备战2019中考初中数学六大题型专项突破
专题六:二次函数综合题
【方法指导】
二次函数综合题最能体现初中代数的综合性和能力性,因此二次函数在近几年考题中已经形成必不可少的题型,并作为压轴问题来进行考查.
二次函数综合题综合了初中代数、几何中相当多的知识点,如方程、不等式、函数、三角形、四边形和圆等内容,有些又与生产、生活的实际相结合,用到的数学思想方法有化归思想、分类思想、数形结合及其代入法、消元法、配方法、待定系数法等.解题时要注意各个知识点的联系和思想的融合,及其技巧的灵活应用,要抓住题意,化整为零,层层深入,个个击破。从而达到解决问题的目的。 【典例解析】
类型一:二次函数与一次函数的综合问题 【例1】(2018
湖南郴州)(10.00分)如图1,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x
轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于C点,点P是抛物线上在第一象限内的一个动点,且点P的横坐标为t. (1)求抛物线的表达式;
(2)设抛物线的对称轴为l,l与x轴的交点为D.在直线l上是否存在点M,使得四边形CDPM是平行四边形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,连接BC,PB,PC,设△PBC的面积为S. ①求S关于t的函数表达式;
②求P点到直线BC的距离的最大值,并求出此时点P的坐标.
【分析】(1)由点A、B的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的表达式; (2)连接PC,交抛物线对称轴l于点E,由点A、B的坐标可得出对称轴l为直线x=1,分t=2和t≠2两种情况考虑:当t=2时,由抛物线的对称性可得出此时存在点M,使得四边形CDPM是平行四边形,再根据点C的坐标利用平行四边形的性质可求出点P、M的坐标;当t≠2时,不存在,利用平行四边形对角线互相平分结合CE≠PE可得出此时不存在符合题意的点M;
(3)①过点P作PF∥y轴,交BC于点F,由点B、C的坐标利用待定系数法可求出直线BC的解析式,根据点P的坐标可得出点F的坐标,进而可得出PF的长度,再由三角形的面积公式即可求出S关于t的函数表达式;
②利用二次函数的性质找出S的最大值,利用勾股定理可求出线段BC的长度,利用面积法可求出P点到直线BC的距离的最大值,再找出此时点P的坐标即可得出结论.
【解答】解:(1)将A(﹣1,0)、B(3,0)代入y=﹣x2+bx+c,
,解得:
,
∴抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3.
(2)在图1中,连接PC,交抛物线对称轴l于点E,
∵抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点, ∴抛物线的对称轴为直线x=1.
当t=2时,点C、P关于直线l对称,此时存在点M,使得四边形CDPM是平行四边形.
∵抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3,
∴点C的坐标为(0,3),点P的坐标为(2,3), ∴点M的坐标为(1,6); 当t≠2时,不存在,理由如下:
若四边形CDPM是平行四边形,则CE=PE, ∵点C的横坐标为0,点E的横坐标为0, ∴点P的横坐标t=1×2﹣0=2. 又∵t≠2, ∴不存在.
(3)①在图2中,过点P作PF∥y轴,交BC于点F. 设直线BC的解析式为y=mx+n(m≠0), 将B(3,0)、C(0,3)代入y=mx+n,
,解得:
,
来源学+科+网∴直线BC的解析式为y=﹣x+3.
∵点P的坐标为(t,﹣t2+2t+3), ∴点F的坐标为(t,﹣t+3), ∴PF=﹣t2+2t+3﹣(﹣t+3)=﹣t2+3t, ∴S=
PF?OB=﹣<0,
.
t2+t=﹣(t﹣
)2+
.
②∵﹣
∴当t=时,S取最大值,最大值为
∵点B的坐标为(3,0),点C的坐标为(0,3), ∴线段BC=
=3
,
∴P点到直线BC的距离的最大值为=,此时点P的坐标为(,).
【点评】本题考查了待定系数法求一次(二次)函数解析式、平行四边形的判定与性质、三角形的面积、一次(二次)函数图象上点的坐标特征以及二次函数的性质,解题的关键是:(1)由点的坐标,利用待定系数法求出抛物线表达式;(2)分t=2和t≠2两种情况考虑;(3)①利用三角形的面积公式找出S关于t的函数表达式;②利用二次函数的性质结合面积法求出P点到直线BC的距离的最大值. 类型二:二次函数与动点产生的三角形问题
【例2】(2018海南)(15.00分)如图1,抛物线y=ax2+bx+3交x轴于点A(﹣1,0)和点B(3,0).
(1)求该抛物线所对应的函数解析式;
(2)如图2,该抛物线与y轴交于点C,顶点为F,点D(2,3)在该抛物线上. ①求四边形ACFD的面积;
②点P是线段AB上的动点(点P不与点A、B重合),过点P作PQ⊥x轴交该抛物线于点Q,连接AQ、DQ,当△AQD是直角三角形时,求出所有满足条件的点Q
的坐标.
【分析】(1)由A、B两点的坐标,利用待定系数法即可求得抛物线解析式; (2)①连接CD,则可知CD∥x轴,由A、F的坐标可知F、A到CD的距离,利用三角形面积公式可求得△ACD和△FCD的面积,则可求得四边形ACFD的面积;②由题意可知点A处不可能是直角,则有∠ADQ=90°或∠AQD=90°,当∠ADQ=90°时,可先求得直线AD解析式,则可求出直线DQ解析式,联立直线DQ和抛物线解析式则可求得Q点坐标;当∠AQD=90°时,设Q(t,﹣t2+2t+3),设直线AQ的解析式为y=k1x+b1,则可用t表示出k′,设直线DQ解析式为y=k2x+b2,同理可表示出k2,由AQ⊥DQ则可得到关于t的方程,可求得t的值,即可求得Q点坐标. 【解答】解: (1)由题意可得
,解得
,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3; (2)①∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4, ∴F(1,4),
∵C(0,3),D(2,3), ∴CD=2,且CD∥x轴, ∵A(﹣1,0), ∴S四边形ACFD=S△ACD+S△FCD=
×2×3+
×2×(4﹣3)=4;
②∵点P在线段AB上,
∴∠DAQ不可能为直角,[来源:学.科.网Z.X.X.K] ∴当△AQD为直角三角形时,有∠ADQ=90°或∠AQD=90°, i.当∠ADQ=90°时,则DQ⊥AD,
∵A(﹣1,0),D(2,3), ∴直线AD解析式为y=x+1, ∴可设直线DQ解析式为y=﹣x+b′, 把D(2,3)代入可求得b′=5, ∴直线DQ解析式为y=﹣x+5, 联立直线DQ和抛物线解析式可得∴Q(1,4);