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2017年陕西省西安市碑林区中考数学五模试卷
一、选择题(共10小题,第小题3分,共30分,每小题只有一个正确答案)
1.(3分)4的平方根是( )
A.2 B. C.±2 D.±
2.(3分)下列各式计算正确的是( )A.2a2+a3=3a5 B.(﹣2x)3=8x3
C.2ax•3a5=6a6 D.(﹣2x3)÷(﹣6x2)=x
3.(3分)如图是由一些相同的小立方块搭成的几何体的主视图和左视图,则该几何体的小立方块最多有( )
A.4块 B.5块 C.6块 D.7块
4.(3分)如图,点G为△ABC的重心,则S△ABG:S△ACG:S△BCG的值是( )
A.1:2:3 B.2:1:2 C.1:1:1 D.无法确定
5.(3分)关于x的不等式组的解集为x<3,那么m的取值范围为( )
A.m=3 B.m>3 C.m<3 D.m≥3
6.(3分)如图,以点O为位似中心,将△ABC放大得到△DEF.若AD=OA,则△ABC与△DEF的面积之比为( )
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A.1:2 B.1:4 C.1:5 D.1:6
7.(3分)把一副三角板如图甲放置,其中∠ACB=∠DEC=90°,∠A=45°,∠D=30°,斜边AB=6,DC=7,把三角板DCE绕点C顺时针旋转15°得到△D1CE1(如图乙),此时AB与CD1交于点O,则线段AD1的长为( )
A. B.5 C.4 D.
8.(3分)将正方形AOCB和A1CC1B1按如图所示方式放置,点A(0,1)和点A1在直线y=x+1上,点C,C1在x轴上,若平移直线y=x+1至经过点B1,则直线y=x+1向右平移的距离为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
9.(3分)如图所示,在平行四边形ABCD中,AC与BD相交于点O,E为OD的中点,连接AE并延长交CD于点F,则的值为( )
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A. B. C. D.
10.(3分)在平面直角坐标系中,将抛物线y=x2+2x+3绕着它与y轴的交点旋转180°,所得抛物线的解析式是( )
A.y=﹣(x+1)2+2 B.y=﹣(x﹣1)2+4 C.y=﹣(x﹣1)2+2 D.y=﹣(x+1)2+4
二、填空题(共4小题,每小题3分,共12分)
11.(3分)分式方程+=1的解是 .
12.(3分)选作题(要求在①、②中任选一题作答,若多选,则按第①题计分)
①如图,AB∥CD,EF⊥DB,垂足为点E,∠1=50°,则∠2的度数是 ;
②用计算器求一组数据71,75,63,89,100,77,86的平均数为 (精确到0.1).
13.(3分)如图,在平面直角坐标系中,菱形ABOC的顶点O在坐标原点,边BO在x轴的负半轴上,∠BOC=60°,顶点C的纵坐标为3,反比例函数y=的图象与菱形对角线AO交于D点,连接BD,当DB⊥x轴时,k的值是 .
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14.(3分)已知点D为∠ABC的一边BC上一定点,且BD=5,线段PQ在∠ABC另一边AB上移动且PQ=2,若sin∠B=,则当∠PDQ达到最大值时PD的长为 .
三、解答题(共11小题,计78分,解答应写出过程)
15.(5分)计算:|﹣1|+tan60°﹣﹣(2017﹣π)0﹣(﹣)﹣1.
16.(5分)先化简,再求值÷(﹣),其中x2﹣2x﹣8=0.
17.(5分)如图,△ABC中,AB=AC,∠A=108°,请你利用尺规在BC边上求一点P,使∠APC=108°(不写画法,保留作图痕迹)
18.(5分)现在的青少年由于沉迷电视、手机、网络游戏等,视力日渐减退,某市为了解学生的视力变化情况,从全市九年级随机抽取了1500名学生,统计了每个人连续三年视力检查的结果,根据视力在4.9以下的人数变化制成折线统计图,并对视力下降的主要因素进行调查,制成扇形统计图.
