2023-2024学年湖南省永州市新田县九年级(上)期末数学试卷(含解析)
展开1.下列方程中,是一元二次方程的是( )
A. 2x+1=0B. x2−1=0C. y+x=1D. 1x+x2=1
2.下列计算正确的是( )
A. x2⋅x3=x5B. (x3)3=x6
C. x(x+1)=x2+1D. (2a−1)2=4a2−1
3.若反比例函数y=kx(k≠0)的图象经过点(2,−1),则k的值是( )
A. 2B. −2C. 12D. −12
4.空气是由多种气体混合而成的,为了直观地介绍空气各成分的百分比,最适合使用的统计图是( )
A. 条形图B. 折线图C. 扇形图D. 直方图
5.已知点A(−2,y1),B(−1,y2),C(1,y3)均在反比例函数y=3x的图象上,则y1,y2,y3的大小关系是( )
A. y1
A. y=(x−3)2+4B. y=(x+3)2+4C. y=(x−3)2−4D. y=(x+3)2−4
7.如图,在直角坐标系中,△ABC的三个顶点分别为A(1,2),B(2,1),C(3,2),现以原点O为位似中心,在第一象限内作与△ABC的位似比为2的位似图形△A′B′C′,则顶点C′的坐标是( )
A. (2,4)
B. (4,2)
C. (6,4)
D. (5,4)
8.关于x的一元二次方程kx2+2x−1=0有两个相等的实数根,则k=( )
A. −2B. −1C. 0D. 1
9.已知蓄电池的电压为定值,使用某蓄电池时,电流I(单位:A)与电阻R(单位:Ω)是反比例函数关系,它的图象如图所示,则当电阻为6Ω时,电流为( )
A. 3A
B. 4A
C. 6A
D. 8A
10.在平面直角坐标系中,直线y=kx+1与抛物线y=14x2交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则下列结论:①x1+x2=4k;②y1y2=1;③AB长的最小值为4;④若点N(0,−1),则AN⊥BN.其中正确的有( )
A. ①②④B. ①③④C. ①②③D. ①②③④
二、填空题:本题共8小题,每小题3分,共24分。
11.在函数y=2x−8中,自变量x的取值范围是______.
12.若关于x的方程x2+mx−6=0的一个根为1,则m= ______.
13.如图,在△ABC中,D、E分别是AB、AC的中点,连接DE,若S△ADE=1,则S△ABC= ______.
14.为了解某湿地的A种候鸟的情况,从中捕捉30只,戴上识别卡井放回,经过一段时间后观察发现,300只A种候鸟中有6只佩有识别卡,由此估计该湿地约有______只A种候鸟.
15.抛物线y=3(x−1)2+8的顶点坐标为______.
16.如图,在网格中,每个小正方形的边长均为1,每个小正方形的顶点称为格点.点A、B、C三点都在格点上,则sin∠ABC= ______.
17.1275年,我国南宋数学家杨辉在《田亩比类乘除算法》中提出这样一个问题:直田积八百六十四步,只云阔不及长一十二步.问阔及长各几步.意思是:矩形面积864平方步,宽比长少12步,问宽和长各几步.若设长为x步,则可列方程为 .
18.如图,在平面直角坐标系xOy中,点A,B都在反比例函数y=kx(x>0)的图象上,延长AB交y轴于点C,过点A作AD⊥y轴于点D,连接BD并延长,交x轴于点E,连接CE.若AB=2BC,△CDE的面积是4,则k的值为______.
三、解答题:本题共7小题,共58分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
19.(本小题8分)
计算:(12)−1+4cs60°−(5−π)0.
20.(本小题8分)
先化简,再求值:(1+1a−1)÷aa2−1,其中a= 2−1.
21.(本小题8分)
如图,在矩形ABCD中,E是BC的中点,DF⊥AE,垂足为F.
(1)求证:△ABE∽△DFA;
(2)若AB=6,BC=4,求AF的长.
22.(本小题8分)
为落实“双减”政策,某校利用课后服务开展了“书香校园”的读书活动,活动中,为了解学生对书籍种类(A:艺术类,B:科技类,C:文学类,D:体育类)的喜欢情况,在全校范围内随机抽取若干名学生,进行问卷调查(每个被调查的学生必须选择而且只能在这四种类型中选择一项)将数据进行整理并绘制成两幅不完整的统计图.
