解:
(1) $\because$ 点$A,B$的坐标分别为$(-3,0),(0,4),$
$\therefore OA=3,$$OB=4,$
$\therefore AB=\sqrt{3^2+4^2}=5。$
$\because$ 四边形$ABCD$是菱形,
$\therefore BC // AD,$$BC=AB=5,$
$\therefore C(5,4)。$
(2) 点$C$在这条抛物线上,理由如下:
把$A(-3,0),B(0,4)$代入$y=-\frac{1}{6}x^2 + bx + c,$得
$\begin{cases}\frac{3}{2} - 3b + c = 0 \\ c = 4 \end{cases}$
解得$\begin{cases} b=\frac{5}{6} \\ c=4 \end{cases}$
$\therefore$ 抛物线对应的函数解析式为$y=-\frac{1}{6}x^2 + \frac{5}{6}x + 4。$
当$x=5$时,$y=-\frac{1}{6} × 5^2 + \frac{5}{6} × 5 + 4 = 4,$
$\therefore$ 点$C$在这条抛物线上。
解:
$\because$ 抛物线的顶点在正方形$ABCD$的内部(包括边上),
结合题图,可得当抛物线的顶点在点$D$处时,开口最小,$a$最小;当抛物线的顶点在点$B$处时,开口最大,$a$最大。
$\because A(0,1),B(1,1),$四边形$ABCD$是正方形,
$\therefore AD=AB=1,$$\therefore D(0,2)。$
当抛物线的顶点与点$D$重合,即顶点坐标为$(0,2)$时,抛物线对应的函数解析式为$y=ax^2 + 2。$
$\because$ 抛物线过点$M(-1,0),$
$\therefore 0=a + 2,$解得$a=-2。$
当抛物线的顶点与点$B$重合,即顶点坐标为$(1,1)$时,抛物线对应的函数解析式为$y=a(x-1)^2 + 1。$
$\because$ 抛物线过点$M(-1,0),$
$\therefore 0=4a + 1,$解得$a=-\frac{1}{4}。$
$\therefore a$的取值范围是$-2 ≤ a ≤ -\frac{1}{4}。$
【分析】 要解决本题,需先利用菱形的性质和已知角度求出抛物线上三个点的坐标,再代入抛物线解析式求解参数a。首先根据菱形边长确定A点坐标,结合∠AOC=120°求出C点坐标,最后将三点坐标代入抛物线解析式联立计算即可。 【解析】 1. 确定各点坐标: 菱形OABC边长为2,O为原点(0,0),A在x轴上,故A点坐标为(2,0); 已知∠AOC=120°,OC=2,过C作x轴垂线,可得C点横坐标为$-OC·\cos60°=-2×\frac{1}{2}=-1$,纵坐标为$OC·\sin60°=2×\frac{\sqrt{3}}{2}=\sqrt{3}$,即C(-1,√3)。 2. 代入抛物线解析式计算: 抛物线$y=ax^2+bx$过A(2,0),代入得:$0=a·2^2 + b·2$,化简得$2a + b=0$,即$b=-2a$; 再将C(-1,√3)和$b=-2a$代入抛物线得:$\sqrt{3}=a·(-1)^2 + (-2a)·(-1)$,即$\sqrt{3}=a + 2a$,解得$a=\frac{\sqrt{3}}{3}$。 【答案】 B 【知识点】 二次函数解析式,菱形性质,坐标与图形 【点评】 本题结合菱形性质与二次函数,核心是利用几何特征确定抛物线上点的坐标,再通过待定系数法求解参数,需掌握菱形的坐标计算和二次函数代入法,属于中等难度的综合题。 【难度系数】 0.5
【分析】 要解决这道题,分两步思考:第一步,求点C的坐标,需先利用A、B的坐标,通过勾股定理算出AB的长度,再根据菱形“对边平行且相等”的性质,确定BC的长度和方向,进而得到点C的坐标;第二步,判断点C是否在抛物线上,需用待定系数法求出抛物线的解析式,再将点C的横坐标代入解析式,计算对应的纵坐标,与点C的实际纵坐标对比,即可得出结论。 【解析】 (1) 已知点A(-3,0),B(0,4),则OA=3,OB=4,由勾股定理得: AB = √(OA² + OB²) = √(3² + 4²) = 5。 因为四边形ABCD是菱形,所以BC = AB = 5,且BC//AD(AD在x轴上),因此BC平行于x轴,点C的纵坐标与点B相同,为4,横坐标为0 + 5 = 5,故点C的坐标为(5,4)。 (2) 将A(-3,0)、B(0,4)代入抛物线$y = -\dfrac{1}{6}x^2 + bx + c$,得方程组: $\begin{cases} -\dfrac{1}{6}×(-3)^2 + b×(-3) + c = 0 \\ c = 4 \end{cases}$ 化简第一个方程:$-\dfrac{3}{2} - 3b + c = 0$,把c=4代入,解得: $-\dfrac{3}{2} - 3b + 4 = 0 → \dfrac{5}{2} = 3b → b = \dfrac{5}{6}$。 