一、函数与几何综合的压轴题
1.如图①,在平面直角坐标系中,AB、CD都垂直于x轴,垂足分别为B、D且AD与B相交于E点.已知:A(-2,-6),C(1,-3) (1) 求证:E点在y轴上;
(2) 如果有一抛物线经过A,E,C三点,求此抛物线方程.
(3) 如果AB位置不变,再将DC水平向右移动k(k>0)个单位,此时AD与BC相交于E′点,
如图②,求△AE′C的面积S关于k的函数解析式.
A
(2,-6)
图①
A (2,-6) 图②
B O E C(1,-3) C(1+k,-3)
D x B O E′ D x y y [解] (1)(本小题介绍二种方法,供参考)
方法一:过E作EO′⊥x轴,垂足O′∴AB∥EO′∥DC ∴
EODOEOBO, ABDBCDDBEOEO1 ABDC又∵DO′+BO′=DB ∴
∵AB=6,DC=3,∴EO′=2 又∵
DOEOEO2,∴DODB31
DBABAB6∴DO′=DO,即O′与O重合,E在y轴上
方法二:由D(1,0),A(-2,-6),得DA直线方程:y=2x-2① 再由B(-2,0),C(1,-3),得BC直线方程:y=-x-2 ② 联立①②得x0
y2∴E点坐标(0,-2),即E点在y轴上
(2)设抛物线的方程y=ax2+bx+c(a≠0)过A(-2,-6),C(1,-3)
4a2bc6E(0,-2)三点,得方程组abc3
c2解得a=-1,b=0,c=-2 ∴抛物线方程y=-x2-2
(3)(本小题给出三种方法,供参考)
由(1)当DC水平向右平移k后,过AD与BC的交点E′作E′F⊥x轴垂足为F。
EFEF1 得:E′F=2 ABDCEFDF1方法一:又∵E′F∥AB,∴DFDB ABDB31112S△AE′C= S△ADC- S△E′DC=DC•DBDC•DFDC•DB
22231=DC•DB=DB=3+k 3同(1)可得:
S=3+k为所求函数解析式
方法二:∵ BA∥DC,∴S△BCA=S△BDA ∴S△AE′C= S△BDE′11BD•EF3k23k 22∴S=3+k为所求函数解析式.
证法三:S△DE′C∶S△AE′C=DE′∶AE′=DC∶AB=1∶2
同理:S△DE′C∶S△DE′B=1∶2,又∵S△DE′C∶S△ABE′=DC2∶AB2=1∶4 ∴SAEC221S梯形ABCDABCD•BD3k 992∴S=3+k为所求函数解析式.
2.已知:如图,在直线坐标系中,以点M(1,0)为圆心、直径AC为22的圆与y轴交于A、D两点. (1)求点A的坐标;
(2)设过点A的直线y=x+b与x轴交于点B.探究:直线AB是否⊙M的切线?并对你的结论加以证明;
(3)连接BC,记△ABC的外接圆面积为S1、⊙M面积为S2,若
S1h,抛物线 S24y=ax2+bx+c经过B、M两点,且它的顶点到x轴的距离为h.求这条抛物线的解析式.
[解](1)解:由已知AM=2,OM=1,
在Rt△AOM中,AO=
AM2OM21,
∴点A的坐标为A(0,1)
(2)证:∵直线y=x+b过点A(0,1)∴1=0+b即b=1 ∴y=x+1 令y=0则x=-1 ∴B(—1,0), AB=BOAO1122222
在△ABM中,AB=2,AM=2,BM=2
AB2AM2(2)2(2)24BM2
∴△ABM是直角三角形,∠BAM=90°∴直线AB是⊙M的切线
(3)解法一:由⑵得∠BAC=90°,AB=2,AC=22, ∴BC=
AB2AC2(2)2(22)210
∵∠BAC=90° ∴△ABC的外接圆的直径为BC,
BC21025 ∴S1()•()•222而S2(y A M · D C AC2222)•()•222
B x 5S1hh2即 , h5 S24,24
设经过点B(—1,0)、M(1,0)的抛物线的解析式为:
y=a(+1)(x-1),(a≠0)即y=ax2-a,∴-a=±5,∴a=±5 ∴抛物线的解析式为y=5x2-5或y=-5x2+5 解法二:(接上) 求得∴h=5
由已知所求抛物线经过点B(—1,0)、M(1、0),则抛物线的对称
轴是y轴,由题意得抛物线的顶点坐标为(0,±5)
∴抛物线的解析式为y=a(x-0)2±5
又B(-1,0)、M(1,0)在抛物线上,∴a±5=0, a=±5
∴抛物线的解析式为 y=5x2-5或y=-5x2+5 解法三:(接上)求得∴h=5
因为抛物线的方程为y=ax2+bx+c(a≠0)
abc0a=-5a5由已知得abc0 解得b0 或 b0
4acb2c5c55 4a∴抛物线的解析式为 y=5x2-5或y=-5x2+5.
