如图,在直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c过点A(-1,0)、B(3,0)且与y轴交与点C,点D为抛物线对称轴x=l上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求当AD+CD最小时点D的坐标;
(3)有这样的点D能使△ACD为直角三角形吗?若能,求出点D的坐标;若不能请说明理由.
网友回答
解:(1)∵抛物线y=ax2+2x+c过点A(-1,0)、B(3,0),
∴,解得,
∴抛物线的解析式为y=-x2+2x+3;
(2)如图,连接BC交对称轴与点D,连接AD,则AD=BD,
此时AD+CD=BD+CD=BC最小.
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∵B(3,0),C(0,3),
∴,解得,
∴y=-x+3,
令x=1,y=-1+3=2,
∴点D的坐标为(1,2);
(3)有这样的点D能使△ACD为直角三角形,理由如下:
如果△ACD为直角三角形,可分三种情况讨论:
①当∠ACD=90°时,如图,过点D作DE⊥y轴于点E.
在△CED与△AOC中,
∵∠DCE=∠CAO=90°-∠OCA,∠DEC=∠COA=90°,
∴△CED∽△AOC,
∴=,即=,
∴CE=,
∴OE=OC-CE=3-=,
∴点D的坐标为(1,);
②当∠CAD=90°时,如图,设抛物线的对称轴x=l与x轴交于点F.
在△DFA与△AOC中,
∵∠DAF=∠ACO=90°-∠FAC,∠DFA=∠AOC=90°,
∴△DFA∽△AOC,
∴=,即=,
∴DF=,
∴点D的坐标为(1,-);
③当∠CDA=90°时,如图,过点D作DG⊥y轴于点G,设D的坐标为(1,m).
在△CGD与△AFD中,
∵∠CDG=∠ADF=90°-∠ADG,∠CGD=∠AFD=90°,
∴△CGD∽△AFD,
∴=,即=,
整理,得m2-3m+2=0,
解得m=1或m=2,
∴点D的坐标为(1,1)或(1,2).
综上所述,点D的坐标为(1,)或(1,-)或(1,1)或(1,2).
解析分析:(1)将A(-1,0)、B(3,0)两点的坐标代入y=ax2+2x+c,运用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)由于A与B关于抛物线的对称轴得出,所以连接BC交对称轴与点D,则此时AD+CD最小.运用待定系数法求出直线BC的解析式,令x=1,求出y的值,即可得到点D的坐标;
(3)△ACD为直角三角形时,分三种情况讨论:①∠ACD=90°;②∠CAD=90°;③∠CDA=90°.
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、二次函数的解析式,轴对称的性质,直角三角形的性质,相似三角形的判定与性质,综合性较强,难度适中.在一个三角形中没有明确哪一个角是直角时,应分情况讨论.运用数形结合、分类讨论及方程思想是解题的关键.