例1 2015年边长为8的正方形ABCD 的两边在坐标轴上,以点C 为顶点的抛物线经过点A ,点P 是抛物线上A 、C 两点间的一个动点(含端点),过点P 作PF ⊥BC 于点F .点D 、E 的坐标分别为(0, 6)、(-4, 0),联结PD 、PE 、DE .
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)小明探究点P 的位置发现:当点P 与点A 或点C 重合时,PD 与PF 的差为定值.进而猜想:对于任意一点P ,PD 与PF 的差为定值.请你判断该猜想是否正确,并说明理由;
(3)小明进一步探究得出结论:若将“使△PDE 的面积为整数” 的点P 记作“好点”,则存在多个“好点”,且使△PDE 的周长最小的点P 也是一个“好点”.
请直接写出所有“好点”的个数,并求出△PDE 周长最小时“好点”的坐标.
解答(1)抛物线的解析式为y =-x 2+8.
(2)小明的判断正确,对于任意一点P ,PD -PF =2.说理如下: 设点P 的坐标为(x , -x 2+8) ,那么PF =y F -y P =x 2.
而FD 2=x 2+(-x 2+8-6) 2=x 2+(x 2-2) 2=(x 2+2) 2,所以FD =x 2+2.因此PD -PF =2为定值. (3)“好点”共有11个.
在△PDE 中,DE 为定值,因此周长的最小值取决于FD +PE 的最小值.
而PD +PE =(PF +2) +PE =(PF +PE ) +2,因此当P 、E 、F 三点共线时,△PDE 的周长最小(如图2). 此时EF ⊥x 轴,点P 的横坐标为-4.
所以△PDE 周长最小时,“好点”P 的坐标为(-4, 6).
1
8
1818
18181818
第(3)题的11个“好点”是这样求的:
如图3,联结OP ,那么S △PDE =S △POD +S △POE -S △DOE . 因为S △POD =OD ⋅(-x P ) =-3x ,S △POE =OE ⋅y P =-S △PDE =-3x -
121212
x +16,S △DOE =12,所以 4
1211
x +16-12=-x 2-3x +4=-(x +6) 2+13. 444
因此S 是x 的二次函数,抛物线的开口向下,对称轴为直线x =-6. 如图4,当-8≤x ≤0时,4≤S ≤13.所以面积的值为整数的个数为10.
当S =12时,方程-(x +6) 2+13=12的两个解-8, -4都在-8≤x ≤0范围内. 所以“使△PDE 的面积为整数” 的 “好点”P 共有11个.
例2 2014年昆明在平面直角坐标系中,y =ax 2+bx -3(a ≠0)与x 轴交于A (-2, 0)、B (4, 0)两点,与y 轴交于点C .
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P 从点A 出发,在线段AB 上以每秒3个单位长度的速度向点B 运动,同时点Q 从点B 出发,在线段BC 上以每秒1个单位长度的速度向点C 运动.其中一个点到达终点时,另一个点也停止运动.当△PBQ 存在时,求运动多少秒时△PBQ 的面积最大,最大面积是多少?
14
(3)当△PBQ 的面积最大时,在BC 下方的抛物线上存在点K ,使S △CBK ∶S △PBQ =5∶2,求点K 的坐标.
3
(1)因为抛物线与x 轴交于A (-2, 0)、B (4, 0)两点,所以y =a(x +2)(x -4) .所以-8a =-3.解得a =.
8333
所以抛物线的解析式为y =(x +2)(x -4) =x 2-x -3.
884
(2)如图2,过点Q 作QH ⊥x 轴,垂足为H .
3
在Rt △BCO 中,OB =4,OC =3,所以BC =5,sin B =.
53
在Rt △BQH 中,BQ =t ,所以QH =BQ sin B =t .
511399
所以S △PBQ =BP ⋅QH =(6-3t ) ⨯t =-(t -1) 2+.
2251010
9
。 10
(3)当△PBQ 的面积最大时,t =1,此时P 是AB 的中点,P (1, 0),BQ =1。 如图3,因为△PBC 与△PBQ 是同高三角形,S △PBC ∶S △PBQ =BC ∶BQ =5∶1。 当S △CBK ∶S △PBQ =5∶2时,S △PBC ∶S △CBK =2∶1。因为△PBC 与△CBK 是同底三角形,所以对应高的比为2∶1。 如图4,过x 轴上的点D 画CB 的平行线交抛物线于K ,那么PB ∶DB =2∶1。 因为0≤t ≤2,所以当t =1时,△PBQ 的面积最大,最大面积是
11
因为点K 在BC 的下方,所以点D 在点B 的右侧,点D 的坐标为(,0) .
23
过点K 作KE ⊥x 轴于E .设点K 的坐标为(x , (x +2)(x -4)) .
