中考数学压轴题二次函数与圆(2)

第四讲二次函数与圆综合 中考要求 板块 考试要求 A级要求 B级要求 C级要求 二次函数 1.能根据实际情境了解二次函数的意义;

2.会利用描点法画出二次函数的图像;

1.能通过对实际问题中的情境分析确定二次函数的表达式;

2.能从函数图像上认识函数的性质;

3.会确定图像的顶点、对称轴和开口方向;

4.会利用二次函数的图像求出二次方程的近似解;

1.能用二次函数解决简单的实际问题;

2.能解决二次函数与其他知识结合的有关问题;

例题精讲 一、二次函数与圆综合 【例1】 已知抛物线与轴相交于两点, 且. (Ⅰ)若,且为正整数,求抛物线的解析式;

(Ⅱ)若,求的取值范围;

(Ⅲ)试判断是否存在,使经过点和点的圆与轴相切于点,若存在,求出的值;
若不存在,试说明理由;

(Ⅳ)若直线过点,与(Ⅰ)中的抛物线相交于两点,且使,求直线的解析式. 【解析】(Ⅰ)解法一由题意得,. 解得,. 为正整数,∴.∴. 解法二由题意知,当时,. (以下同解法一) 解法三, . 又.∴.(以下同解法一.) 解法四令,即, ∴.(以下同解法三.) (Ⅱ)解法一. ,即. , ∴.解得. ∴的取值范围是. 解法二由题意知,当时, . 解得. ∴的取值范围是. 解法三由(Ⅰ)的解法三、四知,. ∴ ∴.∴的取值范围是. (Ⅲ)存在. 解法一因为过两点的圆与轴相切于点,所以两点在轴的同侧, ∴. 由切割线定理知,, 即.∴, ∴∴. 解法二连接.圆心所在直线, 设直线与轴交于点,圆心为, 则. , ∴ 在中, . 即.解得 . (Ⅳ)设,则. 过分别向轴引垂线,垂足分别为. 则. 所以由平行线分线段成比例定理知,. 因此,,即. 过分别向轴引垂线,垂足分别为, 则.所以.. .. ,或. 当时,点.直线过, 解得 当时,点.直线过, 解得 故所求直线的解析式为,或. 【例2】 已知抛物线与y轴的交点为C,顶点为M,直线CM的解析式 并且线段CM的长为 (1)求抛物线的解析式。

(2)设抛物线与x轴有两个交点A(X1 ,0)、B(X2 ,0),且点A在B的左侧,求线段AB的长。

(3)若以AB为直径作⊙N,请你判断直线CM与⊙N的位置关系,并说明理由。

【解析】(1)解法一由已知,直线CMy-x+2与y轴交于点C(0,2)抛物线.过点C(0,2), 所以c2,抛物线的顶点M在直线CM上, 所以,解得或 若,点C、M重合,不合题意,舍去,所以.即M 过M点作y轴的垂线,垂足为Q,在 所以,,解得,。

∴所求抛物线为或以下同下。

解法二由题意得,设点M的坐标为 ∵点M在直线上,∴ 由勾股定理得,∵ ∴,即 解方程组,得, ∴或 当时,设抛物线解析式为,∵抛物线过点, ∴,∴ 当时,设抛物线解析式为 ∵抛物线过点,∴,∴ ∴所求抛物线为 或 (2)∵抛物线与x轴有两个交点, ∴不合题意,舍去。

∴抛物线应为 抛物线与x轴有两个交点且点A在B的左侧,∴,得 (3)∵AB是⊙N的直径,∴r , N(-2,0),又∵M(-2,4),∴MN 4 设直线与x轴交于点D,则D(2,0),∴DN 4,可得MN DN,∴ ,作NG⊥CM于G,在 r 即圆心到直线CM的距离等于⊙N的半径.∴直线CM与⊙N相切 【例3】 已知在平面直角坐标系中,一次函数的图象与轴交于点,抛物线经过,两点. ⑴试用含的代数式表示;

⑵设抛物线的顶点为,以为圆心,为半径的圆被轴分为劣弧和优弧两部分.若将劣弧沿轴翻折,翻折后的劣弧落在⊙内,它所在的圆恰与相切,求⊙半径的长及抛物线的解析式;

