第5节 二次函数的综合应用
(10年15卷13考,1道,12分)
玩转重庆10年中考真题(2008~2017年)
命题点1 二次函数综合题(10年12考,仅2010~2012年未考)
1. (2013重庆A卷25题12分)如图,对称轴为直线x=-1的抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴相交于A、B两点,其中点A的坐标为(-3,0).
(1)求点B的坐标;
(2)已知a=1,C为抛物线与y轴的交点.
①若点P在抛物线上,且S△POC=4S△BOC.求点P的坐标;
②设点Q是线段AC上的动点,作QD⊥x轴交抛物线于点D,求线段QD长度的最大值.
第1题图
2. (2008重庆28题10分)已知:如图,抛物线y=ax2-2ax+c(a≠0)与y轴交于点C(0,4),与x轴交于点A、B,点A的坐标为(4,0).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)点Q是线段AB上的动点,过点Q作QE∥AC,交BC于点E,连接CQ,当△CQE的面积最大时,求点Q的坐标;
(3)若平行于x轴的动直线l与该抛物线交于点P,与直线AC交于点F,点D的坐标为(2,0).问:是否存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
第2题图
3. (2014重庆B卷25题12分)如图,已知抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于A、B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C,连接BC.
(1)求A、B、C三点的坐标;
(2)若点P为线段BC上的一点(不与B、C重合),PM∥y轴,且PM交抛物线于点M,交x轴于点N,当△BCM的面积最大时,求△BPN的周长;
(3)在(2)的条件下,当△BCM的面积最大时,在抛物线的对称轴上存在点Q,使得△CNQ为直角三角形,求点Q的坐标.
第3题图
4. (2014重庆A卷25题12分)如图,抛物线y=-x2-2x+3的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C,点D为抛物线的顶点.
(1)求点A、B、C的坐标;
(2)点M为线段AB上一点(点M不与点A、B重合),过点M作x轴的垂线,与直线AC交于点E,与抛物线交于点P,过点P作PQ∥AB交抛物线于点Q,过点Q作QN⊥x轴于点N,若点P在点Q左边,当矩形PMNQ的周长最大时,求△AEM的面积;
(3)在(2)的条件下,当矩形PMNQ的周长最大时,连接DQ,过抛物线上一点F作y轴的平行线,与直线AC交于点G(点G在点F的上方).若FG=22DQ,求点F的坐标.
第4题图
5. (2015重庆B卷26题12分)如图,抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于A,B两点(点A 在点B的左边),与y轴交于点C.点D和点C关于抛物线的对称轴对称,直线AD与y轴相交于点E.
(1)求直线AD的解析式;
(2)如图①,直线AD上方的抛物线上有一点F,过点F作FG⊥AD于点G,作FH平行于x轴交直线AD于点H,求△FGH周长的最大值;
(3)点M是抛物线的顶点,点P是y轴上一点,点Q是坐标平面内一点,以A,M,P,Q为顶点的四边形是以AM为边的矩形,若点T和点Q关于AM所在直线对称,求点T的坐标.
第5题图
拓展训练
如图①,在平面直角坐标系中,抛物线y=12x2-233x-2分别与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点,直线EF垂直平分线段BC,分别交BC于点E,y轴于点F,交x轴于D.
(1)判定△ABC的形状;
(2)在线段BC下方的抛物线上有一点P,当△BCP面积最大时,求点P的坐标及△BCP面积的最大值;
(3)如图②,过点E作EH⊥x轴于点H,将△EHD绕点E逆时针旋转一个角度α(0°≤α≤90°),∠DEH的两边分别交线段BO,CO于点T,点K,当△KET为等腰三角形时,求此时KT的值.