83(x +(2) 4) x -
KE CO 由,得=
9DE BO -x 2
32715.整理,得x 2-4x +3=0.得x =1x =3.所以点K 的坐标为(1,-) 或(3,-) .
488
=
例3 2013年苏州市中考第29题如图1,已知抛物线y =
12
x +bx +c (b 、c 是常数,且c <0)与x 轴交于A 、2
B 两点(点A 在点B 的左侧),与y 轴的负半轴交于点C ,点A 的坐标为(-1,0) .
(1)b =______,点B 的横坐标为_______(上述结果均用含c 的代数式表示);
(2)连结BC ,过点A 作直线AE //BC ,与抛物线交于点E .点D 是x 轴上一点,坐标为(2,0),当C 、D 、E 三点在同一直线上时,求抛物线的解析式;
(3)在(2)的条件下,点P 是x 轴下方的抛物线上的一动点,连结PB 、PC .设△PBC 的面积为S . ①求S 的取值范围;
②若△PBC 的面积S 为正整数,则这样的△PBC 共有_____个.
1
,点B 的横坐标为-2c . 2111
(2)由y =2+c (++c =x 1() x +2) c
222
(1)b =c +
,设E (x , (x +1)(x +2c )) .
1
2
过点E 作EH ⊥x 轴于H .由于OB =2OC ,当AE //BC 时,AH =2EH . 所以x +1=(x +1)(x +2c ) .因此x =1-2c .所以E (1-2c ,1-c ) . 当C 、D 、E 三点在同一直线上时,
EH CO 1-c -c
.所以.
==
DH DO -2c -12
整理,得2c 2+3c -2=0.解得c =-2或c =
113(舍去).所以抛物线的解析式为y =x 2-x -2.
222
(3)①当P 在BC 下方时,过点P 作x 轴的垂线交BC 于F . 直线BC 的解析式为y =
1
x -2. 2
311
m -2) ,那么F (m , m -2) ,FP =-m 2+2m . 222
1
所以S △PBC =S △PBF +S △PCF =FP (x B -x C ) =2FP =-m 2+4m =-(m -2) 2+4.
2
设P (m , m 2-
因此当P 在BC 下方时,△PBC 的最大值为4.
当P 在BC 上方时,因为S △ABC =5,所以S △PBC <5. 综上所述,0<S <5. ②若△PBC 的面积S 为正整数,则这样的△PBC 共有11个.
m
例 6 2011年南通市中考第28题如图1,直线l 经过点A (1,0) ,且与双曲线y =(x >0) 交于点B (2,1) .过点
x
12
m m
(x >0) 和y =-(x <0) 于M 、N 两点. x x
(1)求m 的值及直线l 的解析式; (2)若点P 在直线y =2上,求证:△PMB ∽△PNA ;
(3)是否存在实数p ,使得S △AMN =4S △AMP ?若存在,请求出所有满足条件的p 的值;若不存在,请说明理由.
m
(1)因为点B (2,1) 在双曲线y =上,所以m =2.设直线l 的解析式为y =kx +b ,
x
⎧k +b =0, 解得⎧k =1, 所以直线l 的解析式为
代入点A (1,0) 和点B (2,1) ,得⎨ y =x -1.⎨
2k +b =1. b =-1. ⎩⎩
(2)由点P (p , p -1) (p >1) 的坐标可知,点P 在直线y =x -1上x 轴的上方.如图2,
P (p , p -1) (p >1) 作x 轴的平行线分别交曲线y =
当y =2时,点P 的坐标为(3,2) .此时点M 的坐标为(1,2) ,点N 的坐标为(-1,2) .
由P (3,2) 、M (1,2) 、B (2,1) 三点的位置关系,可知△PMB 为等腰直角三角形. 由P (3,2) 、N (-1,2) 、A (1,0) 三点的位置关系,可知△PNA 为等腰直角三角形. 所以△PMB ∽△PNA .
(3)△AMN 和△AMP 是两个同高的三角形,底边MN 和MP 在同一条直线上.当S △AMN =4S △AMP 时,MN =4MP .
22⎫2⎫.
⎛①如图3,当M 在NP 上时,x M -x N =4(x P -x M ) .因此⎛解得或x =
x =-(-) =4(x -1) - ⎪ ⎪x ⎭x ⎭⎝x ⎝
(此时点P 在x 轴下方,舍去)
.此时p 22⎫⎛2⎫.解得②如图4,当M 在NP 的延长线上时,x M -x N =4(x M -x P ) .因此⎛x =
-(-) =4-(x -1) ⎪ ⎪x ⎭⎝x ⎝x ⎭
x =
P 在x 轴下方,舍去)
.此时p =
例1 2015年边长为8的正方形ABCD 的两边在坐标轴上,以点C 为顶点的抛物线经过点A ,点P 是抛物线上A 、C 两点间的一个动点(含端点),过点P 作PF ⊥BC 于点F .点D 、E 的坐标分别为(0, 6)、(-4, 0),联结PD 、PE 、DE .
