专题
16 二次函数的存在性问题
【典例分析】 【考点1】二次函数与相似三角形问题 【例1】已知抛物线y ax bx
2
3
与x 轴分别交于A
( 3,0)
,B
(1,0)
两点,与y 轴交于点 C. (1)求抛物线的表达式及顶点 D 的坐标; (2)点 F 是线段 AD 上一个动点. ①如图1,设AF
k
AD
,当k 为何值时,CF
2
AD
1
. ②如图2,以 A,F,O 为顶点的三角形是否与
ABC
相似?若相似,求出点F 的坐标;若不相似,请说明 理由. 【变式1-1】如图,抛物线y
ax
2
2
x c
经过A
( 1,0)
, B 两点,且与y
轴交于点C
(0,3)
,抛物线与直 线y
x
1
交于A
,E
两点. (1)求抛物线的解析式; (2)坐标轴上是否存在一点Q
,使得
AQE
是以AE
为底边的等腰三角形?若存在,请直接写出点Q
的坐标;若不存在,说明理由. (3) P 点在
x
轴上且位于点 B 的左侧,若以 P , B ,C
为顶点的三角形与
ABE
相似,求点 P 的坐标. 【变式1-2】如图,已知抛物线y m1 ( 2)(x x m )(m>0)与 x 轴相交于点 A,B,与 y 轴相交于点 C,且 点A 在点 B 的左侧. (1)若抛物线过点(2,2),求抛物线的解析式; (2)在(1)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在一点 H,使 AH+CH 的值最小,若存在,求出点 H 的 坐标;若不存在,请说明理由; (3)在第四象限内,抛物线上是否存在点 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与△ACB 相似?若存在, 求出m 的值;若不存在,请说明理由. 【考点2】二次函数与直角三角形问题 【例2】如图,抛物线
20
y ax bx c a
的顶点坐标为
2, 1
,图象与y
轴交于点C
0,3
,与x
轴 交于A
、 B 两点.
1
求抛物线的解析式;
2
设抛物线对称轴与直线BC
交于点D
,连接AC
、AD
,求
ACD
的面积;
3
点E
为直线BC
上的任意一点,过点E
作x
轴的垂线与抛物线交于点F
,问是否存在点E
使
DEF
为 直角三角形?若存在,求出点E
坐标,若不存在,请说明理由. 【变式2-1】如图,经过x
轴上A
( 1 0)
,,
B
(3 0)
,
两点的抛物线y m x
( 1)
2
4
m
(m
0
)交y
轴于点C
,设抛物线的顶点为
D
,若以DB
为直径的⊙G 经过点C
,求解下列问题: (1)用含m
的代数式表示出C D
,
的坐标; (2)求抛物线的解析式; (3)能否在抛物线上找到一点Q
,使△
BDQ
为直角三角形?如能,求出Q
点的坐标,若不能,请说明理 由。 【变式2-2】已知抛物线y x
2
2
x m
1
与x
轴只有一个交点,且与y
轴交于A
点,如图,设它的顶点 为B. (1)求m
的值; (2)过 A 作 x 轴的平行线,交抛物线于点 C,求证:△ABC 是等腰直角三角形; (3)将此抛物线向下平移 4 个单位后,得到抛物线y
,且与x 轴的左半轴交于 E 点,与 y 轴交于 F 点,如 图.请在抛物线y
上求点P,使得△EFP
是以EF 为直角边的直角三角形? 【考点3】二次函数与等腰三角形问题 【例3】如图,已知:二次函数 y=x2+bx+c 的图象与 x 轴交于 A,B 两点,其中 A 点坐标为(﹣3,0), 与y 轴交于点 C,点 D(﹣2,﹣3)在抛物线上. (1)求抛物线的表达式; (2)抛物线的对称轴上有一动点 P,求出 PA+PD 的最小值; (3)若抛物线上有一动点 M,使△ABM 的面积等于△ABC 的面积,求 M 点坐标. (4)抛物线的对称轴上是否存在动点 Q,使得△BCQ 为等腰三角形?若存在,求出点 Q 的坐标;若不存 在,说明理由.【变式3-1】如图,抛物线
y
ax
2
bx
3
与x 轴交于点 A(1,0)和 B(3,0). (1)求抛物线的解析式; (2)若抛物线的对称轴交 x 轴于点 E,点 F 是位于 x 轴上方对称轴上一点,FC∥x 轴,与对称轴右侧的抛 物线交于点C,且四边形 OECF 是平行四边形,求点 C 的坐标; (3)在(2)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在点 P,使△OCP 是等腰三角形?若存在,请直接写出 点P 的坐标;若不存在,请说明理由. 【变式3-2】如图,抛物线 与直线 相交于 两点,且抛 物线经过点 . (1)求抛物线的解析式;(2)点 是抛物线上的一个动点(不与点 、点 重合),过点 作直线 轴于点 ,交直线 于点 . ①当 时,求 点坐标; ② 是否存在点 使 为等腰三角形,若存在请直接写出点 的坐标,若不存在,请说明理由. 【考点4】二次函数与平行四边形问题 【例4】如图,抛物线 y=ax2+bx+c 与 x 轴相交于点 A(﹣3,0),B(1,0),与 y 轴相交于(0,﹣
3
2
), 顶点为P. (1)求抛物线解析式; (2)在抛物线是否存在点 E,使△ABP 的面积等于△ABE 的面积?若存在,求出符合条件的点 E 的坐标; 若不存在,请说明理由; (3)坐标平面内是否存在点 F,使得以 A、B、P、F 为顶点的四边形为平行四边形?直接写出所有符合条 件的点F 的坐标,并求出平行四边形的面积. 【变式4-1】如图,在平面直角坐标系中,抛物线 ,经过A(0,﹣4),B( ,0),C( , 0)三点,且 . (1)求 b,c 的值; (2)在抛物线上求一点 D,使得四边形 BDCE 是以 BC 为对角线的菱形;(3)在抛物线上是否存在一点 P,使得四边形 BPOH 是以 OB 为对角线的菱形?若存在,求出点 P 的坐标, 并判断这个菱形是否为正方形?若不存在,请说明理由. 【变式4-2】如图,抛物线 与直线 交于 , 两点,直线 交 轴与点 ,点 是直线 上的动点,过点 作 轴交 于点 ,交抛物线于点 . (1)求抛物线 的表达式; (2)连接 , ,当四边形 是平行四边形时,求点 的坐标; (3)①在 轴上存在一点 ,连接 , ,当点 运动到什么位置时,以 为顶点的四边形是矩 形?求出此时点 的坐标; ②在①的前提下,以点 为圆心, 长为半径作圆,点 为 上一动点,求 的最小值. 【达标训练】 一、单选题 1.将抛物线 y=﹣2x2﹣1 向上平移若干个单位,使抛物线与坐标轴有三个交点,如果这些交点能构成直角 三角形,那么平移的距离为( ) A.
