如图,直角三角形ABC中,∠ABC=90°,B(2,0),经过A、B、C三点的抛物线y=x2-2x+k与y轴交于点A,与x轴的另一个交点为D.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)⊙B是以点B为圆心,OB长为半径的圆,以点D为圆心的⊙D与直线BC相切,请你通过计算说明:⊙B与⊙D的位置关系;
(3)在直线AD下方的抛物线上是否存在一点P,使四边形APDC的面积最大?若存在,请你求出点P的坐标和四边形APDC面积的最大值;若不存在,请你说明理由.
网友回答
解:(1)∵抛物线y=x2-2x+k经过点B(2,0),
∴×4-2×2+k=0,k=3;
故抛物线的解析式:y=x2-2x+3.
(2)由(1)的抛物线解析式知:A(0,3)、D(6,0);
设⊙D与直线BC的切点为E,连接DE,则 DE⊥BE;
∵∠ABC=90°,
∴∠ABO=∠BDE=90°-∠DBE,又∠AOB=∠BED=90°,
∴△AOB∽△BED,有:=,即 =,r=≈2.2;
∴2.2-2<BD<2.2+2,即rD-rB<BD<rD+rB
∴⊙B与⊙D的位置关系为相交.
(3)过点C作CF⊥x轴于点F,设点C(x,x2-2x+3),则 CF=x2-2x+3,BF=x-2;
同(2)可证得:Rt△AOB∽Rt△BFC,有:
=,即 =
解得:x1=2(舍)、x2=;
则C(,),CF=,DF=OF-OD=-6=;
故S△ADC=S梯形AOFC-S△AOD-S△CDF
=×(3+)×-×3×6-××
=;
由A(0,3)、D(6,0)得,直线AD:y=-x+3;
过点P作PQ∥y轴,交直线AD于点Q;设点P(x,x2-2x+3),则Q(x,-x+3),PQ=(-x+3)-(x2-2x+3)=-x2+x;
则S△APD=×PQ×OD=×(-x2+x)×6=-x2+x;
则S四边形APDC=S△ADC+S△APD=-x2+x+=-(x-3)2+;
综上,当x=3,即 P(3,-)时,四边形APDC的面积最大,且最大值为.
解析分析:(1)直接将点B的坐标代入抛物线的解析式中,即可确定待定系数的值.
(2)此题的关键是求出点D的坐标(由此得到BD的距离)以及⊙D的半径,首先由抛物线的解析式求出点D的坐标,再连接圆心D与切点,通过构建的相似三角形来解.然后通过比较两圆的半径以及BD的长来得到两圆的位置关系.
(3)由于∠ABC是直角,过点C作x轴的垂线,通过构建的相似三角形可以求出点C的坐标表达式,再代入抛物线的解析式中可确定点C的坐标,然后通过图形间的面积和差关系求出△ADC的面积;若△APDC的面积最大,那么△APD的面积最大(因为△ADC的面积是定值),可先求出直线AD的解析式,然后过点D作y轴的平行线,交直线AD于Q,在表达出点P、Q的坐标后,可得到线段PQ的表达式,以PQ为底,点A、D横坐标的差的绝对值为高,可求出△APD的面积,由此可得四边形APDC的面积与点P的横坐标函数关系式,根据函数的性质可求出四边形APDC的最大面积以及此时点P的坐标.
点评:此题主要考查了函数解析式的确定、相似三角形的应用、圆与圆的位置关系、图形面积的解法以及二次函数的应用等重点知识;在解题过程中要注意数形结合思想的合理应用.