3.如图,在直角坐标系中,以点P(1,-1)为圆心,2为半径作圆,交x轴于A、B两点,抛物线yaxbxc(a0)过点A、B,且顶点C在⊙P上. (1)求⊙P上劣弧AB的长; (2)求抛物线的解析式;
(3)在抛物线上是否存在一点D,使线段OC与PD互相平分?若存在,求出点D的坐标;若不存y 在,请说明理由.
⌒2[解] (1)如图,连结PB,过P作PM⊥x轴,垂足为M.
A O B x · P(1,-1) C 在Rt△PMB中,PB=2,PM=1, ∴∠MPB=60°,∴∠APB=120° AB的长=
⌒1204 21803y (2)在Rt△PMB中,PB=2,PM=1,则MB=MA=3. 又OM=1,∴A(1-3,0),B(1+3,0), 由抛物线及圆的对称性得知点C在直线PM上, 则C(1,-3).
点A、B、C在抛物线上,则
A M O B x · P(1,-1) C 0a(13)2b(13)ca120a(13)b(13)c 解之得b2 3abcc2抛物线解析式为yx22x2
(3)假设存在点D,使OC与PD互相平分,则四边形OPCD为平行四边形,且PC∥OD. 又PC∥y轴,∴点D在y轴上,∴OD=2,即D(0,-2).
又点D(0,-2)在抛物线yx2x2上,故存在点D(0,-2), 使线段OC与PD互相平分.
4.如图,在平面直角坐标系内,Rt△ABC的直角顶点C(0,3)在y轴的正半轴上,A、B是x轴上是两点,且OA∶OB=3∶1,以OA、OB为直径的圆分别交AC于点E,交BC于点F.直线EF交OC于点Q.
(1)求过A、B、C三点的抛物线的解析式; (2)请猜想:直线EF与两圆有怎样的位置关系?并证明你的猜想.
(3)在△AOC中,设点M是AC边上的一个动点,过M作MN∥AB交OC于点N.试问:在x轴上是否存在点P,使得△PMN是一个以MN为一直角边的
等腰直角三角形?若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
A O1 E y C Q F x 2O O2 B [解] (1)在Rt△ABC中,OC⊥AB,
∴△AOC≌△COB. OB. ∴OC2=OA·
A E M 3 1 2 4 N y C Q F x O1 P O O2 B ∵OA∶OB=3∶1,C(0,3), ∴(3)23OBOB. ∴OB=1.∴OA=3. ∴A(-3,0),B(1,0).
设抛物线的解析式为yax2bxc.
3,a39a3bc0,23, 则abc0,解之,得b3c3.c3.∴经过A、B、C三点的抛物线的解析式为y(2)EF与⊙O1、⊙O2都相切. 证明:连结O1E、OE、OF. , ∵∠ECF=∠AEO=∠BFO=90°∴四边形EOFC为矩形. ∴QE=QO. ∴∠1=∠2.
∵∠3=∠4,∠2+∠4=90°, ∴EF与⊙O1相切. 同理:EF理⊙O2相切.
(3)作MP⊥OA于P,设MN=a,由题意可得MP=MN=a. ∵MN∥OA, ∴△CMN∽△CAO. ∴
322x3x3. 33MNCN. AOCO∴
a3a. 33333. 2解之,得a此时,四边形OPMN是正方形. ∴MNOP333. 2∴P(333,0). 2考虑到四边形PMNO此时为正方形,
∴点P在原点时仍可满足△PNN是以MN为一直角边的等腰直角三角形.