3
2
个单位 B.1 个单位 C.1
2
个单位 D.2
个单位 2.如图,抛物线y
x
22x 3
与y
轴交于点C
,点D
(0,1)
,点 P 是抛物线上的动点,若
PCD
是以CD
为底的等腰三角形,则 tan CDP 的值为( ).A.
1
2
2
+
或1
2
2
B.2 1
或2 1
C.2 1
2
或2 1
2
D.1
2
或1
2
二、填空题 3.如图,抛物线y x
2
1
的顶点为C
,直线y x
1
与抛物线交于A
, B 两点.M
是抛物线上一点, 过M
作MG x
轴,垂足为G
.如果以A
,M
,G
为顶点的三角形与
ABC
相似,那么点M
的坐标是 ________.4.如图,直线 y=x+2 与抛物线 y=ax2+bx+6(a≠0)相交于 A( , )和 B(4,m),点 P 是线段 AB 上 异于A、B 的动点,过点 P 作 PC⊥x 轴于点 D,交抛物线于点 C.当△PAC 为直角三角形时点 P 的坐 标 . 5.如图,已知抛物线
22
1
y
x
与x
轴交于A、C 两点,与y
轴交于点B,在抛物线的对称轴上找一点Q,使△ABQ 成为等腰三角形,则 Q 点的坐标是____.
6.如图,抛物线 y=﹣x2+2x+4 与 y 轴交于点 C,点 D(0,2),点 M 是抛物线上的动点.若△MCD 是以 CD 为底的等腰三角形,则点 M 的坐标为_____.
7.如图,在平面直角坐标系 xOy 中,已知抛物线 y=﹣x2+2x+3 与 x 轴交于 A,B 两点,点 M 在这条抛物 线上,点P 在 y 轴上,如果四边形 ABMP 是平行四边形,则点 M 的坐标为______. 8.已知抛物线 y=(x﹣2)2,P 是抛物线对称轴上的一个点,直线 x=t 分别与直线 y=x、抛物线交于点 A,B,若△ABP 是等腰直角三角形,则 t 的值为_____. 9.将抛物线
y
1
x
2向右平移2 个单位,得到抛物线y
2的图象.P
是抛物线y
2对称轴上的一个动点,直线x t
平行于y 轴,分别与直线y x
、抛物线y
2交于点A、B.
若
ABP
是以点A 或点 B 为直角顶点的等腰 直角三角形,求满足条件的 t 的值,则t
______ .10.如图,已知抛物线 2
1
4
4
y
x bx
与x
轴相交于A
、 B 两点,与y
轴相交于点C
.若已知A
点的 坐标为A
2,0
.点Q
在抛物线的对称轴上,当
ACQ
为等腰三角形时,点Q
的坐标为________. 11.如图,抛物线 2 1 1 3 2 2 y x x 与x
轴的负半轴交于点A
,与y
轴交于点 B ,连接AB
,点D E
,
分别 是直线x
1
与抛物线上的点,若点A B D E
, , ,
围成的四边形是平行四边形,则点E
的坐标为__________. 三、解答题 12.如图,抛物线 与直线 交于A,B 两点,交 x 轴于 D,C 两点,已知 , .求抛物线的函数表达式并写出抛物线的对称轴; 在直线AB 下方的抛物线上是否存在一点 E,使得 的面积最大?如果存在,求出E 点坐标;如果 不存在,请说明理由. 为抛物线上一动点,连接PA,过点 P 作 交y 轴于点 Q,问:是否存在点 P,使得以 A、P、Q 为顶点的三角形与 相似?若存在,请直接写出所有符合条件的P 点的坐标;若不存在,请说明理由. 13.如图,抛物线 经过点A(-1,0)、B(3,0)、C(0, ),连接AC、BC,将△ABC 绕 点C 逆时针旋转,使点 A 落在 x 轴上,得到△DCE,此时,DE 所在直线与抛物线交于第一象限的点 F. (1)求抛物线 对应的函数关系式. (2)求点 A 所经过的路线长. (3)抛物线的对称轴上是否存在点 P 使△PDF 是等腰三角形. 若存在,求点P 的坐标;若不存在,说明理由. 14.如图,抛物线经过原点 O(0,0),点 A(1,1),点 B(
7
2
,0). (1)求抛物线解析式;(2)连接 OA,过点 A 作 AC⊥OA 交抛物线于 C,连接 OC,求△AOC 的面积;
(3)点 M 是 y 轴右侧抛物线上一动点,连接 OM,过点 M 作 MN⊥OM 交 x 轴于点 N.问:是否存在点 M, 使以点O,M,N 为顶点的三角形与(2)中的△AOC 相似,若存在,求出点 M 的坐标;若不存在,说明 理由.
