中考数学压轴题二次函数与圆.doc
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1、 二次函数与圆综合二次函数与圆综合 板块板块 考试要求考试要求 A 级要求 B 级要求 C 级要求 二次函数 1.能根据实际情境了解二次函数 的意义; 2.会利用描点法画出二次函数的 图像; 1.能通过对实际问题中的情境分析确定二次函数的 表达式; 2.能从函数图像上认识函数的性质; 3.会确定图像的顶点、对称轴和开口方向; 4.会利用二次函数的图像求出二次方程的近似解; 1.能用二次函数解决简单的 实际问题; 2.能解决二次函数与其他知 识结合的有关问题; 一、二次函数与圆综合 【例1】 已知:抛物线 2 :(1)(2)M yxmxm与x轴相交于 12 (0)(0)A xB x,两点, 且
2、12 xx ()若 12 0x x ,且m为正整数,求抛物线M的解析式; ()若 12 11xx,求m的取值范围; ( ) 试 判 断 是 否 存 在m, 使 经 过 点A和 点B的 圆 与y轴 相 切 于 点(0 2)C, 若 存 在 , 求 出 2 :(1)(2)M yxmxm的值;若不存在,试说明理由; ()若直线: l ykxb过点(0 7)F,与()中的抛物线M相交于PQ,两点,且使 1 2 PF FQ ,求直线l的 解析式 【解析】 ()解法一:由题意得, 12 20x xm 解得,2m m为正整数,1m 2 1yx 解法二:由题意知,当0x 时, 2 0(1) 0(2)0ymm
3、(以下同解法一) 解法三: 22 (1)4(2)(3)mmm, 12 (1)(3) 12 2 mm xxxm , 又 122 020x xxm,2m (以下同解法一 ) 解法四:令0y ,即 2 (1)(2)0xmxm, 12 (1)(2)0 12 xxm xxm , , (以下同解法三 ) ()解法一: 1212 111010xxxx , ,即 1212 ()10x xxx 1212 (1)2xxmx xm , (2)(1)10mm 解得:1m m的取值范围是 1m 解法二:由题意知,当1x 时, 1(1)(2)0ymm 解得:1m m的取值范围是1m 解法三:由()的解法三、四知, 12
4、12xxm , 中考要求中考要求 例题精讲例题精讲 12 11xx,21m 1m m的取值范围是1m x y O D O C(0,2) B A 7 O F P2 P1 P Q2 Q1x y Q ()存在 解法一:因为过AB,两点的圆与y轴相切于点(0 2)C,所以AB,两点在y轴的同侧, 12 0x x 由切割线定理知, 2 OCOA OB, 即 2 12 2x x 1 2 4x x , 12 4.x x 24.6mm 解法二:连接O BO C,圆心所在直线 11 222 bmm x a , 设直线 1 2 m x 与x轴交于点D,圆心为 O , 则 1 2 2 m O DOCO COD ,
5、2 21 (3)3 2 AB ABxxmmBD, 3 2 m BD 在RtO DB中, 222 ODDBOB 即 22 2 31 2 22 mm 解得 6m ()设 1122 ()()P xyQ xy,则 22 1122 11yxyx, 过PQ,分别向x轴引垂线,垂足分别为 112 (0)(0)P xQ x, 则 11 PPFOQQ 所以由平行线分线段成比例定理知, 1 1 POPF OQFQ 因此, 1 2 01 02 x x ,即 21 2xx 过PQ,分别向y轴引垂线,垂足分别为 2122 (0)(0)PyQy, 则 22 PPQQ所以 22 FP PFQ Q 2 2 P FFP FQF
6、Q 1 2 71 72 y y 12 212yy 22 12 22 11 212(1)1. 23241. xx xx 2 11 42xx,或 1 2x 当 1 2x 时,点(23)P ,直线l过(23)(0 7)PF, 70 32. kb kb , 解得 7 2. b k , 当 1 2x 时,点( 23)P ,直线l过( 23)(0 7)PF , 70 3( 2). kb kb , 解得 7 2. b k , 故所求直线l的解析式为:27yx,或27yx 【例2】 已知抛物线 2 yaxbxc与 y 轴的交点为 C,顶点为 M,直线 CM 的解析式 2yx 并且线段 CM 的长为2 2 (1
7、)求抛物线的解析式。 (2)设抛物线与 x 轴有两个交点 A(X1 ,0) 、B(X2 ,0) ,且点 A 在 B 的左侧,求线段 AB 的长。 (3)若以 AB 为直径作N,请你判断直线 CM 与N 的位置关系,并说明理由。 【解析】 (1)解法一:由已知,直线 CM:y=x2 与 y 轴交于点 C(0,2)抛物线 2 yaxbxc过点 C(0,2) , 所以 c=2,抛物线 2 yaxbxc的顶点 M 2 4 , 24 bacb aa 在直线 CM 上, 所以 2 42 2 42 abb aa ,解得0b 或2b 若0b ,点 C、M 重合,不合题意,舍去,所以2b 即 M 11 , 2
