九年级上册数学 一元二次方程单元综合测试(Word版 含答案)
九年级上册数学 一元二次方程单元综合测试(Word 版 含答案)
一、初三数学 一元二次方程易错题压轴题(难)
1.如图1,平面直角坐标系xOy 中,等腰ABC ?的底边BC 在x 轴上,8BC =,顶点A
在y 的正半轴上,2OA =,一动点E 从(3,0)出发,以每秒1个单位的速度沿CB 向左运动,到达OB 的中点停止.另一动点F 从点C 出发,以相同的速度沿CB 向左运动,到达点O 停止.已知点E 、F 同时出发,以EF 为边作正方形EFGH ,使正方形EFGH 和
ABC ?在BC 的同侧.设运动的时间为t 秒(0t ≥).
(1)当点H 落在AC 边上时,求t 的值;
(2)设正方形EFGH 与ABC ?重叠面积为S ,请问是存在t 值,使得91
36
S =?若存在,求出t 值;若不存在,请说明理由;
(3)如图2,取AC 的中点D ,连结OD ,当点E 、F 开始运动时,点M 从点O 出发,以每秒25OD DC CD DO ---运动,到达点O 停止运动.请问在点
E 的整个运动过程中,点M 可能在正方形EFGH 内(含边界)吗?如果可能,求出点M 在正方形EFGH 内(含边界)的时长;若不可能,请说明理由.
【答案】(1)t=1;(2)存在,143t =
,理由见解析;(3)可能,3455
t ≤≤或45
33t ≤≤或35t ≤≤理由见解析 【解析】 【分析】
(1)用待定系数法求出直线AC 的解析式,根据题意用t 表示出点H 的坐标,代入求解即可;
(2)根据已知,当点F 运动到点O 停止运动前,重叠最大面积是边长为1的正方形的面积,即不存在t ,使重叠面积为91
36
S =
,故t ﹥4,用待定系数法求出直线AB 的解析式,求出点H 落在BC 边上时的t 值,求出此时重叠面积为169﹤9136
,进一步求出重叠面积关于t 的表达式,代入解t 的方程即可解得t 值;
(3)由已知求得点D (2,1),
AC=
结合图形分情况讨论即可得出符合条件的时长. 【详解】
(1)由题意,A(0,2),B(-4,0),C(4,0), 设直线AC 的函数解析式为y=kx+b , 将点A 、C 坐标代入,得:
402k b b +=??
=?,解得:122
k b ?
=-
???=?, ∴直线AC 的函数解析式为1
22
y x =-
+, 当点H 落在AC 边上时,点E(3-t ,0),点H (3-t ,1), 将点H 代入1
22
y x =-
+,得: 1
1(3)22
t =--+,解得:t=1;
(2)存在,143t =
,使得9136
S =. 根据已知,当点F 运动到点O 停止运动前,重叠最大面积是边长为1的正方形的面积,即不存在t ,使重叠面积为91
36
S =
,故t ﹥4, 设直线AB 的函数解析式为y=mx+n , 将点A 、B 坐标代入,得:
402m n n -+=??
=?,解得:122
m n ?