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)小明探究点P 的位置发现:当点P 与点A 或点C 重合时,PD 与PF 的差为定值.进而猜想:对于任意一点P ,PD 与PF 的差为定值.请你判断该猜想是否正确,并说明理由;
(3)小明进一步探究得出结论:若将“使△PDE 的面积为整数” 的点P 记作“好点”,则存在多个“好点”,且使△PDE 的周长最小的点P 也是一个“好点”.
请直接写出所有“好点”的个数,并求出△PDE 周长最小时“好点”的坐标.
解答(1)抛物线的解析式为y =-x 2+8.
(2)小明的判断正确,对于任意一点P ,PD -PF =2.说理如下: 设点P 的坐标为(x , -x 2+8) ,那么PF =y F -y P =x 2.
而FD 2=x 2+(-x 2+8-6) 2=x 2+(x 2-2) 2=(x 2+2) 2,所以FD =x 2+2.因此PD -PF =2为定值. (3)“好点”共有11个.
在△PDE 中,DE 为定值,因此周长的最小值取决于FD +PE 的最小值.
而PD +PE =(PF +2) +PE =(PF +PE ) +2,因此当P 、E 、F 三点共线时,△PDE 的周长最小(如图2). 此时EF ⊥x 轴,点P 的横坐标为-4.
所以△PDE 周长最小时,“好点”P 的坐标为(-4, 6).
1
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1818
18181818
第(3)题的11个“好点”是这样求的:
如图3,联结OP ,那么S △PDE =S △POD +S △POE -S △DOE . 因为S △POD =OD ⋅(-x P ) =-3x ,S △POE =OE ⋅y P =-S △PDE =-3x -
121212
x +16,S △DOE =12,所以 4
1211
x +16-12=-x 2-3x +4=-(x +6) 2+13. 444
因此S 是x 的二次函数,抛物线的开口向下,对称轴为直线x =-6. 如图4,当-8≤x ≤0时,4≤S ≤13.所以面积的值为整数的个数为10.
当S =12时,方程-(x +6) 2+13=12的两个解-8, -4都在-8≤x ≤0范围内. 所以“使△PDE 的面积为整数” 的 “好点”P 共有11个.
例2 2014年昆明在平面直角坐标系中,y =ax 2+bx -3(a ≠0)与x 轴交于A (-2, 0)、B (4, 0)两点,与y 轴交于点C .
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P 从点A 出发,在线段AB 上以每秒3个单位长度的速度向点B 运动,同时点Q 从点B 出发,在线段BC 上以每秒1个单位长度的速度向点C 运动.其中一个点到达终点时,另一个点也停止运动.当△PBQ 存在时,求运动多少秒时△PBQ 的面积最大,最大面积是多少?
14
(3)当△PBQ 的面积最大时,在BC 下方的抛物线上存在点K ,使S △CBK ∶S △PBQ =5∶2,求点K 的坐标.
3
(1)因为抛物线与x 轴交于A (-2, 0)、B (4, 0)两点,所以y =a(x +2)(x -4) .所以-8a =-3.解得a =.
8333
所以抛物线的解析式为y =(x +2)(x -4) =x 2-x -3.
884
(2)如图2,过点Q 作QH ⊥x 轴,垂足为H .
3
在Rt △BCO 中,OB =4,OC =3,所以BC =5,sin B =.
53
在Rt △BQH 中,BQ =t ,所以QH =BQ sin B =t .
511399
所以S △PBQ =BP ⋅QH =(6-3t ) ⨯t =-(t -1) 2+.
2251010
9
。 10
(3)当△PBQ 的面积最大时,t =1,此时P 是AB 的中点,P (1, 0),BQ =1。 如图3,因为△PBC 与△PBQ 是同高三角形,S △PBC ∶S △PBQ =BC ∶BQ =5∶1。 当S △CBK ∶S △PBQ =5∶2时,S △PBC ∶S △CBK =2∶1。因为△PBC 与△CBK 是同底三角形,所以对应高的比为2∶1。 如图4,过x 轴上的点D 画CB 的平行线交抛物线于K ,那么PB ∶DB =2∶1。 因为0≤t ≤2,所以当t =1时,△PBQ 的面积最大,最大面积是
11
因为点K 在BC 的下方,所以点D 在点B 的右侧,点D 的坐标为(,0) .
23
过点K 作KE ⊥x 轴于E .设点K 的坐标为(x , (x +2)(x -4)) .