故x轴上存在点P使得△PMN是一个以MN为一直角边的等腰直角三角形且
P(333,0)或P(0,0). 21523,),P是以AC为对角线的矩形ABCD内部(不485.如图,已知点A(0,1)、C(4,3)、E(
在各边上)的—个动点,点D在y轴,抛物线y=ax2+bx+1以P为顶点. (1)说明点A、C、E在一条条直线上;
(2)能否判断抛物线y=ax2+bx+1的开口方向?请说明理由;
(3)设抛物线y=ax2+bx+1与x轴有交点F、G(F在G的左侧),△GAO与△FAO的面积差为3,且这条抛物线与线段AE有两个不同的交点.这时能确定求出a、b的值;若不能,请确定a、b的取值范围. (本题图形仅供分析参考用)
1[解] (1)由题意,A(0,1)、C(4,3)确定的解析式为:y=x+1.
21512323将点E的坐标E(,)代入y=x+1中,左边=,右边4288Y D A B O X a、b的值吗?若能,请C P =
11523×+1=, 2481x+1上,即点A、C、E在一条直线上. 2∵左边=右边,∴点E在直线y=
(2)解法一:由于动点P在矩形ABCD内部,∴点P的纵坐标大于点A的纵坐标,而点A与点P都在抛物线上,且P为顶点,∴这条抛物线有最高点,抛物线的开口向下 解法二:∵抛物线
y=ax2+bx+c
4a—b2的顶点P的纵坐标为,且P在矩形ABCD内部,∴
4a4a—b2b2b21<<3,由1<1—得—>0,∴a<0,∴抛物线的开口向下.
4a4a4a(3)连接GA、FA,∵S△GAO—S△FAO=3 ∴
11GO·AO—FO·AO=3 ∵OA=1,∴22GO—FO=6. 设F(x1,0)、G(x2,0),则x1、x2为方程ax2+bx+c=0的两个根,且x1<x2,又∵a<0,∴x1·x2=
1<0,∴x1<0<x2, aY D A C P E B F O G X ∴GO= x2,FO= —x1,∴x2—(—x1)=6,
即x2+x1=6,∵x2+x1= —∴b= —6a,
bb ∴—=6, aa∴抛物线解析式为:y=ax2—6ax+1, 其顶点P的坐标为(3,1—9a), ∵顶点P在矩形ABCD内部, ∴1<1—9a<3, ∴—
6a12=6+1. a2a2<a<0. 91)x=0 2y=ax2—6ax+1
由方程组 1y=x+1 2得:ax2—(6a+
∴x=0或x=
当x=0时,即抛物线与线段AE交于点A,而这条抛物线与线段AE有两个不同的交点,则
有:0<6+
15112≤,解得:—≤a<— 4122a91124<a<— ∵b= —6a,∴<b<
12293综合得:—
6.已知两点O(0,0)、B(0,2),⊙A过点B且与x轴分别相交于点O、C,⊙A被y轴分成段两圆弧,其弧长之比为3∶1,直线l与⊙A切于点O,抛物线的顶点在直线l上运动. (1)求⊙A的半径;
(2)若抛物线经过O、C两点,求抛物线的解析式;
(3)过l上一点P的直线与⊙A交于C、E两点,且PC=CE,求点E的坐标; y (4)若抛物线与x轴分别相交于C、F两点,其顶点P的横坐标为m,求△PEC的面积关于m的函数解析式.
[解] (1)由弧长之比为3∶1,可得∠BAO=90º
再由AB=AO=r,且OB=2,得r=2 (2)⊙A的切线l过原点,可设l为y=kx
任取l上一点(b,kb),由l与y轴夹角为45º可得: b=-kb或b=kb,得k=-1或k=1, ∴直线l的解析式为y=-x或y=x 又由r=2,易得C(2,0)或C(-2,0)
由此可设抛物线解析式为y=ax(x-2)或y=ax(x+2) 再把顶点坐标代入l的解析式中得a=1
0 x ∴抛物线为y=x2-2x或y=x2+2x ……6分
(3)当l的解析式为y=-x时,由P在l上,可设P(m,-m)(m>0) 过P作PP′⊥x轴于P′,∴OP′=|m|,PP′=|-m|,∴OP=2m2,
又由切割线定理可得:OP2=PC·PE,且PC=CE,得PC=PE=m=PP′7分 ∴C与P′为同一点,即PE⊥x轴于C,∴m=-2,E(-2,2)…8分 同理,当l的解析式为y=x时,m=-2,E(-2,2)
(4)若C(2,0),此时l为y=-x,∵P与点O、点C不重合,∴m≠0且m≠2, 当m<0时,FC=2(2-m),高为|yp|即为-m, ∴S=
2(2m)(m)m22m
2
同理当0<m<2时,S=-m2+2m;当m>2时,S=m2-2m;
m22m(m0或m2)∴S= 又若C(-2,0), 2m2m(0m2)m22m(m2或m0)此时l为y=x,同理可得;S= 2m2m(2m0)
y
l
B E l y A A P′ P F x
F C O P (2,0) C F P x (-2,0)C O C(2,0) P
7.如图,直线ykx4与函数y交于C、D两点.
