1.已知:函数y=ax2+x+1的图象与x轴只有一个公共点.
(1)求这个函数关系式;
(2)如图所示,设二次函数y=ax2+x+1图象的顶点为B,与y轴的交点为A,P为图象上的一点,若以线段PB为直径的圆与直线AB相切于点B,求P点的坐标;
(3)在(2)中,若圆与x轴另一交点关于直线PB的对称点为M,试探索点M是否在抛物线y=ax2+x+1上?若在抛物线上,求出M点的坐标;若不在,请说明理由.
分析:(1)此题应分两种情况:①a=0,此函数是一次函数,与x轴只有一个交点;
②a≠0,此函数是二次函数,可由根的判别式求出a的值,以此确定其解析式;
(2)设圆与x轴的另一个交点为C,连接PC,由圆周角定理知PC⊥BC;由于PB是圆的直径,且AB切圆于B,得PB⊥AB,由此可证得△PBC∽△BAO,根据两个相似三角形的对应直角边成比例,即可得到PC、BC的比例关系,可根据这个比例关系来设P点的坐标,联立抛物线的解析式即可求出P点的坐标;
(3)连接CM,设CM与PB的交点为Q,由于C、M关于直线PB对称,那么PB垂直平分CM,即CQ=QM;过M作MD⊥x轴于D,取CD的中点E,连接QE,则QE是Rt△CMD的中位线;在Rt△PCB中,CQ⊥OB,QE⊥BC,易证得∠BQE、∠QCE都和∠CPQ相等,因此它们的正切值都等于1 2 (在(2)题已经求得);
由此可得到CE=2QE=4BE,(2)中已经求出了CB的长,根据CE、BE的比例关系,即可求出BE、CE、QE的长,由此可得到Q点坐标,也就得到M点的坐标,然后将点M代入抛物线的解析式中进行判断即可.
2. 如图,圆B切y轴于原点O,过定点A(-2 3 ,0)作圆B的切线交圆于点P,已知tan∠PAB= 3/3 ,抛物线C经过A,P两点.
(1)求圆B的半径.(2)若抛物线C经过点B,求其解析式.
(3)设抛物线C交y轴于点M,若三角形APM为直角三角形,求点M的坐标.
分析:(1)因为AP是⊙B的切线,所以连接PB可构造出直角三角形,利用直角三角形的性质及特殊角的三角函数值即可求出圆B的半径.
(2)根据⊙B的半径可求出B点坐标,利用勾股定理或切割线定理可求出AP的距离,根据AP、BP的长可求出P点坐标,再利用待定系数法即可求出二次函数的解析式.
(3)求出P点坐标和A点坐标,设出M点坐标为(0,t),根据勾股定理及其逆定理解答.
解答:1。解:(1)当a=0时,y=x+1,图象与x轴只有一个公共点
当a≠0时,△=1-4a=0,a=1 4 ,此时,图象与x轴只有一个公共点.
∴函数的解析式为:y=x+1或y=1 4 x2+x+1;
(2)设P为二次函数图象上的一点,过点P作PC⊥x轴于点C;
∵y=ax2+x+1是二次函数,由(1)知该函数关系式为:y=1 4 x2+x+1,
∴顶点为B(-2,0),图象与y轴的交点坐标为A(0,1)
∵以PB为直径的圆与直线AB相切于点B
∴PB⊥AB则∠PBC=∠BAO
∴Rt△PCB∽Rt△BOA
∴PC OB =BC AO ,故PC=2BC,
设P点的坐标为(x,y),
∵∠ABO是锐角,∠PBA是直角,
∴∠PBO是钝角,∴x<-2
∴BC=-2-x,PC=-4-2x,
即y=-4-2x,P点的坐标为(x,-4-2x)
∵点P在二次函数y=1 4 x2+x+1的图象上,
∴-4-2x=1 4 x2+x+1 解得:x1=-2,x2=-10
∵x<-2,∴x=-10,
∴P点的坐标为:(-10,16)
(3)点M不在抛物线y=ax2+x+1上
由(2)知:C为圆与x轴的另一交点,连接CM,CM与直线PB的交点为Q,过点M作x轴的垂线,垂足为D,取CD的中点E,连接QE,则CM⊥PB,且CQ=MQ,即QE是中位线.
∴QE∥MD,QE=1 2 MD,QE⊥CE
∵CM⊥PB,QE⊥CE,PC⊥x轴
∴∠QCE=∠EQB=∠CPB
∴tan∠QCE=tan∠EQB=tan∠CPB=1 2
CE=2QE=2×2BE=4BE,又CB=8,
故BE=8 5 ,QE=16 5
∴Q点的坐标为(-18 5 ,16 5 )
可求得M点的坐标为(14 5 ,32 5 )
∵1 4 (14 5 )2+14 5 +1=144 25 ≠32 5
∴C点关于直线PB的对称点M不在抛物线y=ax2+x+1上.
2. 解:(1)连接PB,则PB⊥AP,设PB=r,
∵tan∠PAB= 3 3 ,
∴∠PAB=30°,
故r=1 2 (OA+OB)=1 2 (2 3 +r), 解得r=2 3 .
(2)如P在第一象限,OP与x轴的夹角=2∠PAB=60°
则:P点坐标(2 3 cos60°,2 3 sin60°),即( 3 ,3)
B、A关于y轴对称,所以抛物线顶点必在y轴上,设为(0,m)
抛物线解析式:y-m=kx2,将( 3 ,3),(2 3 ,0),代入,
得:3-m=3k,-m=12k,m=4,k=-1 3
抛物线解析式:y=-1 3 x2+4
若P点在四象限,则:P点坐标( 3 ,-3),则抛物线解析式:y=1 3 x2-4
(3)由于P点坐标为( 3 ,3),A点坐标为(-2 3 ,0),M点坐标为(0,t).
根据勾股定理,①PA2=PM2+AM2,36=t2-6t+12+12+t2,解得t=3± 33 2 ;
②PM2=PA2+AM2,t2-6t+12=36+12+t2,解得t=-6;
③AM2=PA2+PM2,12+t2=36+t2-6t+12,解得t=6.
于是M点坐标为(0,-6),(0,6),(0,3+ 33 2 ),(0,3- 33 2 ).
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