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与抛物线有关点的存在性问题在中考中屡见不鲜. 这类问题综合性强,难度较大. 解答它们的常见思路是先假设符合要求的点存在,然后把要满足的结论当做条件,由此出发,进行推理和判断.若能求出点的坐标,就存在;否则,就不存在. 现仅以2011年的中考题为例介绍如下.
例1 (江苏省淮安市中考试题)如图,抛物线y=-x2+bx+3与x轴的一个交点为A(4,0),与y轴交于点B.
(1)求此抛物线的解析式和点B的坐标;
(2)在x轴的正半轴上是否存在点P,使得△PAB是以AB为底边的等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解析:(1)依题意,点A(4,0)在抛物线上.
∴ 0=-42+4b+3,得b=.
∴ 抛物线的解析式为y=-x2+x+3.
∵ x=0时,y=3,
∴ 点B的坐标为(0,3).
(2)假设存在符合要求的点P(m,0),则m>0,且OP=m.
∵ △PAB是以AB为底边的等腰三角形,
∴ PB=PA=OA-OP=4-m.
∵∠BOP=90°,OB=3,
∴ 32+m2=(4-m)2,得m=.
∴ 存在符合要求的点P,其坐标为(,0).
说明:求点P 的坐标时,要注意发现△BOP是直角三角形,利用勾股定理构造关于m的方程.
例2 (广西南宁市中考试题)如图,抛物线y=x2+mx+n经过点A(3,0)、B(0,-3),点P是直线AB上的动点,过点P作x轴的垂线交抛物线于点M,设点P的横坐标为p.
(1)分别求出直线AB和这条抛物线的解析式;
(2)若点P在第四象限,试求线段PM的最大值;
(3)是否存在这样的点P,使得以点P、M、B、O为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请直接写出点P的横坐标;若不存在,请说明理由.
解析:(1)设直线AB的解析式为y=kx+b,由其过点A(3,0)、B(0,-3),知0=3k+b,-3=b, 得k=1,b=-3.
∴ 直线AB的解析式为y=x-3.
∵ 抛物线y=x2+mx+n经过点A(3,0)、B(0,-3),
∴ 0=9+3m+n,-3=n. 得m=-2,n=-3.
∴ 抛物线的解析式为y=x2-2x-3.
(2)由点P的横坐标为p,则点P的坐标是(p,p-3),点M的坐标为(p,p2-2p-3).
∵ 点P在第四象限,点M也在第四象限,
∴ 点P到x轴的距离=-p+3,点M到x轴的距离=-p2+2p+3
∴ PM=(-p2+2p+3)-(-p+3)=-p2+3p=-(p-)2+.
∴ 当p=时,PM的最大值=.
(3)假设存在符合要求的点P(p,p-3).注意到PM∥OB,则存在实数p,使PM=OB=3. 显见,点P只可能在第一象限或第三象限.
点P在第一象限时,p>3,则PM=(p2-2p-3)-(p-3)=3,p=.
点P在第三象限时,p>-1,则PM=(3-p)-(-p2+2p+3)=3,p=.
∴ 存在符合要求的点P,其横坐标为或.
说明:x轴上方的点到x轴的距离等于该点纵坐标本身,x轴下方的点到x轴的距离等于该点纵坐标的相反数. 求PM的最大值时,要注意用p的代数式表示PM.
例3 (四川省达州市中考试题)如图,已知抛物线与x轴交于A(1,0),B(-3,0)两点,与y轴交于点C(0,3),抛物线的顶点为P,连接AC.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)在抛物线上找一点D,使得DC与AC垂直,且直线DC与x轴交于点Q,求点D的坐标;
(3)抛物线对称轴上是否存在一点M,使得S=2S,若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
解析:(1)设此抛物线的解析式为y=ax2+bx+c.
∵ 点A(1,0)、B(-3,0)、C(0,3)都在抛物线上,
∴ a+b+c=0,9a-3b+c=0, 得a=-1,b=-2,c=3.c=3.
∴ 抛物线的解析式为y=-x2-2x+3.
(2)设QC的解析式为y=kx+b,点Q的坐标为(m,0),显见,m<0.
∵ ∠ACQ=90°,∠COQ=90°,∠AOC=90°,
∴ AQ2-AC2=CQ2,OC2+OQ2=CQ2,OC2+OA2=AC2.
∴ AQ2-(OC2+OA2)=OC2+OQ2.
∴ (1-m)2-(32+12)2=32+m2,得m=-9,点Q的坐标为(-9,0).
∵ 点C的坐标为(0,3),
∴ 0=-9k+b,3=b, 得k=,b=3.
∴ 直线QC的解析式为y=x+3.
由y=x+3,y=-x2-2x+3, 得x=-,y=x=0,y=3.
∴ 点D的坐标为.
(3)假设存在符合要求的点M(h,t),由于抛物线y=-x2-2x+3的顶点P为(-1,4),对称轴为x=-1,得对称轴与x轴的交点E的坐标为(-1,0),PE=4,PM=4-t ,h=-1,AE=2,则S=PM•AE=4-t .
∵ S=S-S=(OC+PE)•OE+OC•OA-AE•PE=1,
∴ 4-t =2×1,得t=2或6.