m(x0,m0)的图像交于A、B两点,且与x、y轴分别x(1)若COD的面积是AOB的面积的2倍,求k与m之间的函数关系式;
(2)在(1)的条件下,是否存在k和m,使得以AB为直径的圆经过点P(2,0).若存在,求出k和m的值;若不存在,请说明理由.
y [解](1)设A(x1,y1),B(x2,y2)(其中x1x2,y1y2),
由SCOD2SAOB,得SCOD2(SAODSBOD)
CA111∴·OD·y1·OD2(·OC·OD·y2),OC2(y1y2), O222又OC4,∴(y1y2)28,即(y1y2)24y1y28, 由y
y BPDx mm可得x,代入ykx4可得y24ykm0 ① yxCA ∴y1y24,y1y2km, ∴164km8,即k2. mOMPBNDx 又方程①的判别式164km80, ∴所求的函数关系式为k
2(m0). m(2)假设存在k,m,使得以AB为直径的圆经过点P(2,0). 则APBP,过A、B分别作x轴的垂线,垂足分别为M、N. ∵MAP与BPN都与APM互余,∴MAP BPN. ∴RtMAP∽RtNPB,∴
AMMP. PNNB∴
y12x1mm,∴(x12)(x22)y1y20, ∴(2)(2)y1y20,
x22y2y1y2即m22m(y1y2)4y1y2(y1y2)20 ②
由(1)知y1y24,y1y22,代入②得m28m120,
m22m61, ∴m2或6,又k,∴或
kmk13
m2m61. ∴存在k,m,使得以AB为直径的圆经过点P(2,0),且或kk132B(x2,0)(x1x2),8.已知抛物线ymx(m5)x5(m0)与x轴交于两点A(x1,0)、
与y轴交于点C,且AB=6. (1)求抛物线和直线BC的解析式.
(2)在给定的直角坐标系中,画抛物线和直线BC. (3)若
P过A、B、C三点,求P的半径.
(4)抛物线上是否存在点M,过点M作MNx轴于点N,使MBN被直线BC分成面
积比为13的两部分?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
[解](1)由题意得:x1x2m55,x1x2,x2x16. mm2y m520(x1x2)24x1x236,36, mm解得m11,m2.
经检验m=1,∴抛物线的解析式为:yx4x5. 或:由mx(m5)x50得,x1或x2257O x 5 mm0,
156,m1. m抛物线的解析式为yx24x5.
2由x4x50得x15,x21.
∴A(-5,0),B(1,0),C(0,-5). 设直线BC的解析式为ykxb,
则b5,b5, kb0.k5.∴直线BC的解析式为y5x5. (2)图象略.
(3)法一:在RtAOC中,OAOC5,OAC45.
BPC90.
又BCOB2OC226,
∴
P的半径PB26213. 2法二:
由题意,圆心P在AB的中垂线上,即在抛物线yx4x5的对称轴直线x2上,设
P(-2,-h)(h>0),
连结PB、PC,则PB(12)h,PC(5h)2,
22由PBPC,即(12)h(5h)2,解得h=2.
22222222222P(2,2),P的半径PB(12)22213.
法三: 延长CP交
P于点F.
CF为P的直径,CAFCOB90.
又ABCAFC,ACFOCB.
CFACACBC,CF. BCOCOC又AC525252,CO5,BC521226,
CF5226213.
5P的半径为13.
(4)设MN交直线BC于点E,点M的坐标为(t,t4t5),则点E的坐标为(t,5t5).
若SMEB2SENB13,则MEEN13.
4ENMN34,t24t5(5t5).
3解得t11(不合题意舍去),t25540,M,. 339若SMEBSENB31,则MEEN31.
ENMN14,t24t54(5t5).
解得t31(不合题意舍去),t415,M15,280.
540存在点M,点M的坐标为,或(15,280).
39
9. 如图,⊙M与x轴交于A、B两点,其坐标分别为A(3,0)、B(1,0),直径CD⊥x轴于N,直线CE切⊙M于点C,直线FG切⊙M于点F,交CE于G,已知点G的横坐标为3.
