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23. (本小题满分10分)在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线$y = x^{2} + 2bx + b^{2} + b$的顶点为A,且与y轴交于点B.
(1)求点A的坐标(用含b的代数式表示).
(2)若点B的纵坐标为m,求m的最小值.
(3)当$b < 0$,$\angle ABO$为锐角时,求b的取值范围.
(1)求点A的坐标(用含b的代数式表示).
(2)若点B的纵坐标为m,求m的最小值.
(3)当$b < 0$,$\angle ABO$为锐角时,求b的取值范围.
答案:
23.二次函数的图象与性质
解:
(1)易知$y=(x + b)^{2}+b$,
∴顶点$A$的坐标为$(-b,b)$. (2分)
(2)当$x = 0$时,$y = m = b^{2}+b=(b+\frac{1}{2})^{2}-\frac{1}{4}$.当$b=-\frac{1}{2}$时,$m$的最小值为$-\frac{1}{4}$. (6分)
(3)当$b < 0$时,顶点$A$在第四象限,又
∵$\angle ABO$为锐角,
∴点$B$在$x$轴上方.
∴$b^{2}+b > 0$,即$b(b + 1)>0$.
∵$b < 0$,
∴$b + 1 < 0$.
∴$b < - 1$. (10分)
解:
(1)易知$y=(x + b)^{2}+b$,
∴顶点$A$的坐标为$(-b,b)$. (2分)
(2)当$x = 0$时,$y = m = b^{2}+b=(b+\frac{1}{2})^{2}-\frac{1}{4}$.当$b=-\frac{1}{2}$时,$m$的最小值为$-\frac{1}{4}$. (6分)
(3)当$b < 0$时,顶点$A$在第四象限,又
∵$\angle ABO$为锐角,
∴点$B$在$x$轴上方.
∴$b^{2}+b > 0$,即$b(b + 1)>0$.
∵$b < 0$,
∴$b + 1 < 0$.
∴$b < - 1$. (10分)
24. (本小题满分12分)如图1,AD为锐角$\triangle ABC$的中线,延长AD与$\triangle ABC$的外接圆$\odot O$交于点E,点F在AD上,连接BF,CF,BE,CE,$\angle CBF = \angle BAE$.
(1)求证:四边形BECF为平行四边形.
(2)如图2,连接OF,若$OF\perp CF$,求证:$\triangle BFE$为等腰三角形.
(3)如图3,在(2)的条件下,连接OC,若OC平分$\angle ACF$,求$\tan\angle BAC$的值.



(1)求证:四边形BECF为平行四边形.
(2)如图2,连接OF,若$OF\perp CF$,求证:$\triangle BFE$为等腰三角形.
(3)如图3,在(2)的条件下,连接OC,若OC平分$\angle ACF$,求$\tan\angle BAC$的值.
答案:
24.垂径定理+圆周角定理的推论+相似三角形的判定与性质+全等三角形的判定与性质+锐角三角函数+平行四边形的判定与性质+勾股定理
解:
(1)证明:
∵点$E$在$\triangle ABC$的外接圆上,
∴$\angle BAE=\angle BCE=\angle CBF$.
∴$BF// CE$.
∵$AD$为$\triangle ABC$的中线,
∴$BD = CD$.又
∵$\angle BDF=\angle CDE$,
∴$\triangle BDF\cong\triangle CDE(ASA)$.
∴$BF = CE$.
∴四边形$BECF$为平行四边形. (4分)
(2)证明:如图1,连接$OB$,$OE$(巧作辅助线:构造等腰三角形),
∵四边形$BECF$为平行四边形,
∴$CF// BE$.
∵$OF\perp CF$,
∴$OF\perp BE$.
∵$OB = OE$,
∴$\angle BOF=\angle EOF$.又
∵$OF = OF$,
∴$\triangle BOF\cong\triangle EOF(SAS)$.
∴$FB = FE$.
∴$\triangle BFE$为等腰三角形. (8分)
(3)[第1步,证明$\triangle OCG\cong\triangle OCF$,得出$AC = 2BE$]
如图2,作$OG\perp AC$交$AC$于点$G$(巧作辅助线:构建垂直关系,应用垂径定理),
∴$AC = 2CG$(技巧:遇到“线段中点”“角平分线”与“弦”结合时,可尝试作垂线构造垂径定理,实现线段倍分关系的转化).
∵$OC$平分$\angle ACF$,
∴$\angle OCG=\angle OCF$.又
∵$\angle OFC=\angle OGC = 90^{\circ}$,$OC = OC$,
∴$\triangle OCG\cong\triangle OCF(AAS)$.
∴$CG = CF = BE$.