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解答下列问题:
(1)图中D所在扇形的圆心角度数为 ;
(2)若2015年全市共有30000名九年级学生,请你估计视力在4.9以下的学生约有多少名?
(3)根据扇形统计图信息,你觉得中学生应该如何保护视力?
19.(7分)如图,将▱ABCD的边DC延长到点E,使CE=DC,连接AE,交BC于点F.
(1)求证:△ABF≌△ECF;
(2)若∠AFC=2∠D,连接AC、BE,求证:四边形ABEC是矩形.
20.(7分)图①、②分别是某种型号跑步机的实物图与示意图,已知踏板CD长为1.6m,CD与地面DE的夹角∠CDE为12°,支架AC长为0.8m,∠ACD为80°,求跑步机手柄的一端A的高度h(精确到0.1m).
(参考数据:sin12°=cos78°≈0.21,sin68°=cos22°≈0.93,tan68°≈2.48)
21.(7分)某商场计划购进A,B两
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种新型节能台灯共100盏,这两种台灯的进价、售价如表所示:
类型 价格
进价(元/盏)
售价(元/盏)
A型
30
45
B型
50
70
(1)若商场预计进货款为3500元,则这两种台灯各购进多少盏?
(2)若商场规定B型台灯的进货数量不超过A型台灯数量的3倍,应怎样进货才能使商场在销售完这批台灯时获利最多?此时利润为多少元?
22.(7分)某化妆品专卖店,为了吸引顾客,在“母亲节”当天举办了甲、乙两种品牌化妆品有奖酬宾活动,凡购物满88元,均可得到一次摇奖的机会.已知在摇奖机内装有2个红球和2个白球,除颜色外其它都相同,摇奖者必须从摇奖机内一次连续摇出两个球,根据球的颜色决定送礼金券的多少(如表)
甲种品牌化妆品
球
两红
一红一白
两白
礼金券(元)
6
12
6
乙种品牌化妆品
球
两红
一红一白
两白
礼金券(元)
12
6
12
(1)请你用列表法(或画树状图法)求一次连续摇出一红一白两球的概率;
(2)如果一个顾客当天在本店购物满88元,若只考虑获得最多的礼品券,请你帮助分析选择购买哪种品牌的化妆品?并说明理由.
23.(8分)如图,已知AB是⊙O的直径,弦CD与AB交于点E,过点A作⊙O的切线与CD的延长线交于点F,CG∥AB交直线AF于点G
(1)若AC=BC,求证:CG是⊙O的切线;
(2)如果DE=CE,AC=8且D为EF的中点,求直径AB的长.
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24.(10分)如图1,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的顶点坐标为(2,﹣1),并且与y轴交于点C(0,3),与x轴交于A、B两点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图2,设抛物线的对称轴与直线BC交于点D,点E为直线BC上一动点,过点E作y轴的平等线EF,与抛物线交于点F,问是否存在点E,使得以D、E、F为顶点的三角形与△BCO相似?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
25.(12分)问题探究:在边长为4的正方形ABCD中,对角线AC、BD交于点O.
探究1:如图1,若点P是对角线BD上任意一点,则线段AP的长的取值范围是 ;
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探究2:如图2,若点P是△ABC内任意一点,点M、N分别是AB边和对角线AC上的两个动点,则当AP的值在探究1中的取值范围内变化时,△PMN的周长是否存在最小值?如果存在,请求出△PMN周长的最小值,若不存在,请说明理由;
问题解决:如图3,在边长为4的正方形ABCD中,点P是△ABC内任意一点,且AP=4,点M、N分别是AB边和对角线AC上的两个动点,则当△PMN的周长取到最小值时,求四边形AMPN面积的最大值.
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2017年陕西省西安市碑林区中考数学五模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(共10小题,第小题3分,共30分,每小题只有一个正确答案)
1.(3分)4的平方根是( )
A.2 B. C.±2 D.±
【解答】解:∵(±2)2=4,
∴4的平方根是±2,
故选:C.