=
???=?, ∴直线AC 的函数解析式为1
22
y x =
+, 当t ﹥4时,点E (3-t ,0)点H (3-t ,t-3),G(0,t-3), 当点H 落在AB 边上时,将点H 代入1
22
y x =
+,得: 13(3)22t t -=-+,解得:133
t =;
此时重叠的面积为2
21316
(3)(3)39
t -=-=, ∵
16
9﹤9136,∴133
﹤t ﹤5, 如图1,设GH 交AB 于S ,EH 交AB 于T,
将y=t-3代入122y x =+得:1
322
t x -=+, 解得:x=2t-10, ∴点S(2t-10,t-3),
将x=3-t 代入122y x =
+得:11
(3)2(7)22
y t t =-+=-, ∴点T 1(3,(7))2
t t --, ∴AG=5-t ,SG=10-2t ,BE=7-t ,ET=
1
(7)2
t -, 211
(7)24BET S BE ET t ?==-, 21
(5)2
ASG
S AG SG t ?==- 所以重叠面积S=AOB BET ASG S S S ???--=4-21(7)4t --2(5)t -=2527133424
t t -+-, 由2
5
271334
24t t -+-=9136得:1143t =,29215
t =﹥5(舍去), ∴143
t =
;
(3)可能,
3
5
≤t≤1或t=4. ∵点D 为AC 的中点,且OA=2,OC=4, ∴点D (2,1),AC=255 易知M 点在水平方向以每秒是4个单位的速度运动; 当0﹤t ﹤1
2
时,M 在线段OD 上,H 未到达D 点,所以M 与正方形不相遇; 当
12﹤t ﹤1时, 12+1
2÷(1+4)=35
秒, ∴t =
35时M 与正方形相遇,经过1÷(1+4)=1
5
秒后,M 点不在正方行内部,则
3455
t ≤≤; 当t=1时,由(1)知,点F 运动到原E 点处,M 点到达C 处; 当1≤t≤2时,当t=1+1÷(4-1)=
43秒时,点M 追上G 点,经过1÷(4-1)=1
3秒,点M 都在正方形EFGH 内(含边界),
45
33
t ≤≤ 当t=2时,点M 运动返回到点O 处停止运动,
当 t=3时,点E 运动返回到点O 处, 当 t=4时,点F 运动返回到点O 处, 当35t ≤≤时,点M 都在正方形EFGH 内(含边界), 综上,当3455t ≤≤或45
33
t ≤≤或35t ≤≤时,点M 可能在正方形EFGH 内(含边界).
【点睛】
本题考查了一次函数与几何图形的综合,涉及求一次函数的解析式、正方形的性质、直角三角形的性质、不规则图形的面积、解一元二次方程等知识,解答的关键是认真审题,提取相关信息,利用待定系数法、数形结合法等解题方法确定解题思路,进而推理、探究、发现和计算.
2.(1)课本情境:如图,已知矩形AOBC ,AB =6cm ,BC =16cm ,动点P 从点A 出发,以3cm/s 的速度向点O 运动,直到点O 为止;动点Q 同时从点C 出发,以2cm/s 的速度向点B 运动,与点P 同时结束运动,出发 时,点P 和点Q 之间的距离是10cm ; (2)逆向发散:当运动时间为2s 时,P ,Q 两点的距离为多少?当运动时间为4s 时,P ,Q 两点的距离为多少?
(3)拓展应用:若点P 沿着AO→OC→CB 移动,点P ,Q 分别从A ,C 同时出发,点Q 从点C 移动到点B 停止时,点P 随点Q 的停止而停止移动,求经过多长时间△POQ 的面积为
12cm2?
【答案】(1)8
5
s或
24
5
s(2)62cm;213cm(3)4s或6s
【解析】
【分析】
(1)过点P作PE⊥BC于E,得到AP=3t,CQ=2t,PE=6,EQ=16﹣3t﹣2t=16﹣5t,利用勾股定理得到方程,故可求解;
(2)根据运动时间求出EQ、PE,利用勾股定理即可求解;
(3) 分当点P在AO上时,当点P在OC上时和当点P在CB上时,根据三角形的面积公式列出方程即可求解.
【详解】
解:(1)设运动时间为t秒时,如图,过点P作PE⊥BC于E,
由运动知,AP=3t,CQ=2t,PE=6,EQ=16﹣3t﹣2t=16﹣5t,
∵点P和点Q之间的距离是10 cm,
∴62+(16﹣5t)2=100,
解得t1=8
5
,t2=
24
5
,
∴t=8
5s或
24
5
s.
故答案为8
5
s或
24
5
s
(2)t=2时,由运动知AP=3×2=6 cm,CQ=2×2=4 cm,∴四边形APEB是矩形,
∴PE=AB=6,BE=6,
∴EQ=BC﹣BE﹣CQ=16﹣6﹣4=6,
根据勾股定理得PQ=2262PE EQ +=, ∴当t =2 s 时,P ,Q 两点的距离为62 cm ;
当t =4 s 时,由运动知AP =3×4=12 cm ,CQ =2×4=8cm , ∴四边形APEB 是矩形, ∴PE =AB =6,BQ =8,CE=OP=4 ∴EQ =BC ﹣CE ﹣BQ =16﹣4﹣8=4, 根据勾股定理得PQ=22213PE EQ +=, P ,Q 两点的距离为213cm .