命题点2 二次函数的实际应用(10年4考,2009~2012连续考查)
6. (2009重庆25题10分)某电视机生产厂家去年销往农村的某品牌电视机每台的售价y(元)与月份x之间满足函数关系y=-50x+2600,去年的月销售量p(万台)与月份x之间成一次函数关系,其中两个月的销售情况如下表:
月 份 1月 5月
销售量 3.9万台 4.3万台
(1)求该品牌电视机在去年哪个月销往农村的销售金额最大?最大是多少?
(2)由于受国际金融危机的影响,今年1、2月份该品牌电视机销往农村的售价都比去年12月份下降了m%,且每月的销售量都比去年12月份下降了1.5m%.国家实施“家电下乡”政策,即对农村家庭购买新的家电产品,国家按该产品售价的13%给予财政补贴.受此政策的影响,今年3至5月份,该厂家销往农村的这种电视机在保持今年2月份的售价不变的情况下,平均每月的销售量比今年2月份增加了1.5万台.若今年3至5月份国家对这种电视机的销售共给予了财政补贴936万元,求m的值(保留一位小数).(参考数据:34≈5.831,35≈5.916,37≈6.083,38≈6.164)
7. (2012重庆25题10分)企业的污水处理有两种方式,一种是输送到污水厂进行集中处理,另一种是通过企业的自身设备进行处理.某企业去年每月的污水量均为12000吨,由于污水厂处于调试阶段,污水处理能力有限,该企业投资自建设备处理污水,两种处理方式同时进行.1至6月,该企业向污水厂输送的污水量y1(吨)与月份x(1≤x≤6,且x取整数)之间满足的函数关系如下表:
月份x(月) 1 2 3 4 5 6
输送的污
水量y1(吨) 12000 6000 4000 3000 2400 2000
7至12月,该企业自身处理的污水量y2(吨)与月份x(7≤x≤12,且x取整数)之间满足二次函数关系式y2=ax2+c,其图象如图所示.1至6月,污水厂处理每吨污水的费用z1(元)与月份x之间满足函数关系式:z1=12x,该企业自身处理每吨污水的费用z2(元)与月份x之间满足函数关系式:z2=34x-112x2;7至12月,污水厂处理每吨污水的费用均为2元,该企业自身处理每吨污水的费用均为1.5元.
(1)请观察题中的表格和图象,用所学过的一次函数、反比例函数或二次函数的有关知识,分别直接写出y1,y2与x之间的函数关系式;
(2)请你求出该企业去年哪个月用于污水处理的费用W(元)最多,并求出这个最多费用;
(3)今年以来,由于自建污水处理设备的全面运行,该企业决定扩大产能并将所有污水全部自身处理,估计扩大产能后今年每月的污水量都将在去年每月的基础上增加a%,同时每吨污水处理的费用将在去年12月份的基础上增加(a-30)%.为鼓励节能降耗,减轻企业负担,财政对企业处理污水的费用进行50%的补助.若该企业每月的污水处理费用为18000元,请计算出a的整数值.(参考数据:231≈15.2,419≈20.5,809≈28.4)
第7题图
答案
1. 解:(1)∵点A(-3,0)与点B关于直线x=-1对称,
∴点B的坐标为(1,0);(2分)
(2)∵a=1,
∴y=x2+bx+c,
∵抛物线过点(-3,0),且对称轴为直线x=-1,
∴-b2=-19-3b+c=0,解得b=2c=-3,
∴抛物线解析式为y=x2+2x-3,
∴点C的坐标为(0,-3),(4分)
①设点P的坐标为(x,y),
由题意得S△BOC=12OB·OC=12×1×3=32,
∴S△POC=4S△BOC=4×32=6,(6分)
当x>0时,S△POC=12OC·x=12×3×x=6,
∴x=4,
∴y=42+2×4-3=21;(7分)
当x<0时,S△POC=12OC·(-x)=12×3×(-x)=6,
∴x=-4,
∴y=(-4)2+2×(-4)-3=5,(8分)
∴点P的坐标为(4,21)或(-4,5);(9分)
②如解图,设点A、C所在直线的解析式为y=mx+n(m≠0),
第1题解图
把A(-3,0)、C(0,-3)代入,得-3m+n=0n=-3,解得m=-1n=-3,
∴y=-x-3,
设点Q的坐标为(x,-x-3),
其中-3≤x≤0,
∵QD⊥x轴,且点D在抛物线上,
∴点D的坐标为(x,x2+2x-3),
∴QD=-x-3-(x2+2x-3)=-x2-3x=-(x+32)2+94,(11分)
∵-3<-32<0,
∴当x=-32时,QD有最大值94,
∴线段QD长度的最大值为94.(12分)
2. 解:(1)∵抛物线y=ax2-2ax+c与y轴交于点C(0,4)且经过A(4,0),
可得0=16a-8a+c4=c,解得a=-12c=4,(2分)
∴所求抛物线的解析式为y=-12x2+x+4;(3分)
(2)设点Q的坐标为(m,0),过点E作EG⊥x轴于点G,如解图①.
