专题45 以函数为背景的直角三角形的存在性问题(解析版).docx
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1、专题45 以函数为背景的直角三角形的存在性问题 【题型演练】一、解答题1如图,抛物线与轴交于、两点,与轴交于点(1)求该抛物线的解析式;(2)在抛物线的对称轴上是否存在一点,使得以、为顶点的三角形为直角三角形,若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)(2)存在,坐标为或或或【分析】(1)把A,B两点坐标代入抛物线的解析式,构建方程组求出b,c的值即可;(2)分三种情形:B是直角顶点,C是直角顶点,P是直角顶点,分别求解即可【详解】(1)抛物线与轴交于、两点,解得抛物线的解析式为(2),抛物线的对称轴为直线,顶点坐标为如图,连接,当时,可得当时,同理可得当时,设点的坐标为,则,
2、解得,点的坐标为或综上可得点的坐标为或或或【点睛】考查了二次函数的性质,等腰直角三角形的判定和性质,直角三角形等知识,解题的关键是掌握待定系数法,学会用分类讨论的思想思考问题2如图,二次函数的图象与轴交于两点,与y轴交于C点(1)求此二次函数解析式和点C的坐标;(2)动点P在二次函数图象上,且位于第一象限,过点P作垂直x轴于点H,连接,是否存在点P使为等腰直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1),(2)存在,【分析】(1)根据二次函数的图象与轴交于,两点,写出二次函数的解析式,即可;(2)过点P作于,根据等腰直角三角形的性质可得,设,可得,可得到关于x的方程,即
3、可求解【详解】(1)解:二次函数的图象与轴交于,两点,二次函数解析式为:,令,则,(2)解:存在,如图,过点P作于,为等腰直角三角形,设,即,解得:,位于第一象限,则舍去, 【点睛】本题考查的是利用待定系数法求解二次函数的解析式,等腰直角三角形的判定与性质,三角形的面积的计算,掌握“利用待定系数法求解二次函数的解析式”是解本题的关键3如图,抛物线与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,对称轴为直线,顶点为D,点B的坐标为(1)求出点A点、点D的坐标及抛物线的解析式;(2)P是抛物线对称轴上一动点,是否存在点P,使是以AC为斜边的直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案
4、】(1),;(2)存在,P点坐标为或【分析】(1)根据对称轴为直线,点B的坐标为,得到关于b,c的方程组,解方程组,即可得到抛物线的解析式,令,得到,解方程即可得到点A的坐标,把抛物线的解析式化为顶点式,即可得到点D的坐标;(2)先求出点C的坐标,再求出,设的中点为E,则,设,利用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半得到方程,解方程即可得到答案【详解】(1)解:对称轴为直线,点B的坐标为解得,令,D是抛物线的顶点,(2)存在,理由如下:当时,,,设的中点为E,则,设,是以为斜边的直角三角形,或,使是以为斜边的直角三角形时,P点坐标为或【点睛】此题考查了二次函数与几何综合题,用到了待定系数法求函
5、数解析式、抛物线与坐标轴的交点、抛物线的顶点、直角三角形的性质等知识,读懂题意,准确计算是解题的关键4已知,如图,抛物线经过直线与坐标轴的两个交点,此抛物线与轴的另一个交点为,抛物线的顶点为(1)求此抛物线的解析式;(2)设点是线段上的动点,作轴交抛物线于点,求线段长度的最大值;(3)在轴上是否存在点使为直角三角形?若存在,确定点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)(2)(3)或【分析】(1)根据已知条件求出点两点的坐标, 再利用待定系数法求出平抛物线的解析式;(2)根据题意列出的关系式,再根据关系式得出得到线段的最大值;(3)根据直角三角形的性质分两种情况讨论,再根据直角三角形的性质即
6、可求得的坐标【详解】(1)解:直线与坐标轴的两个交点,抛物线经过直线与坐标轴的两个交点,根据题意可得方程:,二次函数的解析式为:(2)解:点经过抛物线设点,是线段上的动点,的最大值为(3)解:当时,如图所示时,当时,则,即,解得:,综上所述点的坐标为:或【点睛】本题考查了二次函数的应用,掌握二次函数的性质,待定系数法,熟记数轴上两点之间的距离公式是解题的关键5抛物线与x轴交于点和点,与轴交于点,连接,点是线段下方抛物线上的一个动点(不与点,重合),过点作轴的平行线交于点,交轴于点,设点的横坐标为(1)求该抛物线的解析式;(2)用关于的代数式表示线段,求的最大值及此时点的坐标;(3)过点作于点,