(3)点Q 从C 点移动到B 点所花的时间为16÷2=8s , 当点P 在AO 上时,S △POQ =2PO CO ?=(163)6
2
t -?=12, 解得t =4.
当点P 在OC 上时,S △POQ =2PO CQ ?=(316)22
t t
-?=12, 解得t =6或﹣
2
3
(舍弃). 当点P 在CB 上时,S △POQ =
2PQ CO ?=(2223)6
2
t t +-?=12, 解得t =18>8(不符合题意舍弃),
综上所述,经过4 s 或6 s 时,△POQ 的面积为12 cm 2. 【点睛】
此题主要考查勾股定理的应用、一元二次方程与动点问题,解题的关键是熟知勾股定理的应用,根据三角形的面积公式找到等量关系列出方程求解.
3.已知关于x 的方程x 2﹣(2k +1)x +k 2+1=0. (1)若方程有两个不相等的实数根,求k 的取值范围;
(2)若方程的两根恰好是一个矩形两邻边的长,且k =2,求该矩形的对角线L 的长. 【答案】(1)k >3
4
;(215 【解析】
【分析】
(1)根据关于x 的方程x 2-(2k +1)x +k 2+1=0有两个不相等的实数根,得出△>0,再解不等式即可;
(2)当k=2时,原方程x 2-5x+5=0,设方程的两根是m 、n ,则矩形两邻边的长是m 、n ,利用根与系数的关系得出m+n=5,mn=5,则矩形的对角线长为22m n +,利用完全平方公式进行变形即可求得答案. 【详解】
解:(1)∵方程x 2-(2k +1)x +k 2+1=0有两个不相等的实数根, ∴Δ=[-(2k +1)]2-4×1×(k 2+1)=4k -3>0, ∴k >
34
; (2)当k =2时,原方程为x 2-5x +5=0, 设方程的两个根为m ,n , ∴m +n =5,mn =5,
∴矩形的对角线长为:()
2
22215m n m n mn +=+-=.
【点睛】
本题考查了根的判别式、根与系数的关系、矩形的性质等,一元二次方程根的情况与判别式△的关系:(1)△>0时,方程有两个不相等的实数根;(2)△=0时,方程有两个相等的实数根;(3)△<0时,方程没有实数根.
4.阅读以下材料,并解决相应问题:
材料一:换元法是数学中的重要方法,利用换元法可以从形式上简化式子,在求解某些特殊方程时,利用换元法常常可以达到转化的目的,例如在求解一元四次方程
42210x x -+=,就可以令2
1x =,则原方程就被换元成2210t t -+=,解得 t = 1,即
21x =,从而得到原方程的解是 x = ±1
材料二:杨辉三角形是中国数学上一个伟大成就,在中国南宋数学家杨辉 1261 年所著的《详解九章算法》一书中出现,它呈现了某些特定系数在三角形中的一种有规律的几何排列,下图为杨辉三角形:
……………………………………
(1)利用换元法解方程:()
()
2
22312313+-++-=x x x x
(2)在杨辉三角形中,按照自上而下、从左往右的顺序观察, an 表示第 n 行第 2 个数(其中 n≥4),bn 表示第 n 行第 3 个数,n c 表示第(n )1-行第 3 个数,请用换元法因式分
解:()41-?+n n n b a c 【答案】(1)317x -+= 或317
x --= 或x=-1或x=-2;(2)()41-?+n n n b a c =(n 2-5n+5)2 【解析】 【分析】
(1)设t=x 2+3x-1,则原方程可化为:t 2+2t=3,求得t 的值再代回可求得方程的解; (2)根据杨辉三角形的特点得出a n ,b n ,c n ,然后代入4(b n -a n )?c n +1再因式分解即可. 【详解】
(1)解:令t=x 2+3x-1 则原方程为:t 2+2t=3 解得:t=1 或者 t=-3 当t=1时,x 2+3x-1=1 解得:317x -+=
或317x --= 当t=-3时,x 2+3x-1=-3 解得:x=-1或x=-2 ∴方程的解为:317x -+=
或317
x --= 或x=-1或x=-2 (2)解:根据杨辉三角形的特点得出: a n =n-1
(1)(2)2n n n b --= (2)(3)
2
n n n c --=
∴4(b n -a n )?c n +1=(n-1)(n-4)(n-2)(n-3)+1=(n 2-5n+4)(n 2-5n+6)+1 =(n 2-5n+4)2+2(n 2-5n+4)+1=(n 2-5n+5)2 【点睛】
本题主要考查因式分解的应用.解一些复杂的因式分解问题,常用到换元法,即对结构比较复杂的多项式,若把其中某些部分看成一个整体,用新字母代替(即换元),则能使复杂的问题简单化,明朗化,在减少多项式项数,降低多项式结构复杂程度等方面有独到作用.
