2021中考数学重难点专题训练--二次函数综合题(附解析)
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2021中考数学重难点专题训练--二次函数综合题(附解析)

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资料简介
1.如图,顶点为 M 的抛物线 2 3y ax bx   与 x 轴交于 (3,0)A , ( 1,0)B  两点,与 y 轴交于点 C . (1)求这条抛物线对应的函数表达式; (2)问在 y 轴上是否存在一点 P ,使得 PAM 为直角三角形?若存在,求出点 P 的坐标;若不存在,说明 理由. (3)若在第一象限的抛物线下方有一动点 D ,满足 DA OA ,过 D 作 DG x 轴于点 G ,设 ADG 的内心 为 I ,试求 CI 的最小值. 【解析】(1)抛物线 2 3y ax bx   过点 (3,0)A , ( 1,0)B   9 3 3 0 3 0 a b a b        解得: 1 2 a b     这条抛物线对应的函数表达式为 2 2 3y x x    (2)在 y 轴上存在点 P ,使得 PAM 为直角三角形. 2 22 3 ( 1) 4y x x x        顶点 (1,4)M 2 2 2(3 1) 4 20AM     设点 P 坐标为 (0, )p 2 2 2 23 9AP p p     , 2 2 2 21 (4 ) 17 8MP p p p      ①若 90PAM   ,则 2 2 2AM AP MP  2 220 9 17 8p p p      解得: 3 2p   3(0, )2P  ②若 90APM   ,则 2 2 2AP MP AM  2 29 17 8 20p p p      解得: 1 1p  , 2 3p  (0,1)P 或 (0,3) ③若 90AMP   ,则 2 2 2AM MP AP  2 220 17 8 9p p p      解得: 7 2p  7(0, )2P 综上所述,点 P 坐标为 3(0, )2  或 (0,1) 或 (0,3) 或 7(0, )2 时, PAM 为直角三角形. (3)如图,过点 I 作 IE x 轴于点 E , IF AD 于点 F , IH DG 于点 H DG x 轴于点G 90HGE IEG IHG       四边形 IEGH 是矩形 点 I 为 ADG 的内心 IE IF IH   , AE AF , DF DH , EG HG 矩形 IEGH 是正方形 设点 I 坐标为 ( , )m n OE m  , HG GE IE n   3AF AE OA OE m      3AG GE AE n m      3DA OA  3 (3 )DH DF DA AF m m        DG DH HG m n     2 2 2DG AG DA  2 2 2( ) ( 3 ) 3m n n m      化简得: 2 23 3 0m m n n    配方得: 2 23 3 9( ) ( )2 2 2m n    点 ( , )I m n 与定点 3(2Q , 3)2  的距离为 3 2 2 点 I 在以点 3(2Q , 3)2  为圆心,半径为 3 2 2 的圆在第一象限的弧上运动 当点 I 在线段 CQ 上时, CI 最小 2 23 3 3 10( ) (3 )2 2 2CQ     3 10 3 2 2CI CQ IQ     CI 最小值为 3 10 3 2 2  . 2.如图,抛物线 y=ax2+bx﹣5(a≠0)经过 x 轴上的点 A(1,0)和点 B 及 y 轴上的点 C,经过 B、C 两点的 直线为 y=x+n. ①求抛物线的解析式. ②点 P 从 A 出发,在线段 AB 上以每秒 1 个单位的速度向 B 运动,同时点 E 从 B 出发,在线段 BC 上以每 秒 2 个单位的速度向 C 运动.