由-12x2+x+4=0,
解得x1=-2,x2=4,
∴点B的坐标为(-2,0),(4分)
第2题解图①
∴AB=6,BQ=m+2,
∵QE∥AC,
∴∠BQE=∠BAC,∠BEQ=∠BCA,
∴△BQE∽△BAC,
∴EGCO=BQBA,即EG4=m+26,
∴EG=2m+43,(5分)
∴S△CQE=S△CBQ-S△EBQ
=12BQ·CO-12BQ·EG
=12(m+2)(4-2m+43)
=-13m2+23m+83(6分)
=-13(m-1)2+3.
∵-2≤m≤4,
∴当m=1时,S△CQE有最大值3,此时Q(1,0);(7分)
(3)存在.
在△ODF中,
①若DF=DO,
∵A(4,0),D(2,0),
∴AD=OD=DF=2,
又∵在Rt△AOC中,OA=OC=4,
∴∠OAC=45°,
∴∠DFA=∠OAC=45°,
∴∠ADF=90°,此时,点F的坐标为(2,2),
由-12x2+x+4=2,解得x1=1+5,x2=1-5,
此时,点P的坐标为:P(1+5,2)或P(1-5,2); (8分)
②若FO=FD,过点F作FM⊥x轴于点M,如解图②,
第2题解图②
由等腰三角形的性质得:OM=12OD=1,
∴AM=3,
∴在等腰直角△AMF中,MF=AM=3,∴F(1,3),
由-12x2+x+4=3,解得x1=1+3,x2=1-3;
此时,点P的坐标为:P(1+3,3)或P(1-3,3);(9分)
③若OD=OF,
∵OA=OC=4,且∠AOC=90°,
∴AC=42,
∴点O到AC的距离为22,而OF=OD=2<22,
∴此时不存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形;
综上所述,存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形,所求点P的坐标为:P(1+5,2)或P(1-5,2)或P(1+3,3)或P(1-3,3).(10分)
3. 解:(1)当y=0时,即-x2+2x+3=0,
解得x1=-1,x2=3,
∴A(-1,0),B(3,0),(2分)
当x=0时,y=3,
∴C(0,3),(3分)
∴点A、B、C的坐标分别是A(-1,0),B(3,0),C(0,3);(4分)
(2)设△BCM的面积为S,点M的坐标为(a,-a2+2a+3),
则OC=3,OB=3,ON=a,MN=-a2+2a+3,BN=3-a,
根据题意,得S△BCM=S四边形OCMN+S△MNB-S△COB=12(OC+MN)·ON+12MN·NB-12OC·OB=12[3+(-a2+2a+3)]a+12(-a2+2a+3)(3-a)- 12×3×3=-32a2+92a=-32(a-32)2+278,
∴当a=32时,S△BCM有最大值,(6分)
此时,ON=a=32,BN=3-a=32,
∵OC=OB=3,∠COB=90°,
∴∠PBN=45°,
∴PN=BN=32,
根据勾股定理,得PB=PN2+BN2=322,
∴△BPN的周长=PN+BN+PB=32+32+322=3+322;(8分)
(3)抛物线y=-x2+2x+3的对称轴为直线x=1,与x轴交于点E(1,0),如解图,