(1) 若抛物线yx22xm经过A、B、D三点,求m的值及点D的坐标. (2) 求直线DF的解析式.
(3) 是否存在过点G的直线,使它与(1)中抛物线的两个交点的横坐标之和等于4?若存在,请求出满足条件的直线的解析式;若不存在,请说明理由.
[解] (1) ∵抛物线过A、B两点,
m ∴(3)1,m=3.
1 ∴抛物线为yx22x3.
又抛物线过点D,由圆的对称性知点D为抛物线的顶点.
∴D点坐标为(1,4).
(2) 由题意知:AB=4.
∵CD⊥x轴,∴NA=NB=2. ∴ON=1. 由相交弦定理得:NA·NB=ND·NC, ∴NC×4=2×2. ∴NC=1. ∴C点坐标为(1,1).
设直线DF交CE于P,连结CF,则∠CFP=90°. ∴∠2+∠3=∠1+∠4=90°. ∵GC、GF是切线,
A C (第27题图) M N O B y D F G E x ∴GC=GF. ∴∠3=∠4.
D y ∴∠1=∠2. ∴GF=GP. ∴GC=GP. 可得CP=8.
∴P点坐标为(7,1)
设直线DF的解析式为ykxb
A C M N 4 F 3 2 O B 1 x G P E k5kb48则 解得
277kb1b8527∴直线DF的解析式为:yx
88(3) 假设存在过点G的直线为yk1xb1, 则3k1b11,∴b13k11.
yk1x3k112x(2k1)x43k10 由方程组 得2yx2x3由题意得2k14,∴k16. 当k16时,400, ∴方程无实数根,方程组无实数解. ∴满足条件的直线不存在.
10.已知二次函数y12,并与x轴交于点B(-1,0)xbxc的图象经过点A(-3,6)
2和点C,顶点为P.
(1)求这个二次函数的解析式,并在下面的坐标系中画出该二次函数的图象; (2)设D为线段OC上的一点,满足∠DPC=∠BAC,求点D的坐标;
(3)在x轴上是否存在一点M,使以M为圆心的圆与AC、PC所在的直线及y轴都相切?如果存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
[解] (1)解:∵二次函数yx2bxc的图象过点A(-3,6),B(-1,0)
1293bc6b12得 解得3
c1bc022∴这个二次函数的解析式为:yy 123xx 22O x 由解析式可求P(1,-2),C(3,0) 画出二次函数的图像
(2)解法一:易证:∠ACB=∠PCD=45°
又已知:∠DPC=∠BAC ∴△DPC∽△BAC ∴
DCPC 易求AC62,PC22,BC4 BCAC4455 ∴OD3 ∴D,0 3333∴DC 解法二:过A作AE⊥x轴,垂足为E.
设抛物线的对称轴交x轴于F. 亦可证△AEB∽△PFD、 ∴
PEEB. 易求:AE=6,EB=2,PF=2 PFFD2255 ∴OD1 ∴D,0 3333∴FD(3)存在.
(1°)过M作MH⊥AC,MG⊥PC垂足分别为H、G,设AC交y轴于S,CP的延长线交y轴于T
∵△SCT是等腰直角三角形,M是△SCT的内切圆圆心, ∴MG=MH=OM 又∵MC2OM且OM+MC=OC
∴2OMOM3,得OM323 ∴M323,0
(2°)在x轴的负半轴上,存在一点M′ 同理OM′+OC=M′C,OMOC2OM
得OM323 ∴M′323,0 即在x轴上存在满足条件的两个点.
y A 6 5 4 3 2 M′ 1 E B -3 -2 -1 0 -1 -2 T H C F M 1 D 2 3 G P x S 11.在平面直角坐标系中,A(-1,0),B(3,0).
(1)若抛物线过A,B两点,且与y轴交于点(0,-3),求此抛物线的顶点坐标; (2)如图,小敏发现所有过A,B两点的抛物线如果与y轴负半轴交于点C,M为抛物线的顶点,那么△ACM与△ACB的面积比不变,请你求出这个比值;
(3)若对称轴是AB的中垂线l的抛物线与x轴交于点E,F,与y轴交于点C,过C作CP∥x轴交l于点P,M为此抛物线的顶点.若四边形PEMFy 60°的菱形,求次抛物线的解析式.
是有一个内角为[解] (1)yx22x3,顶点坐标为(1,-4).