当其中一个点到达终点时,另一点也停止运动.设运动时间为 t 秒,求 t 为何 值时,△PBE 的面积最大并求出最大值. ③过点 A 作 AM⊥BC 于点 M,过抛物线上一动点 N(不与点 B、C 重合)作直线 AM 的平行线交直线 BC 于 点 Q.若点 A、M、N、Q 为顶点的四边形是平行四边形,求点 N 的横坐标. 【解析】①∵点 B、C 在直线为 y=x+n 上, ∴B(﹣n,0)、C(0,n), ∵点 A(1,0)在抛物线上, ∴ , ∴a=﹣1,b=6, ∴抛物线解析式:y=﹣x2+6x﹣5; ②由题意,得, PB=4﹣t,BE=2t, 由①知,∠OBC=45°, ∴点 P 到 BC 的高 h 为 BPsin45°= (4﹣t), ∴S△PBE= BE•h= = , 当 t=2 时,△PBE 的面积最大,最大值为 2 ; ③由①知,BC 所在直线为:y=x﹣5, ∴点 A 到直线 BC 的距离 d=2 , 过点 N 作 x 轴的垂线交直线 BC 于点 P,交 x 轴于点 H. 设 N(m,﹣m2+6m﹣5),则 H(m,0)、P(m,m﹣5), 易证△PQN 为等腰直角三角形,即 NQ=PQ=2 , ∴PN=4, Ⅰ.NH+HP=4, ∴﹣m2+6m﹣5﹣(m﹣5)=4 解得 m1=1,m2=4, ∵点 A、M、N、Q 为顶点的四边形是平行四边形, ∴m=4; Ⅱ.NH+HP=4, ∴m﹣5﹣(﹣m2+6m﹣5)=4 解得 m1= ,m2= , ∵点 A、M、N、Q 为顶点的四边形是平行四边形, m>5, ∴m= , Ⅲ.NH﹣HP=4, ∴﹣(﹣m2+6m﹣5)﹣[﹣(m﹣5)]=4, 解得 m1= ,m2= , ∵点 A、M、N、Q 为顶点的四边形是平行四边形, m<0, ∴m= , 综上所述,若点 A、M、N、Q 为顶点的四边形是平行四边形,点 N 的横坐标为:4 或 或 . 3. (2019 四川省成都市)如图,抛物线 y=ax2+bx+c 经过点 A(﹣2,5),与 x 轴相交于 B(﹣1,0),C(3, 0)两点. (1)求抛物线的函数表达式; (2)点 D 在抛物线的对称轴上,且位于 x 轴的上方,将△BCD 沿直线 BD 翻折得到△BC'D,若点 C'恰好 落在抛物线的对称轴上,求点 C'和点 D 的坐标; (3)设 P 是抛物线上位于对称轴右侧的一点,点 Q 在抛物线的对称轴上,当△CPQ 为等边三角形时,求 直线 BP 的函数表达式. 【解析】(1)由题意得: 解得 , ∴抛物线的函数表达式为 y=x2﹣2x﹣3. (2)∵抛物线与 x 轴交于 B(﹣1,0),C(3,0), ∴BC=4,抛物线的对称轴为直线 x=1, 如图,设抛物线的对称轴与 x 轴交于点 H,则 H 点的坐标为(1,0),BH=2, 由翻折得 C′B=CB=4, 在 Rt△BHC′中,由勾股定理,得 C′H= = =2 , ∴点 C′的坐标为(1,2 ),tan , ∴∠C′BH=60°, 由翻折得∠DBH= ∠C′BH=30°, 在 Rt△BHD 中,DH=BH•tan∠DBH=2•tan30°= , ∴点 D 的坐标为(1, ). (3)取(2)中的点 C′,D,连接 CC′, ∵BC′=BC,∠C′BC=60°, ∴△C′CB 为等边三角形.分类讨论如下: ①当点 P 在 x 轴的上方时,点 Q 在 x 轴上方,连接 BQ,C′P. ∵△PCQ,△C′CB 为等边三角形, ∴CQ=CP,BC=C′C,∠PCQ=∠C′CB=60°, ∴∠BCQ=∠C′CP, ∴△BCQ≌△C′CP(SAS), ∴BQ=C′P. ∵点 Q 在抛物线的对称轴上, ∴BQ=CQ, ∴C′P=CQ=CP, 又∵BC′=BC, ∴BP 垂直平分 CC′, 由翻折可知 BD 垂直平分 CC′, ∴点 D 在直线 BP 上, 设直线 BP 的函数表达式为 y=kx+b, 则 ,解得 , ∴直线 BP 的函数表达式为 y= . ②当点 P 在 x 轴的下方时,点 Q 在 x 轴下方. ∵△PCQ,△C′CB 为等边三角形, ∴CP=CQ,BC=CC′,∠CC′B=∠QCP=∠C′CB=60°. ∴∠BCP=∠C′CQ, ∴△BCP≌△C′CQ(SAS), ∴∠CBP=∠CC′Q, ∵BC′=CC′,C′H⊥BC, ∴ . ∴∠CBP=30°, 设 BP 与 y 轴相交于点 E, 在 Rt△BOE 中,OE=OB•tan∠CBP=OB•tan30°=1× , ∴点 E 的坐标为(0,﹣ ). 