2.(3分)下列各式计算正确的是( )
A.2a2+a3=3a5 B.(﹣2x)3=8x3
C.2ax•3a5=6a6 D.(﹣2x3)÷(﹣6x2)=x
【解答】解:A、原式不能合并,不符合题意;
B、原式=﹣8x3,不符合题意;
C、原式=6a6x,不符合题意;
D、原式=x,符合题意,
故选:D.
3.(3分)如图是由一些相同的小立方块搭成的几何体的主视图和左视图,则该几何体的小立方块最多有( )
A.4块 B.5块 C.6块 D.7块
【解答】解:由主视图可得:这个几何体共有2层,
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结合左视图可得:第一层正方体最多的个数为4块,第二层正方体的个数为1块,
故:最多为4+1=5块.
故选:B.
4.(3分)如图,点G为△ABC的重心,则S△ABG:S△ACG:S△BCG的值是( )
A.1:2:3 B.2:1:2 C.1:1:1 D.无法确定
【解答】解:如图,延长AG交BC于点D,
∵G点为△ABC的重心,
∴点D是BC边的中点,
∴S△ABD=S△ACD=S△ABC;
∵G点为△ABC的重心,
∴AG:GD=2:1,
∴AG=AD,
∴S△ABG=S△ABD=S△ABC.
同理可证:S△ACG=S△BCG=S△ABC.
∴S△ABG:S△ACG:S△BCG=1:1:1.
故选:C.
5.(3分)关于x的不等式组的解集为x<
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3,那么m的取值范围为( )
A.m=3 B.m>3 C.m<3 D.m≥3
【解答】解:不等式组变形得:,
由不等式组的解集为x<3,
得到m的范围为m≥3,
故选:D.
6.(3分)如图,以点O为位似中心,将△ABC放大得到△DEF.若AD=OA,则△ABC与△DEF的面积之比为( )
A.1:2 B.1:4 C.1:5 D.1:6
【解答】解:∵以点O为位似中心,将△ABC放大得到△DEF,AD=OA,
∴OA:OD=1:2,
∴△ABC与△DEF的面积之比为:1:4.
故选:B.
7.(3分)把一副三角板如图甲放置,其中∠ACB=∠DEC=90°,∠A=45°,∠D=30°,斜边AB=6,DC=7,把三角板DCE绕点C顺时针旋转15°得到△D1CE1(如图乙),此时AB与CD1交于点O,则线段AD1的长为( )
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A. B.5 C.4 D.
【解答】解:∵∠ACB=∠DEC=90°,∠D=30°,
∴∠DCE=90°﹣30°=60°,
∴∠ACD=90°﹣60°=30°,
∵旋转角为15°,
∴∠ACD1=30°+15°=45°,
又∵∠A=45°,
∴△ACO是等腰直角三角形,
∴AO=CO=AB=×6=3,AB⊥CO,
∵DC=7,
∴D1C=DC=7,
∴D1O=7﹣3=4,
在Rt△AOD1中,AD1===5.
故选:B.
8.(3分)将正方形AOCB和A1CC1B1按如图所示方式放置,点A(0,1)和点A1在直线y=x+1上,点C,C1在x轴上,若平移直线y=x+1至经过点B1,则直线y=x+1向右平移的距离为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【解答】解:∵四边形AOCB、A1CC1B1均为正方形,点A(0,1),
∴OC=OA=1,CC1=A1C,A1B1∥x轴.
∵点A1在直线y=x+1上,
∴点A1的坐标为(1,2),点B1的坐标为(3,2),
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∴若平移直线y=x+1之经过点B1,则直线y=x+1向右平移2个单位长度.
故选:C.