15.如图,已知抛物线 与 轴交于 两点,与 轴交于 点,且 , 直线 与 轴交于 点,点 是抛物线 上的一动点,过点 作 轴, 垂足为 ,交直线 于点 . (1)试求该抛物线的表达式; (2)如图(1),若点 在第三象限,四边形 是平行四边形,求 点的坐标; (3)如图(2),过点 作 轴,垂足为 ,连接 , ①求证: 是直角三角形; ②试问当 点横坐标为何值时,使得以点 为顶点的三角形与 相似? 16.如图,顶点为
M
的抛物线y ax bx
2
3
与x
轴交于A
3,0
,B
1,0
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. 17.如图,已知抛物线 y=-x2+bx+c 经过点 A(-1,0)和 C(0,4). (1)求这条抛物线的解析式; (2)直线 y=x+1 与抛物线相交于 A、D 两点,点 P 是抛物线上一个动点,点 P 的横坐标是 m,且-1<m<3, 设△ADP 的面积为 S,求 S 的最大值及对应的 m 值; (3)点 M 是直线 AD 上一动点,直接写出使△ACM 为等腰三角形的点 M 的坐标. 18.在平面直角坐标系中有Rt AOB
,O
为原点,OB
1
,OA
3
,将此三角形绕点O
顺时针旋转90
得到Rt COD
,抛物线y x2 bx
c
过A B C
, ,
三点. (1)求此抛物线的解析式及顶点 P 的坐标; (2)直线l kx k
:
3
与抛物线交于M N
,
两点,若S
PMN
2
,求k
的值; (3)抛物线的对称轴上是否存在一点Q
使得
DCQ
为直角三角形. 19.如图,抛物线 y=﹣x2﹣2x+3 的图象与 x 轴交于 A、B 两点(点 A 在点 B 的左边),与 y 轴交于点 C, 点D 为抛物线的顶点. (1)求点 A、B、C 的坐标; (2)点 M(m,0)为线段 AB 上一点(点 M 不与点 A、B 重合),过点 M 作 x 轴的垂线,与直线 AC 交于点 E, 与抛物线交于点P,过点 P 作 PQ∥AB 交抛物线于点 Q,过点 Q 作 QN⊥x 轴于点 N,可得矩形 PQNM.如 图,点P 在点 Q 左边,试用含 m 的式子表示矩形 PQNM 的周长; (3)当矩形 PQNM 的周长最大时,m 的值是多少?并求出此时的△AEM 的面积; (4)在(3)的条件下,当矩形 PMNQ 的周长最大时,连接 DQ,过抛物线上一点 F 作 y 轴的平行线,与直线 AC 交于点 G(点 G 在点 F 的上方).若 FG=22
DQ,求点 F 的坐标.20.如图,已知直线
1
2
2
y
x
与x 轴交于点 B,与 y 轴交于点 C,抛物线 21
2
2
y
x bx
与x 轴交于 A、B 两点(A 在 B 的左侧),与 y 轴交于点 C. (1)求抛物线的解析式; (2)点 M 是上述抛物线上一点,如果△ABM 和△ABC 相似,求点 M 的坐标;(3)连接 AC,求顶点 D、E、F、G 在△ABC 各边上的矩形 DEFC 面积最大时,写出该矩形在 AB 边上的 顶点的坐标. 21.如图,抛物线 y=
1
2
x2+bx+c 与直线 y=1
2
x+3 交于 A,B 两点,交 x 轴于 C、D 两点,连接 AC、BC, 已知A(0,3),C(﹣3,0). (1)求抛物线的解析式; (2)在抛物线对称轴 l 上找一点 M,使|MB﹣MD|的值最大,并求出这个最大值; (3)点 P 为 y 轴右侧抛物线上一动点,连接 PA,过点 P 作 PQ⊥PA 交 y 轴于点 Q,问:是否存在点 P 使 得以A,P,Q 为顶点的三角形与△ABC 相似?若存在,请求出所有符合条件的点 P 的坐标;若不存在,请 说明理由.22.如图,已知抛物线经过原点 O,顶点 A(1,﹣1),且与直线 y=kx+2 相交于 B(2,0)和 C 两点 (1)求抛物线和直线 BC 的解析式;
(2)求证:△ABC 是直角三角形;
(4)在抛物线的对称轴上是否存在点 F,使△BDF 是等腰三角形?若存在,请直接写出点 F 的坐标. 23.已知:如图,在平面直角坐标系 xOy 中,抛物线 y=ax2﹣4ax+1 与 x 轴的正半轴交于点 A 和点 B,与 y 轴交于点C,且 OB=3OC,点 P 是第一象限内的点,连接 BC,△PBC 是以 BC 为斜边的等腰直角三角形. (1)求这个抛物线的表达式; (2)求点 P 的坐标; (3)点 Q 在 x 轴上,若以 Q、O、P 为顶点的三角形与以点 C、A、B 为顶点的三角形相似,求点 Q 的坐 标.
