如图,在矩形OABC中,已知A、C两点的坐标分别为A(4,0)、C(0,2),D为OA的中点.设点这P是∠AOC平分线上的一个动点(不与点O重合).
(1)填空:无论点P运动到何处,PC______PD(填“>”、“<”或“=”);
(2)当点P运动到与点B的距离最小时,试确定过O、P、D三点的抛物线的解析式;
(3)设点E是(2)中所确定抛物线的顶点,当点P运动到何处时,△PDE的周长最小?求出此时点P的坐标和△PDE的周长.
网友回答
解:(1)∵∠COP=∠DOP=45°,OC=OD=2,OP=OP,
∴△COP≌△DOP;
故PC=PD.
(2)过点B作∠AOC的平分线的垂线,垂足为P,点P即为所求.
易知点F的坐标为(2,2),
故BF=2,作PM⊥BF,
∵△PBF是等腰直角三角形,
∴PM=BF=1,
∴点P的坐标为(3,3).
∵抛物线经过原点,
∴设抛物线的解析式为y=ax2+bx;
又∵抛物线经过点P(3,3)和点D(2,0),
∴有
解得
∴抛物线的解析式为y=x2-2x.
(3)由等腰直角三角形的对称性知D点关于∠AOC的平分线的对称点即为C点.
连接EC,它与∠AOC的平分线的交点即为所求的P点(因为PE+PD=EC,而两点之间线段最短),此时△PED的周长最小;
∵抛物线y=x2-ax的顶点E的坐标(1,-1),C点的坐标(0,2),
设CE所在直线的解析式为y=kx+b,则有,
解得;
∴CE所在直线的解析式为y=-3x+2;
点P满足,
解得,
故点P的坐标为(,).
△PED的周长即是CE+DE=+.
解析分析:(1)由于D是OA的中点,可得OD=OC=2,而OP是角COA的平分线,易证得PC、PD所在的三角形全等,由此可判定两条线段的数量关系为相等.
(2)当点P到点B的距离最小时,BP⊥OP;设OP与BC的交点为F,由于∠COP=45°,易证得△COF、△BPF为等腰直角三角形,过P作x轴的垂线,交BC于M,由于BF=CF=2,易求得PM、FM的值,进而可得到点P的坐标,而O、D的坐标已知,利用待定系数法即可求出该抛物线的解析式.
(3)由于OP平分∠COD,且OC=OD=2,那么C、D正好关于直线OP对称,若△PDE的周长最小,由于DE是定长,那么PD+PE就最小,那么点P必为直线CE与OF的交点,可先求得直线CE的解析式,联立直线OP的解析式即可求出点P的坐标,此时△PDE的最小周长即为线段CE的长,由此得解.
点评:此题考查了全等三角形的判定和性质、矩形的性质、轴对称图形的性质、二次函数解析式的确定、函数图象交点坐标的求法以及平面展开最短路径问题等重要知识;能够发现C、D关于直线OP对称,并且正确的确定点P的位置,是解答(3)题的关键.