5.阅读下列材料 计算:(1﹣﹣)×(+
)﹣(1﹣﹣
)(+
),令+
=t ,
则:
原式=(1﹣t )(t +)﹣(1﹣t ﹣)t =t +﹣t 2﹣
+t 2=
在上面的问题中,用一个字母代表式子中的某一部分,能达到简化计算的目的,这种思想方法叫做“换元法”,请用“换元法”解决下列问题:
(1)计算:(1﹣﹣)×(+)﹣(1﹣﹣)×
(+)
(2)因式分解:(a2﹣5a+3)(a2﹣5a+7)+4
(3)解方程:(x2+4x+1)(x2+4x+3)=3
【答案】(1);(2)(a2﹣5a+5)2;(3)x1=0,x2=﹣4,x3=x4=﹣2
【解析】
【分析】
(1)仿照材料内容,令+=t代入原式计算.
(2)观察式子找相同部分进行换元,令a2﹣5a=t代入原式进行因式分解,最后要记得把t换为a.
(3)观察式子找相同部分进行换元,令x2+4x=t代入原方程,即得到关于t的一元二次方程,得到t的两个解后要代回去求出4个x的解.
【详解】
(1)令+=t,则:
原式=(1﹣t)(t+)﹣(1﹣t﹣)t=t+﹣t2﹣﹣t+t2+=
(2)令a2﹣5a=t,则:
原式=(t+3)(t+7)+4=t2+7t+3t+21+4=t2+10t+25=(t+5)2=(a2﹣5a+5)2
(3)令x2+4x=t,则原方程转化为:
(t+1)(t+3)=3
t2+4t+3=3
t(t+4)=0
∴t1=0,t2=﹣4
当x2+4x=0时,
x(x+4)=0
解得:x1=0,x2=﹣4
当x2+4x=﹣4时,
x2+4x+4=0
(x+2)2=0
解得:x3=x4=﹣2
【点睛】
本题考查用换元法进行整式的运算,因式分解,解一元二次方程.利用换元法一般可达到降次效果,从而简便运算.
6.已知关于x 的一元二次方程(x ﹣3)(x ﹣4)﹣m 2=0. (1)求证:对任意实数m ,方程总有2个不相等的实数根; (2)若方程的一个根是2,求m 的值及方程的另一个根.
【答案】(1)证明见解析;(2)m 的值为±2,方程的另一个根是5. 【解析】 【分析】
(1)先把方程化为一般式,利用根的判别式△=b 2-4ac 证明判断即可;
(2)根据方程的根,利用代入法即可求解m 的值,然后还原方程求出另一个解即可. 【详解】 (1)证明:
∵(x ﹣3)(x ﹣4)﹣m 2=0, ∴x 2﹣7x+12﹣m 2=0,
∴△=(﹣7)2﹣4(12﹣m 2)=1+4m 2, ∵m 2≥0, ∴△>0,
∴对任意实数m ,方程总有2个不相等的实数根; (2)解:∵方程的一个根是2, ∴4﹣14+12﹣m 2=0,解得m=±,
∴原方程为x 2﹣7x+10=0,解得x=2或x=5,
即m 的值为±,方程的另一个根是5.
【点睛】
此题主要考查了一元二次方程根的判别式,熟练掌握一元二次方程的根的判别式与根的关系是关键.
当△=b 2-4ac >0时,方程有两个不相等的实数根; 当△=b 2-4ac=0时,方程有两个相等的实数根; 当△=b 2-4ac <0时,方程没有实数根.
7.已知关于x 的一元二次方程()2
2
2130x k x k --+-=有两个实数根.
()1求k 的取值范围;
()2设方程两实数根分别为1x ,2x ,且满足221223x x +=,求k 的值.