8、aa 过 M 点作 y 轴的垂线,垂足为 Q,在 222 Rt CMQCMCQQM中, 所以, 22 11 8( )2(2) aa ,解得, 1 2 a 。 所求抛物线为: 2 1 22 2 yxx 或 2 1 22 2 yxx以下同下。 解法二:由题意得(0,2)C,设点 M 的坐标为( , )M x y 点 M 在直线2yx 上,2yx 由勾股定理得 22 (2)CMxy,2 2CM 22 (2)xy=2 2,即 22 (2)8xy 解方程组 22 2 (2)8 yx xy ,得 1 1 2 4 x y , 2 2 2 0 x y ( 2,0)M 或(2,0)M 当( 2,4)M 时,设抛
9、物线解析式为 2 (2)4ya x,抛物线过(0,2)点, 1 2 a , 2 1 22 2 yxx 当(2,0)M时,设抛物线解析式为 2 (2)ya x 抛物线过(0,2)点, 1 2 a , 2 1 22 2 yxx 所求抛物线为: 2 1 22 2 yxx 或 2 1 22 2 yxx (2)抛物线与 x 轴有两个交点, 2 1 22 2 yxx不合题意,舍去。 抛物线应为: 2 1 22 2 yxx 抛物线与 x 轴有两个交点且点 A 在 B 的左侧, 2 1 220 2 xx由,得 12 4 2ABxx (3)AB 是N 的直径,r =2 2 , N(2,0) ,又M(2,4) ,
10、MN = 4 设直线2yx 与 x 轴交于点 D,则 D(2,0) ,DN = 4,可得 MN = DN, 45MDN,作 NGCM 于 G,在Rt NGD中,sin452 2NGDN= r 即圆心到直线 CM 的距离等于N 的半径直线 CM 与N 相切 【例3】 已知:在平面直角坐标系xOy中,一次函数4ykxk的图象与x轴交于点A,抛物线 2 yaxbxc经过O, A两点 试用含a的代数式表示b; 设抛物线的顶点为D,以D为圆心,DA为半径的圆被x轴分为劣弧和优弧两部分若将劣弧沿x轴翻折, 翻折后的劣弧落在D内,它所在的圆恰与OD相切,求D半径的长及抛物线的解析式; 设点B是满足(2)中条
11、件的优弧上的一个动点,抛物线在x轴上方的部分上是否存在这样的点P,使得 4 3 POAOBA?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由 D D A O y x n m B D A E P O x y P y x B A EO D 【解析】解法一:一次函数4ykxk的图象与x轴交于点A 点A的坐标为(4,0) 抛物线 2 yaxbxc经过O、A两点 0c ,1640ab,4ba 解法二:一次函数4ykxk的图象与x轴交于点A 点A的坐标为(40,) 抛物线 2 yaxbxc经过O、A两点 抛物线的对称轴为直线2x 2 2 b x a ,4ba 由抛物线的对称性可知,DODA 点O在D上,且DO
12、ADAO 又由(1)知抛物线的解析式为 2 4yaxax 点D的坐标为(24a,) 当0a 时, 如图1,设D被x轴分得的劣弧为OmA,它沿x轴翻折后所得劣弧为OnA,显然OnA 所在的圆与D关于x轴对称,设它的圆心为D 点D与点D也关于x轴对称 点O在D上,且OD与D相切 点O为切点,DOOD 45DOAD OA ADO为等腰直角三角形,2 2OD 点D的纵坐标为2,42a 1 42 2 aba , 抛物线的解析式为 2 1 2 2 yxx 当0a 时, 同理可得:2 2OD 抛物线的解析式为 2 1 2 2 yxx 综上,D半径的长为2 2,抛物线的解析式为 2 1 2 2 yxx或 2
13、1 2 2 yxx 抛物线在x轴上方的部分上存在点P,使得 4 3 POAOBA 设点P的坐标为(, x y),且0y 当点P在抛物线 2 1 2 2 yxx上时(如图2) 点B是D的优弧上的一点 1 45 2 OBAADO, 4 60 3 POAOBA 过点P作PEx轴于点E,tan EP POE OE , tan60 y x ,3yx 由 2 3 1 2 2 yx yxx 解得: 12 2 1 42 30 0 64 3 xx y y ,(舍去) 点P的坐标为 42 3 64 3, 当点P在抛物线 2 1 2 2 yxx 上时(如图3),同理可得,3yx 由 2 3 1 2 2 yx yxx