设直线 BP 的函数表达式为 y=mx+n, 则 ,解得 , ∴直线 BP 的函数表达式为 y=﹣ . 综上所述,直线 BP 的函数表达式为 或 . 4.已知抛物线 y=x2﹣bx+c(b,c 为常数,b>0)经过点 A(﹣1,0),点 M(m,0)是 x 轴正半轴上的动 点. (Ⅰ)当 b=2 时,求抛物线的顶点坐标; (Ⅱ)点 D(b,yD)在抛物线上,当 AM=AD,m=5 时,求 b 的值; (Ⅲ)点 Q(b+ ,yQ)在抛物线上,当 AM+2QM 的最小值为 时,求 b 的值. 【解析】(Ⅰ)∵抛物线 y=x2﹣bx+c 经过点 A(﹣1,0), ∴1+b+c=0, 即 c=﹣b﹣1, 当 b=2 时, y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4, ∴抛物线的顶点坐标为(1,﹣4); (Ⅱ)由(Ⅰ)知,抛物线的解析式为 y=x2﹣bx﹣b﹣1, ∵点 D(b,yD)在抛物线 y=x2﹣bx﹣b﹣1 上, ∴yD=b2﹣b•b﹣b﹣1=﹣b﹣1, 由 b>0,得 b> >0,﹣b﹣1<0, ∴点 D(b,﹣b﹣1)在第四象限,且在抛物线对称轴 x= 的右侧, 如图 1,过点 D 作 DE⊥x 轴,垂足为 E,则点 E(b,0), ∴AE=b+1,DE=b+1,得 AE=DE, ∴在 Rt△ADE 中,∠ADE=∠DAE=45°, ∴AD= AE, 由已知 AM=AD,m=5, ∴5﹣(﹣1)= (b+1), ∴b=3 ﹣1; (Ⅲ)∵点 Q(b+ ,yQ)在抛物线 y=x2﹣bx﹣b﹣1 上, ∴yQ=(b+ )2﹣b(b+ )﹣b﹣1=﹣ ﹣ , 可知点 Q(b+ ,﹣ ﹣ )在第四象限,且在直线 x=b 的右侧, ∵ AM+2QM=2( AM+QM), ∴可取点 N(0,1), 如图 2,过点 Q 作直线 AN 的垂线,垂足为 G,QG 与 x 轴相交于点 M, 由∠GAM=45°,得 AM=GM, 则此时点 M 满足题意, 过点 Q 作 QH⊥x 轴于点 H,则点 H(b+ ,0), 在 Rt△MQH 中,可知∠QMH=∠MQH=45°, ∴QH=MH,QM= MH, ∵点 M(m,0), ∴0﹣(﹣ ﹣ )=(b+ )﹣m, 解得,m= ﹣ , ∵ AM+2QM= , ∴ [( ﹣ )﹣(﹣1)]+2 [(b+ )﹣( ﹣ )]= , ∴b=4. 5.如图,在平面直角坐标系中,抛物线 y=ax2+bx+c 经过 A(﹣1,0),B(4,0),C(0,4)三点. (1)求抛物线的解析式及顶点 D 的坐标; (2)将(1)中的抛物线向下平移 个单位长度,再向左平移 h(h>0)个单位长度,得到新抛物线.若 新抛物线的顶点 D′在△ABC 内,求 h 的取值范围; (3)点 P 为线段 BC 上一动点(点 P 不与点 B,C 重合),过点 P 作 x 轴的垂线交(1)中的抛物线于点 Q, 当△PQC 与△ABC 相似时,求△PQC 的面积. 