(1)这次调查中,一共调查了______名学生;
(2)在扇形统计图中,“D”部分所对应的圆心角的度数为______度;并补全条形统计图.
(3)若全校有4800名学生,请估计喜欢B(科技类)的学生有多少名?
23.(本小题8分)
如图所示,一次函数y1=−x+m与反比例函数y2=kx相交于点A和点B(3,−1).
(1)求m的值和反比例函数解析式;
(2)当y1>y2时,求x的取值范围.
24.(本小题8分)
建设美丽城市,改造老旧小区.某市2021年投入资金1000万元,2023年投入资金1440万元,现假定每年投入资金的增长率相同.
(1)求该市改造老旧小区投入资金的年平均增长率;
(2)2023年老旧小区改造的平均费用为每个72万元.2024年为提高老旧小区品质,每个小区改造费用增加10%.如果投入资金年增长率保持不变,求该市在2024年最多可以改造多少个老旧小区?
25.(本小题10分)
在平面直角坐标系xOy中,把与x轴交点相同的二次函数图象称为“共根抛物线”.如图,抛物线L1:y=14x2−32x−4的顶点为D,交x轴于点A,B(点A在点B左侧),交y轴于点C.抛物线L2与L1是“共根抛物线”,其顶点为P.
(1)若抛物线L2经过点(2,−12),求L2对应的函数表达式;
(2)当△APC的周长最小时,求点P的坐标;
(3)设点Q是抛物线L1上的一个动点,且位于其对称轴的右侧.若△DPQ与△ABC相似,求其“共根抛物线”L2的顶点P的坐标.
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:A、2x+1=0未知数的最高次数是1,不是一元二次方程,故此选项不符合题意;
B、x2−1=0是一元二次方程,故此选项符合题意;
C、y+x=1含有2个未知数,不是一元二次方程,故此选项不符合题意;
D、1x+x2=1含有分式,不是一元二次方程,故此选项不符合题意.
故选:B.
利用一元二次方程定义进行解答即可.
此题主要考查了一元二次方程定义,关键是掌握判断一个方程是否是一元二次方程应注意抓住5个方面:“化简后”;“一个未知数”;“未知数的最高次数是2”;“二次项的系数不等于0”;“整式方程”.
2.【答案】A
【解析】解:A、x2⋅x3=x5,本选项符合题意;
B、(x3)3=x9≠x6,本选项不符合题意;
C、x(x+1)=x2+x,本选项不符合题意;
D、(2a−1)2=4a2−4a+1≠4a2−1,本选项不符合题意;
故选:A.
根据同底数幂的乘法与幂的乘方、完全平方公式、整式的乘法对每个式子一一判断即可.
此题主要考查了整式的混合运算,正确掌握相关运算法则是解题关键.
3.【答案】B
【解析】解:由题意,将点(2,−1)代入y=kx(k≠0),
可得:k2=−1,
解得:k=−2.
故选:B.
根据反比例函数图象上点的坐标特征,将点(2,−1)代入求解即可得出k的值.
本题主要考查了反比例函数图象上点的坐标特征,牢记“函数图象上任意一点的坐标都满足函数关系式”是解题的关键.
4.【答案】C
【解析】解:根据题意,得
要求直观反映空气的组成情况,即各部分在总体中所占的百分比,结合统计图各自的特点,应选择扇形统计图.
故选:C.
扇形统计图表示的是部分在总体中所占的百分比,但一般不能直接从图中得到具体的数据;
折线统计图表示的是事物的变化情况;
条形统计图能清楚地表示出每个项目的具体数目;
频数分布直方图清楚显示在各个不同区间内取值,各组频数分布情况,易于显示各组之间频数的差别.
此题考查扇形统计图、折线统计图、条形统计图各自的特点.
5.【答案】B
【解析】解:∵反比例函数y=3x,
∴该函数的图象位于第一、三象限,在每个象限内y随x的增大而减小,
∵点A(−2,y1),B(−1,y2),C(1,y3)均在反比例函数y=3x的图象上,
∴y2
根据反比例函数的性质,可以判断出y1,y2,y3的大小关系.