24.如图,已知抛物线 y=ax2+bx﹣3 与 x 轴交于 A、B 两点,与 y 轴交于 C 点,经过 A、B、C 三点的圆 的圆心M(1,m)恰好在此抛物线的对称轴上,⊙M 的半径为
5
.设⊙M 与 y 轴交于 D,抛物线的顶点 为E. (1)求 m 的值及抛物线的解析式; (2)设∠DBC=α,∠CBE=β,求 sin(α﹣β)的值; (3)探究坐标轴上是否存在点 P,使得以 P、A、C 为顶点的三角形与△BCE 相似?若存在,请指出点 P 的位置,并直接写出点P 的坐标;若不存在,请说明理由.25.抛物线
F y x bx c
:
2
的图象经过坐标原点O
,且与x
轴另交点为3 ,0
3
. (1)求抛物线F
的解析式; (2)如图1
,直线
3
:
0
3
l y
x m m
与抛物线F
相交于点A x y
1,
1
和点B x y
2,
2
(点A
在第二象 限),求y
2
y
1的值(用含m
的式子表示); (3)在(2)中,若 4 3 m ,设点 A 是点A
关于原点O
的对称点,如图2
.平面内是否存在点 P ,使得以点A
、 B 、 A 、 P 为顶点的四边形是菱形?若存在,直接写出点 P 的坐标;若不存在,请说明理由. 26.已知:如图,抛物线 y=3
4
x2+bx+c 与 x 轴交于 A(-1,0)、B 两点(A 在 B 左),y 轴交于点 C(0,-3). (1)求抛物线的解析式;(2)若点 D 是线段 BC 下方抛物线上的动点,求四边形 ABCD 面积的最大值;
(3)若点 E 在 x 轴上,点 P 在抛物线上.是否存在以 B、C、E、P 为顶点且以 BC 为一边的平行四边形? 若存在,求出点P 的坐标;若不存在,请说明理由.
27.如图,在平面直角坐标系中有抛物线 y=a(x﹣2)2﹣2 和 y=a(x﹣h)2,抛物线 y=a(x﹣2)2﹣2 经过原点,与x 轴正半轴交于点 A,与其对称轴交于点 B;点 P 是抛物线 y=a(x﹣2)2﹣2 上一动点,且 点P 在 x 轴下方,过点 P 作 x 轴的垂线交抛物线 y=a(x﹣h)2 于点 D,过点 D 作 PD 的垂线交抛物线 y =a(x﹣h)2 于点 D′(不与点 D 重合),连接 PD′,设点 P 的横坐标为 m:
(1)①直接写出 a 的值; ②直接写出抛物线y=a(x﹣2)2﹣2 的函数表达式的一般式; (2)当抛物线 y=a(x﹣h)2 经过原点时,设△PDD′与△OAB 重叠部分图形周长为 L: ①求
PD
DD
的值; ②直接写出L 与 m 之间的函数关系式; (3)当 h 为何值时,存在点 P,使以点 O、A、D、D′为顶点的四边形是菱形?直接写出 h 的值. 28.综合与探究 如图,抛物线 与 轴交于 、 两点,与 轴交于点 . (1)求抛物线解析式: (2)抛物线对称轴上存在一点 ,连接 、 ,当 值最大时,求点H 坐标: (3)若抛物线上存在一点 , ,当 时,求点 坐标: (4)若点 M 是 平分线上的一点,点 是平面内一点,若以 、 、 、 为顶点的四边形是矩形,请 直接写出点 坐标. 29.如图,已知抛物线 y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴是3
2
x
,且经过A(﹣4,0),C(0,2)两点,直 线l:y=kx+t(k≠0)经过 A,C.(1)求抛物线和直线 l 的解析式; (2)点 P 是直线 AC 上方的抛物线上一个动点,过点 P 作 PD⊥x 轴于点 D,交 AC 于点 E,过点 P 作 PF ⊥AC,垂足为 F,当△PEF≌△AED 时,求出点 P 的坐标; (3)在抛物线的对称轴上是否存在点 Q,使△ACQ 为等腰三角形?若存在,直接写出所有满足条件的 Q 点的坐标;若不存在,请说明理由. 30.如图,在平面直角坐标系 xOy 中,
O
为原点,
ABCD
的边AB
在x
轴上,点D
在y
轴上,点A
的 坐标为( 2,0)
,AB
6
,BAD60 ,点E
是BC
边上一点,DE BC
,
P
过A
、O
、D
三点, 抛物线y ax bx c
2
过点A
、 B 、D
三点. (1)求抛物线的解析式. (2)若将
CDE
绕点D
顺时针旋转90
,点E
的对应点 E 会落在抛物线y ax bx c
2
上吗?请说明理由. (3)若点M
为此抛物线的顶点,平面上是否存在点N
,使得以点 B 、D
、M
、N
为顶点的四边形为平行 四边形?若存在,请直接写出点N
的坐标;若不存在,请说明理由. 31.在平面直角坐标系xOy
中,如图,抛物线y mx
2
2
x n
(m
、n
是常数)经过点 ( 2,3)A 、B
( 3,0)
, 与y
轴的交点为点C
. (1)求此抛物线的表达式; (2)点D
为y
轴上一点,如果直线BD
和直线BC
的夹角为15º,求线段CD
的长度; (3)设点 P 为此抛物线的对称轴上的一个动点,当△BPC
为直角三角形时,求点 P 的坐标.32.如图,抛物线 y=ax2+bx﹣4 经过 A(﹣3,0),B(5,﹣4)两点,与 y 轴交于点 C,连接 AB,AC, BC. (1)求抛物线的表达式; (2)求△ABC 的面积; (3)抛物线的对称轴上是否存在点 M,使得△ABM 是直角三角形?若存在,求出点 M 的坐标;若不存在, 请说明理由.
