一次函数 $y=\dfrac 34x$ 的图象如图所示,它与二次函数 $y=ax^2-4ax+c$ 的图象交于 $A,B$ 两点(其中点 $A$ 在点 $B$ 的左侧),与这个二次函数图象的对称轴交于点 $C$.设二次函数图象的顶点为 $D$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
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    代几综合
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    函数与面积
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    代几综合
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    函数与面积
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    代几综合
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    等腰三角形的存在性
  1. 若点 $D$ 与点 $C$ 关于 $x$ 轴对称,且 $\triangle ACD$ 的面积等于 $3$,求此二次函数的关系式;
    标注
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      代几综合
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      函数与面积
    答案
    二次函数的解析式为 $y=\dfrac 38x^2-\dfrac 32x$
    解析
    由 $y=ax^2-4ax+c=a\left(x-2\right)^2-4a+c$,
    可得二次函数图象的对称轴为直线 $x=2$.
    把 $x=2$ 代入一次函数 $y=\dfrac 34x$ 解析式,得点 $C\left(2,\dfrac 32\right)$.因为点 $D$ 与点 $C$ 关于 $x$ 轴对称,
    从而点 $D\left(2,-\dfrac 32\right)$,$CD=3$.
    设 $A\left(m,\dfrac 34 m\right)$,则 $m<2$.
    由 $S_{\triangle ACD}=3$,得 $\dfrac 12\times 3\times \left(2-m\right)=3$,
    解得 $m=0$,即点 $A\left(0,0\right)$.
    将 $A,D$ 坐标代入二次函数解析式,得 $\begin{cases} c=0, \\ -4a+c=-\dfrac 32,\end{cases}$
    解得 $\begin{cases}a=\dfrac 38,\\c=0.\end{cases}$
    所以二次函数的解析式为 $y=\dfrac 38x^2-\dfrac 32x$.
  2. 若 $CD=AC$,且 $\triangle ACD$ 的面积等于 $10$,求此二次函数的关系式.
    标注
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      代几综合
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      函数与面积
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      代几综合
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      等腰三角形的存在性
    答案
    二次函数的解析式为 $y=\dfrac 18x^2-\dfrac 12x-3$ 或 $y=-\dfrac 12x^2+2x+\dfrac 92$
    解析
    过点 $A$ 作 $AE\perp CD$ 于点 $E$.设 $A\left(m,\dfrac 34m\right)$,则 $m<2$.则 $AE=2-m$,$CE=\dfrac 32-\dfrac 34m$,
    从而 $AC=\sqrt {AE^2+CE^2}=\sqrt {\left(2-m\right)^2+\left(\dfrac 32-\dfrac 34m\right)^2} =\dfrac 54\left(2-m\right)$.
    由 $S_{\triangle ACD}=10$,得 $\dfrac 12\times \dfrac 54\left(2-m\right)^2=10$,
    解得 $m_1=-2$,$m_2=6$(舍去),
    所以点 $A\left(-2,-\dfrac 32\right)$,$CD=5$.
    ① 若 $a>0$,则点 $D$ 在点 $C$ 下方,则点 $D\left(2,-\dfrac 72\right)$.所以 $\begin{cases} 12a+c=-\dfrac 32,\\ -4a+c=-\dfrac 72,\end{cases}$ 解得 $\begin{cases} a=\dfrac 18, \\ c=-3.\end{cases}$
    此时二次函数解析式为 $y=\dfrac 18x^2-\dfrac 12x-3$;
    ② 若 $a<0$,则点 $D$ 在点 $C$ 上方,则点 $D\left(2,\dfrac {13}{2}\right)$.所以 $\begin{cases}12a+c=-\dfrac 32, \\ -4a+c=\dfrac {13}{2}.\end{cases}$ 解得 $\begin{cases}a=-\dfrac 12, \\ c=\dfrac 92.\end{cases}$
    此时二次函数的解析式为 $y=-\dfrac 12x^2+2x+\dfrac 92$.
    综上可得,二次函数的解析式为 $y=\dfrac 18x^2-\dfrac 12x-3$ 或 $y=-\dfrac 12x^2+2x+\dfrac 92$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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