如图,抛物线与x轴交于点A、B,与y轴交于点C.
(1)直接写出点A、C及顶点D的坐标;
(2)向右平移上述抛物线,记平移后点A的对应点为A′,点C的对应点为C′,若四边形AA′C′C为菱形,求平移后抛物线的表达式;
(3)记AC′与原抛物线的对称轴相交于点E,试在x轴上找点P,使得以点A、E、P为顶点的三角形与△A′C′E相似.
网友回答
解:(1)∵,
∴当y=0时,x2+x-4=0,
解得x1=-3,x2=1,
∴A点坐标为(-3,0).
∵x=0时,y=-4,
∴C点坐标为(0,-4).
∵y=x2+x-4=(x2+2x)-4=(x+1)2-,
∴顶点D的坐标为(-1,-);
(2)∵四边形AA′C′C为菱形,
∴AA′=AC===5,
∴将A(-3,0)向右平移5个单位长度,得到A′(2,0),
∴将y=(x+1)2-向右平移5个单位长度得到平移后抛物线的表达式为y=(x-4)2-;
(3)设直线AC′的解析式为y=kx+b,
∵A(-3,0),C′点坐标为(5,-4),
∴,解得,
∴直线AC′的解析式为y=-x-,
当x=-1时,y=-×(-1)-=-1,
∴点E的坐标为(-1,-1),
∵A′(2,0),
∴A′E==,A′C′=AA′=5,C′E==3,AE==.
以点A、E、P为顶点的三角形与△A′C′E相似时,根据点P的位置分两种情况:
①如果点P在A点右边的x轴上;
∵四边形AA′C′C为菱形,
∴AA′=A′C′,
∴∠A′AC′=∠A′C′A.
∴当=时,△AEP∽△C′A′E,或者当=时,△AEP∽△C′EA′,
∴=,或者=,
解得AP=3,或者AP=,
∴P点坐标为P1(0,0),P2(-,0);
②如果点P在A点左边的x轴上;
∵∠EAP>90°,∠EA′C′>90°,
∴以点A、E、P为顶点的三角形与△A′C′E相似时,A与A′一定对应.
∵tan∠EAO=,∠C′A′F=,
∴∠EAO<∠C′A′F,
∴180°-∠EAO>180°-∠C′A′F>180°-∠C′A′F-∠EA′O,
∴∠EAP>∠EA′C′,
∴此时,以点A、E、P为顶点的三角形与△A′C′E不可能相似.
综上所述,所求P点坐标为P1(0,0),P2(-,0).
解析分析:(1)在抛物线的解析式中,令y=0,求出x的值,得到A点坐标;令x=0,求出y的值,得到C点坐标;利用配方法将一般式写成顶点式,根据二次函数的性质得到顶点D的坐标;
(2)先根据菱形的四边相等得出AA′=AC=5,则由点向右平移,横坐标相加,纵坐标不变可知将A向右平移5个单位长度,得到A′,再根据图形的平移规律与图形上点的平移规律相同,及解析式左加右减的平移规律得出平移后抛物线的表达式;
(3)先运用待定系数法求出直线AC′的解析式,将x=-1代入,求出y的值,得到点E的坐标.再根据点P的位置分两种情况进行讨论:①如果点P在A点右边的x轴上;先由菱形的性质得出AA′=A′C′,则∠A′AC′=∠A′C′A,即A与C′一定对应,所以当=时,△AEP∽△C′A′E,或者当=时,△AEP∽△C′EA′,分别将数据代入计算即可求出AP的值,进而得到P点坐标为;②如果点P在A点左边的x轴上;先由∠EAP>90°,∠EA′C′>90°,得出以点A、E、P为顶点的三角形与△A′C′E相似时,A与A′一定对应,再证明∠EAP≠∠EA′C′,得出△AEP与△A′C′E不可能相似.
点评:本题是二次函数的综合题型,其中涉及到的知识点有运用待定系数法求一次函数的解析式,二次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,菱形的性质,点、图形平移的规律,相似三角形的判定与性质,综合性较强,有一定难度.运用数形结合及分类讨论是解题的关键.