【典例分析】 【考点1】二次函数与相似三角形问题 【例1】已知抛物线
y ax bx
2
3
与x 轴分别交于A
( 3,0)
,B
(1,0)
两点,与y 轴交于点 C. (1)求抛物线的表达式及顶点 D 的坐标; (2)点 F 是线段 AD 上一个动点. ①如图1,设AF
k
AD
,当k 为何值时,CF
2
AD
1
. ②如图2,以 A,F,O 为顶点的三角形是否与
ABC
相似?若相似,求出点F 的坐标;若不相似,请说明 理由. 【答案】(1)y
x
22
x
3
,D 的坐标为( 1,4)
;(2)①1
2
k
;②以A,F,O 为顶点的三角形与
ABC
相似,F 点的坐标为6 18
,
5 5
或( 2,2)
. 【解析】(1)将 A、B 两点的坐标代入二次函数解析式,用待定系数法即求出抛物线对应的函数表达式,可 求得顶点D( 1,4)
; (2)①由 A、C、D 三点的坐标求出AC 3 2
,DC
2
,AD 2 5
,可得ΔACD
为直角三角形,若1
CF
AD
2
,则点F 为 AD 的中点,可求出 k 的值;②由条件可判断
DAC
OBC
,则
OAF
ACB
,若以A,F,O 为顶点的三角形与ΔABC
相似, 可分两种情况考虑:当
AOF
ABC
或
AOF
CAB 45
时,可分别求出点F 的坐标.【详解】(1)
抛物线y ax
2
bx 3
过点A( 3,0)
,B(1,0)
,9
3
3 0
3 0
a b
a b
,解得:1
2
a
b
,
抛物线解析式为y
x
22x 3
;
2 2y
x
2x 3
x 1
4
,
顶点D 的坐标为( 1,4)
; (2)①
在RtΔAOC
中,OA 3
,OC 3
, 2 2 2AC
OA
OC
18
,
D 1,4
,C 0,3
,A 3,0
, 2 2 2CD
1 1
2
, 2 2 2AD
2
4
20
, 2 2 2AC
CD
AD
,ΔACD
为直角三角形,且
ACD 90
,1
CF
AD
2
,
F 为 AD 的中点,AF 1
AD 2
,1
k
2
; ②在RtΔACD
中,DC
2
1
tan ACD
AC
3 2
3
, 在RtΔOBC
中,OB 1
tan OCB
OC 3
,ACD
OCB
,OA OC
,OAC
OCA 45
,FAO
ACB
,若以A,F,O 为顶点的三角形与
ΔABC
相似,则可分两种情况考虑: 当
AOF
ABC
时,ΔAOF ΔCBA
∽
,OF BC
, 设直线BC 的解析式为y kx b
,0
3
k b
b
,解得:3
3
k
b
,
直线BC 的解析式为y= 3x+3
,
直线OF 的解析式为y= 3x
, 设直线AD 的解析式为y=mx+n
,4
3
0
k b
k b
,解得:2
6
k
b
,
直线AD 的解析式为y=2x 6
,2
6
3
y
x
y
x
,解得:6
5
18
5
x
y
,6 18
F
,
5 5
.当
AOF
CAB 45
时,ΔAOF ΔCAB
∽
,CAB 45
,OF AC
,
直线OF 的解析式为y= x
,2
6
y
x
y
x
,解得:2
2
x
y
,
F 2,2
,综合以上可得F 点的坐标为
6 18
,
5 5
或( 2,2)
. 【点睛】本题考查了二次函数的综合题:熟练掌握二次函数图象上点的坐标特征、相似三角形的判定与性 质和直角三角形的性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质;会运用分类讨论的思想 解决数学问题. 【变式1-1】如图,抛物线y
ax
2
2
x c
经过A
( 1,0)
, B 两点,且与y
轴交于点C
(0,3)
,抛物线与直 线y
x
1
交于A
,E
两点. (1)求抛物线的解析式; (2)坐标轴上是否存在一点Q
,使得
AQE
是以AE
为底边的等腰三角形?若存在,请直接写出点Q
的 坐标;若不存在,说明理由. (3) P 点在x
轴上且位于点 B 的左侧,若以 P , B ,C
为顶点的三角形与
ABE
相似,求点 P 的坐标. 【答案】(1)y
x
22x 3
;(2)存在,Q ,
4 0
或
0 4
,
,理由见解析;(3)3
p
0
5
,
或9
p
0
2
,
. 【解析】(1)将 A、C 的坐标代入y
ax
2
2
x c
求出a、c 即可得到解析式; (2)先求出 E 点坐标,然后作 AE 的垂直平分线,与 x 轴交于 Q,与 y 轴交于 Q',根据垂直平分线的性质 可知Q、与 A、E,Q'与 A、E 组成的三角形是以 AE 为底边的等腰三角形,设 Q 点坐标(0,x),Q'坐标(0,y), 根据距离公式建立方程求解即可; (3)根据 A、E 坐标,求出 AE 长度,然后推出∠BAE=∠ABC=45°,设p
m,
0
,由相似得到PB AB
BC AE
或PB AE
BC AB
,建立方程求解即可. 【详解】(1)将A
( 1,0)
,C
(0,3)
代入y
ax
2
2
x c
得:2
0
3
a
c
c
,解得1
3
a
c
∴抛物线解析式为y
x
22
x
3
(2)存在,理由如下: 联立
y
x
1
和y
x
22x 3
, 2y
1
2
3
x
y
x
x
,解得1
0
x
y
或4
5
x
y
∴E 点坐标为(4,-5), 如图,作AE 的垂直平分线,与 x 轴交于 Q,与 y 轴交于 Q', 此时Q 点与 Q'点的坐标即为所求, 设Q 点坐标(0,x),Q'坐标(0,y), 由QA=QE,Q'A= Q'E 得:
2
21
4
0 5
x
x
,
2 2 2 20 1
y
0
0 4
y
5
解得x
4
,y
4
故Q 点坐标为
4 0
,
或
0 4
,
(3)∵A
( 1,0)
,E
4 5
,
∴
2 21 4
5 =5 2
AE
, 当
x
22
x
3 0
时,解得x
1
或3 ∴B 点坐标为(3,0), ∴OB OC
3
∴
ABC
45
,AB
4
,BC
3 2
, 由直线y