所以抛物线的解析式为$y = -\dfrac{1}{6}x^2 + \dfrac{5}{6}x + 4$。 当x=5时,代入解析式得: $y = -\dfrac{1}{6}×5^2 + \dfrac{5}{6}×5 + 4 = -\dfrac{25}{6} + \dfrac{25}{6} + 4 = 4$,与点C的纵坐标相等,因此点C在这条抛物线上。 【答案】 (1) 点C的坐标为(5,4);(2) 点C在这条抛物线上。 【知识点】 菱形的性质,二次函数解析式的确定,二次函数图像上点的坐标特征 【点评】 本题综合考查菱形性质与二次函数的应用,解题关键是利用菱形对边相等平行的性质求点坐标,再用待定系数法求抛物线解析式,属于中等难度的基础综合题,需掌握相关几何与代数的基本方法。 【难度系数】 0.6
【分析】 要解决本题,需结合抛物线的对称性和正方形的性质推导点的坐标关系,再代入抛物线解析式计算。首先,抛物线$y=ax^2+c$的对称轴为y轴,顶点B在y轴上;四边形ABCO是正方形,A、C关于y轴对称,利用正方形边长相等、垂直的性质确定A点坐标与参数$a、c$的关系,最终代入抛物线解析式求出$ac$的值。 【解析】 1. 确定顶点坐标:抛物线$y=ax^2+c$的顶点在y轴上,故顶点$B(0,c)$,由图知$c<0$。 2. 利用正方形性质推导坐标关系:因四边形ABCO是正方形,且抛物线关于y轴对称,设$A(-m,n)(m>0,n<0)$,则$C(m,n)$。 由$OA⊥ AB$,向量$\overrightarrow{OA}=(-m,n)$,$\overrightarrow{AB}=(m,c-n)$,点积为0得:$-m^2 +n(c-n)=0$,即$m^2=nc-n^2$; 由$OA=AB$,边长平方相等得:$m^2+n^2=m^2+(c-n)^2$,化简得$n=\frac{c}{2}$($c≠0$)。 3. 计算$m^2$:将$n=\frac{c}{2}$代入$m^2=nc-n^2$,得$m^2=\frac{c^2}{4}$,故$m=-\frac{c}{2}$($m>0,c<0$)。 4. 代入抛物线解析式:A点$(-m,n)$在抛物线上,代入$y=ax^2+c$得: $\frac{c}{2}=a·\frac{c^2}{4}+c$,移项化简:$-\frac{c}{2}=\frac{ac^2}{4}$,两边除以$c$($c≠0$)得$ac=-2$。 【答案】 $-2$ 【知识点】 二次函数解析式、正方形性质 【点评】 本题结合二次函数与正方形的性质,核心是利用对称性和正方形的几何特征建立坐标关系,考查数形结合思想,属于中等难度的综合题。 【难度系数】 0.5
【分析】 要解决本题,需先确定正方形ABCD各顶点坐标,再利用抛物线的顶点式结合已知点M(-1,0),根据抛物线顶点在正方形内部(含边界)的条件,找到顶点在正方形边界时对应的a值,进而确定a的取值范围。首先,由A(0,1)、B(1,1)及正方形边长为1,可得D(0,2)、C(1,2),明确正方形顶点的横纵坐标范围;再结合抛物线过M(-1,0),用顶点式建立参数关系,分析顶点在正方形边界时的a的最值,从而得到a的范围。 【解析】 1. 确定正方形ABCD的顶点坐标: 已知A(0,1)、B(1,1),正方形边长为1,因此D点坐标为(0,2),C点坐标为(1,2),即正方形ABCD的顶点范围为:顶点的横坐标$ h∈[0,1] $,纵坐标$ k∈[1,2] $。 2. 设抛物线的顶点式: 抛物线的顶点式为$ y=a(x-h)^2 + k $,其中(h,k)为顶点坐标,且抛物线过点M(-1,0),将M(-1,0)代入顶点式得: $ 0 = a(-1 - h)^2 + k $,整理得$ k = -a(1+h)^2 $。 3. 分析a的最值: 因为抛物线顶点在正方形内部(含边界),所以$ 1 ≤ k ≤ 2 $,且抛物线开口向下,故$ a < 0 $,即$ -a > 0 $。 当顶点在D(0,2)时,$ h=0 $,$ k=2 $,代入$ k = -a(1+h)^2 $得:$ 2 = -a(1+0)^2 $,解得$ a = -2 $; 当顶点在B(1,1)时,$ h=1 $,$ k=1 $,代入$ k = -a(1+h)^2 $得:$ 1 = -a(1+1)^2 $,即$ 1 = -4a $,解得$ a = -\frac{1}{4} $。 因此,a的取值范围是$ -2 ≤ a ≤ -\frac{1}{4} $。 【答案】 $ -2 ≤ a ≤ -\frac{1}{4} $ 【知识点】 二次函数顶点式、正方形坐标、二次函数性质 【点评】 本题结合正方形的坐标特征与二次函数的顶点式,考查参数范围的求解,关键是确定抛物线顶点在正方形边界时的特殊情况,进而求出a的最值,属于中等难度的二次函数应用问题。 【难度系数】 0.3
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