⑶设点是满足中条件的优弧上的一个动点,抛物线在轴上方的部分上是否存在这样的点,使得若存在,求出点的坐标;
若不存在,说明理由. 【解析】⑴解法一∵一次函数的图象与轴交于点 ∴点的坐标为, ∵抛物线经过、两点 ∴,,∴ 解法二∵一次函数的图象与轴交于点 ∴点的坐标为 ∵抛物线经过、两点 ∴抛物线的对称轴为直线 ∴,∴ ⑵由抛物线的对称性可知, ∴点在⊙上,且 又由知抛物线的解析式为 ∴点的坐标为 ①当时, 如图,设⊙被轴分得的劣弧为,它沿轴翻折后所得劣弧为,显然 所在的圆与⊙关于轴对称,设它的圆心为 ∴点与点也关于轴对称 ∵点在⊙上,且与⊙相切 ∴点为切点,∴ ∴ ∴为等腰直角三角形,∴ ∴点的纵坐标为,∴ ∴ ∴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,⊙半径的长为,抛物线的解析式为或 ⑶ 抛物线在轴上方的部分上存在点,使得 设点的坐标为,且 ①当点在抛物线上时如图 ∵点是⊙的优弧上的一点 ∴,∴ 过点作轴于点,∴, ∴,∴ 由解得舍去 ∴点的坐标为 ②当点在抛物线上时如图,同理可得, 由解得舍去 ∴点的坐标为 综上,存在满足条件的点,点的坐标为或 点评本题是一道二次函数与圆的综合题,解决本题的关键是作出将劣弧沿轴翻折后的弧所在圆⊙,并充分利用轴对称的性质.本题考点1.直线与圆的位置关系切线的性质;
2.轴对称;
3.等腰直角三角形的性质,4.三角函数;
5.二次函数解析式的确定. 【例4】 如图,在平面直角坐标系中,以点为圆心,半径为的圆交轴正半轴于点, 是的切线.动点从点开始沿方向以每秒个单位长度的速度运动,点从点开始沿轴正方向以每秒个单位长度的速度运动,且动点、从点和点同时出发,设运动时间为秒. ⑴当时,得到、两点,求经过、、三点的抛物线解析式及对称轴;

⑵当为何值时,直线与相切并写出此时点和点的坐标;

⑶在⑵的条件下,抛物线对称轴上存在一点,使最小,求出点N的坐标并说明理由. 【解析】⑴ 由题意得,,的坐标分别为,,. 设抛物线解析式为,则 ∴,,. ∴所求抛物线为. 对称轴为直线. ⑵ 设时,与⊙切于点. 连结,,,则,. 又,分别平分和 而, ∴,∴ ∵,∴∽ ∴即,∴ 由于时间只能取正数,所以 即当运动时间时,与⊙相切 此时,,, ⑶ 点关于直线的对称点为, 则直线的解析式为 ∴直线交直线于,,此时最小,∴, 【例5】 如图,点,以点为圆心、为半径的圆与轴交于点.已知抛物过点和,与轴交于点. ⑴ 求点的坐标,并画出抛物线的大致图象. ⑵ 点在抛物线上,点为此抛物线对称轴上一个动点,求 最小值. ⑶ 是过点的的切线,点是切点,求所在直线的解析式. 【解析】⑴由已知,得,, ∵抛物线过点和, 则,解得 则抛物线的解析式为,故. 说明抛物线的大致图象要过点、、,其开口方向、顶点和对称轴相对准确 ⑵如图①,抛物线对称轴是 . ∵,抛物线上,∴. 过点作轴于点,则,, ∴. 又∵与关于对称轴l对称, ∴的最小值. C A M B x y O D E Q P K 图① l C A M B x y O D E 图② ⑵当在第四象限时,如图②,连结和. 由已知,得 . 是的切线,∴,则. 又∵,∴. ∴. 又在和中, ,则. 设所在直线的解析式为,过点,, ∴,解得 直线的解析式为. 又∵直线过原点,且,则的解析式为. 当在第一象限时,易得四边形为矩形,此时, ∴直线的解析式为 点评本题难度不大,第⑵问中,求距离和最短问题是我们在学习轴对称时的一个典型问题;
第⑶问需注意,过圆外一点引圆的切线有两条.考点1.二次函数解析式的确定;
2.轴对称;
3.切线的性质;
4.一次函数解析式的确定. 【例6】 在平面直角坐标系中,已知直线经过点和点,直线的函数表达式为,与相交于点.是一个动圆,圆心在直线上运动,设圆心的横坐标是.过点作轴,垂足是点. ⑴ 填空直线的函数表达式是 ,交点的坐标是 ,的度数是 ;