【解析】(1)函数表达式为:y=a(x+1)(x﹣4)=a(x2﹣3x﹣4), 即﹣4a=4,解得:a=﹣1, 故抛物线的表达式为:y=﹣x2+3x+4, 函数顶点 D( , ); (2)物线向下平移 个单位长度,再向左平移 h(h>0)个单位长度,得到新抛物线的顶点 D′( ﹣h, 1), 将点 AC 的坐标代入一次函数表达式并解得: 直线 AC 的表达式为:y=4x+4, 将点 D′坐标代入直线 AC 的表达式得:1=4( ﹣h)+4, 解得:h= , 故:0<h ; (3)过点 P 作 y 轴的平行线交抛物线和 x 轴于点 Q、H ∵OB=OC=4,∴∠PBA=∠OCB=45°=∠QPC, 直线 BC 的表达式为:y=﹣x+4, 则 AB=5,BC=4 ,AC= , S△ABC= ×5×4=10, 设点 Q(m,﹣m2+3m+4),点 P(m,﹣m+4), CP= m,PQ=﹣m2+3m+4+m﹣4=﹣m2+4m, ①当△CPQ∽△CBA, ,即 , 解得:m= , 相似比为: , ②当△CPQ∽△ABC, 同理可得:相似比为: , 利用面积比等于相似比的平方可得: S△PQC=10×( )2= 或 S△PQC=10×( )2= . 6.如图 1,已知在平面直角坐标系 xOy 中,四边形 OABC 是矩形,点 A,C 分别在 x 轴和 y 轴的正半轴上, 连结 AC,OA=3,tan∠OAC= ,D 是 BC 的中点. (1)求 OC 的长和点 D 的坐标; (2)如图 2,M 是线段 OC 上的点,OM= OC,点 P 是线段 OM 上的一个动点,经过 P,D,B 三点的抛 物线交 x 轴的正半轴于点 E,连结 DE 交 AB 于点 F. ①将△DBF 沿 DE 所在的直线翻折,若点 B 恰好落在 AC 上,求此时 BF 的长和点 E 的坐标; ②以线段 DF 为边,在 DF 所在直线的右上方作等边△DFG,当动点 P 从点 O 运动到点 M 时,点 G 也随之 运动,请直接写出点 G 运动路径的长. 【解析】(1)∵OA=3,tan∠OAC= = , ∴OC= , ∵四边形 OABC 是矩形, ∴BC=OA=3, ∵D 是 BC 的中点, ∴CD= BC= , ∴D( , ); (2)①∵tan∠OAC= , ∴∠OAC=30°, ∴∠ACB=∠OAC=30°, 设将△DBF 沿 DE 所在的直线翻折后,点 B 恰好落在 AC 上的 B'处, 则 DB'=DB=DC,∠BDF=∠B'DF, ∴∠DB'C=∠ACB=30° ∴∠BDB'=60°, ∴∠BDF=∠B'DF=30°, ∵∠B=90°, ∴BF=BD•tan30°= , ∵AB= , ∴AF=BF= , ∵∠BFD=∠AEF, ∴∠B=∠FAE=90°, ∴△BFD≌△AFE(ASA), ∴AE=BD= , ∴OE=OA+AE= , ∴点 E 的坐标( ,0); ②动点 P 在点 O 时, ∵抛物线过点 P(0,0)、D( , )、B(3, ) 求得此时抛物线解析式为 y=﹣ x2+ x, ∴E( ,0), ∴直线 DE:y=﹣ x+ , ∴F1(3, ); 当动点 P 从点 O 运动到点 M 时, ∵抛物线过点 P(0, )、D( , )、B(3, ) 求得此时抛物线解析式为 y=﹣ x2+ x+ , ∴E(6,0), ∴直线 DE:y=﹣ x+ , ∴F2(3, ); ∴点 F 运动路径的长为 F1F2= = , ∵△DFG 为等边三角形, ∴G 运动路径的长为 . 7.已知抛物线 2y mx 和直线 y x b   都经过点 ( 2,4)M  ,点O为坐标原点,点 P 为抛物线上的动点,直线 y x b   与 x 轴、 y 轴分别交于 A、 B 两点. (1)求 m 、 b 的值; (2)当 PAM 是以 AM 为底边的等腰三角形时,求点 P 的坐标; (3)满足(2)的条件时,求sin BOP 的值. 【解析】(1)将 ( 2,4)M  代入 2y mx ,得: 4 4m , 1m  ; 将 ( 2,4)M  代入 y x b   ,得: 4 2 b  , 2b  . (2)由(1)得:抛物线的解析式为 2y x ,直线 AB 的解析式为 2y x   . 当 0y  时, 2 0x   , 解得: 2x  , 点 A的坐标为 (2,0) , 2OA  . 