A O B x (2)由题意,设y=a(x+1)(x-3),即y=ax2-2ax-3a, ∴ A(-1,0),B(3,0),C(0,-3a),M(1,-4a), C 1∴ S△ACB=×4×3a=6a,
2而a>0, ∴ S△ACB=6A、 作MD⊥x轴于D,
M 又S△ACM=S△ACO +SOCMD -S△AMD=∴ S△ACM:S△ACB=1:6.
111·1·3a+(3a+4a)-·2·4a=a, 222(3)①当抛物线开口向上时,设y=a(x-1)2+k,即y=ax2-2ax+a+k, 有菱形可知ak=k,a+k>0,k<0, ∴ k=a, 2a, ∴ EF2. 2∴ y=ax2-2ax+
记l与x轴交点为D,
若∠PEM=60°,则∠FEM=30°,MD=DE·tan30°=
6, 6∴ k=-
66,a=, 631266x26x. 336∴ 抛物线的解析式为y若∠PEM=120°,则∠FEM=60°,MD=DE·tan60°=
6, 2∴ k=-
6,a=6, 26x226x6. 2∴ 抛物线的解析式为y②当抛物线开口向下时,同理可得
y126626x26x,y6x26x. 3362的图象与x轴交于点A,抛物
12.已知:在平面直角坐标系xOy中,一次函数线
经过O、A两点。
(1)试用含a的代数式表示b;
(2)设抛物线的顶点为D,以D为圆心,DA为半径的圆被x轴分为劣弧和优弧两部分。若将劣弧沿x轴翻折,翻折后的劣弧落在⊙D内,它所在的圆恰与OD相切,求⊙D半径的长及抛物线的解析式;
(3)设点B是满足(2)中条件的优弧上的一个动点,抛物线在x轴上方的部分上是否存在这样的点P,使得理由。
?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明
[解] (1)解法一:∵一次函数
∴点A的坐标为(4,0) ∵抛物线
的图象与x轴交于点A
经过O、A两点
解法二:∵一次函数 ∴点A的坐标为(4,0) ∵抛物线
∴抛物线的对称轴为直线
的图象与x轴交于点A
经过O、A两点
(2)由抛物线的对称性可知,DO=DA ∴点O在⊙D上,且∠DOA=∠DAO 又由(1)知抛物线的解析式为 ∴点D的坐标为( ①当
时,
)
如图1,设⊙D被x轴分得的劣弧为,它沿x轴翻折后所得劣弧为,显然
所在的圆与⊙D关于x轴对称,设它的圆心为D' ∴点D'与点D也关于x轴对称 ∵点O在⊙D'上,且⊙D与⊙D'相切 ∴点O为切点 ∴D'O⊥OD
∴∠DOA=∠D'OA=45° ∴△ADO为等腰直角三角形
∴点D的纵坐标为
∴抛物线的解析式为
②当
时,
同理可得:
抛物线的解析式为
综上,⊙D半径的长为
,抛物线的解析式为
(3)抛物线在x轴上方的部分上存在点P,使得 设点P的坐标为(x,y),且y>0 ①当点P在抛物线
上时(如图2)
∵点B是⊙D的优弧上的一点
过点P作PE⊥x轴于点E
由解得:或
(舍去) ∴点P的坐标为 ②当点P在抛物线
上时(如图3)
同理可得,
由解得:(舍去)
∴点P的坐标为
综上,存在满足条件的点P,点P的坐标为
或
13.在直角坐标系中,⊙ (1)如图,过点A作⊙
经过坐标原点O,分别与x轴正半轴、y轴正半轴交于点A、B。 的切线与y轴交 y 于点C,点O到直线AB的距离为
123,sinABC,求直线AC的解析式; 55 (2)若⊙
经过点M(2,2),设
的
内切圆的直径为d,试判断d+AB的值是否会发生变化,如果不变,求出其值,如果变化,求其变化的范围。
B O1 O A x C [解] (1)如图1,过O作
设
于G,则
在
(3,0)
AB是⊙
切⊙
于A,中
的直径
,则
设直线AC的解析式为
直线AC的解析式为
(2)结论: 设
的值不会发生变化
的内切圆分别切OA、OB、AB于点P、Q、T,如图2所示
图2
则
在x轴上取一点N,使AN=OB,连接OM、BM、AM、MN
的值不会发生变化,其值为4。
平分
k
14.已知:O是坐标原点,P(m,n)(m>0)是函数y = (k>0)上的点,过点P作直线PA⊥OP
x
于P,直线PA与x轴的正半轴交于点A(a,0)(a>m). 设△OPA的面积为s,且s=n41+.