9.(3分)如图所示,在平行四边形ABCD中,AC与BD相交于点O,E为OD的中点,连接AE并延长交CD于点F,则的值为( )
A. B. C. D.
【解答】解:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥CD,AB=CD,OD=OB,
∴△DEF∽△BEA,
∴=,
∵E为OD的中点,
∴BE=3DE,
∴=,
∴AB=3DF,
∴DF:CD=1:3,
故选:B.
10.(3分)在平面直角坐标系中,将抛物线y=x2+2x+3绕着它与y轴的交点旋转180°,所得抛物线的解析式是( )
A.y=﹣(x+1)2+2 B.y=﹣(x﹣1)2+4 C.y=﹣(x﹣1)2+2 D.y=﹣(x+1)2+4
【解答】解:由原抛物线解析式可变为:y=(x+1)2+2,
∴顶点坐标为(﹣1,2),与y轴交点的坐标为(0,3),
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又由抛物线绕着它与y轴的交点旋转180°,
∴新的抛物线的顶点坐标与原抛物线的顶点坐标关于点(0,3)中心对称,
∴新的抛物线的顶点坐标为(1,4),
∴新的抛物线解析式为:y=﹣(x﹣1)2+4.
故选:B.
二、填空题(共4小题,每小题3分,共12分)
11.(3分)分式方程+=1的解是 x=﹣4 .
【解答】解:去分母得:3+x(x+3)=x2﹣9,
解得:x=﹣4,
经检验x=﹣4是分式方程的解,
故答案为:x=﹣4.
12.(3分)选作题(要求在①、②中任选一题作答,若多选,则按第①题计分)
①如图,AB∥CD,EF⊥DB,垂足为点E,∠1=50°,则∠2的度数是 40° ;
②用计算器求一组数据71,75,63,89,100,77,86的平均数为 80.1 (精确到0.1).
【解答】解:①∵EF⊥DB,
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∴∠FED=90°,
∴∠1+∠D=90°,
∵∠1=50°,
∴∠D=40°,
∵AB∥CD,
∴∠2=∠D=40°,
故答案为:40°.
②≈80.1,
故答案为:80.1.
13.(3分)如图,在平面直角坐标系中,菱形ABOC的顶点O在坐标原点,边BO在x轴的负半轴上,∠BOC=60°,顶点C的纵坐标为3,反比例函数y=的图象与菱形对角线AO交于D点,连接BD,当DB⊥x轴时,k的值是 ﹣12 .
【解答】解:延长AC交y轴于E,如图,
∵菱形ABOC的顶点O在坐标原点,边BO在x轴的负半轴上,
∴AC∥OB,
∴AE⊥y轴,
∵∠BOC=60°,
∴∠COE=30°,
∵顶点C的纵坐标为3,
∴OE=3,
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∴CE=OE=3,
∴OC=2CE=6,
∵四边形ABOC为菱形,
∴OB=OC=6,∠BOA=30°,
在Rt△BDO中,
∵BD=OB=2,
∴D点坐标为(﹣6,2),
∵反比例函数y=的图象经过点D,
∴k=﹣6×2=﹣12.
故答案为﹣12.
14.(3分)已知点D为∠ABC的一边BC上一定点,且BD=5,线段PQ在∠ABC另一边AB上移动且PQ=2,若sin∠B=,则当∠PDQ达到最大值时PD的长为 .
【解答】解:如图,作DH⊥AB于H.
∵点D是定点,PQ=2是定长,
∴当DH垂直平分线段PQ时,∠PDQ的值最大.
在Rt△BDH中,sin∠B==,BD=5,
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∴DH=3,∵PH=HQ=1,
∴PD==,
故答案为.
三、解答题(共11小题,计78分,解答应写出过程)
15.(5分)计算:|﹣1|+tan60°﹣﹣(2017﹣π)0﹣(﹣)﹣1.
【解答】解:原式=1+×﹣2﹣1+2
=5﹣2.
16.(5分)先化简,再求值÷(﹣),其中x2﹣2x﹣8=0.