设点 P 的坐标为 2( , )x x ,则 2 2 2 2 4 2(2 ) (0 ) 4 4PA x x x x x        , 2 2 2 2 4 2( 2 ) (4 ) 7 4 20PM x x x x x         . PAM 是以 AM 为底边的等腰三角形, 2 2PA PM  ,即 4 2 4 24 4 7 4 20x x x x x x       , 整理,得: 2 2 0x x   , 解得: 1 1x   , 2 2x  , 点 P 的坐标为 ( 1,1) 或 (2,4) . (3)过点 P 作 PN y 轴,垂足为点 N ,如图所示. 当点 P 的坐标为 ( 1,1) 时, 1PN  , 2 21 1 2PO    , 2sin 2 PNBOP PO     ; 当点 P 的坐标为 (2,4) 时, 2PN  , 2 22 4 2 5PO    , 5sin 5 PNBOP PO     . 满足(2)的条件时, sin BOP 的值的值为 2 2 或 5 5 . 8.如果抛物线 1C 的顶点在拋物线 2C 上,抛物线 2C 的顶点也在拋物线 1C 上时,那么我们称抛物线 1C 与 2C “互 为关联”的抛物线.如图 1,已知抛物线 2 1 1 1: 4C y x x  与 2 2 2:C y ax x c   是“互为关联”的拋物线,点 A , B 分别是抛物线 1C , 2C 的顶点,抛物线 2C 经过点 (6, 1)D  . (1)直接写出 A, B 的坐标和抛物线 2C 的解析式; (2)抛物线 2C 上是否存在点 E ,使得 ABE 是直角三角形?如果存在,请求出点 E 的坐标;如果不存在, 请说明理由; (3)如图 2,点 ( 6,3)F  在抛物线 1C 上,点 M , N 分别是抛物线 1C , 2C 上的动点,且点 M , N 的横坐标 相同,记 AFM 面积为 1S (当点 M 与点 A , F 重合时 1 0)S  , ABN 的面积为 2S (当点 N 与点 A , B 重 合时, 2 0)S  ,令 1 2S S S  ,观察图象,当 1 2y y„ 时,写出 x 的取值范围,并求出在此范围内 S 的最大值. 【解析】由抛物线 2 1 1 1: 4C y x x  可得 ( 2, 1)A   , 将 ( 2, 1)A   , (6, 1)D  代入 2 2y ax x c   得 4 2 1 36 6 1 a c a c          , 解得 1 4 2 a c      , 2 2 1 24y x x     , (2,3)B ; (2)易得直线 AB 的解析式: 1y x  , ①若 B 为直角顶点, BE AB , 1BE ABk k   , 1BEk   , 直线 BE 解析式为 5y x   联立 2 5 1 24 y x y x x        , 解得 2x  , 3y  或 6x  , 1y   , (6, 1)E  ; ②若 A为直角顶点, AE AB , 同理得 AE 解析式: 3y x   , 联立 2 3 1 24 y x y x x        , 解得 2x   , 1y   或 10x  , 13y   , (10, 13)E  ; ③若 E 为直角顶点,设 21( , 2)4E m m m   由 AE BE 得 1BE AEk k   , 即 2 21 11 34 4 12 2 m m m m m m          , 解得 2m  或 2 (不符合题意舍去), 点 E 的坐标 (6, 1)E  或 (10, 13)E  ; (3) 1 2y y „ , 2 2x „ „ , 设 21( , )4M t t t , 21( , 2)4N t t t   ,且 2 2t „ „ , 易求直线 AF 的解析式: 3y x   , 过 M 作 x 轴的平行线 MQ 交 AF 于 Q, 则 2 21 1( 3, )4 4Q t t t t   , 1 1 | |2 F AS QM y y  21 4 62 t t   设 AB 交 MN 于点 P ,易知 ( , 1)P t t  , 2 1 | |2 A BS PN x x  212 2 t  1 2 4 8S S S t    , 当 2t  时, S 的最大值为 16. 