二次函数中存在性问题是贵阳中考必考内容,近5年共考了4次,主要与几何图形结合起来考查,且都以解答题形式出现,分值12分.
预计2023年贵阳中考对二次函数存在性问题仍会考查,且涉及到的内容有:等腰三角形,直角三角形,相似三角形、面积最值、特殊四边形等存在性问题.
中考重难点突破)
相似三角形存在性问题。
经典导例】例1】(2016贵阳模拟)如图,已知抛物线经过a(-2,0),b(-3,3)及原点o,顶点为c.
1)求抛物线的函数表达式;
2)设点d在抛物线上,点e在抛物线的对称轴上,且以ao为边的四边形aode是平行四边形,求点d的坐标;
3)p是抛物线上第一象限内的动点,过点p作pm⊥x轴,垂足为点m,是否存在点p,使得以p,m,a为顶点的三角形与△boc相似?若存在,求出点p的坐标;若不存在,请说明理由.
解析】(1)由于抛物线经过a(-2,0),b(-3,3)及原点o,用待定系数法即可求出抛物线的表达式; (2)根据平行四边形的性质,对边平行且相等,可以求出点d的坐标;(3)分两种情况讨论,①△amp∽△boc,②△pma∽△boc,根据相似三角形对应边的比相等可以求出点p的坐标。
学生解答】解:(1)y=x2 +2x;(2)当ao为平行四边形的边时,de∥ao,de=ao,由a(-2,0)知:de=ao=2, 若d在对称轴直线x=-1左侧, 则d横坐标为-3,代入抛物线表达式得d1(-3,3), 若d在对称轴直线x=-1右侧, 则d横坐标为1,代入抛物线表达式得d2(1,3).
综上可得点d的坐标为(-3,3)或(1,3);(3)存在.理由如下:∵b(-3,3),c(-1,-1), 根据勾股定理得:bo2=18,co2=2,bc2 =20, ∵bo2+co2=bc2 , boc是直角三角形, 假设存在点p,使以p,m,a为顶点的三角形与△boc相似, 设p(x,y),由题意知x>0,y>0,且y=x2 +2x, ①若△amp∽△boc,则=, 即=, 故x+2=3(x2+2x),得:
x1=,x2=-2(舍去). 当x=时,y=,即p(,)若△pma∽△boc,则=, 即=,故x2 +2x=3(x+2), 得:x1=3,x2=-2(舍去),当x=3时,y=15,即p(3,15).
故符合条件的点p有两个,分别是(,)或(3,15).
1.(2017**)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c的顶点d的坐标为(1,),与y轴的交点c的坐标为(0,3),与x轴交于点a,b(a在b的左侧).
1)求抛物线的表达式;
2)若过点a的直线l平分△abc的面积,求直线l的表达式;
3)点p从点a出发,沿点a向点b运动,运动速度为每秒2个单位,同时点q从b出发沿bc向点c运动,运动速度为每秒1个单位,连接pq,运动时间为t.当其中一个点到达终点时,另一个点立即停止运动.求当△pbq与△abc相似时t的值.
解:(1)-x2+x+3;(2)令y=-x2+x+3=0,解得x1=-2,x2=4,∴点a(-2,0),点b(4,0).设bc的中点为e,则点e的坐标为(2,).直线l过点a,且平分△abc的面积,∴直线l过点a和点e,设直线l的表达式为y=kx+b,将点a(-2,0),点e(2,)代入得解得∴直线l的表达式为y=x+;(3)∵a(-2,0),b(4,0),c(0,3),∴ab=6,bc=5.∵点p的运动速度为每秒2个单位,点q的运动速度为每秒1个单位,∴bp=6-2t,bq=t.
∵∠pbq=∠abc,∴若=时,△pbq∽△abc或=时,△qbp∽△abc,①当=时,则=,解得t=;②当=时,则=,解得t=.综上所述,△pbq与△abc相似时,t的值为或。
2.(2015西宁中考)如图,抛物线y=-x2+x-2交x轴于a,b两点(点a在点b的左侧),交y轴于点c,分别过点b,c作y轴,x轴的平行线,两平行线交于点d,将△bdc绕点c逆时针旋转,使点d旋转到y轴上得到△fec,连接bf.
