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2013-03-25
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中考数学开放探索型问题试题归类
12. (2012山东日照,12,3分)如图,在斜边长为1的等腰直角三角形OAB中,作内接正方形A1B1C1D1;在等腰直角三角形OA1B1中,作内接正方形A2B2C2D2;在等腰直角三角形OA2B2中,作内接正方形A3B3C3D3;……;依次作下去,则第n个正方形AnBnCnDn的边长是( )
A. B. C. D.
解析:设正方形A1B1C1D1的边长为x,则AC1= C1D1= D1 B =x,故3x=1,x= ;同理,正方形A2B2C2D2的边长为 ,……,故可猜想第n个正方形AnBnCnDn的边长是 .
解答:选B.
点评:本题是规律探究性问题,解题时先从较简单的特例入手,从中探究出规律,再用得到的规律解答问题即可.本题考查了等腰直角三角形的性质以及学生分析问题的能力.解题的关键是求正方形A1B1C1D1的边长.
(2012河北省25,10分)25、(本小题满分10分)
如图14,A(-5,0),B(-3,0),点C在y轴的正半轴上,∠CBO=45°,CD∥AB,∠CDA=90°,点P从点Q(4,0)出发,沿x轴向左以每秒1个单位的速度运动,运动时间为t秒
(1)求点C的坐标;
(2)当∠BCP= 15°时,求t的值;
(3)以点P为圆心,PC为半径的⊙P随点P的运动而变化,当⊙P与四边形ABCD的边(或边所在直线)相切时,求t的值。
【解析】在直角三角形BCO中,∠CBO=45°OB=3,可得OC=3,因此点C的坐标为(0,3);(2)∠BCP= 15°,只是提及到了角的大小,没有说明点P的位置,因此分两种情况考虑:点P在点B的左侧和右侧;(3)⊙P与四边形ABCD的边(或边所在直线)相切,而四边形有四条边,肯定不能与AO相切,所以要分三种情况考虑。
【答案】解(1)∵∠BCO=∠CBO=45° ∴OC=OB=3
又∵点C在y轴的正半轴上,
∴点C的坐标为(0,3)………………………………2分
(2)当点P在点B右侧时,如图2.
若∠BCP=15°,得∠PCO=30°,故OP=OCtan30°=
此时 ………………………………4分
当点P在点B左侧时,如图3,由. ∠BCP=15°得∠PCO=60°
故PO=OCtan60°=3 , 此时t=4+3
∴t的值为4+ 或4+3 ………………………………6分
(3)由题意知,若⊙P与四边形ABCD的边都相切,有以下三种情况:
①当⊙P与BC相切于点C时,有∠BCP=90°,从而∠OCP=45°,得到OP=3,此时t=1……………7分
②当⊙P与CD相切于点C时,有PC⊥CD,即点P与点O重合,此时t=4……………………………8分
③当⊙P与AD相切时,由题意,∠DAO=90°, ∴点A为切点,如图4, ,
,于是 ,解得t=5.6
∴t的值为1或4或5.6……………………10分
【点评】本题主要是分情况讨论和解直角三角形的应用,在今后的教学中多渗透考虑问题要全面(不重不漏),培养学生优秀的学习品质。有一定难度。
(2012河北省26,12分)26、(本小题满分12分)
如图15-1和图15-2,在△ABC中,AB=13,BC=14, 。
探究 如图15-1,AH⊥BC于点H,则AH=___________,AC=____________,△ABC的面积S△ABC=_____________。
拓展 如图15-2,点D在AC上(可以与点A、C重合),分别过点A,C作直线BD的垂线,垂足为E、F,设BD=x,AE=m,CF=n,(当点D与点A重合时,我们认为S△ABC=0)
(1)用含x,m或n的代数式表示S△ABD及S△CBD;
(2)求(m+n)与x的函数关系式,并求(m+n)的最大值和最小值;
(3)对给定的一个x值,有时只能确定唯一的点D,指出这样的x的取值范围。
发现 请你确定一条直线,使得A、B、C三点到这条直线的距离之和最小(不必写出过程),并写出这个最小值。
【解析】探究 根据三角函数和勾股定理可以很快求出AH和AC 的值,进而求出三角形的面积。
拓展(1)利用所给数据,写出表示两个三角形面积的代数式;(2)利用(1)中的式子,用x表示m和n,再求(m+n)的值。点D在AC上,BD的长度可以认为是点D到AC的距离,所以当BD⊥AC时,x最小,是三角形AC边上的高,最大值是BC的长度,容易求出的最大值和最小值;(3)根据垂线段最短和轴对称可知,点D唯一时,只能是点D是垂足时和点D在点A关于垂足的对称点的下方时两种情况。
发现 满足条件的直线就是AC所在直线,A、B、C三点到这条直线的距离之和的最小值就是(m+n)的最小值。
【答案】解:探究
12 15 84……………………………………………………3分
拓展
(1)由三角形面积公式得 , ………………………………4分
(2)由(1)得 , , ∴m+n= = ……………………5分
由于AC边上的高为 ∴x的取值范围为
∵(m+n)随x的增大而减小, ∴当x= 时,(m+n)的最大值为15;……………………7分
当x=14时,(m+n)的最小值为12. …………………………8分
(3)x的取值范围是 或 …………………………10分
发现
AC所在的直线…………………………11分
最小值为 …………………………12分
【点评】此题为探究题型,前半部分难度较小,在确定x的取值范围时,学生不容易想到;第(3)中x的取值范围也不容易想到,是本题的难点。探究就是上边知识点的一个应用,相对来说简单一些。整体来说,此题难度偏难,有一定挑战性。
24. (2012•湖北省恩施市,题号24 分值12)如图12,已知抛物线y=-x2+bx+c与一直线相交于A(-1,0),C(2,3)两点,与y轴交与点N。其顶点为D。
(1求抛物线及直线A、C的函数关系式;
(2)设点M(3,m),求使MN+MD的值最小时m的值;
(3)若抛物线对称轴与直线AC相交于点B,E为直线AC上任意一点,过E作EF∥BD,交抛物线于点F,以B、D、E、F为顶点的四边形能否为平行四边形?若能,求点E的坐标;若不能,请说明理由;
(4)若点P是该抛物线上位于直线AC上方的一动点,求△APC面积的最大值
【解析】(1)直接将A、C两点的坐标代入y=-x2+bx+c和y=kx+b即可。
(2)本题实质是在直线x=3上找一点M使MN+MD的值最小。作N关于x=3的对称点,连接D N1,求直线D N1和x=3的交点可得m的值;
(3)BD、EF是平行四边形的邻边,分点E在线段AC和线段AC(或CA)延长线上两种可能来考虑。BD长可求,EF=BD,点F和点E横坐标相同,点F纵坐标等于点E纵坐标加(或减)BD长度,设点E(x,y),则点F坐标(x,y+3)[或(x,y-3)],代入抛物线表达式可求解;
(4)作CQ⊥x轴于Q,作PG⊥x轴,交AC于H,则点H和点P横坐标相同,设二者横坐标为x,根据直线与抛物线表达式可用分别表示出相应纵坐标,进而用x表示PH的长度,根据△PAC面积等于 PH×AQ(AQ为定值)可讨论其最值。
【答案】解:设直线AC的解析式为:y=kx+n,点 A(-1,0),C(2,3)在AC上,可得:
解得:k=1,n=1
∴AC的解析式为:y=x+1;
把A(-1,0),C(2,3)y=-x2+bx+c
解得b=2,c=3,
∴抛物线的解析式为y= -x2+2x+3,
∴N(0,3)D(1,4).