【解答】解:原式=•
=,
∵x2﹣2x﹣8=0,
∴x=﹣2或x=4,
∵x+2≠0,即x≠﹣2,
∴x=4,
则原式=.
17.(5分)如图,△ABC中,AB=AC,∠A=108°,请你利用尺规在BC边上求一点P,使∠APC=108°(不写画法,保留作图痕迹)
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【解答】解:如图,以B为圆心,BA为半径画弧交BC于点P,点P即为所求.
理由:∵AB=AC,∠A=108°,
∴∠B=36°,
∵BA=BP,
∴∠BAP=∠BPA=72°,
∴∠APC=180°﹣72°=108°.
18.(5分)现在的青少年由于沉迷电视、手机、网络游戏等,视力日渐减退,某市为了解学生的视力变化情况,从全市九年级随机抽取了1500名学生,统计了每个人连续三年视力检查的结果,根据视力在4.9以下的人数变化制成折线统计图,并对视力下降的主要因素进行调查,制成扇形统计图.
解答下列问题:
(1)图中D所在扇形的圆心角度数为 54° ;
(2)若2015年全市共有30000名九年级学生,请你估计视力在4.9以下的学生约有多少名?
(3)根据扇形统计图信息,你觉得中学生应该如何保护视力?
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【解答】解:(1)根据题意得:360°×(1﹣40%﹣25%﹣20%)=54°;
故答案为:54°;
(2)根据题意得:30000×=16000(名),
则估计视力在4.9以下的学生约有16000名;
(3)建议中学生应少看电视,少玩游戏,少看手机,才能保护视力.
19.(7分)如图,将▱ABCD的边DC延长到点E,使CE=DC,连接AE,交BC于点F.
(1)求证:△ABF≌△ECF;
(2)若∠AFC=2∠D,连接AC、BE,求证:四边形ABEC是矩形.
【解答】证明:(1)∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥DC,AB=DC,
∴∠ABF=∠ECF,
∵EC=DC,∴AB=EC,
在△ABF和△ECF中,
∵∠ABF=∠ECF,∠AFB=∠EFC,AB=EC,
∴△ABF≌△ECF(AAS).
(2)∵AB=EC,AB∥EC,
∴四边形ABEC是平行四边形,
∴FA=FE,FB=FC,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴∠ABC=∠D,
又∵∠AFC=2∠D,
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∴∠AFC=2∠ABC,
∵∠AFC=∠ABC+∠BAF,
∴∠ABC=∠BAF,
∴FA=FB,
∴FA=FE=FB=FC,
∴AE=BC,
∴四边形ABEC是矩形.
20.(7分)图①、②分别是某种型号跑步机的实物图与示意图,已知踏板CD长为1.6m,CD与地面DE的夹角∠CDE为12°,支架AC长为0.8m,∠ACD为80°,求跑步机手柄的一端A的高度h(精确到0.1m).
(参考数据:sin12°=cos78°≈0.21,sin68°=cos22°≈0.93,tan68°≈2.48)
【解答】解:过C点作FG⊥AB于F,交DE于G.
∵CD与地面DE的夹角∠CDE为12°,∠ACD为80°,
∴∠ACF=∠FCD﹣∠ACD=∠CGD+∠CDE﹣∠ACD=90°+12°﹣80°=22°,
∴∠CAF=68°,
在Rt△ACF中,CF=AC•sin∠CAF≈0.744m,
在Rt△CDG中,CG=CD•sin∠CDE≈0.336m,
∴FG=FC+CG≈1.1m.
故跑步机手柄的一端A的高度约为1.1m.
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21.(7分)某商场计划购进A,B两种新型节能台灯共100盏,这两种台灯的进价、售价如表所示:
类型 价格
进价(元/盏)
售价(元/盏)
A型
30
45
B型
50
70
(1)若商场预计进货款为3500元,则这两种台灯各购进多少盏?