1)求点b,c所在直线的函数表达式;
2)求△bcf的面积;
3)**段bc上是否存在点p,使得以p,a,b为顶点的三角形与△boc相似?若存在,求出点p的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)直线bc的表达式为y=x-2;(2)△bcf的面积为10;(3)存在.分两种情况讨论:①如图,过a作ap1∥y轴交线段bc于点p1,则△bap1∽△boc.
∵点a的坐标为(2,0),∴点p1的横坐标是2;∵点p1在点bc所在的直线上,∴y=x-2=×2-2=-1,∴点p1的坐标为(2,-1);②如图,过点a作ap2⊥bc于点p2,过点p2作p2q⊥x轴于点q.∴△bap2∽△bco,∴=解得ap2=,bp2=;∴s△ap2b=ab·qp2=ap2·bp2,∴2qp2=×,解得qp2=,∴点p2的纵坐标是-;∵点p2在bc所在直线上,∴x=,∴点p2的坐标为(,-满足条件的p点坐标为(2,-1)或(,-
等腰三角形存在性问题。
经典导例】例2】如图,已知直线y=3x-3分别交x轴,y轴于a,b两点,抛物线y=x2+bx+c经过a,b两点,点c是抛物线与x轴的另一个交点(与a点不重合).
1)求抛物线的表达式;
2)求△abc的面积;
3)在抛物线的对称轴上,是否存在点m,使△abm为等腰三角形?若不存在,请说明理由;若存在,求出点m的坐标.
解析】(1)根据直线表达式求出点a及点b的坐标,然后将点a及点b的坐标代入抛物线表达式,可得出b,c的值,求出抛物线表达式;(2)由(1)求得的抛物线表达式,可求出点c的坐标,继而求出ac的长度,代入三角形的面积公式即可计算;(3)根据点m在抛物线对称轴上,可设点m的坐标为(-1,m),分三种情况讨论,①ma=ba;②mb=ba;③mb=ma,求出m的值后即可得出答案.
学生解答】解:(1)抛物线表达式为y=x2+2x-3;(2)s△abc=ac·ob=×4×3=6;(3)存在,理由如下:抛物线的对称轴为直线x=-1,假设存在m(-1,m)满足题意,讨论:
①当ma=ab时,∵oa=1,ob=3,∴ab=,∴解得m=±,m1(-1,),m2(-1,-)当mb=ba时,=,解得m1=0,m2=-6,∴m3(-1,0),m4(-1,-6)(不符合题意舍去);③当ma=mb时,=,解得m=-1,∴m5(-1,-1),故共存在4个点m1(-1,),m2(-1,-)m3(-1,0),m5(-1,-1)使△abm为等腰三角形.
3.(2015贵阳模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c经过点a(0,-6)和点c(6,0).
1)求抛物线的表达式;
2)若抛物线与x轴的负半轴交于b,试判断△abc的形状.(钝角三角形、直角三角形或锐角三角形)
解:(1)抛物线的表达式为y=x2-5x-6;(2)△abc为锐角三角形.
直角三角形存在性问题。
经典导例】例3】(2016贵阳中考说明)
如图,抛物线y=ax2+bx-4a经过a(-1,0),c(0,4)两点,与x轴交于另一点b.
1)求抛物线的表达式;
2)已知点d(m,m+1)在第一象限的抛物线上,连接cd,bd,把△bcd沿bc折叠,求点d的对应点d′的坐标;
在抛物线上是否存在点p,使得△dd′p是以dd′为一直角边的直角三角形?若存在,求出点p的坐标;若不存在,请说明理由.