(2) 作N关于x=3的对称点N1,连接DN1,则N1(6,3).设直线D N1的解析式为y=px+q,则有:
,∴p= ,q= ,∴D N1的解析式y= x+ ,当M(3,m)在D N1上时,MN+MD的值最小,∴m= ×3+ = ;
(3)易知B(1,2),又D(1,4)∴BD=2.因为点E在AC上,设点E(x,x+1),
1°当点E在线段AC上时,点F(x.x+3),代入y= -x2+2x+3,得x+3=-x2+2x+3,
解得x=0或=1(不符合题意舍去),∴E;
2°当点E在线段AC(或CA)延长线上时,点F(x.x-1),代入y= -x2+2x+3,得x-1=-x2+2x+3,解得x= ,所以E( , )E( , )
综上所述,当点E(0, 1)、( , )或( , )时以B、D、E、F为顶点的四边形能否为平行四边形;
(4)作CQ⊥x轴于Q,作PG⊥x轴,交AC于H。
设H(x,x+1),则P(x, -x2+2x+3),所以PH=(-x2+2x+3)-(x+1)= -x2+ x+2,
又∵S△PAB=S△PAH+ S△PBH= PH×AQ= (-x2+ x+2)×3= (x- )2+ ,
∴△APC面积的最大值是 。
的交点可得m的值;
【点评】本题是存在性探索性问题,在解决这一类存在性探索问题时主要应注意:首先假定这个数学对象已经存在,根据数形结合的思想,将其构造出来;然后再根据已知条件与有关性质一步步地进行探索,如果探索出与条件相符的结果,就肯定存在,否则不存在,探索过程就是理由.本题主要考查了用待定系数法求解析式、勾股定理、解方程组等,用到的数学数学有函数思想、方程思想、数形结合思想、对称思想、分类讨论思想等,题目综合性强、难度大,但是考查的知识面较广,是一个区分度很大题目。
28.(2012湖南衡阳市,28,10)如图所示,已知抛物线的顶点为坐标原点O,矩形ABCD的顶点A,D在抛物线上,且AD平行x轴,交y轴于点F,AB的中点E在x轴上,B点的坐标为(2,1),点P(a,b)在抛物线上运动.(点P异于点O)
(1)求此抛物线的解析式.
(2)过点P作CB所在直线的垂线,垂足为点R,
①求证:PF=PR;
②是否存在点P,使得△PFR为等边三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
③延长PF交抛物线于另一点Q,过Q作BC所在直线的垂线,垂足为S,试判断△RSF的形状.
解析:(1)根据题意能判断出点O是矩形ABCD的对角线交点,因此D、B关于原点对称,A、B关于x轴对称,得到A、D的坐标后,利用待定系数法可确定抛物线的解析式.
(2)①首先根据抛物线的解析式,用一个未知数表示出点P的坐标,然后表示出PF、RF的长,两者进行比较即可得证;
②首先表示RF的长,若△PFR为等边三角形,则满足PF=PR=FR,列式求解即可;
③根据①的思路,不难看出QF=QS,若连接SF、RF,那么△QSF、△PRF都是等腰三角形,先用∠SQF、∠RPF表示出∠DFS、∠RFP的和,用180°减去这个和值即可判断出△RSF的形状.
答案:解:(1)∵抛物线的顶点为坐标原点,
∴A、D关于抛物线的对称轴对称;
∵E是AB的中点,
∴O是矩形ABCD对角线的交点,又B(2,1)
∴A(2,﹣1)、D(﹣2,﹣1);
由于抛物线的顶点为(0,0),可设其解析式为:y=ax2,则有:
4a=﹣1,a=﹣
∴抛物线的解析式为:y=﹣ x2.
(2)①证明:由抛物线的解析式知:P(a,﹣ a2),而R(a,1)、F(0,﹣1),则:
则:PF= = = a2+1,PR= = a2+1.
∴PF=PR.
②由①得:RF= ;
若△PFR为等边三角形,则RF=PF=FR,得:
= a2+1,即: a4﹣ a2﹣3=0,得:
a2=﹣4(舍去),a2=12;
∴a=±2 ,﹣ a2=﹣3;
∴存在符合条件的P点,坐标为(2 ,﹣3)、(﹣2 ,3).
③同①可证得:QF=QS;
在等腰△SQF中,∠1= (180°﹣∠SQF);
同理,在等腰RPF中,∠2= (180°﹣∠RPF);
∵QS⊥BC、PR⊥BC,
∴QS∥PR,∠SQP+∠RPF=180°
∴∠1+∠2= (360°﹣∠SQF﹣∠RPF)=90°
∴∠SFR=180°﹣∠1﹣∠2=90°,即△SFR是直角三角形.