【答案】(1)13
4
k ≤;(2)2k =-. 【解析】 【分析】
()1根据方程有实数根得出()()
22[2k 1]41k 38k 50=---??-=-+≥,解之可得.
()2利用根与系数的关系可用k 表示出12x x +和12x x 的值,根据条件可得到关于k 的方
程,可求得k 的值,注意利用根的判别式进行取舍. 【详解】 解:()
1关于x 的一元二次方程()2
2
2130x k x k --+-=有两个实数根,
0∴≥,即()()22
[21]4134130k k k ---??-=-+≥,
解得134
k ≤
. ()2由根与系数的关系可得1221x x k +=-,2123x x k =-,
()
22
2222121212()2(21)23247x x x x x x k k k k ∴+=+-=---=-+, 22
1223x x +=,
224723k k ∴-+=,解得4k =,或2k =-,
13
4
k ≤
, 4k ∴=舍去, 2k ∴=-. 【点睛】
本题考查了一元二次方程2
ax bx c 0(a 0,++=≠a ,b ,c 为常数)根的判别式.当0>,
方程有两个不相等的实数根;当0=,方程有两个相等的实数根;当0<,方程没有实数根.以及根与系数的关系.
8.如图,已知AB 是⊙O 的弦,半径OA=2,OA 和AB 的长度是关于x 的一元二次方程x 2﹣4x+a=0的两个实数根. (1)求弦AB 的长度; (2)计算S △AOB ;
(3)⊙O 上一动点P 从A 点出发,沿逆时针方向运动一周,当S △POA =S △AOB 时,求P 点所经过的弧长(不考虑点P 与点B 重合的情形).
【答案】(1)AB=2;(2)S △AOB 33)当S △POA =S △AOB 时,P 点所经过的弧长分别是
43π、83π、103π. 【解析】
试题分析:(1)OA 和AB 的长度是一元二次方程的根,所以利用一元二次方程的根与系数的关系即可求出AB 的长度;
(2)作出△AOB的高OC,然后求出OC的长度即可求出面积;
(3)由题意知:两三角形有公共的底边,要面积相等,即高要相等.
试题解析:(1)由题意知:OA和AB的长度是x2﹣4x+a=0的两个实数根,
∴OA+AB=﹣
4
1
-
=4,
∵OA=2,
∴AB=2;
(2)过点C作OC⊥AB于点C,
∵OA=AB=OB=2,∴△AOB是等边三角形,∴AC=1
2
AB=1,
在Rt△ACO中,由勾股定理可得:OC=3,∴S△AOB=1
2
AB﹒OC=
1
2
×2×3=3;
(3)延长AO交⊙O于点D,由于△AOB与△POA有公共边OA,
当S△POA=S△AOB时,∴△AOB与△POA高相等,
由(2)可知:等边△AOB的高为3,∴点P到直线OA的距离为3,这样点共有3个①过点B作BP1∥OA交⊙O于点P1,∴∠BOP1=60°,
∴此时点P经过的弧长为:1202
180
π?
=
4
3
π
,
②作点P2,使得P1与P2关于直线OA对称,∴∠P2OD=60°,
∴此时点P经过的弧长为:2402
180
π?
=
8
3
π
,
③作点P3,使得B与P3关于直线OA对称,∴∠P3OP2=60°,
∴此时P经过的弧长为:3002
180
π?
=
10
3
π
,
综上所述:当S△POA=S△AOB时,P点所经过的弧长分别是4
3
π
、
8
3
π
、
10
3
π
.
【点睛】本题主要考查了一元二次方程与圆的综合知识.涉及等边三角形性质,圆的对称性等知识,能综合运用所学知识,选择恰当的方法进行解题是关键.
9.如图直线y=kx+k交x轴负半轴于点A,交y轴正半轴于点B,且AB=2
(1)求k的值;
(2)点P从A出发,以每秒1个单位的速度沿射线AB运动,过点P作直线AB的垂线交x轴于点Q,连接OP,设△PQO的面积为S,点P运动时间为t,求S与t的函数关系式,
并直接写出t的取值范围;
(3)在(2)的条件下,当P在AB的延长线上,若OQ+AB=7(BQ﹣OP),求此时直线PQ的解析式.
