已知抛物线y=a(x-t-2)2+t2(a,t是常数,a≠0,t≠0)的顶点是P点,与x轴交于A(2,0)、B两点.(1)①求a的值;②△PAB能否构成直角三角形?若

发布时间:2020-08-09 13:10:09

已知抛物线y=a(x-t-2)2+t2(a,t是常数,a≠0,t≠0)的顶点是P点,与x轴交于A(2,0)、B两点.
(1)①求a的值;
②△PAB能否构成直角三角形?若能,求出t的值:若不能,说明理由.
(2)若t>0,点F(0,-1),把抛物线y=a(x-t-2)2+t2向左平移t个单位后与x轴的正半轴交于M、N两点,当t为何值时,过F、M、N三点的圆的面积最小?并求这个圆面积的最小值.

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解:(1)①把A(2,0)代入y=a(x-t-2)2+t2得:at2+t2=0,┅
∵t≠0,∴a=-1;┅
②△PAB能构成直角三角形,理由为:
将a=-1代入抛物线解析式得:y=-(x-t-2)2+t2,
当y=0时,-(x-t-2)2+t2=0,即(x-t-2)2=t2,
开方得:x-t-2=t或x-t-2=-t,
解得:x1=2,x2=2t+2,
∴B(2t+2,0),┅
分两种情况:
(i)当t>0时,点B在点A的右侧,OA=2,OB=2t+2,
假设△PAB是直角三角形,如图1所示:过P作PQ⊥AB于Q,
则PQ=AB,┅
∵抛物线的顶点坐标为(t+2,t2),
∴PQ=t2,
∵AB=OB-OA=(2t+2)-2=2t,
∴t2=t,即t(t-1)=0,
解得:t1=1,t2=0(不合题意舍去);┅
(ii)当t<0时,点B在点A的左侧,
假设△PAB是直角三角形,如图2所示:过P作PQ⊥AB于Q,
同理:PQ=AB,
∵AB=OA-OB=2-(2t+2)=-2t,PQ=t2,
∴t2=-t,┅
即t(t+1)=0,
解得:t1=-1,t2=0(不合题意舍去),┅
则当t=±1时,△PAB是直角三角形;

(2)不妨设点M在点N的左侧,
原抛物线向左平移t个单位后与x轴的交点M(2-t,0)、N(t+2,0),
MN的垂直平分线为直线x=2,垂足为H,┅
如图3所示,∵CF垂直于y轴时,CF的长度最小,
∴⊙C半径的最小值为2,┅
此时CM=CF=2,⊙C的最小面积为4π,┅
∵F(0,-1),∴CH=OF=1,
在Rt△CMH中,MH=OH-OM=2-(2-t)=t,
根据勾股定理得:CH2+MH2=CM2,┅
∴12+t2=22,解得:t1=,t2=-(不合题意舍去),┅
则当t=时,过F、M、N三点圆的面积最小,最小面积为4π.┅
解析分析:(1)①由抛物线与x轴交于A点,将A点的坐标代入抛物线解析式中,根据t不为0求出a的值即可;
②将求出的a的值代入抛物线解析式中,令解析式中y=0,求出对应的x的值,确定出点B的坐标,然后分两种情况考虑:(i)当t>0时,点B在点A的右侧,由A和B的坐标求出OA与OB的长,假设此时三角形PAB为直角三角形,如图1所示,过P作PQ垂直于AB,由对称性及等腰三角形的性质得到PA等于AB的一半,再由抛物线的顶点坐标公式求出顶点P的坐标,确定出PQ的长,由OB-OA求出AB的长,列出关于t的方程,求出方程的解得到此时t的值;(ii)当t<0时,点B在点A的左侧,假设△PAB是直角三角形,如图2所示:过P作PQ⊥AB于Q,同理得到PQ等于AB的一半,由P的纵坐标得出PQ的长,由OA-OB求出AB的长,列出关于t的方程,求出方程的解得到此时t的值,综上,得到△PAB能否构成直角三角形时所有t的值;
(2)不妨设点M在点N的左侧,根据平移规律表示出原抛物线向左平移t个单位后与x轴的交点M和N的坐标,以及MN垂直平分线的方程,当CF垂直于y轴时,根据垂线段最短得到CF的长度最小,可得出此时圆C的半径为2,确定出圆C的最小面积,再由F的坐标求出OF与CH的长,由OH-OM求出HM的长,在直角三角形CHM中,利用勾股定理列出关于t的方程,求出方程的解即可得到圆C面积最小时t的值.

点评:此题属于二次函数综合题,涉及的知识有:直角三角形斜边上的中线性质,抛物线顶点坐标公式,二次函数与x轴的交点,勾股定理,垂线段最短,以及平移的性质,利用了分类讨论的数学思想,是一道中考中的压轴题,要求学生把所学知识融汇贯穿,灵活运用.
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