点评:该题考查了二次函数的性质及解析式的确定、矩形的性质、特殊三角形的判定等知识,综合性较强.在答案题目时,要注意数形结合,并灵活应用前面小题中证得的结论
27. (2012贵州省毕节市,27,16分)如图,直线 1经过点A(-1,0),直线 2经过点B(3,0), 1、 2均为与 轴交于点C(0, ),抛物线 经过A、B、C三点.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)抛物线的对称轴依次与 轴交于点D、与 2交于点E、与抛物线交于点F、与 1交于点G。求证:DE=EF=F G;
(3)若 1⊥ 2于 轴上的C点处,点P为抛物线上一动点,要使△PCG为等腰三角形,请写出符合条件的点P的坐标,并简述理由。
解析:(1)已知A、B、C三点坐标,利用待定系数法求出
抛物线的解析式;
(2)D、E、F、G四点均在对称轴x=1上,只要分别求出
其坐标,就可以得到线段DE、EF、FG的长度.D是对称
轴与x轴交点,F是抛物线顶点,其坐标易求;E是对称轴
与直线l2交点,需要求出l2的解析式,G是对称轴与l1的交
点,需要求出l1的解析式,而A、B、C三点坐标已知,所
以l1、l2的解析式可以用待定系数法求出.至此本问解决;
(3)△PCG为等腰三角形,需要分三种情况讨论.如解答图所示,在解答过程中,充分注意到△ECG为含30度角的直角三角形,△P1CG为等边三角形,分别利用其几何性质,则本问不难解决.
解答:解(1)依题意,得.
, 解得
∴抛物线的函数表达式是y= x2- x- ;
(2)∵直线l1经过点A(-1,0),C(0,- ),∴直线l1的函数表达式为y1=- x- .
∵直线l2经过点B(3,0),C(0- ),∴直线l2的函数表达式为y2= x- .
又∵抛物线的对称轴是x=1,∴点D的坐标为(1,0),点E的坐标为(1,- ),
点F的坐标为(1,- ),点G的坐标为(1,-2 ).∴DE=EF=FG= ;
(3)P点的坐标为:P1(2,- ),P2(1, ).
理由:分三种情况:
①以G点为圆心,GC长为半径作弧,交抛物线于点C和点P1,连结CP1、GP1,所以GC=GP1.由等腰三角形的三线合一性质(或抛物线的对称性)可知点P1与点C关于直线x=1对称,所以点P1的坐标为(2,- );
②以点C为圆心,CG长为半径作弧,因为∠CGF=30°,所以∠CGP1=60°,即△CGP1是等边三角形,又因为AC=CG=2,所以作出的弧与抛物线交于点A和点P1,但A、C、G在同一条直线上,不能组成三角形.
③作线段CG的垂直平分线,因为△CGP1是等边三角形,所以P1点在线段CG的垂直平分线上;连接CF,由于l1⊥l2于点C,F是EG的中点,所以FC=FG,即F点也在线段CG的垂直平分线上,所以P2点与F点重合,即P2点的坐标是(1,- ).综上所述,点P的坐标是P1(2,- ),P2(1,- ).
点评:作为中考压轴题,本题考查的知识点比较多,包括二次函数的图象与性质、待定系数法求函数(二次函数、一次函数)解析式、等腰三角形、等边三角形以及勾股定理等.难点在于第(3)问,需要针对等腰三角形△PCG的三种可能情况分别进行讨论,在解题过程中,需要充分挖掘并利用题意隐含的条件(例如直角三角形、等边三角形),这样可以简化解答过程.
29.(2012江苏苏州,29,12分)如图,已知抛物线y= x2﹣ (b+1)x+ (b是实数且b>2)与x轴的正半轴分别交于点A、B(点A位于点B的左侧),与y轴的正半轴交于点C.
(1)点B的坐标为 (b,0) ,点C的坐标为 (0, ) (用含b的代数式表示);
(2)请你探索在第一象限内是否存在点P,使得四边形PCOB的面积等于2b,且△PBC是以点P为直角顶点的等腰直角三角形?如果存在,求出点P的坐标;如果不存在,请说明理由;
(3)请你进一步探索在第一象限内是否存在点Q,使得△QCO,△QOA和△QAB中的任意两个三角形均相似(全等可作相似的特殊情况)?如果存在,求出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
分析: (1)令y=0,即y= x2﹣ (b+1)x+ =0,解关于x的一元二次方程即可求出A,B横坐标,令x=0,求出y的值即C的纵坐标;
(2)存在,先假设存在这样的点P,使得四边形PCOB的面积等于2b,且△PBC是以点P为直角顶点的等腰直角三角形.设点P的坐标为(x,y),连接OP,过P作PD⊥x轴,PE⊥y轴,垂足分别为D、E,利用已知条件证明△PEC≌△PDB,进而求出x和y的值,从而求出P的坐标;
(3)存在,假设存在这样的点Q,使得△QCO,△QOA和△QAB中的任意两个三角形均相似,有条件可知:要使△QOA与△QAB相似,只能∠QAO=∠BAQ=90°,即QA⊥x轴;
要使△QOA与△OQC相似,只能∠QCO=90°或∠OQC=90°;再分别讨论求出满足题意Q的坐标即可.
解答: 解:(1)令y=0,即y= x2﹣ (b+1)x+ =0,
解得:x=1或b,
∵b是实数且b>2,点A位于点B的左侧,
∴点B的坐标为(b,0),
令x=0,
解得:y= ,
∴点C的坐标为(0, ),
故答案为:(b,0),(0, );
(2)存在,
假设存在这样的点P,使得四边形PCOB的面积等于2b,且△PBC是以点P为直角顶点的等腰直角三角形.
设点P的坐标为(x,y),连接OP.
则S四边形POCB=S△PCO+S△POB= • •x+ •b•y=2b,
∴x+4y=16.
过P作PD⊥x轴,PE⊥y轴,垂足分别为D、E,
∴∠PEO=∠EOD=∠ODP=90°.
∴四边形PEOD是矩形.
∴∠EPO=90°.
∴∠EPC=∠DPB.
∴△PEC≌△PDB,∴PE=PD,即x=y.
由 解得
由△PEC≌△PDB得EC=DB,即 ﹣ =b﹣ ,
解得b= >2符合题意.
∴P的坐标为( , );
(3)假设存在这样的点Q,使得△QCO,△QOA和△QAB中的任意两个三角形均相似.
∵∠QAB=∠AOQ+∠AQO,
∴∠QAB>∠AOQ,∠QAB>∠AQO.
∴要使△QOA与△QAB相似,只能∠QAO=∠BAQ=90°,即QA⊥x轴.
