【精练】大桥拱形可以近似看作抛物线的一部分.在大桥截面1∶11000的比例图上,跨度AB=5 cm,拱高OC=0.9 cm,线段DE表示大桥拱内桥长,DE∥AB,如图(1).在比例图上,以直线AB为x轴,抛物线的对称轴为y轴,以1 cm作为数轴的单位长度,建立平面直角坐标系,如图(2).
(1)求出图(2)上以这一部分抛物线为图象的函数解析式,写出函数定义域; (2)如果DE与AB的距离OM=0.45 cm,求大桥拱内实际桥长(备用数据:
计算结果精确到1米).
解:(1)由于顶点C在y轴上,所以设以这部分抛物线为图象的函数解析式为
,
.
因为点A(,0)(或B(,0))在抛物线上,所以,得.
因此所求函数解析式为.
(2)因为点D、E的纵坐标为,所以,得.
所以点D的坐标为(,),点E的坐标为(,).
所以.
因此大桥拱内实际桥长为
【知识规律串讲】
(米).
二次函数y=ax2+bx+c的顶点坐标,对称轴方程及与坐标轴的交点的坐标,横坐标取±1等都是二次函数的特殊点,也成为近几中考命题的趋势。
1.顶点坐标,对称轴方程。二次函数的形式有三类:一般形式y=ax2+bx+c,它的顶点
坐标为,对称称方程为x=
;顶点式y=a(x+h)2+k,它的顶点坐标
为(-h,k),对称轴方程为x=-h;交点式y=a(x-x1)(x-x2),它的顶点坐标为
,
对称轴方程为x=。
2.与x轴的交点。当b2-4ac>0时,抛物线与x轴的交点坐标是以方程ax2+bx+c=0的两根为横坐标的两个点;当b2-4ac=0时抛物线与x轴的交点坐标是顶点坐标的横坐标,也是以方程ax2+bx+c=0的一根为横坐标的一个点;当b2-4ac<0时,抛物线与x轴没有交点。
3.与y轴的交点。抛物线y=ax2+bx+c与y轴的交点坐标总是(0,c),特别的当c=0的时候,抛物线过原点,这也是一个特殊点。
4.横坐标取1时,y=ax2+bx+c的解析式对应的是a+b+c,横坐标取-1时,y=ax2+bx+c的解析式对应的是a-b+c。这也是特殊式,用于考察当x=±1时所对应的函数值与0的大小关系。 【典型试题】
例1:已知抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.是否存
在实数a,使得△ABC为直角三角形.若存在,请求出a的值;若不存在,请说明理由. 解:依题意,得点C的坐标为(0,4). 设点A、B的坐标分别为(
,0),(
,0),
由,解得 ,.
∴ 点A、B的坐标分别为(-3,0),(,0).
∴ ,,
.
∴ ,
〈ⅰ〉当 由
,.
时,∠ACB=90°. ,
得.
解得 .
∴ 当 于是
时,点B的坐标为(
.
,0),,,.
∴ 当 〈ⅱ〉当
时,△ABC为直角三角形.
时,∠ABC=90°.
由,得.
解得 .
当时,,点B(-3,0)与点A重合,不合题意. 时,∠BAC=90°.
〈ⅲ〉当
由,得.
解得 .不合题意.
综合〈ⅰ〉、〈ⅱ〉、〈ⅲ〉,当例2:已知抛物线y=-x2+mx-m+2.
时,△ABC为直角三角形.
(1)若抛物线与x轴的两个交点A、B分别在原点的两侧,并且AB=,试求m的值;
(2)设C为抛物线与y轴的交点,若抛物线上存在关于原点对称的两点M、N,并且 △MNC的面积等于27,试求m的值.
解: (1)A(x1,0),B(x2,0) . 则x1 ,x2是方程 x2-mx+m-2=0的两根. ∵x1 + x2 =m , x1·x2 =m-2 <0 即m<2 ; 又AB=∣x1 — x2∣=∴m2-4m+3=0 .
解得:m=1或m=3(舍去) , ∴m的值为1 . (2)M(a,b),则N(-a,-b) . ∵M、N是抛物线上的两点,
,
∴
①+②得:-2a2-2m+4=0 . ∴a2=-m+2 . ∴当m<2时,才存在满足条件中的两点M、N. ∴
.
,
这时M、N到y轴的距离均为
又点C坐标为(0,2-m),而S△M N C = 27 ,
∴2××(2-m)×=27 .
∴解得m=-7 . 例3:已知:抛物线
与x轴的一个交点为A(-1,0).
(1)求抛物线与x轴的另一个交点B的坐标;
(2)D是抛物线与y轴的交点,C是抛物线上的一点,且以AB为一底的梯形ABCD的面积为9,求此抛物线的解析式;
(3)E是第二象限内到x轴、y轴的距离的比为5∶2的点,如果点E在(2)中的抛物线上,且它与点A在此抛物线对称轴的同侧,问:在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△APE的周长最小?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由. 解法一:
(1)依题意,抛物线的对称轴为x=-2. ∵ 抛物线与x轴的一个交点为A(-1,0),
∴ 由抛物线的对称性,可得抛物线与x轴的另一个交点B的坐标为(-3,0).
(2)∵ 抛物线 ∴
与x轴的一个交点为A(-1, 0), .∴ t=3a.∴
.
∴ D(0,3a).∴ 梯形ABCD中,AB∥CD,且点C在抛物线
上,
∵ C(-4,3a).∴ AB=2,CD=4.
∵ 梯形ABCD的面积为9,∴ ∴ a±1.
∴ 所求抛物线的解析式为 (3)设点E坐标为(
,
).依题意,
或
,
.∴ .
.
,
且.∴ . 上,
①设点E在抛物线
∴
.
解方程组 得
∵ 点E与点A在对称轴x=-2的同侧,∴ 点E坐标为( 设在抛物线的对称轴x=-2上存在一点P,使△APE的周长最小.
,).
∵ AE长为定值,∴ 要使△APE的周长最小,只须PA+PE最小. ∴ 点A关于对称轴x=-2的对称点是B(-3,0), ∴ 由几何知识可知,P是直线BE与对称轴x=-2的交点. 设过点E、B的直线的解析式为
,
∴ 解得
∴ 直线BE的解析式为.∴ 把x=-2代入上式,得.
∴ 点P坐标为(-2, ②设点E在抛物线
).
上,∴
.
解方程组 消去,得.
∴ △<0 . ∴ 此方程无实数根.
综上,在抛物线的对称轴上存在点P(-2,解法二: (1)∵ 抛物线 ∴ 令 y=0,即
),使△APE的周长最小.
与x轴的一个交点为A(-1,0), .∴ t=3a.∴ .解得
,
.
.
∴ 抛物线与x轴的另一个交点B的坐标为(-3,0).
(2)由,得D(0,3a).
∵ 梯形ABCD中,AB∥CD,且点C在抛物线
上,
∴ C(-4,3a).∴ AB=2,CD=4.
∵ 梯形ABCD的面积为9,∴ ∴
.∴ a±1.
或
(3)同解法一得,P是直线BE与对称轴x=-2的交点.
.解得OD=3.
∴ 所求抛物线的解析式为.
∴ 如图,过点E作EQ⊥x轴于点Q.设对称轴与x轴的交点为F.
由PF∥EQ,可得.∴ .∴ .
∴ 点P坐标为(-2, 以下同解法一.
).
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