(2)若商场规定B型台灯的进货数量不超过A型台灯数量的3倍,应怎样进货才能使商场在销售完这批台灯时获利最多?此时利润为多少元?
【解答】解:(1)设商场应购进A型台灯x盏,则B型台灯为(100﹣x)盏,
根据题意得,30x+50(100﹣x)=3500,
解得x=75,
所以,100﹣75=25,
答:应购进A型台灯75盏,B型台灯25盏;
(2)设商场销售完这批台灯可获利y元,
则y=(45﹣30)x+(70﹣50)(100﹣x),
=15x+2000﹣20x,
=﹣5x+2000,
即y=﹣5x+2000,
∵B型台灯的进货数量不超过A型台灯数量的3倍,
∴100﹣x≤3x,
∴x≥25,
∵k=﹣5<0,y随x的增大而减小,
∴x=25时,y取得最大值,为﹣5×25+2000=1875(元)
答:商场购进A型台灯25盏,B型台灯75盏,销售完这批台灯时获利最多,此时利润为1875元.
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22.(7分)某化妆品专卖店,为了吸引顾客,在“母亲节”当天举办了甲、乙两种品牌化妆品有奖酬宾活动,凡购物满88元,均可得到一次摇奖的机会.已知在摇奖机内装有2个红球和2个白球,除颜色外其它都相同,摇奖者必须从摇奖机内一次连续摇出两个球,根据球的颜色决定送礼金券的多少(如表)
甲种品牌化妆品
球
两红
一红一白
两白
礼金券(元)
6
12
6
乙种品牌化妆品
球
两红
一红一白
两白
礼金券(元)
12
6
12
(1)请你用列表法(或画树状图法)求一次连续摇出一红一白两球的概率;
(2)如果一个顾客当天在本店购物满88元,若只考虑获得最多的礼品券,请你帮助分析选择购买哪种品牌的化妆品?并说明理由.
【解答】解:(1)树状图为:
∴一共有6种情况,摇出一红一白的情况共有4种,摇出一红一白的概率=;
(2)∵两红的概率P=,两白的概率P=,一红一白的概率P=,
∴甲品牌化妆品获礼金券的平均收益是:×6+×12+×6=10元.
乙品牌化妆品获礼金券的平均收益是:×12+×6+×12=8元.
∴我选择甲品牌化妆品.
23.(8分)如图,已知AB是⊙O的直径,弦CD与AB交于点E,过点A作⊙O的切线与CD的延长线交于点F,CG∥AB交直线AF于点G
(1)若AC=BC,求证:CG是⊙O的切线;
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(2)如果DE=CE,AC=8且D为EF的中点,求直径AB的长.
【解答】解:(1)连接OC,
∵AC=BC,
∴=,
∴OC⊥AB,
∵AB是⊙O的直径,AF是⊙O的切线,
∴AB⊥AF,
∴AG∥OC,
∵CG∥AB,
∴四边形AOCG是矩形,
∴∠OCG=90°,
∴OC⊥CG,
∴CG是⊙O的切线;
(2)连接AD.
∵DE=CE,
∴可以假设CE=4k,DEDF=3k,
∵AF2=FD•FC,
∴AF2=30k2,
在Rt△AEF中,AE==k,
∵AE•EB=DE•CE,
∴BE=2,
∵AD=DE=DF,
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∴∠DAE=∠DEA=∠BCE=∠BEC,
∴BC=BE=2k,
∵AB是直径,
∴∠ACB=90°,
∴AC2+BC2=AB2,
∴64×5=24k2=54k2,
∴k=,
∴AB=3k=24.