∵b>2,
∴AB>OA,
∴∠Q0A>∠ABQ.
∴只能∠AOQ=∠AQB.此时∠OQB=90°,
由QA⊥x轴知QA∥y轴.
∴∠COQ=∠OQA.
∴要使△QOA与△OQC相似,只能∠QCO=90°或∠OQC=90°.
(I)当∠OCQ=90°时,△CQO≌△QOA.
∴AQ=CO= .
由AQ=AQ2=OA•AB得:( )2=b﹣1.
解得:b=8±4 .
∵b>2,
∴b=8+4 .
∴点Q的坐标是(1,2+ ).
(II)当∠OQC=90°时,△QCO∽△QOA,
∴ = ,即OQ2=OC•AQ.
又OQ2=OA•OB,
∴OC•AQ=OA•OB.即 •AQ=1×b.
解得:AQ=4,此时b=17>2符合题意,
∴点Q的坐标是(1,4).
∴综上可知,存在点Q(1,2+ )或Q(1,4),使得△QCO,△QOA和△QAB中的任意两个三角形均相似.
专项十一 开放探索型问题
27.(2012连云港,27,12分)(本题满分12分)
已知梯形ABCD, AD∥BC,AB⊥BC,AD=1,AB=2,BC=3.
问题1:如图1,P为AB边上一点,以PD、PC为边做平行四边形PCQD,请问对角线PQ,DC的长能否相等,为什么?
如图2,P为AB边上任意一点,以PD、PC为边做平行四边形PCQD,请问对角线PQ,的长是否存在最小值?若果存在,请求出最小值;如果不存在,请说明理由。
问题3:P为AB边上任意一点,延长PD到E,使DE=PD,以PE、PC为边做平行四边形PCQE,请探究对角线PQ,的长是否也存在最小值?若果存在,请求出最小值;如果不存在,请说明理由。
问题4:如图3,P为DC边上任意一点,延长PA到E,使AE=nPA,(n为常数)以PE、PB为边做平行四边形PBQE,请探究对角线PQ的长是否也存在最小值?若果存在,请直接写出最小值;如果不存在,请说明理由。
【解析】.(1)只要看∠DPC能否为90°,在在Rt△DPC中,由勾股定理列出方程,根据方程是否有解确定对角线PQ与DC能不能相等。。(2)、(3)(4)可找PQ最小时点P的位置,利用全等三角形、相似三角形列方程求线段PQ的长。
【答案】
(1) 问题1:因为四边形PCQD是平行四边形,若对角线PQ、DC相等,则四边形PCQD是矩形。
所以∠DPC=90°,
因为AD=1,AB=2,BC=3.
所以DC=2 ,
设PB=x,则AP=2-x,
在Rt△DPC中,PD2+PC2=DC2,即x2+32+ (2-x)2+1=8,
化简得x2-2x+3=0,因为△=(-2)2-4×1×3=-8<0,方程无解,
所以对角线PQ与DC不可能相等。
问题2:如图2,在平行四边形PCQD中,设对角线PQ与DC相交于点G,所以点G是DC的中点,
作QH⊥BC,交BC的延长线于H。
因为AD∥BC,
所以∠ADC=∠DCH,即∠ADP+∠PDG=∠DCQ+QCH,
因为PD∥CQ,
所以∠PDC=∠DCQ,所以∠ADP=∠QCH,
又PD=CQ,
所以Rt△ADP≌Rt△HCQ,
所以AD=HC。
因为AD=1,BC=3,所以BH=4,所以当PQ⊥AB时,PQ的长最小,即为4.
问题3:如图3,设PQ与DC相较于点G。
因为PE∥CQ,PD=DE,所以 ,所以G是DC上一定点。
作QH⊥BC,交BC的延长线于H,
同理可证∠ADP=∠QCH,
所以Rt△ADP∽Rt△HCQ
即 ,所以CH=2.
所以BH=BC+CH=3+2=5,
所以当PQ⊥AB时,PQ的长最小,即为5.
问题4:存在最小值,最小值为 (n+4)。
(注:各题如有其它解法,只要正确,均可参照给分)
【点评】本题是一个动态几何题,此题是一道综合性较强的题目,主要考查学生的图感,利用点P的运动过程,确定PQ最小时,P所在线段的位置,考察到的到的知识点比较多,需要同学们利用全等三角形和相似三角形的性质确定PQ的最小值是否存在.本题的亮点是由有三角形全等到三角形相似而引出一般情况.
28.((2012江苏泰州市,28,本题满分12分)如图,已知一次函数y1=kx+b的图像与x轴相交于点A,与反比例函数y2= 的图像相交于B(-1,5)、C( )两点.点P(m,n)是一次函数y1=kx+b的图像上的动点.
(1)求k、b的值;
(2)设-1
(3)设m=1-a,如果在两个实数m与n之间(不包括m和n)有且只有一个整数,求实数a的取值范围.
(第28题图)
【解析】(1)先将B点坐标代入y2,求出c,从而确定y2的解析式,然后再将C点代入求出d,最后将B、C代入y1即可
(2)先确定△PAD的面积的解析式,如何再利用二次函数的最值解决,从而得到P点坐标
(3)分情况讨论列出不等式解决即可
【答案】(1)将B点坐标代入y2,得:c=5,将点C横坐标代入,得d=-2,将B、C代入直线解析式,求得:k=-2,b=3;
(2)令y1=0,x= ,A( ,0),由题意得,点P在线段AB上运动(不含A、B),设点P( ,n),因为DP平行于x轴,所以yD=yP=n,所以D(- ,n),所以S= PD yP= ( + ) 5=- (n- )2+ ,而-2m+3=n,得:0
(3)由已知P(1-a,2a+1),易知, m≠n,1-a≠2a+1,a≠0;若a>0,m<1
【点评】本题主要考查反比例函数、一次函数的知识,求函数的解析式通常采用“待定系数法”,此题的关键在于分清顺序逐步求解,做题过程中要特别注意线段长度与坐标之间的转换,尤其是符号的变化,还考查了数形结合、分类讨论等数学思想方法以及分析问题、解决问题的综合能力.
23. (2012浙江丽水10分,23题)(本题10分)在直角坐标系中,点A是抛物线y=x2在第二象限上的点,连接OA,过点O作OB⊥OA,交抛物线于点B,以OA、OB为边构造矩形AOBC.
