专题32 二次函数与旋转问题-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32 二次函数与旋转问题1(20212022辽宁千山九年级阶段练习)如图,在平面直角坐标系中,抛物线交x轴于点A和,交y轴于点,抛物线的对称轴交x轴于点E,交抛物线于点F(1)求抛物线的解析式;(2)将线段绕着点O沿顺时针方向旋转得到线段,旋转角为,连接,求的最小值;(3)M为平面直角坐标系中一点,在抛物线上是否存在一点N,使得以A,B,M,N为顶点的四边形为矩形?若存在,请直接写出点N的横坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1);(2);(3)存在,N的横坐标为,2【分析】(1)根据待定系数法即可求出解析式;(2)先取OE的三等分点D,得出DE=AE,当B,E,D三点共线时即为最小值;(
2、3)先设出点N的坐标,根据矩形的性质列出关于N点坐标的方程组,即可求出N点的坐标【详解】解:(1)把C(1,0),B(0,3)代入y=-x2+bx+c中,得:,b=-2,c=3,y=-x2-2x+3,(2)在OE上取一点D,使得OD=OE,连接DE,BD,ODOEOE,对称轴x=-1,E(-1,0),OE=1,OE=OE=1,OA=3,又DOE=EOA,DOEEOA,DEAE,BE+AEBE+DE,当B,E,D三点共线时,BE+DE最小为BD,BE+AE的最小值为;(3)存在,A(-3,0),B(0,3),设N(n,-n2-2n+3),则AB2=18,AN2=(n2+2n-3)2+(n+3)2
3、,BN2=n2+(n2+2n)2,以点A,B,M,N为顶点构成的四边形是矩形,ABN是直角三角形,若AB是斜边,则AB2=AN2+BN2,即18=(n2+2n-3)2+(n+3)2+n2+(n2+2n)2,解得:,N的横坐标为或,若AN是斜边,则AN2=AB2+BN2,即(n2+2n-3)2+(n+3)2=18+n2+(n2+2n)2,解得n=0(与点B重合,舍去)或n=-1,N的横坐标是-1,若BN是斜边,则BN2=AB2+AN2,即n2+(n2+2n)2=18+(n2+2n-3)2+(n+3)2,解得n=-3(与点B重合,舍去)或n=2,N的横坐标为2,综上N的横坐标为,-1,2【点睛】本
4、题主要考查二次函数的综合应用,求解析式常用的是待定系数法,一般都是第一问,也是后面内容的基础,必须掌握且不能出错,否则后面的两问没法做,对于相似三角形,要牢记它的判定与性质,考试中一般都是先判定,在用性质2(20212022辽宁连山九年级期中)如图,在半面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A、B,其中点A的坐标为,与y轴交于点(1)求抛物线的解析式;(2)若点D为抛物线上上方的一个动点,过点D作轴,交于点E,过D作,交直线于点F,以、为边作矩形,设矩形的周长为l,求l的最大值;(3)点P是x轴上一动点,将线段绕点P旋转得到,当点Q刚好落在抛物线上时,请直接写出点Q的坐标【答案】(1)抛物线的解析
5、式为;(2)l的最大值为12;(3),【分析】(1)将代入求解即可得出答案;(2)由待定系数法求出直线解析式,设点D的横坐标为t,即可表示出D、E、F三点坐标,即可表示出矩形长宽,可表示矩形周长,即可求出最值;(3)分两种情况:当逆时针旋转落在抛物线上和顺时针旋转落在抛物线上,求出点所在直线,与二次函数联立即可求出的坐标【详解】(1)将代入得:,解得:,抛物线的解析式为;(2)设直线解析式为,将代入得:,直线解析式为,设点D的横坐标为t,则有,轴,轴,D,F的纵坐标相同,矩形的周长为,当时,l的最大值为12;(3)当逆时针旋转落在抛物线上时,如下图:设,即在上,解得:或,当顺时针旋转落在抛物线