7、求点的坐标;连接,在y轴上是否存在点,使得为直角三角形,若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)(2),(3);存在点或【分析】(1)利用待定系数法求解即可;(2)先求出点C的坐标,再求出直线的解析式,则,进而推出,由此求解即可;(3)先由,得到, 进而证明,得到,则,证明是等腰直角三角,得到,再由,推出,由,求出,则;设,则,然后分别讨论、为直角顶点时,利用勾股定理建立方程求解即可【详解】(1)解:把、代入得,即,抛物线的解析式为:;(2)解:令得, 设直线BC的解析式为,直线BC的解析式为:P的横坐标为t,轴,当时,有最大值2,此时;(3)解:、, 轴,又,是等腰直角三角形
8、,;设,则,()当时,解得:(舍去)或,;()当时,解得:,()当时解得:(舍去)综上所述,存在点或使得为直角三角形【点睛】本题主要考查了二次函数综合,一次函数综合,等腰直角三角形的性质与判定,勾股定理等等,熟知二次函数的相关知识,利用分类讨论的思想求解是解题的关键6已知抛物线与轴交于、两点,与轴交于点(1)求抛物线的表达式;(2)点P在直线下方的抛物线上,连接交于点,过点作轴的垂线,垂线交于点,垂线,求证;当最大时,求点P的坐标及的最大值;(3)在(2)的条件下,在上是否存在点,使是直角三角形,若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)(2)证明见解析;,的最大值为(3)
9、或或或【分析】(1)将、代入即可求解析式;(2)由,可得 ,则求的最大值即可;(3),点在上,则,,勾股定理求得,分三种情况讨论,勾股定理即可求解【详解】(1)解:将点、代入,得,解得,;(2)如图,设直线的解析式为,设,则,当时,有最大值,;(3), 点在上,则,,,,当为斜边时,解得:或,或;当为斜边时,解得:;,当为斜边时, ,解得:;,综上所述:是直角三角形时,点坐标为或或或【点睛】本题考查二次函数的综合,熟练掌握二次函数的图象及性质,通过构造平行线将的最大值问题转化为求的最大值问题是解题的关键7如图,抛物线与x轴交于点,与y轴相交于点C(1)求抛物线的函数表达式;(2)在抛物线的对称
10、轴上是否存在上点P,使得以点A、C、P为顶点的三角形是直角三角形,若存在,求出点P坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)(2)存在;或或或【分析】(1)把,代入,再建立方程组求解即可;(2)设点,由勾股定理得:;,再分三种情况讨论即可【详解】(1)解:由题意得:,解得:,故抛物线的表达式为:;(2)对于,令,则,即点,抛物线的对称轴为直线,设点,由勾股定理得:;,当是斜边时,则,解得:,当是斜边时,则,解得:;,如图,当是斜边时,则,整理得:,解得:;,即点P的坐标为或或或【点睛】本题考查的是利用待定系数法求解抛物线的解析式,勾股定理的应用,二次函数与直角三角形,熟练的利用勾股定理建立方程是
11、解本题的关键8如图,在平面直角坐标系中,为等腰直角三角形,抛物线经过A,B两点,其中点A,C的坐标分别为,抛物线的顶点为点D(1)求抛物线的解析式;(2)点E是直角斜边上的一个动点(不与A,B重合),过点E作x轴的垂线,交抛物线于点F,当线段的长度最大时,求点E的坐标;(3)在(2)的条件下,抛物线上是否存在一点P,使是以为直角边的直角三角形?若存在,直接写出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)(2)(3)存在,:或或【分析】(1)首先依据等腰直角三角形的性质求得点B的坐标,然后将点A和点B的坐标代入抛物线的解析式求解即可;(2)设直线的解析式为,将点A和点B的坐标代入可求得直线
12、的解析式,设点的坐标是,则点的坐标是,然后列出关于t的函数关系式,最后利用配方法求得的最大值即可;(3)分两种情况讨论:若点为直角顶点,若点F为直角顶点,即可求解【详解】(1)解:A,C的坐标分别为,为等腰直角三角形,将点A和点B的坐标代入得:,解得:,抛物线的解析式为(2)解:设直线的解析式为,将点代入,得,解得,直线的解析式为,设点的坐标是,则点的坐标是,当时,线段取得最大值9,此时点的坐标为;(3)解:存在点,使是以为直角边的直角三角形如图,过点作直线交抛物线于点若点为直角顶点, 设点的坐标为,由(2)可知,则有,解得,此时点P的坐标为或;若点为直角顶点, 设点的坐标为,由(2)可知,则