x
1
可得AE 与 y 轴的交点为(0,-1),而 A 点坐标为(-1,0) ∴∠BAE=45° 设p
m,
0
则BP
3 m
, ∵
PBC
和
ABE
相似∴
PB AB
BC AE
或PB AE
BC AB
,即3
4
3 2
5 2
m
或3
5 2
4
3 2
m
解得3
5
m
或9
2
m
, ∴3
p
0
5
,
或9
p
0
2
,
. 【点睛】本题考查二次函数的综合问题,是中考常见的压轴题型,熟练掌握待定系数法求函数解析式,等 腰三角形的性质,以及相似三角形的性质是解题的关键. 【变式1-2】如图,已知抛物线y m1 ( 2)(x x m )(m>0)与 x 轴相交于点 A,B,与 y 轴相交于点 C,且 点A 在点 B 的左侧. (1)若抛物线过点(2,2),求抛物线的解析式; (2)在(1)的条件下,抛物线的对称轴上是否存在一点 H,使 AH+CH 的值最小,若存在,求出点 H 的 坐标;若不存在,请说明理由; (3)在第四象限内,抛物线上是否存在点 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与△ACB 相似?若存在, 求出m 的值;若不存在,请说明理由. 【答案】(1) 21
1
2
4
2
y
x
x
;(2)点 H 的坐标为(1,3
2
);(3)当 m=2 2 2
时,在第四象限内 抛物线上存在点M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与△ACB 相似. 【解析】 分析: (1)把点(2,2)代入y
m
1 ( 2)(
x
x m m
) (
0)
中,解出m 的值即可得到抛物线的解析式; (2)由(1)中所得解析式求出点 A、B、C 的坐标,由题意可知,点 A、B 关于抛物线的对称轴对称,这 样连接BC 与对称轴的交点即为所求的点 H,根据 B、C 的坐标求出直线 BC 的解析式即可求得点 H 的坐标; (3)由解析式y
m
1 ( 2)(
x
x m m
) (
0)
可得点A、B、C 的坐标分别为(-2,0)、(m,0)和(0,2), 如下图,由图可知∠ACB 和∠ABM 是钝角,因此存在两种可能性:①当△ACB∽△ABM,②△ACB∽△MBA, 分这两种情况结合题中已知条件进行分析解答即可. 详解: (1)把点(2,2)代入抛物线, 得2=m
1 2 2 2 m
.解得m=4. ∴抛物线的解析式为
21
1
1
y
x 2 x 4
x
x 2
4
4
2
. (2)令 21
1
y
x
x 2 0
4
2
,解得x
1
2 x
,
2
4
. 则A(-2,0),B(4,0). 对称轴x=-1
2
1
1
2
4
. ∵ 21
1
y
x
x 2
4
2
中当x=0 时,y=2, ∴点C 的坐标为(0,2). ∵点A 和点 B 关于抛物线的对称轴对称, ∴连接BC 与对称轴的交点即为点 H,此时 AH+CH 的值最小, 设直线BC 的解析式为 y=kx+b, 把B(4,0),C(0,2)代入得:4
0
2
k b
b
,解得:1
2
2
k
b
, ∴直线BC 的解析式为 y=
1 x 2
2
. ∵当x=1 时,y=
1 1 2
2
=3
2
. ∴点H 的坐标为(1,3
2
). (3)假设存在点 M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与△ACB 相似. 如下图,连接AC,BC,AM,BM,过点 M 作 MN⊥x 轴于点 N, 由图易知,∠ACB 和∠ABM 为钝角, ①当△ACB∽△ABM 时,有AC
AB
=AB
AM
,即AB
2
AC·AM
.∵A(-2,0),C(0,2),即 OA=OC=2, ∴∠CAB=∠BAM=
45
o. ∵MN⊥x 轴,∴∠BAM=∠AMN=45°, ∴AN=MN. ∴可设M 的坐标为:(x,-x-2)(x>0), 把点M 的坐标代入抛物线的解析式,得:-x-2=m
1 x 2 x m
. 化简整理得:x=2m, ∴点M 的坐标为:(2m,-2m-2). ∴AM=
2 22m 2
2m 2
2 2 m 1
. ∵AB
2
AC·AM
,AC=2 2
,AB=m+2,∴
2m 2
2 2 2 2 m 1
. 解得:m=2 2 2
. ∵m>0, ∴m=2 2 2
. ②当△ACB∽△MBA 时,有AB
MA
=CB
BA
,即AB
2
CB·MA
. ∵∠CBA=∠BAM,∠ANM=∠BOC=90
o, ∴△ANM∽△BOC,∴MN
AN
=CO
BO
. ∵BO=m,设 ON=x, ∴2
MN
x
=2
m
,即MN=2
m
(x+2). 令M(x,
m
2 x 2
)(x>0), 把M 点的坐标代入抛物线的解析式, 得m
2 x 2
=
m
1 x 2 x m
. 解得x=m+2.即 M(m+2,m
2 m 4
).∵
AB
2
CB·MA
,CB=m
2
4 AN m 4
,
,MN=m
2 m 4
, ∴
2 2 2 2 24 m 4
m 2
m
4· m 4
m
. 化简整理,得16=0,显然不成立. 综上所述,当m=2 2 2
时,在第四象限内抛物线上存在点M,使得以点 A,B,M 为顶点的三角形与 △ACB 相似. 点睛:本题是一道二次函数和几何图形综合的题目,解题的要点有以下两点:(1)“知道点 A、B 是关于抛 物线的对称轴对称的,连接BC 与对称轴的交点即为所求的点 H”是解答第 2 小题的关键;(2)“能根据题意 画 出 符 合 要 求 的 图 形 , 知 道 ∠ACB 和∠ABM 为钝角,结合题意得到存在:①当△ACB∽△ABM, ②△ACB∽△MBA 这两种可能情况”是解答第 3 小题的关键. 【考点2】二次函数与直角三角形问题 【例2】如图,抛物线
20
y ax bx c a
的顶点坐标为
2, 1
,图象与y
轴交于点C
0,3
,与x
轴 交于A
、 B 两点.