(1)如图1,当点A的横坐标为_______时,矩形AOBC是正方形;
(2)如图2,当点A的横坐标为- 时,
①求点B的坐标;
②将抛物线y=x2作关于x轴的轴对称变换得到抛物线y=-x2,试判断抛物线y=-x2经过平移变换后,能否经过A,B,C三点?如果可以,说出变换的过程;如果不可以,请说明理由.
【解析】:(1)若矩形AOBC是正方形,则∠AOC=∠BOC=45°,即点A在象限角平分线上,设点A坐标为(x,-x),则有-x=x2,∴x=0(舍去)或x=-1.(2)①过点A作AE⊥x轴于点E,过点B作BF⊥x轴于点F.求出OE,AE的长,再由△AEO∽△OFB得 ,进而借助方程求出B点坐标;②过点C作CG⊥GF于点G,先求出C点坐标,再利用待定系数法求出经过A、B两点的抛物线的解析式,判断出点C在过A、B两点的抛物线上.先将抛物线化成顶点式,进而根据抛物线平移规律说出变换过程.
【解】:(1)-1.
(2)①过点A作AE⊥x轴于点E,过点B作BF⊥x轴于点F.
当x=- 时,y=(- )2= ,
即OE= ,AE= ,
由△AEO∽△OFB,得: .
设OF=t,则BF=2t,
∴t2=2t,解得t1=0(舍去),t2=2.
∴B(2,4).
②过点C作CG⊥GF于点G,∵△AEO≌△BGC,
∴CG=OE= ,BG=AE= .
∴xc=2- = ,yc=4+ = ,
∴点C( , ).
设过A、B两点的抛物线解析式为y=-x2+bx+c,由题意得
解得
∴经过A、B两点的抛物线解析式为y=-x2+3x+2.
当x= 时,y=-( )2+3× +2= ,所以点C也在抛物线上.
故经过A、B、C三点的抛物线解析式为y=x2+3x+2=-(x- )2+ .
平移方案:先将抛物线y=-x2向右平移 个单位,再向上平移 个单位得到抛物线y=-(x- )2+ .
【点评】:本题是一道几何与代数的综合题,综合考查正方形、矩形、全等三角形、相似三角形、抛物线、一元二次方程等知识,是一道综合性较强的试题,题目有一定的难度.
26.(2012四川内江,26,12分)已知△ABC为等边三角形,点D为直线BC上一动点(点D不与B,C重合),以AD为边作菱形ADEF(A、D、E、F按逆时针排列),使∠DAF=60°,连接CF.
(1)如图13─1,当点D在边BC上时,求证:①BD=CF,②AC=CF+CD;
(2)如图13─2,当点D在边BC的延长线上且其他条件不变时,结论AC=CF+CD是否成立?若不成立,请写出AC、CF、CD之间存在的数量关系,并说明理由;
(3)如图13─3,当点D在边CB的延长线上且其他条件不变时,补全图形,并直接写出AC、CF、CD之间存在的数量关系.
【解析】(1)根据等边三角形和菱形的性质发现等线段、等角,证明△ABD≌△ACF解决.(2)图形直观,CF最长,显然(1)中结论不再成立,这时模仿(1)中全等三角形的证明思路,看同样字母的两个三角形是否仍然全等,进而解决问题.(3)总结(1)(2)发现那三条线段之间就是最长的一条等于较短的两条线段之和,可以画出图形直观感受或证明发现.
【答案】解:(1)①∵△ABC是等边三角形,∴A B=AC,∠BAC=60°.
∵四边形ADEF为菱形,∴AD=AF.
∵∠BAC=∠DAF=60°,∴∠BAC-∠DAC=∠DAF-∠DAC,即∠BAD=∠CAF.
∴△ABD≌△ACF.∴BD=CF.
②∵AC=BC=BD+CD,且由①BD=CF,∴AC=CF+CD.
(2)不成立.存在的数量关系为:CF=AC+CD.
理由:由(1)同理可得△ABD≌△ACF,∴BD=CF.
∵BD=BC+CD=AC+CD,∴CF=AC+CD.
(3)CD=AC+CF.
补全图形13─3.
【点评】此题属于几何中的结论开放题,并具有探究性,让学生在图形变化过程中感受恒不变的数学现象,渗透了运动与变化的数学思想,体现了几何图形的直观性.解答此类题的关键是顺着题目铺设好的台阶一步一步走,顺着前题提供的思考方向“顺藤摸瓜”,求同存异,大胆猜想、探究.
26. (2012山东省临沂市,26,13分)如图,点A在x轴上,OA=4,将线段OA绕点O顺时针旋转1200至OB位置,
(1)求点B的坐标;
(2)求经过点A、O、B的抛物线解析式;
(3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P的坐标,若不存在,说明理由。
【解析】(1)作BC⊥x轴,垂足为C ,由旋转的定义,可得∠BCO=900,∠BOC=600,OB=4,应用三角函数可直接求得点B 的坐标;
(2)根据(1)的结论,结合图形,可得点O(0,0),点A(4,0),由待定系数法可求得抛物线解析式;
(3)以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形,存在三种形式,即OP=OB,PO=PB,BO=BP,分别讨论三种情况,成立的就存在点P;
解:(1)如图,过点B作BC⊥x轴,垂足为C ,∵OA=4,将线段OA绕点O顺时针旋转1200至OB位置,∴∠BOC=600,OB=4,∴BC=4×sin600=4× = ,OC=4×cos600=4× =2,∵点B在第三象限,∴点B(-2,- );
(2)由函数图象得,抛物线通过(-2,- ),(0,0),(4,0)三点,设抛物线解析式为y=ax2+bx,由待定系数法得, ,解得 ,∴此抛物线解析式为y= .
(3)存在。
理由:如图,抛物线的对称轴是x= ,解得 ,直线 与x轴的交点为D。设点P(2,y),
①若OP=OB,则22+|y|2=42,解得y=± ,即
P点坐标为(2, )或(2,- ),又
点B(-2,- ),∴当P点为(2, )时,
点P、O、B共线,不合题意,舍去,故点P坐标为(2,- );
②若BO=BP,则42+|y+ |2=42,解得y= ,点P坐标为(2,- );
③若PO=PB,则22+|y|2=42+|y+ |2,解得y= ,点P坐标为(2,- );
综上所述,符合条件的点P只有一个,其坐标为(2,- )。
【点评】:本题考查了二次函数的综合运用,本题主要考查了二次函数解析式的确定、函数图象交点的求法、勾股定理的应用、等腰三角形的判定等知识点.主要考查学生数形结合的数学思想方法.