24.(10分)如图1,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的顶点坐标为(2,﹣1),并且与y轴交于点C(0,3),与x轴交于A、B两点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图2,设抛物线的对称轴与直线BC交于点D,点E为直线BC上一动点,过点E作y轴的平等线EF,与抛物线交于点F,问是否存在点E,使得以D、E、F为顶点的三角形与△BCO相似?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
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【解答】解:(1)设抛物线解析式为y=a(x﹣2)2﹣1,
把C(0,3)代入得4a﹣1=3,解得a=1,
∴抛物线解析式为y=(x﹣2)2﹣1,即y=x2﹣4x+3;
(2)如图2,当y=0时,x2﹣4x+3=0,解得x1=1,x2=3,则B(3,0),
设直线BC的解析式为y=kx+m,
把B(3,0),C(0,3)代入得,解得,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
∵抛物线的对称轴为直线x=2,
∴D(2,1),
∵EF∥OC,
∴∠FED=∠OCB,
∴若∠DFE=90°时,△DFE∽△BOC,
此时DF∥x轴,
当y=1时,x2﹣4x+3=1,解得x1=2+,x2=2﹣,
即F点的横坐标为2+或2﹣,
当x=2+时,y=﹣x+3=1﹣,此时E点坐标为(2+,1﹣);
当x=2﹣时,y=﹣x+3=1+,此时E点坐标为(2+,1+);
若∠FDE=90°时,△EDF∽△BOC,
∵此时DF⊥BC,
∴可设DF的解析式为y=x+n,
把D(2,1)代入得2+n=1,解得n=﹣1,
解方程组得或,此时F点坐标为(1,0)或(4,3),
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当x=1时,y=x+3=4,当x=4时,y=x=3=7,
∴此时E点坐标为(1,4)或(4,7),
综上所述,满足条件的E点坐标为(2+,1﹣)或(2+,1+)或(1,4)或(4,7).
25.(12分)问题探究:在边长为4的正方形ABCD中,对角线AC、BD交于点O.
探究1:如图1,若点P是对角线BD上任意一点,则线段AP的长的取值范围是 ≤PA≤4 ;
探究2:如图2,若点P是△ABC内任意一点,点M、N分别是AB边和对角线AC上的两个动点,则当AP的值在探究1中的取值范围内变化时,△PMN的周长是否存在最小值?如果存在,请求出△PMN周长的最小值,若不存在,请说明理由;
问题解决:如图3,在边长为4的正方形ABCD中,点P是△ABC内任意一点,且AP=4,点M、N分别是AB边和对角线AC上的两个动点,则当△PMN的周长取到最小值时,求四边形AMPN面积的最大值.
【解答】解:(1)如图1中,
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∵四边形ABCD是正方形,边长为4,
∴AC⊥BD,AC=BD=4
∴当P与O重合时,PA的值最小最小值=2,
当P与B或D重合时,PA的值最大,最大值为4,
∴2≤PA≤4.
故答案为2≤PA≤4.
(2)存在.
理由:如图2中,作点P关于AB、AC的对称点E、F,连接EF交AB于M,交AC于N,连接AE、AF、PA.
∵PM+MN+PN=EM+MN+NF=EF,
∴点P位置确定时,此时△PMN的周长最小,最小值为线段EF的长,
∵∠PAM=∠EAM,∠PAN=∠FAN,∠BAC=45°,
∴∠EAF=2∠BAC=90°,
∵PA=PE=PF,
∴△EAF是等腰直角三角形,
∵PA的最小值为,∴线段EF的最小值为2,
∴△PMN的周长的最小值为2.
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(3)如图3中,在图2的基础上,以A为圆心AB为半径作⊙A,PA交EF于点O.
由题意点P在⊙A上,
∵△MAP≌△MAE,△NAP≌△NAF,
∴S四边形AMPN=S△AEM+S△ANF=S△AEF﹣S△AMN,
∵PA=AE=AF=4,
∴S△EAF=8,
∴△AMN的面积最小时,四边形AMPN的面积最大,
易知当PA⊥MN时,△AMN的面积最小,此时OA=2,OM=ON=OP=4﹣2,
∴MN=8﹣4,
∴S△AMN=×(8﹣4)•2=8﹣8,
∴四边形AMPN的面积的最大值=8﹣(8﹣8)=16﹣8.
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