本题考查反比例函数图象上点的坐标特征,解答本题的关键是明确题意,利用反比例函数的性质解答.
6.【答案】A
【解析】解:将抛物线y=x2先向右平移3个单位,再向上平移4个单位,得到的抛物线是
y=(x−3)2+4.
故选:A.
根据“左加右减,上加下减”的法则进行解得即可.
本题主要考查了二次函数的图象与几何变换,熟记“左加右减,上加下减”的法则是解决问题的关键.
7.【答案】C
【解析】解:∵△ABC与△A′B′C′位似,△A′B′C′与△ABC的相似比为2:1,
∴△ABC与△A′B′C′位似比为1:2,
∵点C的坐标为(3,2),
∴点F的坐标为(3×2,2×2),即(6,4),
故选:C.
根据位似变换的性质解答即可.
本题考查的是位似变换的性质、相似三角形的性质,在平面直角坐标系中,如果位似变换是以原点为位似中心,相似比为k,那么位似图形对应点的坐标的比等于k或−k.
8.【答案】B
【解析】解:根据题意得k≠0且Δ=22−4k×(−1)=0,
解得k=−1.
故选:B.
利用一元二次方程的定义和判别式的意义得到k≠0且Δ=22−4k×(−1)=0,然后解关于k的方程即可.
本题考查了根的判别式:一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根与Δ=b2−4ac有如下关系:当Δ>0时,方程有两个不相等的实数根;当Δ=0时,方程有两个相等的实数根;当Δ<0时,方程无实数根.
9.【答案】B
【解析】解:设I=UR,
∵图象过(8,3),
∴U=24,
∴I=24R,
当电阻为6Ω时,电流为:I=246=4(A).
故选:B.
根据函数图象可设I=UR,再将(8,3)代入即可得出函数关系式,从而解决问题.
本题考查了反比例函数的应用,关键是掌握函数图象上点的坐标必能满足解析式.
10.【答案】C
【解析】解:由题意,联立方程组y=kx+1y=14x2,
∴可得得x1,x2满足方程14x2−kx−1=0;y1,y2满足方程y2−(2+4k2)y+1=0.
依据根与系数的关系得,x1+x2=4k,x1⋅x2=−4,y1+y2=4k2+2,y1⋅y2=1,
∴①、②正确.
由两点间距离公式得,AB= (x1−x2)2+(y1−y2)2= (x1+x2)2−4x1x2+(y1+y2)2−4y1y2=4(k2+1).
∴当k=0时,AB最小值为4.
∴③正确.
由题意,kAN=y1+1x1,kBN=y2+1x2,
∴kAN⋅kBN=y1+1x1⋅y2+1x2=(y1+1)(y2+1)x1x2=4k2+2+1+1−4=−k2−1.
∴当k=0时,AN⊥BN;当k≠0是,AN与BN不垂直.
∴④错误.
故选:C.
根据题意联立方程组y=kx+1y=14x2,于是得到x1,x2满足方程14x2−kx−1=0;y1,y2满足方程y2−(2+4k2)y+1=0.依据根与系数的关系得到x1+x2=4k,x1⋅x2=−4,y1+y2=4k2+2,y1⋅y2=1,于是得到①、②正确.根据两点间距离公式得到AB=4(k2+1).当k=0时,AB最小值为4.得到③正确.根据如图得到kAN=y1+1x1,kBN=y2+1x2,于是得到kAN⋅kBN=−k2−1.当k=0时,AN⊥BN;当k≠0是,AN与BN不垂直.于是得到④错误.
本题主要考查了二次函数的图象与一次函数图象的交点问题,解题时要能将问题转化成一元二次方程问题解决是关键.
11.【答案】x≠8
【解析】解:由题意得:x−8≠0,
解得:x≠8,
故答案为:x≠8.
根据分式的分母不为零列出不等式,解不等式得到答案.
本题考查的是函数自变量的取值范围的确定,熟记分式的分母不为零是解题的关键.
12.【答案】5
【解析】解:∵关于x的方程x2+mx−6=0的一个根是1,代入方程x2+mx−6=0得:
∴12+m−6=0,
∴m=5,
故答案为:5.
由关于x的方程x2+mx−6=0的一个根是1,得出将x=1代入方程x2+mx−6=0求出即可.