第3题解图
设Q(1,y),根据勾股定理CN2=CO2+ON2=(32)2+32=454,
过点Q作QD⊥y轴于点D,则D(0,y),利用勾股定理可得:
CQ2=CD2+DQ2=(y-3)2+12=y2-6y+10,
NQ2=QE2+EN2=y2+14,
∵△CNQ为直角三角形,
∴有以下三种情况:
①当CN2+CQ2=NQ2,即∠NCQ=90°时,454+y2-6y+10=y2+14,
解得y=72,
∴Q(1,72);
②当CN2+NQ2=CQ2,即∠CNQ=90°时,454+y2+14=y2-6y+10,
解得y=-14,
∴Q(1,-14);
③当CQ2+NQ2=CN2,即∠CQN=90°时,y2-6y+10+y2+14=454,
解得y=3±112,
∴Q(1,3+112)或(1,3-112).
综上所述,△CNQ为直角三角形时,点Q的坐标为(1,3+112)或(1,3-112)或(1,-14)或(1, 72).(12分)
4. 解:(1)抛物线的解析式为y=-x2-2x+3,
令x=0,得y=3,则C(0,3),(1分)
令y=0,得-x2-2x+3=0,解得x1=-3,x2=1,
∴A(-3,0),B(1,0);(3分)
(2)由x=--22×(-1)=-1得,抛物线的对称轴为直线x=-1,(4分)
设点M(x,0),P(x,-x2-2x+3),其中-3<x<-1,
∵P、Q关于直线x=-1对称,设Q的横坐标为a,则a-(-1)=-1-x,
∴a=-2-x,
∴Q(-2-x,-x2-2x+3),(5分)
∴MP=-x2-2x+3,PQ=-2-x-x=-2-2x,
∴C矩形PMNQ=2(MP+PQ)
=2(-2-2x-x2-2x+3)
=-2x2-8x+2
=-2(x+2)2+10,
∴当x=-2时,C矩形MNPQ取最大值.(6分)
此时,M(-2,0),
∴AM=-2-(-3)=1,
设直线AC的解析式为y=kx+b(k≠0),则3=b0=-3k+b,解得b=3k=1,
∴直线AC的解析式为y=x+3,
将x=-2代入y=x+3,得y=1,
∴E(-2,1),
∴EM=1,(7分)
∴S△AEM=12AM·ME=12×1×1=12;(8分)
第4题解图
(3)由(2)知,当矩形PMNQ的周长最大时,M横坐标为x=-2,此时点Q(0,3),与点C重合,
∴OQ=3,
将x=-1代入y=-x2-2x+3,得y=4,
∴D(-1,4),
如解图,过点D作DK⊥y轴于点K,则DK=1,OK=4,∴QK=OK-OQ=4-3=1,
∴△DKQ是等腰直角三角形,DQ=2,(9分)
∴FG=22DQ=22×2=4,(10分)
设F(m,-m2-2m+3),G(m,m+3),
∵点G在点F的上方,
∴FG=(m+3)-(-m2-2m+3)=m2+3m,
∵FG=4,
∴m2+3m=4,解得m1=-4,m2=1,
当m=-4时,-m2-2m+3=-(-4)2-2×(-4)+3=-5,
当m=1时,-m2-2m+3=-12-2×1+3=0,
∴F点的坐标为(-4,-5)或(1,0).(12分)
5. 解:(1)当y=0时,即0=-x2+2x+3,
解得x1=-1,x2=3.
∴A(-1,0),B(3,0).