⑵ 当和直线相切时,请证明点到直线的距离等于的半径,并写出 时的值. ⑶ 当和直线不相离时,已知的半径,记四边形的面积为其中点是直线与的交点.是否存在最大值若存在,求出这个最大值及此时的值;
若不存在,请说明理由. 【解析】⑴ ,, ⑵ 设和直线相切时的一种情况如图甲所示,是切点,连接,则. 过点作的垂线,垂足为, 则, 所以. 当点在射线上,和直线相切时,同理可证. 取时,,或. ⑶ 当和直线不相离时,则,由⑵知,分两种情况讨论 ① 如图乙,当时, , 当时,满足,有最大值. 此时或. ② 当时, 显然和直线相切,即时,最大. 此时. 综合以上①和②,当或时,存在S的最大值,其最大面积为 点评本题共3问,这3问之间难度递增,且环环相扣,解决后面的问题时要注意应用前面的结论,解决第⑶问时要先确定的取值范围,然后分类讨论.考点1.一次函数解析式的确定;
2.等边三角形的判定及性质;
3.直线与圆的位置关系;
4.全等三角形;
5.两函数图象交点坐标的确定;
6.二次函数的最值. 【答案】(1),,;
(2)或;
(3)当或时,存在S的最大值,其最大面积为 【例7】 已知二次函数图象的顶点在原点,对称轴为轴.一次函数的图象与 二次函数的图象交于两点在的左侧,且点坐标为.平行于轴的直线过点. ⑴ 求一次函数与二次函数的解析式;

⑵ 判断以线段为直径的圆与直线的位置关系,并给出证明;

⑶ 把二次函数的图象向右平移个单位,再向下平移个单位,二次函数的图象与轴交于两点,一次函数图象交轴于点.当为何值时,过三点的圆的面积最小最小面积是多少 【考点】二次函数与圆综合,直线与圆位置关系的确定,切线的性质及判定 【难度】5星 【题型】解答 【关键词】2006年,山东潍坊 【解析】⑴ 把代入得, ∴一次函数的解析式为;

∵二次函数图象的顶点在原点,对称轴为轴, ∴设二次函数解析式为, ∴把代入得,∴二次函数解析式为. ⑵ 由,解得或,∴,, 过点分别作直线的垂线,垂足为,, 则, ∴直角梯形的中位线长为, 过作垂直于直线于点,则,, ∴, ∴的长等于中点到直线的距离的2倍, ∴以为直径的圆与直线相切. ⑶ 平移后二次函数解析式为, 令,得,,, ∵过三点的圆的圆心一定在直线上,点为定点, ∴要使圆面积最小,圆半径应等于点到直线的距离, 此时,半径为2,面积为, 设圆心为中点为,连,则, 在三角形中,, ∴,而,∴ ∴当时,过三点的圆面积最小,最小面积为 点评本题综合了函数与圆的有关知识,题目设计比较新颖,本题亮点在第23问,这两问都需要确定圆心位置,要求学生较好的掌握圆的有关性质,并能灵活运用.考点1.一次函数,二次函数解析式的确定;
2.直线与圆的位置关系,3.二次函数图象的平移;
4.圆心的性质;
5.点到直线垂线段最短. 【答案】(1)一次函数的解析式为;
二次函数解析式为.(2)以为直径的圆与直线相切.(3)当时,过三点的圆面积最小,最小面积为 【例8】 如图1,的半径为,正方形顶点坐标为,顶点在上运动. ⑴ 当点运动到与点、在同一条直线上时,试证明直线与相切;

⑵ 当直线与相切时,求所在直线对应的函数关系式;

⑶ 设点的横坐标为,正方形的面积为,求与之间的函数关系式,并求出的最大值与最小值. 【考点】二次函数与圆综合,切线的性质及判定,坐标与面积 【难度