此题主要考查了一元二次方程的解,由方程的根为−1,代入方程是解决问题的关键.
13.【答案】4
【解析】解:∵D、E分别是AB、AC的中点,
∴DE是△ABC的中位线,
∴DE//BC,且DE=12BC,
∴△ADE∽△ABC,
∴S△ADES△ABC=(DEBC)2=14,
又∵S△ADE=1,
∴S△ABC=4.
故答案为:4.
首先判断△ADE∽△ABC,根据面积比等于相似比平方求出△ADE与△ABC的比,继而可得出S△ABC的值.
本题考查了相似三角形的判定与性质,解答本题的关键是得出DE是△ABC的中位线,判断△ADE∽△ABC,要求同学们掌握相似三角形的面积比等于相似比平方.
14.【答案】1500
【解析】解:设该湿地约有x只A种候鸟,
则300:6=x:30,
解得x=1500.
答:估计该湿地约有1500只A种候鸟.
故答案为:1500.
在样本中300只A种候鸟中有6只佩有识别卡,即可求得有识别卡的所占比例,而这一比例也适用于整体,据此即可解答.
本题主要考查的是通过样本去估计总体,只需将样本“成比例地放大”为总体即可.
15.【答案】(1,8)
【解析】解:∵抛物线y=3(x−1)2+8是顶点式,
∴顶点坐标是(1,8).
故答案为:(1,8).
已知抛物线顶点式y=a(x−h)2+ka≠0,顶点坐标是(h,k).
本题考查由抛物线的顶点坐标式写出抛物线顶点的坐标,比较容易.
16.【答案】 22
【解析】解:如图,连接AC,
由勾股定理得:AB2=22+42=20,BC2=12+32=10,AC2=12+32=10,
则BC2+AC2=AB2,
∴∠ACB=90°,
∴sin∠ABC=ACAB= 102 5= 22,
故答案为: 22.
连接AC,根据勾股定理的逆定理得到∠ACB=90°,根据正弦的定义计算,得到答案.
本题考查的是解直角三角形、勾股定理的逆定理,根据勾股定理的逆定理得到∠ACB=90°是解题的关键.
17.【答案】x(x−12)=864
【解析】【分析】
本题考查了由实际问题抽象出一元二次方程以及数学常识,找准等量关系,正确列出一元二次方程是解题的关键.
由长和宽之间的关系可得出宽为(x−12)步,根据矩形的面积为864平方步,即可得出关于x的一元二次方程,此题得解.
【解答】
解:∵长为x步,宽比长少12步,
∴宽为(x−12)步.
依题意,得:x(x−12)=864.
18.【答案】16
【解析】解:过点B作BF⊥AD于点F,连接AE,设点A的坐标为(a,ka),点B的坐标为(b,kb),则AD=a,AF=a−b,BF=kb−ka,
∵AB=2BC,
∴ABAC=23,
∵AD⊥y轴于点D,
∴CD//BF,
∴△ABF∽△ACD,
∴ABAC=AFAD=BFCD,
∴ABAC=a−ba=23,
∴a=3b,
∴AF=a−b=2b,BF=kb−ka=2k3b,CD=32BF=32×2k3b=kb,
∵△CDE的面积是4,
∴EO×CD=2S△CDE=8,
∴EO=8kb=8bk,
又∵DO=ka=k3b,
∴S△EOC=12×EO×OD=12×8bk×k3b=43,
∵∠BDF=∠DEO,∠BFD=∠DOE,
∴△BFD∽△DOE,
∴BDDE=BFDO=2k3bk3b=2,
∵△CDE的面积是4,
∴S△BCD=2S△CDE=8,则S△BCE=12,
∴S△ABE=2△BCE=24,
∴12AD⋅BF+12AD⋅OD=24,
∴12a(kb−ka)+12a⋅ka=24,
则123b(kb−k3b)+123b⋅k3b=24,
即32k−12k+12k=24,
解得k=16,
故答案为:16.
过点B作BF⊥AD于点F,连接AE,设点A的坐标为(a,ka),点B的坐标为(b,kb),则AD=a,AF=a−b,BF=kb−ka,证明△ABF∽△ACD,则ABAC=AFAD,得到a=3b,根据S△ABE=2△BCE=12,进一步列式即可求出k的值.