当x=0时,y=3,
∴C(0,3).(1分)
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴抛物线的对称轴为x=1,顶点(1,4),
∴点C关于直线x=1的对称点D(2,3).(2分)
设直线AD的解析式为y=kx+b(k≠0),代入A(-1,0),D(2,3),
得0=-k+b3=2k+b,解得k=1b=1,
∴直线AD的解析式为y=x+1;(3分)
(2)对于y=x+1,当x=0时,y=1,
∴OE=1=OA,
∴△AOE为等腰直角三角形.
∵FG⊥AD,FH∥x轴,
∴∠FHG=∠EAO,∠FGH=∠EOA,
∴△FHG∽△EAO,
∴△FGH是等腰直角三角形,
∴FG∶GH∶FH=1∶1∶2.(4分)
设F(t,-t2+2t+3),
则点H的纵坐标为-t2+2t+3,
代入y=x+1,得x=-t2+2t+2,
∴H(-t2+2t+2,-t2+2t+3),
∴FH=(-t2+2t+2)-t=-t2+t+2,(5分)
∴C△FGH=FG+GH+FH
=FH2+FH2+FH
=(2+1)FH
=(2+1)(-t2+t+2)
=-(2+1)(t-12)2+94(2+1),(6分)
∴当t=12时,C△FGH最大=94(2+1)=942+94;(7分)
(3)(ⅰ)当点P在AM上方时,如解图①,过点M作MP⊥AM交y轴于P点,过P点作AM的平行线、过A点作PM的平行线,交点为点Q,直线AQ交y轴于点T.
由作法知四边形AMPQ为平行四边形,且∠AMP=90°,
∴四边形AMPQ是符合题意的矩形.
作MR⊥y轴于点R,设AM交y轴于点S.
∵A(-1,0),M(1,4),
∴RM=OA=1,
又∵∠MRS=∠AOS,∠MSR=∠ASO,
∴△MRS≌△AOS(AAS),
∴SO=RS=12OR=2,
∴SM=12+22=5=SA.(8分)
∵∠MSR=∠PSM,∠MRS=∠PMS,
∴△PMS∽△MRS,
∴PSMS=MSRS,
∴PS=MS2RS=52.(9分)
∵SM=SA,∠PSM=∠TSA,∠PMS=∠TAS=90°,
∴△PMS≌△TAS(ASA),
∴PM=AT,PS=ST=52.
∵OS=2,
∴OT=52-2=12,
∴T(0,-12).
在矩形AMPQ中,PM=AQ,
∴AQ=AT.
∵QT⊥AM,
∴点Q、T关于AM成轴对称,
∴T(0,-12)为所求的点;(10分)
第5题解图
(ⅱ)当点P在AM下方时,如解图②作矩形APQM,延长QM交y轴于点T.同(ⅰ)可知MQ=AP=TM,且AM⊥QT,则点Q关于AM的对称点为点T,此时ST与解图①中的SP相等,即TS=52,又OS=2,
∴OT=OS+TS=92,
∴T(0,92).(11分)
综上所述,点T坐标为(0,-12)或(0,92).(12分)
拓展训练 解:(1)结论:△ABC是直角三角形.
理由如下:对于抛物线y=12x2-233x-2,
令y=0,即12x2-233x-2=0,
解得x=-233或23,
∴A(-233,0),B(23,0),
令x=0得y=-2,
∴C(0,-2),
∴OA=233,OC=2,OB=23,AB=833,
∴AC=OA2+OC2=433,BC=4,
∴AC2+BC2=643,AB2=643,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形;
(2)如解图①,设P(m,12m2-233m-2),
解图①
S△BCP=S△OCP+S△OBP-S△OBC=12×2m+12×23×(-12m2+233m+2)-12×2×23=-32(m-3)2+332,
∴m=3,即P(3,-52)时,△PBC的面积最大,最大为332.