解析】(1)把a(-1,0),c(0,4)两点的坐标代入y=ax2+bx-4a,根据待定系数法可得这个抛物线的表达式;(2)①将点d(m,m+1)代入y=-x2+3x+4中,得到d点坐标,根据等腰直角三角形的判定可得△obc是等腰直角三角形,根据折叠的性质进一步得到点d的对应点d′的坐标;②存在满足条件的点p.过点d′作d′e∥bc交x轴于点e,交抛物线于点p1,根据待定系数法可得直线d′e的表达式,联立方程组可得点p1的坐标;过点d作df∥bc交y轴于点f,交抛物线于点p2,根据待定系数法可得直线df的表达式,联立方程组可得点p2的坐标.
学生解答】解:(1)y=-x2+3x+4;(2)①如图①,将点d(m,m+1)代入y=-x2+3x+4中,得:-m2+3m+4=m+1,化简得:
m2-2m-3=0,解得m1=-1(舍去),m2=3;∴d(3,4),∴cd∥x轴,∴∠dco=90°,由b(4,0),c(0,4)可得:ob=oc=4,即△obc是等腰直角三角形,得:∠ocb=∠dcb=45°;把△bcd沿bc折叠,点d的对称点d′落在y轴上,且cd=cd′=3,od′=oc-cd′=1,则点d′的坐标为(0,1);②存在满足条件的点p.
如图②,过d′作d′e∥bc交x轴于点e,交抛物线于点p1.∵dd′⊥bc,∴∠dd′p1=90°,△od′e为等腰直角三角形,则e(1,0),设直线d′e的表达式为y=k1x+b1,依题意得解得∴直线d′e的表达式为y=-x+1.由得过d作df∥bc交y轴于点f,交抛物线于点p2.
∵dd′⊥bc,∴dd′⊥df,∠d′dp2=90°,△cdf为等腰直角三角形,则f(0,7),设直线df的表达式为y=k2x+b2,依题意得解得∴直线df的表达式为y=-x+7.由得 (不符合题意舍去).故在抛物线上存在点p,使得△dd′p是以dd′为一直角边的直角三角形,点p的坐标为(2-,-1+)或(2+,-1-)或(1,6).
4.(2016原创)如图,抛物线y=-x2+mx+n与x轴交于a,b两点,与y轴交于点c,其对称轴与x轴的交点为d,已知a(-1,0),c(0,2).
1)求抛物线的表达式;
2)判断△acd的形状,并说明理由;
3)在抛物线对称轴上是否存在一点p,使得△pbc是以点p为直角顶点的直角三角形,若存在,求点p的坐标;若不存在,说明理由.
解:(1)抛物线的表达式为y=-x2+x+2;(2)△acd是等腰三角形,理由如下:∵抛物线y=-x2+x+2的对称轴为直线x=,∴点d(,0).∵a(-1,0),c(0,2),∴ac=,ad=1+=,cd==,ad=cd≠ac,∴△acd是等腰三角形;(3)存在.令抛物线y=-x2+x+2=0,得x1=-1,x2=4,∴点b的坐标为(4,0),则bc==2,如图,取bc的中点为s,则点s的坐标为(2,1).设对称轴上存在点p(,t),使得△pbc是以点p为直角顶点的直角三角形,则ps=bc=,即(2-)2+(t-1)2=5,解得t1=1+,t2=1-,∴存在这样的点p满足条件,其坐标为(,1+)或(,1-).
面积最值存在性问题。
经典导例】例4】(2015安顺中考)如图,抛物线y=ax2+bx+与直线ab交于点a(-1,0),b(4,).点d是抛物线a,b两点间部分上的一个动点(不与点a,b重合),直线cd与y轴平行,交直线ab于点c,连接ad,bd.
1)求抛物线的表达式;
2)设点d的横坐标为m,△adb的面积为s,求s关于m的函数关系式,并求出当s取最大值时的点c的坐标.
解析】(1)将抛物线上两点a,b的坐标分别代入抛物线表达式列方程组求解即可;(2)先根据直线过a,b两点列方程组并求出直线表达式,再用m表示出c,d两点的纵坐标得线段cd的长,由图可知,s=s△acd+s△bcd,根据三角形面积公式可得s关于m的二次函数,利用配方法求出s最大时m的值即可计算此时c点的坐标.
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