专题28 二次函数与菱形存在问题-2022年中考数学之二次函数重点题型专题(全国通用版)(解析版) .docx
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1、专题28 二次函数与菱形存在问题1(2021内蒙古鄂尔多斯中考真题)如图,抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C(1)求A,B,C三点的坐标;(2)连接,直线与该抛物线交于点E,与交于点D,连接当时,求线段的长;(3)点M在y轴上,点N在直线上,点P为抛物线对称轴上一点,是否存在点M,使得以C、M、N、P为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)A(-4,0),B(2,0),C(0,-8);(2);(3)存在,M、【分析】(1)分别令x=0、y=0即可求出A,B,C三点的坐标;(2)先求出AC解析式,用m表示出DE坐标,最后根据
2、求出m的值即可;(3)分三种情况:对角线或为对角线或为对角线,当为对角线时,可得出,根据,即可求出答案;当为对角线时,设,则,建立方程求解即可;当对角线时,与互相垂直平分,设,则,根据在直线上,即可求得答案【详解】解:(1)令x=0得,C点坐标(0,-8)令y=0得:,解得:,A(-4,0),B(2,0);(2)设DE交x轴于F,设AC解析式为,代入AC坐标得:,解得AC解析式为,直线与该抛物线交于点E,与交于点D,解得,;(3)存在,如图2,抛物线对称轴为直线,以、为顶点的四边形是菱形,分三种情况:对角线或为对角线或为对角线,当为对角线时,点为直线与抛物线对称轴的交点,即,;当为对角线时,设
3、,则,解得:,当对角线时,与互相垂直平分,设,则,在直线上,综上所述,点的坐标为:,【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、二次函数的性质和菱形的性质;会利用相似三角形处理垂直2(2021湖南娄底中考真题)如图,在直角坐标系中,二次函数的图象与x轴相交于点和点,与y轴交于点C(1)求的值;(2)点为抛物线上的动点,过P作x轴的垂线交直线于点Q当时,求当P点到直线的距离最大时m的值;是否存在m,使得以点为顶点的四边形是菱形,若不存在,请说明理由;若存在,请求出m的值【答案】(1)b=,c=;(2);不存在,理由见解析【分析】(1)将A(-1,0),B(3,0)代入
4、y=x2+bx+c,可求出答案;(2)设点P(m,m2-2m-3),则点Q(m,m),再利用二次函数的性质即可求解;分情况讨论,利用菱形的性质即可得出结论【详解】解:(1)抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于点A(-1,0),B(3,0),解得:,b=,c=;(2)由(1)得,抛物线的函数表达式为:y=x2,设点P(m,m2-2m-3),则点Q(m,m),0m3,PQ=m-( m2-2m-3)=-m2+3m+3=-+,-10,当时,PQ有最大值,最大值为;抛物线的函数表达式为:y=x2-2x-3,C(0,-3),OB=OC=3,由题意,点P(m,m2-2m-3),则点Q(m,m),PQOC,当
5、OC为菱形的边,则PQ=OC=3,当点Q在点P上方时,PQ=,即,解得或,当时,点P与点O重合,菱形不存在,当时,点P与点B重合,此时BC=,菱形也不存在;当点Q在点P下方时,若点Q在第三象限,如图,COQ=45,根据菱形的性质COQ=POQ=45,则点P与点A重合,此时OA=1OC=3,菱形不存在,若点Q在第一象限,如图,同理,菱形不存在,综上,不存在以点O、C、P、Q为顶点的四边形是菱形【点睛】本题是二次函数综合题,考查的是二次函数的性质,菱形的判定和性质等知识,其中,熟练掌握方程的思想方法和分类讨论的思想方法是解题的关键3(2021重庆市中考三模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线交x