此题考查反比例函数的图象和性质、相似三角形的判定和性质等知识,解题的关键是正确寻找相似三角形解决问题.
19.【答案】解:由题意,原式=2+4×12−1
=2+2−1
=3.
【解析】先算负整数指数幂,零指数幂,特殊角的三角函数值,再算乘法,最后算加减即可.
本题主要考查实数的运算,解答的关键是对相应的运算法则的掌握.
20.【答案】解:(1+1a−1)÷aa2−1
=a−1+1a−1⋅(a+1)(a−1)a
=aa−1⋅(a+1)(a−1)a
=a+1,
当a= 2−1时,原式= 2−1+1= 2.
【解析】原式括号中两项通分并利用同分母分式的加法法则计算,同时利用除法法则变形,约分得到最简结果,最后把a的值代入计算即可.
本题考查了分式的化简求值,熟练掌握运算法则是解本题的关键.
21.【答案】(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴AD//BC,∠B=90°,
∴∠DAF=∠AEB,
∵DF⊥AE,
∴∠AFD=∠B=90°,
∴△ABE∽△DFA;
(2)解:∵E是BC的中点,BC=4,
∴BE=2,
∵AB=6,
∴AE= AB2+BE2= 62+22=2 10,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AD=BC=4,
∵△ABE∽△DFA,
∴BEAF=AEAD,
∴AF=BE⋅ADAE=2×42 10=25 10.
【解析】(1)由矩形性质得AD//BC,进而由平行线的性质得∠AEB=∠DAF,再根据两角对应相等的两个三角形相似;
(2)由E是BC的中点,求得BE,再由勾股定理求得AE,再由相似三角形的性质求得AF.
本题主要考查了矩形的性质,相似三角形的性质与判定,勾股定理,关键是证明三角形相似.
22.【答案】解:(1)200 ;(2)54;
C的人数是:200×30%=60(名),
补图如下:
(3)4800×70200=1680(名),
答:估计喜欢B(科技类)的学生有1680名.
【解析】解:(1)40÷20%=200(名),
故答案为:200;
(2)D所占百分比为30200×100%=15%,
扇形统计图中“D”所在扇形的圆心角的度数为:360°×15%=54°,
故答案为54;
补全的条形统计图见答案;
(3)见答案。
(1)根据A类的人数和所占的百分比,即可求出总人数;
(2)用整体1减去A、C、D类所占的百分比,即可求出扇形统计图中“D”所在扇形的圆心角的度数;用总人数乘以所占的百分比,求出C的人数,从而补全图形;
(2)扇形统计图中“D”所在扇形的圆心角的度数等于D所占的百分比乘以360∘即可;用总人数乘以所占的百分比,求出C的人数,从而补全条形统计图;
(3)总人数乘以样本中B所占百分比即可得.
此题主要考查了条形统计图和扇形统计图的应用,正确利用条形统计图得出正确信息是解题关键.
23.【答案】解:(1)∵一次函数y1=−x+m与反比例函数y2=kx相交于点A和点B(3,−1),
∴−1=−3+m,−1=k3,
解得m=2,k=−3,
∴反比例函数的解析式为y2=−3x;
(2)解方程组y=−x+2y=−3x,得x=−1y=3或x=3y=−1,
∴A(−1,3),
观察图象可得,当y1>y2时,x的取值范围为x<−1或0
(2)先求出A点坐标,再根据图象即可得到y1>y2时x的取值范围.
本题考查了反比例函数与一次函数的交点问题:求反比例函数与一次函数的交点坐标,把两个函数关系式联立成方程组求解,若方程组有解则两者有交点,方程组无解,则两者无交点.也考查了一次函数图象上点的坐标特征,待定系数法求反比例函数的解析式,以及利用数形结合思想解不等式.
24.【答案】解:(1)设该市改造老旧小区投入资金的年平均增长率为x,
依题意得:1000(1+x)2=1440,
解得:x1=0.2=20%,x2=−2.2(不合题意,舍去).
答:该市改造老旧小区投入资金的年平均增长率为20%;
(2)设该市在2024年可以改造y个老旧小区,
依题意得:72×(1+10%)y≤1440×(1+20%),
解得:y≤24011,
又∵y为整数,
∴y的最大值为21.