6、上时,如下图:,即在上,解得:或,【点睛】本题考查二次函数的综合应用,掌握用待定系数法求函数解析式以及矩形的性质是解题的关键3(20212022湖南长沙市九年级阶段练习)如图1,抛物线()与x轴交于A,B两点(点B在点A右侧),与y轴交于点C,连接BC(1)求点A,B的坐标;(2)若tanBCO2,点P是抛物线上的一个动点,且位于第一象限,作PQx轴于点Q,连接PA,当APQ与BOC相似时,求点P的坐标;(3)如图2,在第(2)问的条件下,若PA与y轴交于点E,且OEOB,连接BE,以BE为直径画圆交抛物线于点D,连接DB、DE直接写出点D的坐标;作DF平分BDE交BE于点F,过点F作直线l与
7、射线DB、DE分别交于点M、N,当直线l绕点F旋转时,试判断的值是否变化,若不变,请求出它的值;若变化,请说明理由【答案】(1)点A的坐标为,点B的坐标为;(2)点P的坐标为或;(3);不变,【解析】【分析】(1)令=0,解方程即可求得两点A与B的坐标;(2)由tanBCO2可求得m的值;分两种情况:APQBCO,可得AQ=2PQ;APQCBO,PQ=2AQ;设点P的坐标,根据线段AQ与PQ的关系,即可求得点P的坐标;(3)可求得直线PE的解析式,从而求得点E的坐标;设D,BE的中点为G,连接GD,则由圆的性质可得GD=,由此可得a与b的关系,再由点D在抛物线上,解方程可求得a的值,从而求得点
8、D的坐标;先求得直线BE、DB的解析式,设DB与y轴的交点为S,由题意易得DF垂直于x轴,故可求得点F的坐标,设过点F的直线MN的解析式为y=kx+c,其中k0,进而可求得MN的解析式;再用待定系数法求出直线DE的解析式,则可分别求得直线MN与直线DE、直线DB的交点的横坐标;过点D作y轴的垂线与过点N的垂直于x轴的直线交于点K,则DNK为等腰直角三角形,过点M作y轴的垂线交DF的延长线于点H,则DMH为等腰直角三角形,因此可用k分别表示DN、DM的长,并代入中即可求得结果为定值【详解】(1)令,则,解得或4点A的坐标为,点B的坐标为(2)tanBCO2即OB=2OC点B的坐标为,点A坐标为(
9、4,0)OB=6,OA=4OC=3即点C的坐标为(0,3)把点C坐标代入抛物线解析式中得:24m=3故函数解析式为设点P的坐标为(p,q),且点P在第一象限,则p0,q0OQ=p,PQ=q则AQ=OQ+OA=p+4若APQBCO,则,即AQ=2PQp+4=2q即点P坐标为由点P在抛物线上,则有解得:,(舍去)则即点P的坐标为(10,7)若APQCBO,则,即PQ=2AQq=2(p+4)即点P坐标为(p,2(p+4)由点P在抛物线上,则有解得:,(舍去)则即点P的坐标为(22,52)综上所述,点P的坐标为或(3)由题意OEOB,则点P的坐标只能为(10,7),由待定系数法可求得直线PA的解析式为
10、:,则点E的坐标为(0,2),OE=2设D,BE的中点为G,连接GD,则则点G的坐标为(3,1),由勾股定理得, 即GD2=10即由点D在抛物线上,则有a6整理得:即 a4=0a=4此时b=2点D的坐标为 不变由待定系数法可得直线BE的解析式为,直线DB的解析式为y=x6,而当x=0时,y=6,即直线DB与y轴的交点S的坐标为(0,6),所以OS=OB=6OBD=45DF平分BDEBDF=EDF=45OBD=BDF=45DFx轴点F的坐标为设过点F的直线MN的解析式为y=kx+c,其中k0,把点F的坐标代入得:由待定系数法得直线DE的解析式为解方程组,消去y,可得,此即为点M的横坐标;同理可求
11、得点N的横坐标为过点D作y轴的垂线与过点N的垂直于x轴的直线交于点K,则DNK为等腰直角三角形,过点M作y轴的垂线交DF的延长线于点H,则DMH为等腰直角三角形, (定值)【点睛】本题是二次函数的综合,考查了二次函数与一元二次方程的关系,圆的有关性质,待定系数法求一次函数的解析式,一次函数与二元一次方程组,等腰三角形的判定与性质,勾股定理,解方程等知识,综合性强,运算量大,有技巧性,涉及的知识点多,关键和难点是灵活运用这些知识,深挖题目中的隐含条件,达到简便4(2021江苏宜兴市中考二模)抛物线与轴交于、两点(点在点的左侧),与轴交于点,线段的中点为点将绕着点逆时针旋转,点的对应点为,点的对应
