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专题五 二次函数的动点问题
1如图,已知抛物线经过原点O和x轴上另一点A,它的对称轴x=2 与x轴
交于点C,直线y=-2x-1经过抛物线上一点B(-2,m),且与y轴、直线x=2分别交于点D、E.
(1)求m的值及该抛物线对应的函数关系式; (2)求证:① CB=CE ;② D是BE的中点;
(3)若P(x,y)是该抛物线上的一个动点,是否存在这样的点P,使得PB=PE,若存在,试求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由
分析 (1)由点B(-2,m)在直线y??2x?1上,可求得m的值及 点B的坐标,进而求得抛物线的解析式;
(2)通过分别求得CB和CE的长来说明CB=CE, 过点B作BG∥x轴,与y轴交于F、直线x=2交于G,过点E 作EH∥x轴,交y轴于H,由△DFB≌△DHE,证得D是BE的中点;
(3)若存在点P使得PB=PE,则点P必在线段BE的中垂线CD上,
动点P又在抛物线上,通过解直线CD和抛物线对应的函数关系式所联列的方程组,其解即为所求点的坐标.
解(1)∵ 点B(-2,m) 在直线y??2x?1上, ∴ m=-2×(-2)-1=3. ∴ B(-2,3) ∵ 抛物线经过原点O和点A,对称轴为x=2,
∴ 点A的坐标为(4,0) . 设所求的抛物线对应函数关系式为y=a(x-0)(x-4). 将点B(-2,3)代入上式,得3=a(-2-0)(-2-4),∴ a?∴ 所求的抛物线对应的函数关系式为y?
1. 411x(x?4),即y?x2?x. 44(2)①直线y=-2x-1与y轴、直线x=2的交点坐标分别为D(0,-1) E(2,-5). 过点B作BG∥x轴,与y轴交于F、直线x=2交于G,则点G坐标为(2,3)
BG⊥直线x=2,BG=4.在Rt△BGC中,BC=CG2?BG2?32?42?5.
∵ CE=5,∴ CB=CE=5.
②过点E作EH∥x轴,交y轴于H,则点H的坐标为H(0,-5). 又点F、D的坐标为F(0,3)、D(0,-1), 1
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∴ FD=DH=4,BF=EH=2,∠BFD=∠EHD=90°.
∴ △DFB≌△DHE (SAS),∴ BD=DE. 即D是BE的中点. (3)由于PB=PE,∴ 点P必在线段BE的中垂线CD上, 又点P在抛物线y?12x?x上, 4∴ 符合条件的点P应是直线CD与该抛物线的交点. 设直线CD对应的函数关系式为y=kx+b. 将点D(0,-1) C(2,0) 代入,
1?b??1得?. 解得 k?1,b??1. ∴ 直线CD对应的函数关系式为y=x-1.
22?2k?b?01x1?3?5x2?3?5x?12解方程组 得 1?5 1?5 12y1?y2?y?x?x224y?∴ 符合条件的点P的坐标为(3?5,
2.已知:如图14,抛物线y??点C,直线y??1?51?5)或(3?5,). 22323x?3与x轴交于点A,点B,与直线y??x?b相交于点B,443x?b与y轴交于点E. 4(1)写出直线BC的解析式. (2)求△ABC的面积.
(3)若点M在线段AB上以每秒1个单位长度的速度从A向B运动(不与A,B重合),同时,点
N在射线BC上以每秒2个单位长度的速度从B向C运动.设运动时间为t秒,请写出△MNB的
面积S与t的函数关系式,并求出点M运动多少时间时,△MNB的面积最大,最大面积是多少?
3.如图10,平行四边形ABCD中,AB=5,BC=10,BC边上的高AM=4,E为 BC边上的一个动点(不
与B、C重合).过E作直线AB的垂线,垂足为F. FE与DC的延长线相交于点G,连结DE,DF.. 2
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(1) 求证:ΔBEF ∽ΔCEG. (2) 当点E在线段BC上运动时,△BEF和△CEG的周长之间有什么关系?并说明你的理由. (3)设BE=x,△DEF的面积为 y,请你求出y和x之间的函数关系式,并求出当x为何值时,y有最大值,最大值是多少?
4如图,抛物线y?x?2x?3与x轴交A、B两点(A点在B点左侧),直线l与抛物线交于A、C两点,其中C点的横坐标为2.
(1)求A、B 两点的坐标及直线AC的函数表达式;
(2)P是线段AC上的一个动点,过P点作y轴的平行线交抛物线于E点,求线段PE长度的最大值;
(3)点G抛物线上的动点,在x轴上是否存在点F,使A、C、F、G这样的四个点为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,求出所有满足条件的F点坐标;如果不存在,请说明理由.