(3)①如解图②,
解图②
∵EF垂直平分BC,
∴E(0+232,-2+02)即E(3,-1),
tan∠EOH=HEOH=33,
∴∠EOH=30°,∠OEH=60°,
在Rt△BOC中,tan∠CBO=COBO=33,
∴∠CBO=30°,
∵EF⊥BC,
∴∠FEB=90°,∠EDB=60°,
∵EH⊥OB,
∴∠DEH=30°,∠OED=30°,
∵EH=1,∠DEH=30°,
∴DH=33,
当点K与点O重合,点T与点D重合时,△EKT为等腰三角形,
易知TE=TK=33·EB=233;
②如解图③中,当TE=KE时,作KN⊥CE于N,EQ⊥OC于Q,则四边形OQEH是矩形,
解图③
易知:HE=1,∠CKN=30°,
∵∠QEH=90°,∠KET=30°,
∴∠TEH=60°-∠QEK,
∵KN∥DE,
∴∠EKN=∠DEK,又∠KET=∠DEH,
∴∠DEK=∠TEH,
∴∠EKN=∠TEH,
∵ET=EK,∠KNE=∠EHT=90°,
∴△KEN≌△ETH(AAS),
∴KN=EH=1,
在Rt△CNK中,易知CN=33,CK=233,
∴EN=2-33,
∴TH=EN=2-33,
∴OT=433-2,OK=2-233,
∴KT2=OK2+OT2=443-83,
∴KT=443-83;
③当TK=EK时,∠ETK=∠TEK=30°,∴∠EKT=120°,
而T在OB上,K在OC上,∴∠EKT最大为90°<120°,∴EK=TK不成立.KT的值为233或443-83.
6. 解:(1)设p与x的函数关系为p=kx+b(k≠0),根据题意,
得k+b=3.95k+b=4.3,解得k=0.1b=3.8,
∴p= 0.1x+3.8,(2分)
设月销售金额为w万元,则w=py=(0.1x+3.8)(-50x+2600)(3分)
化简,得w=-5x2+70x+9880,
∴w=-5(x-7)2+10125,
∴当x=7时,w取得最大值,最大值为10125万元,
答:该品牌电视机在去年7月份销往农村的销售金额最大,最大值为10125万元,(4分)
(2)去年12月份每台的售价为 -50×12+2600=2000元,
去年12月份月销售量为0.1×12+3.8=5万台,(5分)
根据题意, 得2000(1-m%)×〔5(1-1.5m%)+1.5〕×13%×3=936,(8分)
令m%=t,原方程可化为7.5t2-14t+5.3=0,
解得t1=14+3715,t2=14-3715,
∴t1≈1.339(舍去),t2≈0.528.
答:m的值约为52.8.(10分)
7. 解:(1)y1=12000x(1≤x≤6,且x取整数),(1分)
y2=x2+10000(7≤x≤12,且x取整数);(2分)
(2)当1≤x≤6,x取整数时,
W=y1·z1+(12000-y1)·z2
=12000x·12x+(12000-12000x)·(34x-112x2)
=-1000x2+10000x-3000.(3分)
∵a=-1000<0,x=-b2a=5,1≤x≤6,
∴当x=5时,W最大=22000(元);(4分)
当7≤x≤12,且x取整数时,
W=2×(12000-y2)+1.5y2
=2×(12000-x2-10000)+1.5×(x2+10000)
=-12x2+19000,(5分)
∵a=-12<0,x=-b2a=0,
当7≤x≤12时,W随x的增大而减小,
∴当x=7时,W最大=18975.5(元),
∵22000>18975.5,
∴去年5月用于污水处理的费用最多,最多费用是22000元;(6分)
(3)由题意得
12000(1+a%)×1.5×[1+(a-30)%]×(1-50%)=18000.(8分)
设t=a%,整理得10t2+17t-13=0,解得t=-17±80920.
∵809≈28.4,
∴t1≈0.57,t2≈-2.27(舍去),
∴a≈57.
答:a的整数值为57.(10分)