12、点为(1)求、三点的坐标;(2)当旋转至时,求此时、两点间的距离;(3)点是线段上的动点,旋转后的对应点为,当恰巧落在边上时,连接,试求最小时点的坐标;(4)连接,则在旋转过程中,的面积是否存在最大值?若存在,直接写出最大值,若不存在,说明理由【答案】(1)A(-,0)、B(2,0)、C(0,3);(2)6;(3)P(0,1);(4)3【解析】【分析】(1)令y=0建立一元二次方程,求其根即得到A,B的横坐标,令x=0,得到y值即得到点C的坐标;(2)分两种情形计算即可,注意三角形全等和三点共线原理的运用;(3)利用旋转的全等性,把线段和的最小值问题转化为将军饮马河问题,利用函数的解析式确定坐
13、标即可;(4)根据旋转的全等性质,得到OC=3,直角三角形的性质AD=DO=AO=,得到点O在以A为圆心,半径为的圆上,故当DO是圆的直径时,三角形面积最大【详解】(1),令y=0得,解得,点在点的左侧,A(-,0)、B(2,0);令x=0,得到y=3,点C的坐标(0,3);(2)当点落在x轴的负半轴上时,A(-,0),C(0,3),OA=,OC=3,tanACO=,ACO=30,OAC=60,根据旋转的性质,得A=30, A =60, A=OA,AO=A O = 30,O C=60, O=3=OC,O C是等边三角形, C= O C,AO=AO,A CAOC,AC= AOC= 90,A+ A
14、C =180,、C三点一线,C=6;当点落在y轴的负半轴上时,C=2OC=6;(3)根据旋转的性质,得=AP,=AP+作点关于Y轴的对称点M,作直线AM,交y轴与点P,此时的点P就是取得最小值的位置,A(-,0),C(0,3),OA=,OC=3,tanACO=,ACO=30,OAC=60,A=,过点作Nx轴,垂足为N,AN=,N=,(-,),M(,),设直线AM的解析式为y=kx+b,根据题意,得,解得,直线AM的解析式为y=x+1,令x=0,得y=1,P(0,1);(4)根据旋转的全等性质,得到OC=3,在直角三角形AOC中,根据直角三角形的性质AD=DO=AO=,得到点O在以A为圆心,半径
15、为的圆上,故当D是圆的直径时,三角形面积最大,面积最大值为:=3【点睛】本题考查了旋转的性质,特殊角的三角函数,线段之和的最小值,一次函数的解析式,三角形的全等,圆的基本性质,等边三角形的性质,一元二次方程的解法,熟练掌握一元二次方程的解法,将军饮马河模型,直径是圆中最大的弦是解题的关键5如图1,抛物线经过点、两点,是其顶点,将抛物线绕点旋转,得到新的抛物线(1)求抛物线的函数解析式及顶点的坐标;(2)如图2,直线经过点,是抛物线上的一点,设点的横坐标为(),连接并延长,交抛物线于点,交直线l于点,求的值;(3)如图3,在(2)的条件下,连接、,在直线下方的抛物线上是否存在点,使得?若存在,求
16、出点的横坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1),顶点为:;(2)的值为3;(3)存在,点的横坐标为:或【解析】【分析】(1)运用待定系数法将、代入中,即可求得和的值和抛物线解析式,再利用配方法将抛物线解析式化为顶点式即可求得顶点的坐标;(2)根据抛物线绕点旋转,可求得新抛物线的解析式,再将代入中,即可求得直线解析式,根据对称性可得点坐标,过点作轴交直线于,过作轴交直线于,由,即可得,再证明,即可得,建立方程求解即可;(3)连接,易证是,可得,在轴下方过点作,在上截取,过点作轴于,连接交抛物线于点,点即为所求的点;通过建立方程组求解即可【详解】(1)将、代入中,得解得抛物线解析式为:,配方,得
17、:,顶点为:;(2)抛物线绕点旋转,得到新的抛物线新抛物线的顶点为:,二次项系数为:新抛物线的解析式为:将代入中,得,解得,直线解析式为,直线的解析式为,由抛物线与抛物线关于原点对称,可得点、E关于原点对称,如图2,过点作轴交直线于,过作轴交直线于,则,轴,轴,即解得:,的值为:3;(3)由(2)知:,如图3,连接,在中,是直角三角形,在轴下方过点作,在上截取,过点作轴于,连接交抛物线于点,点即为所求的点;,设直线解析式为,则,解得直线解析式为,解方程组,得,点的横坐标为:或【点睛】本题考查了二次函数图象和性质,待定系数法求函数解析式,旋转变换,相似三角形判定和性质,直线与抛物线交点,解直角三