14、 解得: 12 2 1 42 30 0 64 3 xx y y ,(舍去) 点P的坐标为 42 364 3, 综上,存在满足条件的点P,点P的坐标为: 42 3 64 3,或 42 364 3, 点评:本题是一道二次函数与圆的综合题,解决本题的关键是:作出将劣弧沿x轴翻折后的弧所在圆D,并 充分利用轴对称的性质本题考点:1直线与圆的位置关系(切线的性质);2轴对称;3等腰直角三角形的 性质,4三角函数;5二次函数解析式的确定 【例4】 如图,在平面直角坐标系中,以点(04)C,为圆心,半径为4的圆交y轴正半轴于点A, AB是C的切线动点P从点A开始沿AB方向以每秒1个单位长度的速度运动,点Q从
15、O点开始沿x轴正方 向以每秒4个单位长度的速度运动,且动点P、Q从点A和点O同时出发,设运动时间为t(秒) 当1t 时,得到 1 P、 1 Q两点,求经过A、 1 P、 1 Q三点的抛物线解析式及对称轴l; 当t为何值时,直线PQ与C相切?并写出此时点P和点Q的坐标; 在的条件下,抛物线对称轴l上存在一点N,使NPNQ最小,求出点 N 的坐标并说明理由 l Q1 P1 y x Q O P C BA l Q1 P1 M y x Q O P C BA 【解析】 由题意得A, 1 P, 1 Q的坐标分别为(08)A, 1(1 8)P, 1(4 0)Q, 设抛物线解析式为 2 yaxbxc,则 8 8
16、 0164 c abc abc 2 3 a , 2 3 b ,8c 所求抛物线为 2 22 8 33 yxx 对称轴为直线l: 1 2 x 设ta时,PQ与C切于点M 连结CP,CM,CQ,则PAPMa,4QOOMa 又CP,CQ分别平分APQ和OQP 而180APQOQP, 90CPQCQP,90PCQ CMPQ,Rt CMPRt QMC CMQM PMCM 即 44 4 a a ,2a 由于时间a只能取正数,所以2a 即当运动时间2t 时,PQ与C相切 此时:(2P,8),(8Q,0) 点P关于直线l的对称点为( 1P ,8) 则直线P Q的解析式为: 864 99 yx 直线P Q交直线
17、l于N 1 ( 2 , 20) 3 ,此时NPNQ最小, 1 ( 2 N, 20) 3 【例5】 如图,点40M,以点M为圆心、2为半径的圆与x轴交于点AB,已知抛物 2 1 6 yxbxc过点A和B, 与y轴交于点C 求点C的坐标,并画出抛物线的大致图象 点8Qm,在抛物线 2 1 6 yxbxc上,点P为此抛物线对称轴上一个动点,求PQPB 最小值 CE是过点C的M的切线,点E是切点,求OE所在直线的解析式 M y x O E D C B A 【解析】由已知,得20A,60B, 抛物线 2 1 6 yxbxc过点A和B, 则 2 2 1 220, 6 1 660, 6 bc bc ,解得
18、4 , 3 2. b c 则抛物线的解析式为 2 14 2 63 yxx,故C02, (说明:抛物线的大致图象要过点A、B、C,其开口方向、顶点和对称轴相对准确) 如图,抛物线对称轴l是 4x (8Q,)m抛物线上,2m 过点Q作QRx轴于点K,则80K,26QKAK, AQ 22 2 10AKQK 又60B,与20A,关于对称轴 l 对称, PQPB的最小值2 10AQ 当E在第四象限时,如图,连结EM和CM 由已知,得 2EMOC CE是M的切线,90DEM,则DEMDOC 又ODCEDM ,DEMDOC ODDECDMD, 又在DOE和MDC中, ODEMDCDOEDEODCMDMC,则
19、OECM 设CM所在直线的解析式为ykxb,CM过点02C,40M, 40, 2, kb b ,解得 1 2 2 k b 直线CM的解析式为 1 2 2 yx C A M B x y O D E 图 C A M B x y O D E Q P K 图 l 又直线OE过原点O,且OECM,则OE的解析式为 1 2 yx 当E在第一象限时,易得四边形COME为矩形,此时(4E,2) 直线OE的解析式为 1 2 yx 点评:本题难度不大,第问中,求距离和最短问题是我们在学习轴对称时的一个典型问题;第问需注意, 过圆外一点引圆的切线有两条考点:1二次函数解析式的确定;2轴对称;3切线的性质;4一次函数
20、 解析式的确定 【例6】 在平面直角坐标系xOy中,已知直线 1 l经过点20A ,和点 2 03 3 B ,直线 2 l的函数表达式为 34 3 33 yx , 1 l与 2 l相交于点PC是一个动圆,圆心C在直线 1 l上运动,设圆心C的横坐标是a过 点C作CMx轴,垂足是点M 填空:直线 1 l的函数表达式是 ,交点P的坐标是 ,FPB的度数是 ; 当C和直线 2 l相切时,请证明点P到直线CM的距离等于C的半径R,并写出3 22R 时a的值 当C和直线 2 l不相离时,已知C的半径3 22R ,记四边形NMOB的面积为S(其中点N是直线CM 与 2 l的交点)S是否存在最大值?若存在,
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