6、轴于点A、B,交y轴于点C(1)求线段BC的长;(2)点P为第三象限内抛物线上一点,连接BP,过点C作交x轴于点E,连接PE,求面积的最大值及此时点P的坐标;(3)在(2)的条件下,以y轴为对称轴,将抛物线对称,对称后点P的对应点为点,点M为对称后的抛物线对称轴上一点,N为平面内一点,是否存在以点A、M、N为顶点的四边形是菱形,若存在,直接写出点N的坐标,若不存在,则请说明理由【答案】(1)(2)面积的最大值为4;此时P的坐标为(3)或【分析】(1)由抛物线表达式,求出点B的坐标,当时求出点C的坐标,然后根据勾股定理即可求出BC的长度(2)由把的面积转化为BPC的面积,作PFy轴交BC于点F,
7、交x轴于点H,根据点B和点C的坐标求出BC所在直线的表达式,然后设出点P和F的坐标,表示出BPC的面积,根据二次函数的最值求解即可(3)分A是菱形的边长或对角线时两种情况讨论,首先根据点A和点的坐标求出A的长度,然后设出点M的坐标,根据菱形的临边相等列出方程求出点M的坐标,最后根据菱形对角线互相平分,利用中点坐标公式列出方程即可求出点N的坐标【详解】(1)抛物线交x轴于点A、B,当y=0时,即,整理得:,解得:A点坐标为,B点坐标为OB=4当时,y=-2,C点坐标为,OC=2(2)如图所示,连接PC,作PFy轴交BC于点F,交x轴于点H,BPE和BPC是同底等高的三角形,求BPE面积的最大值即
8、求BPC面积的最大值B,C,设BC所在直线表达式为,将B,C两点代入得:,解得:BC所在直线表达式为设P点坐标为,F点坐标为,即,面积的最大值为4,将m=-2代入得,此时P点坐标为(3)抛物线表达式为,对称轴,以y轴为对称轴,将抛物线对称,对称后的抛物线的对称轴对称后点P的对应点为点,点P的坐标为,点的坐标为,又A点坐标为,设M点坐标为,分两种情况,当A是菱形的边长时,如图所示,四边形AMNP是菱形,解得:,四边形AMNP是菱形,对角线AN和互相平分,根据平面直角坐标系中中点坐标公式可得:,代入可得:或,解得:,当A是菱形的对角线时,如图所示,四边形是菱形,解得:,又,此时M点在线段上,以点A
9、、M、N为顶点构不成菱形,故此种情况不存在综上所述,N点的坐标为或【点睛】此题考查了二次函数综合,二次函数中三角形面积最值问题,菱形存在性问题,解题的关键是根据题意作出辅助线,找到坐标和线段长度之间的关系4(2021重庆市中考一模)如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线交x轴于点A、B,交y轴于点C(1)如图1,连接BC,过点A作y轴的平行线交直线BC于点E,求线段BE的长;(2)如图1,点P为第三象限内抛物线上一点,连接AP交BC于点D,连接连接BP,记BDP的面积为,ABD的面积为,当的值最大时,求出这个最大值和点P的坐标;(3)在(2)的条件下,将抛物线沿射线BC方向平移个单位,平移后的抛
10、物线与原抛物线交于点G,点M为平移后的抛物线对称轴上一点,N为平面内一点,是否存在以点D、G、M、N为顶点的四边形是菱形,若存在,直接写出点N的坐标,若不存在,则请说明理由【答案】(1);(2)最大值为,;(3)存在,或,或,或,或,【分析】(1)作轴交的延长线于点,先求出、三点坐标,从而可得,又,根据平行线分线段成比例可得,解得,从而;(2)作交于,先求出解析式,再用同一个字母表示出、的坐标,继而根据,得到,用含的式子表示出的值,进而根据同高不等底的两个三角形面积比等于其底之比得到,利用二次函数的解析式即可得到结论;(3)联立直线、的解析式可得点坐标为,再求出平移后的二次函数表达式,联立平移
11、前后的两个二次函数表达式可求得点坐标为,接下来分成两类情况讨论:为菱形的边长,为菱形的对角线长,画出图形,利用菱形的对角线性质和中点坐标公式列出方程分别求解即可【详解】解:(1)如答图1所示,作轴交的延长线于点令中,得方程,解得:,;令中,得,则得点,又,即,解得:,故线段(2)如答图2,在答图1基础上,作交于设直线的解析式为,代入、,解得:则直线的解析式为设点坐标为,点坐标为,点坐标为,则,由,可得,又与的底可分别看成是、,而高相等,故,当时,有最大值,最大值为,此时点坐标为,(3)存在以点、为顶点的四边形是菱形,理由如下:在(2)的条件下,点坐标为,设直线表达式为,代入、坐标,得:,解得:
12、则直线表达式为联立,解得:,即点坐标为,又将抛物线沿射线方向平移个单位,实际上等同于将该抛物线向右平移1个单位,再向下平移1个单位,则新抛物线的解析式为联立,解得即点坐标为平移后的二次函数解析式为,则对称轴为,故点坐标可设为,点坐标当为菱形的边时:以点为圆心,为半径画圆交轴于点、,作轴于点,如答图3此时,故可得点、由菱形对角线性质和中点坐标公式可得:,即,解得:;或,解得:点,以点为圆心,为半径画圆交轴于点、,作轴于点,如答图4此时,故可得点、由菱形对角线性质和中点坐标公式可得:,即,解得:;或,解得:点,当为菱形的对角线时,则为另一对角线,如答图5则有,亦即,解得:即点,由菱形对角线性质和中
13、点坐标公式可得:,解得:,则点坐标为,综上所述,点的坐标为,或,或,或,或,【点睛】本题以二次函数为背景考查了待定系数法求解析式、勾股定理、菱形的判定与性质、中点坐标公式、二次函数性质、一次函数性质、相似三角形等知识,理解题意,画出相应的图形,学会用数形结合、分类讨论的思想方法解答问题是关键5(2021山西大同中考一模)综合与探究如图1,已知抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,作直线BC,点C关于x轴的对称点是点(1)求点的坐标和直线BC的表达式;(2)如图2,点M在抛物线的对称轴上,N为平面内一点,依次连接BM,NB,当四边形是菱形时,求点M坐标;(3)如图3,点
14、P是抛物线第一象限内一动点,过P作x轴的平行线分别交直线BC和y轴于点Q和点E,连接交直线BC于点D,连接,PB,设点P的横坐标为m,的面积为,PBD的面积为,求的最大值【答案】(1),yx4;(2)M(1,1);(3)的最大值是4【分析】(1)先求得点A,B,C的坐标,即可求得的坐标,再用待定系数法求得直线BC的表达式;(2)过M作MHy轴于点H,连接OM 证明OMBO,即可得MOB=再求得MOB=45;由此求得 再求得抛物线的对称轴,即可求得点M的坐标;(3)过B作BIPQ于I易求,再求得PQ的最大值,即可求得的最大值【详解】(1)抛物线与x轴相交于点A,B,当y0时,解,得;B(4,0)
15、抛物线与x轴相交于点C,当x0时,y4,C(0,4), 设BC的表达式为ykxb,将B,C两点坐标分别代入得,解,得直线BC的表达式为yx4 ;(2)过M作MHy轴于点H,连接OM 四边形是菱形,BM=,B(4,0),C(0,4),OBOC,OM=OM,OMBO,MOB=BO90,MOB=45;MHy, 抛物线的对称轴为直线,M(1,1)(3)过B作BIPQ于IPQ/x轴,IEO90,四边形EOBI是矩形 ,点P在抛物线上,且点P的横坐标为m,点P的纵坐标为 PQ/x轴,点Q的纵坐标为,将其代入yx4,点Q的横坐标为点P是抛物线第一象限内,点P在点Q右侧,当m2时,PQ的最大值是2,的最大值是
16、4【点睛】本题是二次函数的综合题,解决第(3)题时构建二次函数模型是解决问题的关键6(2021山西万柏林中考一模)综合与探究:如图1,一次函数的图象分别与轴,轴交于,两点,二次函数的图象过,两点,且与轴交于另一点(1)求二次函数的解析式;(2)点是二次函数图象的一个动点,设点的横坐标为,若求的值;(3)如图2,过点作轴交抛物线于点点是直线上一动点,在坐标平面内是否存在点,使得以点,为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出点的坐标:若不存在,请说明理由【答案】(1)二次函数的解析式为;(2)m的值为或;(3)点N的坐标为(,)或(,)或(,)【分析】(1)先求得点B、C的坐标,利用待定系数法即可
17、求得二次函数的解析式;(2)先求得,ABP,设直线BP交轴于E,利用待定系数法求得直线BE的解析式,解方程组即可求解;(3)根据菱形的性质,分当CN为对角线、DN为对角线、CD为对角线三种情况讨论,根据图形分别求解即可【详解】(1)一次函数的图象分别与x轴,y轴交于B,C两点,令,则,令,则,B(4,0),C (0,),把B(4,0),C (0,)代入,解得:,二次函数的解析式为;(2)B(4,0),C (0,),OB=4,OC=,若ABC=2ABP,则ABP,设直线BP交轴于E,,OE=,E1(0,)或E2 (0,),设直线BE1的解析式为,B(4,0),直线BE1的解析式为,解方程,整理得