解:(1)令y=0,解得x1??1或x2?3(1分) ∴A(-1,0)B(3,0);(1分)
将C点的横坐标x=2代入y?x?2x?3得y=-3,∴C(2,-3)(1分) ∴直线AC的函数解析式是y=-x-1
(2)设P点的横坐标为x(-1≤x≤2)(注:x的范围不写不扣分) 则P、E的坐标分别为:P(x,-x-1),(1分) E((x,x?2x?3)(1分)
∵P点在E点的上方,PE=(?x?1)?(x?2x?3)??x?x?2(2分) ∴当x?2222219时,PE的最大值=(1分) 24(3)存在4个这样的点F,分别是F,0),F2(?3,0),F3(4?7),F4(4?7) 1(1(结论“存在”给1分,4个做对1个给1分,过程酌情给分) 5如图13,已知抛物线y??224x?x?2的图象与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,抛物线33的对称轴与x轴交于点D. 点M从O点出发,以每秒1个单位长度的速度向B运动,过M作x轴的垂线,交抛物线于点P,交BC于Q. (1)求点B和点C的坐标; 3
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(2)设当点M运动了x(秒)时,四边形OBPC的面积为S,求S与x的函数关系式,并指出自变量
yPx的取值范围.
(3)在线段BC上是否存在点Q,使得△DBQ 成为以为一腰的等腰三角形?若存在, .BQ.....求出点Q的坐标,若不存在,说明理由.
解: (1)把x =0代入y??AODMCQBx图13 224x?x?2得点C的坐标为C(0,2) 33224把y =0代入y??x?x?2得点B的坐标为B(3,0) 33(2)连结OP,设点P的坐标为P(x,y) S四边形OBPC=?x?3x?3
2=S△OPC+S△OPB=
3?2411??2?x??3?y = x???x2?x?2?
2?3322?3?3?∵ 点M运动到B点上停止,∴0≤x≤3∴S???x???(0≤x≤3)
2?4?(3)存在. BC=OB2?OC2=13 ① 若BQ = DQ∵ BQ = DQ,BD = 2
∴ BM = 1 ∴OM = 3?1 = 2 ∴tan?OBC? ∴QM =
2QMOC2?? BMOB32 3所以Q的坐标为Q (2,
2) . 3BQQMBM② 若BQ=BD=2∵ △BQM∽△BCO,∴ ==
BCCOBO∴ 4132QM2BQBMBM= ∴ QM = ∵ = ∴ =
132BCOB31313613613613413 ∴ OM = 3? 所以Q的坐标为Q (3?,) 13131313∴ BM =
4
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6. 如图12, 四边形OABC为直角梯形,A(4,0),B(3,4),C(0,4). 点M从O出发以每秒2个单位长度的速度向A运动;点N从B同时出发,以每秒1个单位长度的速度向C运动.其中一个动点到达终点时,另一个动点也随之停止运动.过点N作NP垂直x轴于点P,连结AC交NP于Q,连结MQ.
(1)点 (填M或N)能到达终点;
(2)求△AQM的面积S与运动时间t的函数关系式,并写出自变量t的取值范围,当t为何值时,S的值最大;
(3)是否存在点M,使得△AQM为直角三角形?若存在,求出点M的坐标,若不存在,说明理由.
解:(1)点 M (2)经过t秒时,NB?t,OM?2t
OMQCyNBPAx则CN?3?t,AM?4?2t∵?BCA=?MAQ=45 ∴QN? CN ?3?t ∴PQ ?1? t ∴S△AMQ?2图12
11AMPQ?(4?2t)(1?t) 221?1?9??t2?t?2 ∴S??t2?t?2???t??? ∵0≤t≤2∴当t?时,S的值最大.
2?2?4(3)存在. 设经过t秒时,NB=t,OM=2t 则CN?3?t,AM?4?2t ∴?BCA=?MAQ=45 ①若?AQM?90,则PQ是等腰Rt△MQA底边MA上的高 ∴PQ是底边MA的中线 ∴PQ?AP?∴t?11MA∴1?t?(4?2t) 221∴点M的坐标为(1,0) 2②若?QMA?90,此时QM与QP重合∴QM?QP?MA∴1?t?4?2t∴t?1 ∴点M的坐标为(2,0)
7.如图所示,在直角坐标系中,矩形ABCD的边AD在x轴上,点A在原点,AB=3,AD=5.若矩形以每秒2个单位长度沿x轴正方向作匀速运动.同时点P从A点出发以每秒1个单位长度沿A-B-5