∴$AC = 2BE$.
[第2步,证明$\triangle ADC\sim\triangle BDE$,得出$DC = 2DE$]
∵$\angle DAC=\angle DBE$,$\angle DCA=\angle DEB$,
∴$\triangle ADC\sim\triangle BDE$.
∴$\frac{DE}{DC}=\frac{BE}{AC}=\frac{1}{2}$.
∴$DC = 2DE$.
[第3步,作$CM\perp EF$,设$DM = EM = x$,利用勾股定理表示出$CM$,再结合同角的补角相等及同角的正切值相等得出结论]
在平行四边形$BECF$中,$EF = 2DE = DC = CE$,如图2,作$CM\perp EF$交$EF$于点$M$,设$DM = EM = x$,则$CD = CE = 4x$,
∴$CM=\sqrt{CD^{2}-DM^{2}}=\sqrt{(4x)^{2}-x^{2}}=\sqrt{15}x$.
∴$\tan\angle CFE=\frac{CM}{MF}=\frac{\sqrt{15}x}{3x}=\frac{\sqrt{15}}{3}$.
∵$\angle CFE+\angle BEC=\angle FCE+\angle BEC = 180^{\circ}$,$\angle BAC+\angle BEC = 180^{\circ}$,
∴$\angle BAC=\angle CFE$.
∴$\tan\angle BAC=\frac{\sqrt{15}}{3}$. (12分)
24.垂径定理+圆周角定理的推论+相似三角形的判定与性质+全等三角形的判定与性质+锐角三角函数+平行四边形的判定与性质+勾股定理
解:
(1)证明:
∵点$E$在$\triangle ABC$的外接圆上,
∴$\angle BAE=\angle BCE=\angle CBF$.
∴$BF// CE$.
∵$AD$为$\triangle ABC$的中线,
∴$BD = CD$.又
∵$\angle BDF=\angle CDE$,
∴$\triangle BDF\cong\triangle CDE(ASA)$.
∴$BF = CE$.
∴四边形$BECF$为平行四边形. (4分)
(2)证明:如图1,连接$OB$,$OE$(巧作辅助线:构造等腰三角形),
∵四边形$BECF$为平行四边形,
∴$CF// BE$.
∵$OF\perp CF$,
∴$OF\perp BE$.
∵$OB = OE$,
∴$\angle BOF=\angle EOF$.又
∵$OF = OF$,
∴$\triangle BOF\cong\triangle EOF(SAS)$.
∴$FB = FE$.
∴$\triangle BFE$为等腰三角形. (8分)
(3)[第1步,证明$\triangle OCG\cong\triangle OCF$,得出$AC = 2BE$]
如图2,作$OG\perp AC$交$AC$于点$G$(巧作辅助线:构建垂直关系,应用垂径定理),
∴$AC = 2CG$(技巧:遇到“线段中点”“角平分线”与“弦”结合时,可尝试作垂线构造垂径定理,实现线段倍分关系的转化).
∵$OC$平分$\angle ACF$,
∴$\angle OCG=\angle OCF$.又
∵$\angle OFC=\angle OGC = 90^{\circ}$,$OC = OC$,
∴$\triangle OCG\cong\triangle OCF(AAS)$.
∴$CG = CF = BE$.
∴$AC = 2BE$.
[第2步,证明$\triangle ADC\sim\triangle BDE$,得出$DC = 2DE$]
∵$\angle DAC=\angle DBE$,$\angle DCA=\angle DEB$,
∴$\triangle ADC\sim\triangle BDE$.
∴$\frac{DE}{DC}=\frac{BE}{AC}=\frac{1}{2}$.
∴$DC = 2DE$.
[第3步,作$CM\perp EF$,设$DM = EM = x$,利用勾股定理表示出$CM$,再结合同角的补角相等及同角的正切值相等得出结论]
在平行四边形$BECF$中,$EF = 2DE = DC = CE$,如图2,作$CM\perp EF$交$EF$于点$M$,设$DM = EM = x$,则$CD = CE = 4x$,
∴$CM=\sqrt{CD^{2}-DM^{2}}=\sqrt{(4x)^{2}-x^{2}}=\sqrt{15}x$.
∴$\tan\angle CFE=\frac{CM}{MF}=\frac{\sqrt{15}x}{3x}=\frac{\sqrt{15}}{3}$.
∵$\angle CFE+\angle BEC=\angle FCE+\angle BEC = 180^{\circ}$,$\angle BAC+\angle BEC = 180^{\circ}$,
∴$\angle BAC=\angle CFE$.
∴$\tan\angle BAC=\frac{\sqrt{15}}{3}$. (12分)
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