18、,即m的值为;同理可求得直线BE2的解析式为,解方程,整理得,即m的值为;综上,m的值为或;(3)由(2)知,CD/x轴,即,抛物线的对称轴为,CD=2,设点M的坐标为(,),如图:当CD、CM为边,CN为对角线时,则CD=CM=2,MDC是等边三角形,点M在线段CD的垂直平分线上,点M的坐标为(,),点N1的坐标为(,);当CD、DM为边,DN为对角线时,同理可得点N2的坐标为(,);当CD为对角线时,根据菱形的对称性知:点M与点N关于对角线CD对称,点N3的坐标为(,);综上,点N的坐标为(,)或(,)或(,)【点睛】本题是二次函数综合题,考查了菱形的性质、待定系数法求二次函数和一次函数的
19、解析式,特殊角的三角函数值,解题的关键是学会添加常用辅助线,学会用分类讨论的思想思考和解决问题,属于中考压轴题7(2021重庆一中中考一模)在平面直角坐标系中,抛物线yax2bxc(a0)与x轴交于A,B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C(0,6),其中AB8,tanCAB3(1)求抛物线的表达式;(2)点P是直线BC上方抛物线上一点,过点P作PD/AC交x轴于点D,交BC于点E,求BE的最大值及点P的坐标(3)将该抛物线沿射线CA方向平移2个单位长度得到抛物线y1,平移后的抛物线与原抛物线相交于点F,点G为抛物线y1的顶点,点M为直线FG上一点,点N为平面上一点在(2)中,当BE的值最大时
20、,是否存在以P、E、M、N为顶点的四边形是菱形,若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)yx22x6;(2)最大值为4,此时P(4,6);(3)存在,(1,5)或(,)或(3,3)或(3,3)【分析】(1)由C(0,6)以及tanCAB3,进而求得OA的长度,再确定点A、点B的坐标,最后运用待定系数法求解即可;(2)先求出直线AC、BC的表达式,设点P的横坐标为m,由PD/AC求出直线PD的解析式,再与直线BC的解析式组成方程组求出点E的坐标,再用含字母m的式子表示BE,最后根据二次函数的性质求出BE的最大值及点P的坐标即可;(3)先根据AOC沿射线CA方向平移2个单位后
21、的位置,确定抛物线y1的表达式及顶点G和点F的坐标,求出直线FG的函数表达式,再根据(2)中求出的点P的坐标求出点E的坐标,再按照PE为边、对角线等情况画出相应的菱形,求出点N的坐标【详解】解:(1)C(0,6),tanCAB3,AO2,A(2,0),B(6,0),解得,该抛物线的表达式为y-x22x6;(2)如图1,作PHx轴于点H,交BC于点J,作EIPH于点I、EKx轴于点K设直线BC的函数表达式为ykx6,则6k60,解得k1,yx6;设直线AC的函数表达式为ypx6,则2p60,解得p3,y3x6.设P(m,-m22m6),由PD/AC,设直线PD的函数表达式为y3xn,则m22m6
22、3mn,解得nm2m6,y3xm2m6.由,得,E(,)AC2,BC6,且PEICAO,BEKBCO,EI:PI:PEOA:OC:AC1:3:,EK:BK:BECO:BO:BC1:1:,PEEI,PE10EI10(m)mm2,BEBK,BE2BK2(6)12,BEmm2(12)m28m12(m4)24,当m4时,BE的最大值,最大值为4,此时P(4,6);(3)存在如图2,由(2)得,AC2,将AOC沿射线CA方向平移2个单位,相当于将AOC向左平移2个单位,再向下平移6个单位,该抛物线也向左平移2个单位,再向下平移6个单位,原抛物线为yx22x6(x2)28,y1x22,抛物线y1与坐标轴的
23、交点分别为F(2,0)、D(2,0)、(0,2),且顶点为G(0,2),点F(2,0)为抛物线y1与原抛物线的交点P(4,6),C(0,6),且PD/AC,D(2,0),点D与点D重合设直线FG的函数表达式为yqx2,则2q20,解得q1,yx2.如图2,点M1在点P左侧,PE、EM1为菱形的邻边连接PC,则CGPC,可得BC垂直平分PG,设垂足为点Q,则点N1与点E关于点Q对称;PCEBDE,PEDE,E(3,3),Q(2,4),N1(1,5);如图3,PE为菱形的对角线,M2N2垂直平分PE,设垂足为点R,R为PE的中点,R(,),连接并延长BG交AC于点H,则BGOCAO,GBOACO,
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