24.(2012浙江省义乌市,24,12分)如图1,已知直线y=kx与抛物线 交于点A(3,6).
(1)求直线y=kx的解析式和线段OA的长度;
(2)点P为抛物线第一象限内的动点,过点P作直线PM, 交x轴于点M(点M、O不重合),交直线OA于点Q,再过点Q作直线PM的垂线,交y轴于点N.试探究:线段QM与线段QN的长度之比是否为定值?如果是,求出这个定值,如果不是,说明理由;
(3)如图2,若点B为抛物线上对称轴右侧的点,点E在线段OA上(与点O、A不重
合),点D(m,0)是x轴正半轴上的动点,且满足∠BAE=∠BED=∠AOD.继续探
究:m在什么范围时,符合条件的E点的个数分别是1个、2个?
24.【解析】(1)将点A代入y=kx可求出k的值。再由勾股定理求出OA的长。
(2)首先讨论QH与QM重合时易知 =2;当QH与QM不重合时,易知△QHM∽△QGN, .
(3)延长AB交x轴于点F,过点F作FC⊥OA于点C,过点A作AR⊥x轴于点R,易知△AOR∽△FOC,即 ,可求得OF的长即可求出F的坐标。设点B(x, ),过点B作BK⊥AR于点K,则△AKB∽△ARF, ,可求B的坐标,易求得AB的长。也可设出直线AF,将A、F代入求其解析式,然后将其与抛物线联立,求出B的坐标,进而求AB的长。
再易得△ABE∽△OED, 可求抛物线的顶点坐标,再画出几何关系图,根据不同情况求出E的个数.
解:(1)把点A(3,6)代入y=kx 得6=3k , ∴k=2 ,
∴y=2x ………………………2分
OA= ………………………………………………………………3分
(2) 是一个定值 ,理由如下:
过点Q作QG⊥y轴于点G,QH⊥x轴于点H .
①当QH与QM重合时,显然QG与QN重合,
此时 ;
②当QH与QM不重合时,∵QN⊥QM,QG⊥QH
不妨设点H,G分别在x、y轴的正半轴上
∴∠MQH =∠GQN 又∵∠QHM=∠QGN=90°∴△QHM∽△QGN …5分
∴
当点P、Q在抛物线和直线上不同位置时,同理可得 …………………7分
(3)延长AB交x轴于点F,过点F作FC⊥OA于点C,过点A作AR⊥x轴于点R
∵∠AOD=∠BAE ∴AF=OF ∴OC=AC= OA=
∵∠ARO=∠FCO=90° ∠AOR=∠FOC
∴△AOR∽△FOC ∴
∴OF= ∴点F( ,0)
设点B(x, ),过点B作BK⊥AR于点K,则△AKB∽△ARF
∴ 即 解得x1=6 ,x2=3(舍去)
∴点B(6,2) ∴BK=6-3=3 AK=6-2=4 ∴AB=5 …8分
(求AB也可采用下面的方法)
设直线AF为y=kx+b(k≠0) 把点A(3,6),点F( ,0)代入得
k= ,b=10 ∴
∴ (舍去) ∴B(6,2)∴AB=5 …8分
(其它方法求出AB的长酌情给分)
在△ABE与△OED中
∵∠BAE=∠BED ∴∠ABE+∠AEB=∠DEO+∠AEB ∴∠ABE=∠DEO
∵∠BAE=∠EOD ∴△ABE∽△OED ………………………………………9分
设OE=x,则AE= -x ( ) 由△ABE∽△OED得
∴ ∴ ( )…10分
∴顶点为( , ),
如图,当 时,OE=x= ,此时E点有1个;当 时,任取一个m的值都对应着两个x值,此时E点有2个.
∴当 时,E点只有1个 ……11分
当 时,E点有2个 ……12分
【点评】本题综合考查了反比例函数的性质、相似三角形的性质,抛物线的性质、一次函数的性质,是一道对学生能力要求较高的题.
26.(2012重庆,26,12分)已知:如图,在直角梯形ABCD中,AD//BC,∠B=90°,AD=2,BC=6,AB=3。E为BC边上一点,以BE为边作正方形BEFG,使正方形BEFG和梯形ABCD在BC的同侧.
(l)当正方形的顶点F恰好落在对角线AC上时,求BE的长;
(2)将(l)问中的正方形BEFG沿BC向右平移,记平移中的正方形BEFC为正方形B'EFG,当点E与点C重合时停止平移.设平移的距离为t,正方形B'EFG的边EF与AC交于点M,连接B'D,B'M,DM,是否存在这样的t,使△B'DM是直角三角形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;
(3)在(2)问的平移过程中,设正方形B'EFG与△ADC重叠部分的面积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式以及自变量t的取值范围.
解析:用t表示有关线段的长度,是解决本题的关键。
答案:(1)如答图1所示,设BE长为x,∵△AGF∽△ABC ∴ ,∴x=2,即BE=2
(2)如图2,由题意知,BB’=t,DH=3,BH=2,CE=4-t, ∵△CEM∽△ABC, ∴
ME=2- ,根据勾股定理得:B’M = ,B’D =t -4t+13,DM = +t+1
分三种情况讨论:①若∠DB’M=90°,则有B’M + B’D = DM ,求得t= ,②若∠B’MD=90°,则有B’M + DM = B’D ,求得t= -3,③若∠B’DM=90°则有B’D + DM = B’M ,无解
(3)当0≤t< 时,s= t
当 ≤t<2时,s=- t +t-
当2≤t< 时,s=- t +2t-
当 ≤t<4时,s=- t+
点评:解决本题的关键是会用t表示出各个线段的长度,然后用勾股定理就可求出答案。
24. (2012浙江丽水12分,24题)(本题12分)在△ABC中,∠ABC=45°,tan∠ACB= ,如图,把△ABC的一边放置在x轴上,有OB=14,OC= ,AC与y轴交于点E.