9.如图,直线 y=﹣x+4 与 x 轴,y 轴分别交于 A,B 两点,过 A,B 两点的抛物线 y=ax2+bx+c 与 x 轴交于 点 C(﹣1,0). (1)求抛物线的解析式; (2)连接 BC,若点 E 是线段 AC 上的一个动点(不与 A,C 重合),过点 E 作 EF∥BC,交 AB 于点 F,当 △BEF 的面积是 时,求点 E 的坐标; (3)在(2)的结论下,将△BEF 绕点 F 旋转 180°得△B′E′F,试判断点 E′是否在抛物线上,并说明理由. 【解析】(1)y=﹣x+4…①, 令 x=0,y=4,令 y=0,则 x=4, 故点 A、B 的坐标分别为(4,0)、(0,4), 抛物线的表达式为:y=a(x+1)(x﹣4)=a(x2﹣3x﹣4), 即﹣4a=4,解得:a=﹣1, 故抛物线的表达式为:y=﹣x2+3x+4…②; (2)设点 E(m,0), 直线 BC 表达式中的 k 值为 4,EF∥BC, 则直线 EF 的表达式为:y=4x+n, 将点 E 坐标代入上式并解得:直线 EF 的表达式为:y=4x﹣4m…③, 联立①③并解得:x= (m+1), 则点 F( , ), S△BEF=S△OAB﹣S△OBE﹣S△AEF= ×4×4﹣ ×4m﹣(4﹣m)× = ,解得:m= , 故点 E( ,0)、点 E(2,2); (3)△BEF 绕点 F 旋转 180°得△B′E′F,则点 E′( ,4), 当 x= 时,y=﹣x2+3x+4=﹣( )2+3× +4≠4, 故点 E′不在抛物线上. 10.如图,顶点为 P(3,3)的二次函数图象与 x 轴交于点 A(6,0),点 B 在该图象上,OB 交其对称轴 l 于点 M,点 M、N 关于点 P 对称,连接 BN、ON. (1)求该二次函数的关系式. (2)若点 B 在对称轴 l 右侧的二次函数图象上运动,请解答下列问题: ①连接 OP,当 OP= MN 时,请判断△NOB 的形状,并求出此时点 B 的坐标. ②求证:∠BNM=∠ONM. 【解析】(1)∵二次函数顶点为 P(3,3) ∴设顶点式 y=a(x﹣3)2+3 ∵二次函数图象过点 A(6,0) ∴(6﹣3)2a+3=0,解得:a=﹣ ∴二次函数的关系式为 y=﹣ (x﹣3)2+3=﹣ x2+2x (2)设 B(b,﹣ b2+2b)(b>3) ∴直线 OB 解析式为:y=(﹣ b+2)x ∵OB 交对称轴 l 于点 M ∴当 xM=3 时,yM=(﹣ b+2)×3=﹣b+6,∴M(3,﹣b+6) ∵点 M、N 关于点 P 对称,∴NP=MP=3﹣(﹣b+6)=b﹣3, ∴yN=3+b﹣3=b,即 N(3,b) ①∵OP= MN,∴OP=MP ∴ =b﹣3,解得:b=3+3 ∴﹣ b2+2b=﹣ ×(3+3 )2+2×(3+3 )=﹣3 ∴B(3+3 ,﹣3),N(3,3+3 ) ∴OB2=(3+3 )2+(﹣3)2=36+18 ,ON2=32+(3+3 )2=36+18 ,BN2=(3+3 ﹣3)2+(﹣ 3﹣3﹣3 )2=72+36 ∴OB=ON,OB2+ON2=BN2 ∴△NOB 是等腰直角三角形,此时点 B 坐标为(3+3 ,﹣3). ②证明:如图,设直线 BN 与 x 轴交于点 D, ∵B(b,﹣ b2+2b)、N(3,b) 设直线 BN 解析式为 y=kx+d ∴ 解得: ∴直线 BN:y=﹣ bx+2b 当 y=0 时,﹣ bx+2b=0,解得:x=6,∴D(6,0) ∵C(3,0),NC⊥x 轴,∴NC 垂直平分 OD ∴ND=NO ∴∠BNM=∠ONM

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