答:该市在2024年最多可以改造21个老旧小区.
【解析】(1)设该市改造老旧小区投入资金的年平均增长率为x,利用2023年投入资金金额=2021年投入资金金额×(1+年平均增长率)2,即可得出关于x的一元二次方程,解之取其正值即可得出结论;
(2)设该市在2024年可以改造y个老旧小区,根据2024年改造老旧小区所需资金不多于2024年投入资金金额,即可得出关于y的一元一次不等式,解之取其中的最大整数值即可得出结论.
本题考查了一元二次方程的应用以及一元一次不等式的应用,解题的关键是:(1)找准等量关系,正确列出一元二次方程;(2)根据各数量之间的关系,正确列出一元一次不等式.
25.【答案】解:(1)当y=0时,14x2−32x−4=0,解得x=−2或8,
∴A(−2,0),B(8,0),C(0,−4),
由题意设抛物线L2对应的函数表达式为y=a(x+2)(x−8),
把(2,−12)代入y=a(x+2)(x−8),
−12=−24a,
解得a=12,
∴L2对应的函数表达式为y=12(x+2)(x−8)=12x2−3x−8;
(2)由定义可知,P点在直线x=3上,
∵A、B关于直线x=3对称,
连接BC于直线x=3的交点即为P点,连接AP,
∴AP=BP,
此时△APC的周长最小,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∵B(8,0),C(0,−4),
∴8k+b=0b=−4,解得k=12b=−4,
∴直线BC的解析式为y=12x−4,
∴P(3,−52);
(3)由题意,AB=10,CB= 82+42=4 5,CA=2 5,
∴AB2=BC2+AC2,
∴∠ACB=90°,CB=2CA,
∵y=14x2−32x−4=14(x−3)2−254,
∴顶点D(3,−254),
由题意,∠PDQ不可能是直角,
第一种情形:当∠DPQ=90°时,
①如图2中,当△QDP∽△ABC时,QPDP=ACBC=12,
设Q(x,14x2−32x−4),则P(3,14x2−32x−4),
∴DP=14x2−32x−4−(−254)=14x2−32x+94,QP=x−3,
∵PD=2QP,
∴2x−6=14x2−32x+94,解得x=11或3(舍去),
∴P(3,394);
②如图3中,当△DQP∽△ABC时,同法可得PQ=2PD,
x−3=12x2−3x+92,
解得x=5或3(舍去),
∴P(5,−214);
第二种情形:当∠DQP=90°.
①如图4中,当△PDQ∽△ABC时,PQDQ=ACBC=12,
过点Q作QM⊥PD于M.则△QDM∽△PDQ,
∴QMMD=PQDQ=12,由图4可知,M(3,394),Q(11,394),
∴MD=16,MQ=8,
∴DQ=8 5,
由DQDM=PDDQ,可得PD=20,
∵D(3,−254),
∴P(3,554);
②当△DPQ∽△ABC时,过点Q作QM⊥PD于M.
同法可得M(3,−214),Q(5,−214),
∴DM=1,QM=2,QD= 5,
由QDDM=PDDQ,可得PD=5,
∴P(3,−54).
综上所述:P点坐标为(3,394)或(3,−214)或(3,554)或3,−54).
【解析】(1)设抛物线L2的函数解析式为y=a(x+2)(x−8),将点(2,−12)代入y=a(x+2)(x−8)求出a的值,即可求函数的解析式;
(2)连接BC于直线x=3的交点即为P点,连接AP,此时△APC的周长最小,再确定△ACP是直角三角形,利用面积公式求面积即可;
(3)由题意,顶点D(3,−254),∠PDQ不可能是直角,第一种情形:当∠DPQ=90°时,①如图2中,当△QDP∽△ABC时.②如图3中,当△DQP∽△ABC时.第二种情形:当∠DQP=90°.①如图4中,当△PDQ∽△ABC时.②当△DPQ∽△ABC时,分别求解即可解决问题.
本题属于二次函数综合题,考查了二次函数的图象及性质,熟练掌握二次函数的图象及性质,轴对称求最短距离,相似三角形的判定和性质,直角三角形的判定,理解新定义,确定P点在直线x=3上是解题的关键.
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