4
(1)当n=1时,求点A的坐标; (2)若OP=AP,求k的值;
n4
(3 ) 设n是小于20的整数,且k≠,求OP2的最小值.
2
[解] 过点P作PQ⊥x轴于Q,则PQ=n,OQ=m
5
(1) 当n=1时, s=
42s5∴ a==
n2
(2) 解1: ∵ OP=AP PA⊥OP ∴△OPA是等腰直角三角形 a
∴ m=n=
2n41
∴ 1+=·an
42即n4-4n2+4=0 ∴ k2-4k+4=0 ∴ k=2
解2:∵ OP=AP PA⊥OP
∴△OPA是等腰直角三角形
∴ m=n 设△OPQ的面积为s1 s
则:s1= 2
11n4∴ ·mn=(1+) 224即:n4-4n2+4=0 ∴ k2-4k+4=0 ∴ k=2
(3) 解1:∵ PA⊥OP, PQ⊥OA
∴ △OPQ∽△OAP 设:△OPQ的面积为s1,则 s1PO2= sAO2
1k2
2
kn+22n
即: = 4
nn421+4 (1+)
44
n2
化简得:2n4+2k2-k n4-4k=0
(k-2)(2k-n4)=0 n4
∴k=2或k=(舍去)
2
∴当n是小于20的整数时,k=2. ∵ OP2=n2+m2=n2+又m>0,k=2,
∴ n是大于0且小于20的整数 当n=1时,OP2=5 当n=2时,OP2=5
4485
当n=3时,OP2=32+2=9+=
399当n是大于3且小于20的整数时,
即当n=4、5、6、…、19时,OP2得值分别是: 4444
42+2、52+2、62+2、…、192+2 45619
k2
n2
∵192+
44422>18+>…>3+>5 19218232
∴ OP2的最小值是5.
k2
解2: ∵ OP=n+m=n+2
n
2
2
2
2
=n2+
22 n2
2
=(n-)2 +4
n2
当n= 时,即当n=2时,OP2最小;
n
又∵n是整数,而当n=1时,OP2=5;n=2时,OP2=5 ∴ OP2的最小值是5. 解3:∵ PA⊥OP, PQ⊥OA ∴ △OPQ∽△P AQ
PQOQ
= QAPQ
nm
= a-mn
化简得:2n4+2k2-k n4-4k=0
(k-2)(2k-n4)=0 n4
∴k=2或k=(舍去)
2解4:∵ PA⊥OP, PQ⊥OA ∴ △OPQ∽△P AQ s1OQ2
= s-s1PQ2
化简得:2n4+2k2-k n4-4k=0
(k-2)(2k-n4)=0 n4
∴k=2或k=(舍去)
2解5:∵ PA⊥OP, PQ⊥OA ∴ △OPQ∽△OAP OPOQ∴ = OAOP∴ OP2=OQ·OA
化简得:2n4+2k2-k n4-4k=0
(k-2)(2k-n4)=0 n4
∴k=2或k=(舍去)
2
15.如图,在直角坐标系中,O是原点,A、B、C三点的坐标分别为A(18,0),B(18,6),C(8,6),四边形OABC是梯形,点P、Q同时从原点出发,分别坐匀速运动,其中点P沿OA向终点A运动,速度为每秒1个单位,点Q沿OC、CB向终点B运动,当这两点有一点到达自己的终点时,另一点也停止运动。
(1)求出直线OC的解析式及经过O、A、C三点的抛物线的解析式。
(2)试在⑴中的抛物线上找一点D,使得以O、A、D为顶点的三角形与△AOC全等,请直接写出点D的坐标。
(3)设从出发起,运动了t秒。如果点Q的速度为每秒2个单位,试写出点Q的坐标,并写出此时t的取值范围。
(4)设从出发起,运动了t秒。当P、Q两点运动的路程之和恰好等于梯形OABC的周长的一半,这时,直线PQ能否把梯形的面积也分成相等的两部分,如有可能,请求出t的值;如不可能,请说明理由。
C(8,6) QO P A(18,0) x B(18,6) y [解] (1)∵O、C两点的坐标分别为O0,0,
C8,6
设OC的解析式为ykxb,将两点坐标代入得: k33,b0,∴yx 44 ∵A,O是x轴上两点,故可设抛物线的解析式为yax0x18 再将C8,6代入得:a∴y3 403227xx 4020(2)D10,6
332(3)当Q在OC上运动时,可设Qm,m,依题意有:m2m2t
442∴m886t,∴Qt,t,0t5 555当Q在CB上时,Q点所走过的路程为2t,∵OC=10,∴CQ=2t10 ∴Q点的横坐标为2t1082t2,∴Q2t2,6,5t10