1
求抛物线的解析式;
2
设抛物线对称轴与直线BC
交于点D
,连接AC
、AD
,求
ACD
的面积;
3
点E
为直线BC
上的任意一点,过点E
作x
轴的垂线与抛物线交于点F
,问是否存在点E
使
DEF
为 直角三角形?若存在,求出点E
坐标,若不存在,请说明理由. 【答案】(1)y
(
x
2) 1
2
x
2
4
x
3
;(2)2;(3)见解析. 【解析】(1)可设抛物线解析式为顶点式,把 C 点坐标代入可求得抛物线解析式; (2)由抛物线解析式可求得 A、B 坐标,利用待定系数法可求得直线 BC 解析式,利用对称轴可求得 D 点 坐标,则可求得AD2、AC2 和 CD2,利用勾股定理的逆定理可判定△ACD 为直角三角形,则可求得其面积; (3)根据题意可分∠DFE=90°和∠EDF=90°两种情况,当∠DFE=90°时,可知 DF∥x 轴,则可求得 E 点纵 坐标,代入抛物线解析式可求得E 点坐标;当∠EDF=90°时,可求得直线 AD 解析式,联立直线 AC 和抛物 线解析式可求得点E 的横坐标,代入直线 BC 可求得点 E 的坐标.【详解】解:
1
∵抛物线的顶点坐标为
2, 1
, ∴可设抛物线解析式为
2(
2) 1
0
y a x
a
, 把C
0,3
代入可得a
(0 2) 1 3
2
,解得a
1
, ∴抛物线解析式为y
(
x
2) 1
2
x
2
4
x
3
;
2
在y x
2
4
x
3
中,令y
0
可得x
2
4
x
3 0
,解得x
1
或x
3
, ∴A
1,0
,B
3,0
, 设直线BC
解析式为y kx
3
,把B
3,0
代入得:3
k
3 0
,解得k
1
, ∴直线BC
解析式为y
x
3
, 由
1
可知抛物线的对称轴为x
2
,此时y
2 3 1
, ∴D
2,1
, ∴AD
22
,AC
210
,CD
28
, ∵AD
2
CD
2
AC
2, ∴
ACD
是以AC
为斜边的直角三角形, ∴1
1
2 2 2 2
2
2
ACDS
AD CD
;
3
由题意知EF y
/ /
轴,则
FED
OCB
90
,∴
DEF
为直角三角形,分
DFE
90
和
EDF
90
两种情况, ①当
DFE
90
时,即DF x
/ /
轴,则D
、F
的纵坐标相同, ∴F
点纵坐标为1
, ∵点F
在抛物线上, ∴x
2
4
x
3 1
,解得x
2
2
,即点E
的横坐标为2
2
, ∵点E
在直线BC
上, ∴当x
2
2
时,y
x
3 1
2
,当x
2
2
时,y
x
3 1
2
,∴
E
点坐标为
2
2,1
2
或
2
2,1
2
; ②当
EDF
90
时, ∵A
1,0
,D
2,1
, ∴直线AD
解析式为y x
1
, ∵直线BC
解析式为y
x
3
, ∴AD BC
, ∴直线AD
与抛物线的交点即为E
点, 联立直线AD
与抛物线解析式有x
2
4
x
3
x
1
,解得x
1
或x
4
, 当x
1
时,y
x
3 2
,当x
4
时,y
x
3
1
, ∴E
点坐标为
1,2
或
4, 1
, 综上可知存在满足条件的点E
,其坐标为
2
2,1
2
或
2
2,1
2
或
1,2
或
4, 1
. 【点睛】考查了待定系数法求函数解析式,利用已知的顶点坐标,列出方程组,可以求出函数解析式. 【变式2-1】如图,经过x
轴上A
( 1 0)
,,
B
(3 0)
,
两点的抛物线y m x
( 1)
2
4
m
(m
0
)交y
轴于点C
, 设抛物线的顶点为D
,若以DB
为直径的⊙G 经过点C
,求解下列问题: (1)用含m
的代数式表示出C D
,
的坐标; (2)求抛物线的解析式; (3)能否在抛物线上找到一点Q
,使△
BDQ
为直角三角形?如能,求出Q
点的坐标,若不能,请说明理 由。【答案】(1)点
C
的坐标为C
(0 3 )
,
m
,点D
的坐标为(1 4 )
,
m
;(2) 抛物线的解析式为y
x
22x 3
; (3)满足题意的Q
点有三个:(0 3)
,
、3 9
2 4
,
和1 15
2 4
,
【解析】 【试题分析】 (1)
21
4
y m x
m
是顶点式,则顶点D
的坐标为C
0 3
,
m
,当 x=0,则 y=-3m,即点C
的坐标为
0 3
C
,
m
; (2)连接 CD 、 BC,过点D
作DE y
轴于E
,如图 ①所示:根据直径所对的圆周角是直角,得90
DCB
,出现“一线三等角模型”,得
DEC
∽
COB
根据相似三角形的性质
得:DE EC
CO OB
1
3
3
m
m
即
,解得m
1
,则抛物线的解析式为y
x
22
x
3
. (3)分三种情况分类讨论:
BQD
90
(图①)显然Q
与C
点重合,点Q
坐标为Q ,
0 3
;
DBQ
=90
(图②)作QF
y
轴于F
,DH x
轴于 H ,根据两角对应相等,两三角形相似,得Rt
DHB
∽
Rt
BFQ
,DH
HB
BF
FQ
,则DH FQ BF HB
•
•
,由于点Q
坐标
k k
,
2
2
k
3
,则
24
k
2
k
3
2 3
k
, 解得:3
2
k
由3
2
k
得Q
坐标:3
9
2
4
Q
,
;
BDQ
=90
(图③)延长DQ
交y
轴于M
,作DE y
轴于E
,DH x
轴于 H ,同理可证:
DEM
∽
DHB
,则DE
EM
DH
HB
,即1
4
2
EM
