析式为 y=a(x+1) (x3) , 把 C(0,2)代入得:2=3a,即 a= 2 3 , 则抛物线解析式为 y= 2 3 (x+1) (x3)= 2 3 x2+ 4 3 x+2; (2)抛物线 y= 2 3 (x+1) (x
17、3)= 2 3 x2+ 4 3 x+2= 2 3 (x1)2+ 8 3 , D(1, 8 3 ) , 当四边形 CBPD 是平行四边形时,由 B(3,0) ,C(0,2) ,得到 P(4, 2 3 ) ; 当四边形 CDBP 是平行四边形时,由 B(3,0) ,C(0,2) ,得到 P(2, 2 3 ) ; 当四边形 BCPD 是平行四边形时,由 B(3,0) ,C(0,2) ,得到 P(2, 14 3 ) ; (3)设直线 BC 解析式为 y=kx+b, 把 B(3,0) ,C(0,2)代入得: 30 2 kb b , 解得: 2 3 2 k b , y= 2 3 x+2, 设与直线 BC
18、平行的解析式为 y= 2 3 x+b, 联立得: 2 2 3 24 2 33 yxb yxx , 消去 y 得:2x26x+3b6=0, 当直线与抛物线只有一个公共点时, =368(3b6)=0, 解得:b= 7 2 ,即 y= 2 3 x+ 7 2 , 此时交点 M1坐标为( 3 2 , 5 2 ) ; 可得出两平行线间的距离为 9 13 26 , 同理可得另一条与 BC 平行且平行线间的距离为 9 13 26 的直线方程为 y= 2 3 x+ 1 2 , 联立解得:M2( 33 2 2 , 1 2 2 ) ,M3( 3+3 2 2 , 1 2 2 ) , 此时 S=1 点睛:此题属于二次函
19、数综合题,涉及的知识有:待定系数法求函数解析式,一次函数的性质,利用了分 类讨论的思想,熟练掌握待定系数法是解本题的关键 【变式【变式 2 2- -2 2】如图:已知抛物线如图:已知抛物线 1 3(0) 2 yxmxmm m 与与x轴交于轴交于 A、B 两点(点两点(点 A 在点在点 B 左侧) ,与左侧) ,与y交于点交于点 C,抛物线对称轴与,抛物线对称轴与x轴交于点轴交于点 D, 9 3 ,0 2 E 为为x轴上一点轴上一点 (1)写出点)写出点 A、B、C 的坐标(用的坐标(用m表示) ;表示) ; (2)若以)若以 DE 为直径的圆经过点为直径的圆经过点 C 且与抛物线交于另一点且与
20、抛物线交于另一点 F, 求抛物线解析式;求抛物线解析式; P 为线段为线段 DE 上一动(不与上一动(不与 D、E 重合) ,过重合) ,过 P 作作PQEC作作PHDF,判断,判断 PQPH DCEF 是否为定值,是否为定值, 若是若是,请求出定值,若,请求出定值,若不是,请说明理由;不是,请说明理由; (3)如图)如图,将线段,将线段AB绕点绕点A顺时针旋转顺时针旋转 30 ,与,与y相交于点相交于点M,连接,连接BM.点点S是线段是线段AM的中的中点,点, 连接连接OS.若点若点N是线段是线段BM上一个动点,连接上一个动点,连接SN,将,将 SMN绕点绕点S逆时针旋转逆时针旋转60得到得
21、到 SOT,延长,延长 TO交交BM于点于点K若若 KTN的面积等于的面积等于 ABM的面积的的面积的 1 12 ,求线段,求线段MN的长的长 【答案】【答案】 (1)A(-3m,0),B(m,0),C(0, 3 2 m) (2) 2 3 3 3 12 yxx , +1 PQPH DCEF ,理由见解析; (3)线段MN的长为 2 或2 5 【解析】【解析】 (1)A(-3m,0) ,B(m,0) ,C(0, 3 2 m) (2) DCE 为直角三角形 OC2=OD OE,m=2 3, 2 3 3 3 12 yxx DE 为直径,DCE=DFE=90 ,PQEC,PHDF,PQDC,PHEF
22、PQPE DCDE , PHDP EFDE ,+1 PQPHPEDPDE DCEFDEDE (3)A(6 3 ,0) ,B(2 3,0) ,又OAM=60 ,cos30 = OM OA ,OM=6,M(0,6) 又 tanABM= OM OB = 3,OBM=60 ,AMB=90 , S是线段AM的中点,OSM=60 ,AOS=30 ,又SOT=90 ,AOT=60 , 直线 TK:y=- 3x;BM:y=3x-6,联立两个方程,解得:K(3,-3) 设 MN=a,TK=TO+OK=a+2 3,KTN 的高 h=TK sin60 = 3 3 2 a NK=2 3a,S KTN= 1 12 S
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