83(x +(2) 4) x -
KE CO 由,得=
9DE BO -x 2
32715.整理,得x 2-4x +3=0.得x =1x =3.所以点K 的坐标为(1,-) 或(3,-) .
488
=
例3 2013年苏州市中考第29题如图1,已知抛物线y =
12
x +bx +c (b 、c 是常数,且c <0)与x 轴交于A 、2
B 两点(点A 在点B 的左侧),与y 轴的负半轴交于点C ,点A 的坐标为(-1,0) .
(1)b =______,点B 的横坐标为_______(上述结果均用含c 的代数式表示);
(2)连结BC ,过点A 作直线AE //BC ,与抛物线交于点E .点D 是x 轴上一点,坐标为(2,0),当C 、D 、E 三点在同一直线上时,求抛物线的解析式;
(3)在(2)的条件下,点P 是x 轴下方的抛物线上的一动点,连结PB 、PC .设△PBC 的面积为S . ①求S 的取值范围;
②若△PBC 的面积S 为正整数,则这样的△PBC 共有_____个.
1
,点B 的横坐标为-2c . 2111
(2)由y =2+c (++c =x 1() x +2) c
222
(1)b =c +
,设E (x , (x +1)(x +2c )) .
1
2
过点E 作EH ⊥x 轴于H .由于OB =2OC ,当AE //BC 时,AH =2EH . 所以x +1=(x +1)(x +2c ) .因此x =1-2c .所以E (1-2c ,1-c ) . 当C 、D 、E 三点在同一直线上时,
EH CO 1-c -c
.所以.
==
DH DO -2c -12
整理,得2c 2+3c -2=0.解得c =-2或c =
113(舍去).所以抛物线的解析式为y =x 2-x -2.
222
(3)①当P 在BC 下方时,过点P 作x 轴的垂线交BC 于F . 直线BC 的解析式为y =
1
x -2. 2
311
m -2) ,那么F (m , m -2) ,FP =-m 2+2m . 222
1
所以S △PBC =S △PBF +S △PCF =FP (x B -x C ) =2FP =-m 2+4m =-(m -2) 2+4.
2
设P (m , m 2-
因此当P 在BC 下方时,△PBC 的最大值为4.
当P 在BC 上方时,因为S △ABC =5,所以S △PBC <5. 综上所述,0<S <5. ②若△PBC 的面积S 为正整数,则这样的△PBC 共有11个.
m
例 6 2011年南通市中考第28题如图1,直线l 经过点A (1,0) ,且与双曲线y =(x >0) 交于点B (2,1) .过点
x
12
m m
(x >0) 和y =-(x <0) 于M 、N 两点. x x
(1)求m 的值及直线l 的解析式; (2)若点P 在直线y =2上,求证:△PMB ∽△PNA ;
(3)是否存在实数p ,使得S △AMN =4S △AMP ?若存在,请求出所有满足条件的p 的值;若不存在,请说明理由.
m
(1)因为点B (2,1) 在双曲线y =上,所以m =2.设直线l 的解析式为y =kx +b ,
x
⎧k +b =0, 解得⎧k =1, 所以直线l 的解析式为
代入点A (1,0) 和点B (2,1) ,得⎨ y =x -1.⎨
2k +b =1. b =-1. ⎩⎩
(2)由点P (p , p -1) (p >1) 的坐标可知,点P 在直线y =x -1上x 轴的上方.如图2,
P (p , p -1) (p >1) 作x 轴的平行线分别交曲线y =
当y =2时,点P 的坐标为(3,2) .此时点M 的坐标为(1,2) ,点N 的坐标为(-1,2) .
由P (3,2) 、M (1,2) 、B (2,1) 三点的位置关系,可知△PMB 为等腰直角三角形. 由P (3,2) 、N (-1,2) 、A (1,0) 三点的位置关系,可知△PNA 为等腰直角三角形. 所以△PMB ∽△PNA .
(3)△AMN 和△AMP 是两个同高的三角形,底边MN 和MP 在同一条直线上.当S △AMN =4S △AMP 时,MN =4MP .
22⎫2⎫.
⎛①如图3,当M 在NP 上时,x M -x N =4(x P -x M ) .因此⎛解得或x =
x =-(-) =4(x -1) - ⎪ ⎪x ⎭x ⎭⎝x ⎝
(此时点P 在x 轴下方,舍去)
.此时p 22⎫⎛2⎫.解得②如图4,当M 在NP 的延长线上时,x M -x N =4(x M -x P ) .因此⎛x =
-(-) =4-(x -1) ⎪ ⎪x ⎭⎝x ⎝x ⎭
x =
P 在x 轴下方,舍去)
.此时p =