,得1
2
EM
,点M
的坐标 为7
0
2
,
,设DM
所在的直线解析式为y=kx+b,用待定系数法,把 M7
0
2
,
和D(1,4)代入得:7
2
4
b
k b
解得:k
1
2
,
b
7
2
则直线DM 的解析式为1
7
2
2
y
x
,把1
7
2
2
y
x
代入y
x
22
x
3
得:2
x
2
3 1 0
x
,解得,1
2
x
,最后把1
2
x
代入1
7
2
2
y
x
得15
4
y
,点Q
的坐标为1 15
2 4
,
综上述,Q
点有三个:
0 3
,
、3 9
2 4
,
和1 15
2 4
,
【试题解析】 (1)∵y
21
4
m x
m
是顶点式 ∴点D
的坐标为
1 4m
,
当x=0 时,y= -3m 点C
的坐标为C
0 3
,
m
(2) 连接 CD 、 BC,过点D
作DE y
轴于E
,如图①所示: ∵BD 是⊙G 的直径 ∴∠DCB=90
0 ∴∠ECD+∠BCO=90
0 ∵∠ECD+∠EDC=90
0 ∴∠BCO=∠EDC∵∠DEC=∠BOC=
90
0∴
DEC
∽
COB
DE EC
CO OB
1
3
3
m
m
21
m
m
1
∵m
0
∴m
1
∴抛物线的解析式为y
x
22
x
3
(3)能在抛物线上找到一点 Q,使△BDQ 为直角三角形 很明显,点C
即在抛物线上,又在⊙G 上,
BCD
90
,这时Q
与C
点重合 点Q
坐标为Q ,
0 3
如图②,若
DBQ
为90
,作QF
y
轴于F
,DH x
轴于 H 同理可证:Rt
DHB
∽
Rt
BFQ
∴DH
HB
BF
FQ
∴
DH FQ BF HB
•
•
∵点Q
坐标
22
3
k k
,
k
∴
24
k
2
k
3
2 3
k
化简得:2
k
2
3
k
9 0
,解得:k
3
(不合题意,舍去),3
2
k
由3
2
k
得Q
坐标:3
9
2
4
Q
,
若
BDQ
为90
,如图③,延长DQ
交y
轴于M
, 作DE y
轴于E
,DH x
轴于 H,同理可证:
DEM
∽
DHB
∴DE
EM
DH
HB
则1
4
2
EM
,得1
2
EM
,点M
的坐标为7
0
2
,
设DM
所在的直线解析式为y=kx+b,把 M7
0
2
,
和D(1,4)代入得:7
2
4
b
k b
解得:1
,
7
2
2
k
b
∴直线DM 的解析式为1
7
2
2
y
x
,把1
7
2
2
y
x
代入y
x
22
x
3
得:2
x
2
3 1 0
x
解为:x
1
(不合题意,舍去),1
2
x
, 把1
2
x
代入1
7
2
2
y
x
得15
4
y
,点Q
的坐标为1 15
2 4
,
综合上述,满足题意的Q
点有三个:
0 3
,
、3 9
2 4
,
和1 15
2 4
,
【方法点睛】本题目是一道二次函数的综合题,涉及到顶点坐标,与坐标轴的交点,一线三等角证相似, 并且多次运用相似三角形的对应边成比例,直角三角形的确定(3 种情况分类讨论),难度较大. 【变式2-2】已知抛物线
y x
2
2
x m
1
与x
轴只有一个交点,且与y
轴交于A
点,如图,设它的顶点 为B. (1)求m
的值; (2)过 A 作 x 轴的平行线,交抛物线于点 C,求证:△ABC 是等腰直角三角形; (3)将此抛物线向下平移 4 个单位后,得到抛物线y
,且与x 轴的左半轴交于 E 点,与 y 轴交于 F 点,如 图.请在抛物线y
上求点P,使得△EFP
是以EF 为直角边的直角三角形?【答案】(1)m = 2;(2)证明见解析;(3)满足条件的 P 点的坐标为(
10
3
,13
9
)或(7
3
,20
9
). 【解析】 试题分析:(1)根据抛物线与 x 轴只有一个交点可知△的值为 0,由此得到一个关于 m 的一元一次方程, 解此方程可得m 的值; (2)根据抛物线的解析式求出顶点坐标,根据 A 点在 y 轴上求出 A 点坐标,再求 C 点坐标,根据三个点 的坐标得出△ABC 为等腰直角三角形; (3)根据抛物线解析式求出 E、F 的坐标,然后分别讨论以 E 为直角顶点和以 F 为直角顶点 P 的坐标. 试题解析:(1)∵抛物线 y=x2-2x+m-1 与 x 轴只有一个交点, ∴△=(-2)2-4×1×(m-1)=0, 解得,m=2; (2)由(1)知抛物线的解析式为 y=x2-2x+1=(x-1)2,易得顶点 B(1,0), 当x=0 时,y=1,得 A(0,1). 由1=x2-2x+1,解得,x=0(舍)或 x=2,所以 C 点坐标为:(2,1). 过C 作 x 轴的垂线,垂足为 D,则 CD=1,BD=xD-xB=1. ∴在Rt△CDB 中,∠CBD=45°,BC=2
. 同理,在Rt△AOB 中,AO=OB=1,于是∠ABO=45°,AB=2
. ∴∠ABC=180°-∠CBD-∠ABO=90°,AB=BC, 因此△ABC 是等腰直角三角形; (3)由题知,抛物线 C′的解析式为 y=x2-2x-3, 当x=0 时,y=-3; 当y=0 时,x=-1 或 x=3, ∴E(-1,0),F(0,-3),即 OE=1,OF=3. 第一种情况:若以E 点为直角顶点,设此时满足条件的点为 P1(x1,y1),作 P1M⊥x 轴于 M.∵∠P1EM+∠OEF=∠EFO+∠OEF=90°, ∴∠P1EM=∠EFO,得 Rt△EFO∽Rt△P1EM, 则 1