(4)∵梯形OABC的周长为44,当Q点OC上时,P运动的路程为t,则Q运动的路程为
22t
△OPQ中,OP边上的高为:22t,SOPQ13t22t 251131梯形OABC的面积=1810684,依题意有:t22t84
2252整理得:t22t1400 ∵△=2241400,∴这样的t不存在 当Q在BC上时,Q走过的路程为22t,∴CQ的长为:22t1012t ∴梯形OCQP的面积=∴这样的t值不存在
综上所述,不存在这样的t值,使得P,Q两点同时平分梯形的周长和面积
223511622t10t=36≠84× 2216.已知:如图,抛物线y∠ACB=90°,
1223xxm与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,33(1)求m的值及抛物线顶点坐标;
(2)过A、B、C的三点的⊙M交y轴于另一点D,连结DM并延长交⊙M于点E,过E点的⊙M的切线分别交x轴、y轴于点F、G,求直线FG的解析式;
(3)在(2)条件下,设P为CBD上的动点(P不与C、D重合),连结PA交y轴于点H,问是否存在一个常数k,始终满足AH·AP=k,如果存在,请写出求解过程;如果不存在,请说明理由.
y D M · E G F B x [解] (1)由抛物线可知,点C的坐标为(0,m),
且m<0.
设A(x1,0),B(x2,0).则有x1·x2=3m 又OC是Rt△ABC的斜边上的高,
A O C ∴△AOC∽△COB ∴
OAOC OCOB∴
x1m,即x1·x2=-m2 mx2∴-m2=3m,解得 m=0 或m=-3 而m<0,故只能取m=-3 这时,y12231xx3(x3)24 333故抛物线的顶点坐标为(3,-4)
(2)解法一:由已知可得:M(3,0),A(-3,0),B(33,0), C(0,-3),D(0, 3)
∵抛物线的对称轴是x=3,也是⊙M的对称轴,连结CE ∵DE是⊙M的直径,
∴∠DCE=90°,∴直线x=3,垂直平分CE, ∴E点的坐标为(23,-3)
∵
OAOM3,∠AOC=∠DOM=90°, OCOD3∴∠ACO=∠MDO=30°,∴AC∥DE ∵AC⊥CB,∴CB⊥DE 又FG⊥DE, ∴FG∥CB
由B(33,0)、C(0,-3)两点的坐标易求直线CB的解析式为:
y=
3x-3 33x+n,把(23,-3)代入求得n=-5 3可设直线FG的解析式为y=
故直线FG的解析式为y=
3x-5 3解法二:令y=0,解
1223xx-3=0得 33x1=-3,x2=33
即A(-3,0),B(33,0)
根据圆的对称性,易知::⊙M半径为23, M(3,0) 在Rt△BOC中,∠BOC=90°,OB=33,,OC=3 ∴∠CBO=30°,同理,∠ODM=30°。 而∠BME=∠DMO,∠DOM=90°,∴DE⊥BC ∵DE⊥FG, ∴BC∥FG ∴∠EFM=∠CBO=30°
在Rt△EFM中,∠MEF=90°,ME=23,∠FEM=30°, ∴MF=43,∴OF=OM+MF=53, ∴F点的坐标为(53,0)
在Rt△OFG中,OG=OF·tan30°=53×∴G点的坐标为(0,-5) ∴直线 FG的解析式为y=(3)解法一:
存在常数k=12,满足AH·AP=12 连结CP
由垂径定理可知ADAC, ∴∠P=∠ACH
(或利用∠P=∠ABC=∠ACO) 又∵∠CAH=∠PAC, ∴△ACH∽△APC
3=5 33x-5 3∴
ACAP 即AC2=AH·AP AHAC在Rt△AOC中,AC2=AO2+OC2=(3)2+32=12 (或利用
AC2=AO·AB=
3×43=12
∴AH·AP=12 解法二:
存在常数k=12,满足AH·AP=12 设AH=x,AP=y
由相交弦定理得HD·HC=AH·HP 即(3x23)(3x3)x(yx)
化简得:xy=12 即 AH·AP=12 y D P H ·M F A O B C E G x
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