(1)求AC所在直线的函数解析式;
(2)过点O作OG⊥AC,垂足为G,求△OEG的面积;
(3)已知点F(10,0),在△ABC的边上取两点P,Q,是否存在以O,P,Q为顶点的三角形与△OFP全等,且这两个三角形在OP的异侧?若存在,请求出所有符合题意的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】:(1)解直角△OCE求出E点坐标,再利用待定系数法求直线的解析式.
(2)解直角三角形OCE,求出EG,OG,利用三角形面积公式即可求面积;(3)应分类加以讨论.
解:(1)在Rt△OCE中,OE=OCtan∠OCE= ,∴点E(0,2 ).
设直线AC的函数解析式为y=kx+2 ,有 k+2 =0,解得k=- ,
∴直线AC的函数解析式为y=- x+2 .
(2)方法1:在Rt△OGE中,tan∠EOG=tan∠OCE= ,
设EG=3t,OG=5t,OE= = t,∴2 = t,得t=2.
故EG=6,OG=10.
∴S△OEG= OG×EG= ×10×6=30.
方法2:在Rt△OCE中,∵tan∠OCE= ,∴sin∠OCE= .
∴OG=OCsin∠OCE= =10.
在Rt△OEG中,EG=OGtan∠OCE=10× =6,
∴S△OEG= OG×EG= ×10×6=30.
(3)①当点Q在AC上时,点Q即为点G,
如图1,作∠FOQ的平分线交CE于点P1,
由△OP1F≌△OP1Q,则有P1F⊥x轴,由于点P1在直线AC上,当x=10时,
y=- ×10+2 =2 -6.
∴点P1(10,2 -6).
②当点Q在AB上时,
如图2,有OQ=OF,作∠FOQ的角平分线交CE于点P2,
过点Q作QH⊥OB于点H,设OH=a,
则BH=QH=14-a,
在Rt△OQH中,a2+(14-a)2=100,
解得a1=6,a2=8.
∴Q(-6,8)或Q(-8,6),
当Q(-6,8)时,连接QF交OP2于点M,
则点M(2,4).
此时直线OM的函数解析式y=2x.
解得
∴点P2( , ).
当Q(-8,6)时,同理可求得P3( , ).
如图3,有QP4∥OF,QP4=OF=10,
设点P4的横坐标为x,则点Q的横坐标为(x-10).
∵yQ=yP,直线AB的函数解析式y=x+14.
∴(x-10)+14=- x+2 .
解得x= ,可得y= .
∴点P4( , ).
③当Q在BC边上时,如图4,OQ=OF=10,点P5在E点,
∴点P5(0,2 ).
综上所述,满足条件的点P的坐标为:
P1(10,2 -6),点P2( , ),P3( , ),P4( , ),P5(0,2 ).
【点评】:本题是一道综合性大题,要注意灵活应用所有的知识点,另外在考虑问题时要全面,不要丢解.第(3)小题中,共四种情况,易出现丢解现象.
25. (2012广州市,16, 3分)(本小题满分10分)如图10,在平行四边形ABCD中,AB=5,BC=10,F为AD的中点,CE⊥AB于E,设∠ABC= ( )
(1)当 =60°时,求CE的长;
(2)当 时,①是否存在正整数k,使得∠EFD=k∠AEF?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由。
②连接CF,当 取最大时,求tan∠DCF的值。
【解析】(2)可以按照k等于1、2、3等正整数时,把∠EFD分为几等分,从而确定k的值是否存在。(3)找出变量BE,找出 的关于自变量的函数关系式,计算出 取得最大值时,得到自变量BE的值,计算tan∠DCF的值。
【答案】解:(1)如果∠ABC=60°,在Rt△ABC中,CE=BCsin60°=10 =5
(2)①取BC的中点G,连接FG,CF,则AF=BG=DF=CG
∵AF∥BG,FD∥CG
∴四边形ABGF,四边形FGCD都是平行四边形
又∵AB=5,BC=10,
∴AB=BG=FG=CG=5,
∴四边形ABGF,四边形FGCD都是菱形
∴∠3=∠4,AB∥FG
∵AB∥FG
∴∠1=∠2
设GF交CE于M
则MG∥BE
∴
∴EM=MC
∵BE⊥CE
∴GM⊥CE
∴FM垂直平分CE
∴FE=FC
∴∠2=∠3=∠4=∠1
∴∠EFD=3∠AEF
∴k=3
②设BE=x,则AE=5-x
过点F作AB的垂线,垂足为N,则∠N=∠BEC=90°
∵AF∥BG
∴∠NAF=∠B
∴△NAF∽△EBC
∴
∴AN= ,FN= CE
EN=AE+AN=5-x+ =
在Rt△EBC中,
在Rt△NEF中, =
∴y= = + ]
=
∵-1<0
当 时, 取最大值。
∴FN= ,NE=
∴tan∠DCF=tan∠NEF= = 。
【点评】第(2)问转化为把∠EFD分为k等分,证明其中的一份等于∠AEF的问题。确定k的值。第(3)关键是列出二次函数,计算当 取得最大值时,确定BE的长,也就是确定点E的位置,把∠DCF放在直角三角形中求其正切值。
25.(2012江苏盐城,25,10分)如图①所示,已知A、B为直线 上两点,点C为直线 上方一动点,连接AC、BC,分别以AC、BC为边向△ABC外作正方形CADF和正方形CBEG,过点D作DD1⊥ 于点D1,过点E作EE1⊥ 于点E1.
(1)如图②,当点E恰好在直线 的上方时(此时E1与E重合),试说明DD1=AB
(2)在图①中,当D、E两点都在直线 的上方时,试探求三条线段DD1、EE1、AB之间的数量关系,并说明理由.
(3)如图③,当点E在直线 的下方时,请直接写出三条线段DD1、EE1、AB之间的数量关系(不需证明).
【解析】本题考查了正方形和全等三角形的判定和性质.利用两三角形全等后的对应边相等与对应角相等,是解决本题的关键(1)图②是特殊位置,直接证明三角形全等解决;
(2)先猜想三条线段DD1、EE1、AB之间的数量关系,然后根据图②启示,构造两对全等三角形证明.
(3)类比归纳、猜想出结论.