18、角形等知识点;属于中考压轴题型,综合性强,难度较大6(2021广东广州市中考二模)在平面直角坐标系中,:二次函数()的图象与轴交于、两点(点在点的左侧)且,与轴交于点(1)求二次函数的表达式;(2)将抛物线向上平移个单位,得到抛物线,当时,抛物线与轴只有一个公共点,结合函数图象,求出的取值范围;(3)将绕的中点旋转,得到,若点是线段上一动点,交直线于点,点为线段的中点,当点从点向点运动时求的值如何变化?请说明理由;求点到达点时,直接写出点经过的路线长【答案】(1);(2)或;(3)不变,理由见解析;【解析】【分析】(1)将二次函数解析式变为交点式,可求点的坐标,根据,可得抛物线对称轴为:,根据
19、对称轴公式可求即可得到二次函数的表达式;(2)设抛物线的表达式为,当抛物线经过点,时,代入可求的值,计算此时在时与轴的两个交点,当抛物线经过点时,代入可求的值,再计算抛物线与轴只有一个公共点时的值,从而求解;(3)先求得四边形是矩形,证明,列比例式并结合三角函数定义可得结论;首先证明点经过的路径是线段的长,如图2,根据三角形中位线定理即可求得【详解】解:(1),当时,抛物线对称轴为:,抛物线的表达式为;(2)设抛物线的表达式为,当抛物线经过点,时,得,此时抛物线:在时与轴有两个交点,当抛物线经过点时,得,若,解得:,当时,当抛物线与轴只有一个公共点,此公共点为,综上所述,的取值范围是或;(3)
20、的值为定值,不发生变化;如图1中,中,中,由旋转得:,四边形是矩形,四点共圆,的值为定值,不发生变化;如图2,当在点时,与重合,当与重合时,在直线上,点经过的路线长是线段的长,中,是的中点,是的中点,是的中位线,即点到达点时,点经过的路线长是【点睛】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求二次函数的解析式,三角函数,含30度角的直角三角形的性质,三角形相似的判定和性质,勾股定理的应用等,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,利用相似三角形解决问题,属于中考压轴题7如图所示,抛物线经过,三点,线段BC与抛物线的对称轴相交于点D设抛物线的顶点为P,连接PA,AD ,DP,线段AD与y轴相交于点E(
21、1)求该抛物线的表达式(2)在平面直角坐标系中是否存在点Q,使以Q,C,D为顶点的三角形与ADP全等?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,说明理由(3)将绕点E顺时针旋转,边EC旋转后与线段BC相交于点M,边ED旋转后与对称轴相交于点N,连接PM ,DN,若,求点N的坐标(直接写出结果)【答案】(1);(2)存在,点Q的坐标为,或;(3)点N的坐标为【解析】【分析】(1)已知抛物线经过的三点坐标,直接利用待定系数法求解即可;(2)先求出直线的解析式,求出点的坐标;方法1,设点Q的坐标为,利用两点间距离公式,再利用全等的条件可转化为方程组,从而求解;方法2,利用全等条件先确定点Q的几何位置,从而利
22、用全等的条件得到对应线段的长来解决问题;注意分类讨论;(3)先证明,设点M的坐标为,可得,根据求出x的值,然后根据,可得结果【详解】解:(1)设抛物线的表达式为,将点代入后,得,解得抛物线的表达式为(2)设直线BC的解析式为,由题意,得,解得直线BC的解析式为由抛物线的表达式,得顶点P的坐标为当时,点D的坐标为方法1:设点Q的坐标为,在和中,若两个三角形全等,则有以下两种情况当,时,则,解得,点Q的坐标为,当,时,则,解得,点Q的坐标为,综上所述,点Q的坐标为,或方法2:点A的坐标为,点B的坐标为,点C的坐标为,点F的坐标为,如图所示,分以下四种情况当在y轴上,且时,此时的坐标为当在 PD延长
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