八上数学压轴题(含答案)

八上数学压轴题(含答案)

以下是一道八年级上册的数学压轴题及其详细解答:

题目

在平面直角坐标系中,抛物线$y = ax^2 + bx + c$($a \neq 0$)与$x$轴交于点$A(-1,0)$,$B(3,0)$,与$y$轴交于点$C$,其对称轴与$x$轴交于点$D$。

(1)求抛物线的对称轴;

(2)若点$C$的坐标为$(0,3)$,求抛物线的解析式;

(3)在(2)的条件下,点$P$是抛物线上的一个动点,且位于第一象限内,当点$P$到直线$BC$的距离最大时,求点$P$的坐标。

答案

(1)

由于抛物线$y = ax^2 + bx + c$与$x$轴交于点$A(-1,0)$,$B(3,0)$,根据抛物线的对称性,其对称轴为两点横坐标和的一半,即:

$x = \frac{-1 + 3}{2} = 1$

所以,抛物线的对称轴为直线$x = 1$。

(2)

已知抛物线的对称轴为直线$x = 1$,且经过点$A(-1,0)$,$B(3,0)$,可以设抛物线的解析式为:

$y = a(x - 1)^2 - 4a$

(因为当$x = 1$时,$y$取到最小值,且最小值为$-4a$,由于$A$、$B$两点在$x$轴上,所以最小值的绝对值为$AB$的长度的一半的平方的相反数,即$4a$,但注意这里$a$的符号未定,所以写为$-4a$)

又因为抛物线经过点$C(0,3)$,代入得:

$3 = a(0 - 1)^2 - 4a$

$3 = a - 4a$

$3 = -3a$

解得:$a = -1$。

所以,抛物线的解析式为:

$y = -(x - 1)^2 + 4$

即:$y = -x^2 + 2x + 3$。

(3)

设直线$BC$的解析式为$y = kx + b$,代入点$B(3,0)$,$C(0,3)$得:

$\begin{cases} 3k + b = 0 \ b = 3 \end{cases}$

解得:

$\begin{cases} k = -1 \ b = 3 \end{cases}$

所以,直线$BC$的解析式为$y = -x + 3$。

设点$P$的坐标为$(m, -m^2 + 2m + 3)$,过点$P$作$PH \perp BC$于点$H$,则$PH$的长度即为点$P$到直线$BC$的距离。

由于$PH \perp BC$,所以直线$PH$的斜率为直线$BC$斜率的负倒数,即斜率为1。

设直线$PH$的解析式为$y = x + t$,代入点$P$的坐标得:

$-m^2 + 2m + 3 = m + t$

解得:

$t = -m^2 + m + 3$

所以,直线$PH$的解析式为$y = x - m^2 + m + 3$。

联立直线$PH$和直线$BC$的解析式得:

$\begin{cases} y = x - m^2 + m + 3 \ y = -x + 3 \end{cases}$

解得:

$\begin{cases} x = \frac{m^2 - m}{2} \ y = \frac{-m^2 + m + 6}{2} \end{cases}$

所以,点$H$的坐标为$(\frac{m^2 - m}{2}, \frac{-m^2 + m + 6}{2})$。

利用两点间距离公式计算$PH$的长度:

$PH = \sqrt{(\frac{m^2 - m}{2} - m)^2 + (\frac{-m^2 + m + 6}{2} + m^2 - 2m - 3)^2}$

$= \sqrt{\frac{(m^2 - 3m)^2}{4} + \frac{(m^2 - 3m)^2}{4}}$

$= \sqrt{\frac{(m^2 - 3m)^2}{2}}$

$= \frac{|m^2 - 3m|}{\sqrt{2}}$

由于点$P$在第一象限内,所以$m > 0$,且当$m = \frac{3}{2}$时,$PH$取得最大值,即点$P$到直线$BC$的距离最大。

此时,点$P$的坐标为$(\frac{3}{2}, \frac{15}{4})$。