【答案】(1)∵四边形CADF和四边形CBEG都是正方形,且DD1⊥ ,∴∠DAC=∠ABC=∠DD1A=900,又∵∠ADD1+∠DAD1=900,而∠DAD1+∠ABC=900,∴∠ADD1=∠ABC,在Rt△DD1A和在Rt△BEE1中,∵∠ABC=∠DD1A,∠ADD1=∠BAC,AD=AC,∴△DD1A≌△BEE1,∴DD1=AB.
(2)AB=DD1+EE1.理由如下:过C作CM⊥AB于M,易得:△DD1A≌△ACM,∴DD1=AM,同理:
△BCM≌△EBE1,∴EE1=BM,∴AB=AM+BM= DD1+EE1.
(3)AB=DD1-EE1.
【点评】本题是对平面几何推理证明的考查,证明两条线段相等或两角相等,常用的方法就是先证得三角形全等,利用全等形的性质,推出结论,考查了同学们从特殊到一般的推理过程.
(2012四川成都,28,l2分) 如图,在平面直角坐标系xOy中,一次函数 ( 为常数)的图象与x轴交于点A( ,0),与y轴交于点C.以直线x=1为对称轴的抛物线 ( 为常数,且 ≠0)经过A,C两点,并与x轴的正半轴交于点B.
(1)求 的值及抛物线的函数表达式;
(2)设E是y轴右侧抛物线上一点,过点E作直线AC的平行线交x轴于点F.是否存在这样的点E,使得以A,C,E,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点E的坐标及相应的平行四边形的面积;若不存在,请说明理由;
(3)若P是抛物线对称轴上使△ACP的周长取得最小值的点,过点P任意作一条与y轴不平行的直线交抛物线于 , 两点,试探究 是否为定值,并写出探究过程.
解析:第(1)小题可用待定系数法进行解决;对于第(2)小题“存在”问题,若存在要指出,若不存在要说明原因。
答案:(1)∵一次函数 经过点A( ,0),
∴
∴
则C的坐标为(0, )
∵二次函数 经过点A(-3,0)、点C(0, ),且以直线x=1为对称轴
则点B的坐标为(5,0)
∴
解,得
∴二次函数为
(2)存在
根据题意,FE∥AC
要使ACEF为平行四边形
则CE∥AF
∵E在抛物线 上
∴E是C关于直线x=1的对称点,则E点的坐标为(2, )
∴
(3)要使△ACP的周长取得最小值,即为AP+CP最小
E是C关于直线x=1对称点,连接AE交对称轴于点P,则PE=CP
此时,△ACP的周长取得最小值。
如图所示,CE交x=1于点G,x=1交x轴于H
则
∴点P的坐标为(1,3)
设过点P的直线的直线 的解析式为
则
则△=
∴
∴
∴
∴ 不是定值。
点评:在本题中,第一小题考查了是知识的灵活应用能力和运算能力,第二小题是探究题,需要同学们进行细心地观察、大胆地猜测、灵活地验证。
28.(2012四川内江,28,12分)如图14,已知点A(-1,0),B(4,0),点C在y轴的正半轴上,且∠ACB=90°,抛物线y=ax2+bx+c经过A、B、C三点,其顶点为M.
(1)求抛物线y=ax2+bx+c的解析式;
(2)试判断直线CM与以AB为直径的圆的位置关系,并加以证明;
(3)在抛物线上是否存在点N,使得S△BCN=4?如果存在,那么这样的点有几个?如果不存在,请说明理由.
【解析】(1)根据∠ACB=90°及坐标系中的横、纵轴垂直关系,可证得△AOC∽△COB,进而得到OC2=OA•OB,求出OC长得到点C的坐标.(2)猜测是相切的位置关系.以AB为直径的圆的圆心是AB的中点,不妨设为点E,连接EC,EM,证得EM2=CE2+CM2即可.(3)分点N在直线BC的左下方和右上方两种情况考虑.
【答案】解:(1)∵∠CAO+∠ACO=90°,∠ACO+∠BCO=90°,
∴∠CAO=∠BCO.
∵∠AOC=∠COB=90°,∴△AOC∽△COB.∴ = .∴OC2=OA•OB=4.
∵OC>0,∴OC=2.
∵点C在y轴的非负半轴上,∴C(0,2).
由题意可设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x-4),
∴2=a(0+1)(0-4).a=- .
∴y=- (x+1)(x-4) =- x2+ x+2.
(2)直线CM与以AB为直径的圆相切.
理由:设AB中点为E,则E( ,0),当x= 时,y=- ×( )2+ × +2= .
∴M( , ),∴EM= ,EM2= ,CE2=(0- )2+(2-0)2= ,
CM2=(0- )2+(2- )2= .
∴EM2=CE2+CM2.∴CE⊥CM.
∴以AB为直径的圆与直线CM相切.
(3)存在点N,使得S△BCN=4,且这样的点有3个.
①当N在直线BC左下方时,S△BCN可以为任意正数,所以存在两个点,使S△BCN=4;
②当N在直线BC右上方时,过点N作平行于y轴的直线交BC于点Q,直线BC的解析式为y=- x+2.
设点N的坐标为(t,- t2+ t+2),则点Q的坐标为(t,- t+2),
∴NQ=- t2+ t+2-(- t+2)=- t2+2t.
∴S△BCN=S△NQC+S△NBQ= NQ•OB= (- t2+2t)×4=-t2+4t=-(t-2)2+4.
∴当t=2时,△BCN的面积最大为4.
∴存在一个点N,使得S△BCN=4.
综上,在抛物线上共存在三个点N,使得S△BCN=4.
【点评】此题综合考查了相似三角形,勾股定理,待定系数法,三角形的面积,数形结合思想等,整体难度不大,学生上手容易.第(1)问是射影定理基本图,学生普遍都会.第(2)问证明切线时,如下图,还可以过点C作CD⊥EM于D,利用相似三角形或锐角三角函数证明∠MCD=∠CED,然后由∠CEM+∠DCE=∠MCD+∠DCE=90° ,得∠MCE=90°,从而证得CE⊥CM.当然也可以过点M作y轴的垂线段MF,在△MCF与△COE中用相似三角形或锐角三角函数知识证明∠MCE=90°.第(3)问这种在抛物线上探究三角形面积类问题比较新颖,过去出现较多的情形是在抛物线落在第一象限的BC段上求解,而此题却是在整条抛物线上求解判断,富有新意,值得关注.
标签:数学试卷
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