13、有,解得:(舍去),此时点P的坐标为;综上所述,符合条件的点的坐标有:或或,使得是以为直角边的直角三角形【点睛】本题主要考查的是二次函数的综合应用,解答本题主要应用了待定系数法求二次函数的解析式、等腰直角三角形的性质、二次函数的性质,列出的长关于t的函数关系式是解题的关键9如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线与直线交于A,B两点,点A的坐标为(1)求抛物线的解析式及点B的坐标;(2)已知抛物线与x轴有2个交点,右侧交点为C,点P为线段上任意一点(不含端点),若是以点P为直角顶点的直角三角形,求点P的坐标【答案】(1);(2)点P的坐标为【分析】(1)把代入,可求得抛物线的解析式,联立得方程,
14、可求得点B的坐标;(2)过点P作轴于点D,过点B作轴于点Q求得、都是等腰直角三角形,据此求解即可【详解】(1)解:A点为直线与抛物线的交点,点A的坐标为,代入,得抛物线的解析式为A,B都是抛物线与直线的交点,令,解得或4把代入并解得,;(2)解:如图,过点P作轴于点D,过点B作轴于点Q,是等腰直角三角形,由题意得,都是等腰直角三角形,点D是AC的中点,令,解得,AC=4,点P的坐标为【点睛】本题考查二次函数的性质,一次函数的性质,等腰直角三角形的判定和性质等知识,要会利用数形结合的思想把代数和几何图形结合起来10如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与坐标轴相交于A、B、C三点,其中A点坐标
15、为,B点坐标为,连接、动点P从点A出发,在线段上以每秒个单位长度向点C做匀速运动;同时,动点Q从点B出发,在线段BA上以每秒1个单位长度向点A做匀速运动,当其中一点到达终点时,另一点随之停止运动,连接,设运动时间为t秒(1)求b、c的值(2)在P、Q运动的过程中,当t为何值时,四边形的面积最小,最小值为多少?(3)在线段上方的抛物线上是否存在点M,使是以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由【答案】(1)(2)当t=2时,四边形的面积最小,最小值为4(3)存在,M点的坐标为【分析】(1)利用待定系数法求解即可;(2)过点P作轴,垂足为E,利用表示出四边形
16、的面积,求出t的范围,利用二次函数的性质求出最值即可;(3)画出图形,过点P作x轴的垂线,交x轴于E,过M作y轴的垂线,与交于F,证明,得到,得到点M的坐标,再代入二次函数表达式,求出t值,即可算出M的坐标【详解】(1)解:二次函数y=-x2+bx+c的图象经过点,则 ,解得:;(2)由(1)得:抛物线表达式为,是等腰直角三角形,由点P的运动可知:,过点P作轴,垂足为H,如图,即,又,当其中一点到达终点时,另一点随之停止运动,当时,四边形的面积最小,最小值为4;(3)存在假设点M是线段上方的抛物线上的点,如图,过点P作x轴的垂线,交x轴于E,过M作y轴的垂线,与交于F,连接,是等腰直角三角形,
17、又,在和中,又,点M的坐标为,点M在抛物线上,解得: 或(舍),M点的坐标为【点睛】本题考查了二次函数综合,涉及到全等三角形的判定和性质,等腰直角三角形的性质,三角形面积,用方程的思想解决问题是解本题的关键11如图1,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于A、B两点(在B的左侧),与y轴交于点C,已知点,此抛物线对称轴为(1)求抛物线的解析式;(2)将抛物线向下平移t个单位长度,使平移后所得抛物线的顶点落在内(不包括的边界),求t的取值范围;(3)如图2,设点P是抛物线上任一点,点Q在直线上,能否成为以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若能,求出符合条件的点P的坐标;若不能,请说明理由【答案】(1
18、)(2)(3)或或或【分析】(1)根据抛物线对称轴公式得到,把点B坐标代入抛物线解析式得到,联立,解方程组即可确定抛物线解析式;(2)先求直线的解析式,再求出抛物线顶点坐标,求出上与顶点横坐标相同的点的坐标,即可求出平移的范围;(3)分两种情况进行讨论:当P在x轴上方时;当P点在x轴下方时;过点P作于G,轴于H,根据全等三角形的判定定理和性质得出,设点,则可以用m表示,求出m即可确定点P的坐标【详解】(1)解:抛物线 的对称轴为直线,点在抛物线的函数图象上,联立解得:,抛物线的解析式为:;(2)解:在中,当时,即,设直线的解析式为,代入可得:,解得:,直线的解析式为:,在中,当时,抛物线顶点坐
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