∴ 存在符合要求的点M,其坐标为(-1,2)或(-1,6).
说明:点D是直线与抛物线的交点,要求其坐标,应将直线、抛物线对应的解析式联立成方程组.
例1 (江苏省淮安市中考试题)如图,抛物线y=-x2+bx+3与x轴的一个交点为A(4,0),与y轴交于点B.
(1)求此抛物线的解析式和点B的坐标;
(2)在x轴的正半轴上是否存在点P,使得△PAB是以AB为底边的等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解析:(1)依题意,点A(4,0)在抛物线上.
∴ 0=-42+4b+3,得b=.
∴ 抛物线的解析式为y=-x2+x+3.
∵ x=0时,y=3,
∴ 点B的坐标为(0,3).
(2)假设存在符合要求的点P(m,0),则m>0,且OP=m.
∵ △PAB是以AB为底边的等腰三角形,
∴ PB=PA=OA-OP=4-m.
∵∠BOP=90°,OB=3,
∴ 32+m2=(4-m)2,得m=.
∴ 存在符合要求的点P,其坐标为(,0).
说明:求点P 的坐标时,要注意发现△BOP是直角三角形,利用勾股定理构造关于m的方程.
例2 (广西南宁市中考试题)如图,抛物线y=x2+mx+n经过点A(3,0)、B(0,-3),点P是直线AB上的动点,过点P作x轴的垂线交抛物线于点M,设点P的横坐标为p.
(1)分别求出直线AB和这条抛物线的解析式;
(2)若点P在第四象限,试求线段PM的最大值;
(3)是否存在这样的点P,使得以点P、M、B、O为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请直接写出点P的横坐标;若不存在,请说明理由.
解析:(1)设直线AB的解析式为y=kx+b,由其过点A(3,0)、B(0,-3),知0=3k+b,-3=b, 得k=1,b=-3.
∴ 直线AB的解析式为y=x-3.
∵ 抛物线y=x2+mx+n经过点A(3,0)、B(0,-3),
∴ 0=9+3m+n,-3=n. 得m=-2,n=-3.
∴ 抛物线的解析式为y=x2-2x-3.
(2)由点P的横坐标为p,则点P的坐标是(p,p-3),点M的坐标为(p,p2-2p-3).
∵ 点P在第四象限,点M也在第四象限,
∴ 点P到x轴的距离=-p+3,点M到x轴的距离=-p2+2p+3
∴ PM=(-p2+2p+3)-(-p+3)=-p2+3p=-(p-)2+.
∴ 当p=时,PM的最大值=.
(3)假设存在符合要求的点P(p,p-3).注意到PM∥OB,则存在实数p,使PM=OB=3. 显见,点P只可能在第一象限或第三象限.
点P在第一象限时,p>3,则PM=(p2-2p-3)-(p-3)=3,p=.
点P在第三象限时,p>-1,则PM=(3-p)-(-p2+2p+3)=3,p=.
∴ 存在符合要求的点P,其横坐标为或.
说明:x轴上方的点到x轴的距离等于该点纵坐标本身,x轴下方的点到x轴的距离等于该点纵坐标的相反数. 求PM的最大值时,要注意用p的代数式表示PM.
例3 (四川省达州市中考试题)如图,已知抛物线与x轴交于A(1,0),B(-3,0)两点,与y轴交于点C(0,3),抛物线的顶点为P,连接AC.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)在抛物线上找一点D,使得DC与AC垂直,且直线DC与x轴交于点Q,求点D的坐标;
(3)抛物线对称轴上是否存在一点M,使得S=2S,若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
解析:(1)设此抛物线的解析式为y=ax2+bx+c.
∵ 点A(1,0)、B(-3,0)、C(0,3)都在抛物线上,
∴ a+b+c=0,9a-3b+c=0, 得a=-1,b=-2,c=3.c=3.
∴ 抛物线的解析式为y=-x2-2x+3.
(2)设QC的解析式为y=kx+b,点Q的坐标为(m,0),显见,m<0.
∵ ∠ACQ=90°,∠COQ=90°,∠AOC=90°,
∴ AQ2-AC2=CQ2,OC2+OQ2=CQ2,OC2+OA2=AC2.
∴ AQ2-(OC2+OA2)=OC2+OQ2.
∴ (1-m)2-(32+12)2=32+m2,得m=-9,点Q的坐标为(-9,0).
∵ 点C的坐标为(0,3),
∴ 0=-9k+b,3=b, 得k=,b=3.
∴ 直线QC的解析式为y=x+3.
由y=x+3,y=-x2-2x+3, 得x=-,y=x=0,y=3.
∴ 点D的坐标为.
(3)假设存在符合要求的点M(h,t),由于抛物线y=-x2-2x+3的顶点P为(-1,4),对称轴为x=-1,得对称轴与x轴的交点E的坐标为(-1,0),PE=4,PM=4-t ,h=-1,AE=2,则S=PM•AE=4-t .
∵ S=S-S=(OC+PE)•OE+OC•OA-AE•PE=1,
∴ 4-t =2×1,得t=2或6.
∴ 存在符合要求的点M,其坐标为(-1,2)或(-1,6).
说明:点D是直线与抛物线的交点,要求其坐标,应将直线、抛物线对应的解析式联立成方程组.