【答案】(1)k32)当0<t<1
2
时,S=
1
2
?OQ?P y=
1
2
(1﹣2t
3
=﹣
3
23
.
当t>1
2
时,S=
1
2
OQ?P y=
1
2
(2t﹣1)?
3
2
t=
3
2
t2﹣
3
4
t.(3)直线PQ的解析式为
y 353
.
【解析】【分析】
(1)求出点B的坐标即可解决问题;(2)分两种情形①当0<t<1
2
时,②当t>
1
2
时,根据S=1
2
OQ?P y,分别求解即可;(3)根据已知条件构建方程求出t,推出点P,Q
的坐标即可解决问题.
【详解】
解:(1)对于直线y=kx+k,令y=0,可得x=﹣1,∴A(﹣1,0),
∴OA=1,∵AB=2,
∴OB223
AB OA
-=
∴k3
(2)如图,
∵tan ∠BAO =3OB
OA
= ∴∠BAO =60°, ∵PQ ⊥AB ,
∴∠APQ =90°, ∴∠AQP =30°, ∴AQ =2AP =2t ,
当0<t <
12时,S =12?OQ ?P y =12(1﹣2t 3323
. 当t >
12时,S =12OQ ?P y =12(2t ﹣1)?
32t =32t 2﹣3
4
t . (3)∵OQ +AB 7(BQ ﹣OP ),
∴2t ﹣1+222
21373(21)(1)24t t t +--+
∴2t +127
1t t -+∴4t 2+4t +1=7t 2﹣7t +7, ∴3t 2﹣11t +6=0, 解得t =3或2
3
(舍弃), ∴P (
1233Q (5,0), 设直线PQ 的解析式为y =kx +b ,则有133
250k b k b ?+=
???+=?
解得353k b ?=????=??
,
∴直线PQ
的解析式为353
33
y x =-+
. 【点睛】
本题属于一次函数综合题,考查了一次函数的性质,三角形的面积,无理方程等知识,解题的关键是学会利用参数构建方程解决问题.
10.使得函数值为零的自变量的值称为函数的零点.例如,对于函数1y x =-,令y=0,可得x=1,我们就说1是函数1y x =-的零点. 己知函数2
22(3)y x mx m =--+(m m 为常数).
(1)当m =0时,求该函数的零点;
(2)证明:无论m 取何值,该函数总有两个零点; (3)设函数的两个零点分别为1x 和2x ,且
12111
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x x +=-,此时函数图象与x 轴的交点分 别为A 、B(点A 在点B 左侧),点M 在直线10y x =-上,当MA+MB 最小时,求直线AM 的函数解析式.
【答案】(1)当m =0时,该函数的零点为6和6-. (2)见解析,
(3)AM 的解析式为1
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y x =--. 【解析】 【分析】
(1)根据题中给出的函数的零点的定义,将m=0代入y=x 2-2mx-2(m+3),然后令y=0即可解得函数的零点;
(2)令y=0,函数变为一元二次方程,要想证明方程有两个解,只需证明△>0即可; (3)根据题中条件求出函数解析式进而求得A 、B 两点坐标,个、作点B 关于直线y=x-10的对称点B′,连接AB′,求出点B′的坐标即可求得当MA+MB 最小时,直线AM 的函数解析式 【详解】
(1)当m =0时,该函数的零点为6和6-.
(2)令y=0,得△=
∴无论m 取何值,方程
总有两个不相等的实数根.
即无论m 取何值,该函数总有两个零点. (3)依题意有,
由
解得
.
∴函数的解析式为.
令y=0,解得
∴A(
),B(4,0)
作点B 关于直线10y x =-的对称点B’,连结AB’, 则AB’与直线10y x =-的交点就是满足条件的M 点.
易求得直线10y x =-与x 轴、y 轴的交点分别为C (10,0),D (0,10). 连结CB’,则∠BCD=45° ∴BC=CB’=6,∠B’CD=∠BCD=45° ∴∠BCB’=90° 即B’(106-,)
设直线AB’的解析式为y kx b =+,则
20{106k b k b -+=+=-,解得112
k b =-=-, ∴直线AB’的解析式为1
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y x =--, 即AM 的解析式为1
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y x =-
-.