已知:如图,点A(2,0),点B在y轴正半轴上,且OB=OA,将点B绕点A顺时针方向旋转90°至点C.旋转前后的点B和点C都在抛物线y=-x2+bx+c上,(1)求点

发布时间:2020-08-06 23:21:04

已知:如图,点A(2,0),点B在y轴正半轴上,且OB=OA,将点B绕点A顺时针方向旋转90°至点C.旋转前后的点B和点C都在抛物线y=-x2+bx+c上,
(1)求点B、C的坐标;
(2)求该抛物线的表达式;
(3)联结AC,该抛物线上是否存在异于点B的点D,使点D与AC构成以AC为直角边的等腰直角三角形?如果存在,求出符合所有条件的D点坐标;如果不存在,请说明理由.

网友回答

解:(1)∵点A(2,0),
∴OA=2,
∴OB=OA=1,
∵点B在y轴正半轴上,
∴点B的坐标为(0,1);
过C作CD⊥x轴,垂足为D,
∵BA⊥AC,∴∠OAB+∠CAD=90°,
又∠AOB=90°,∴∠OAB+∠OBA=90°,
∴∠CAD=∠OBA,又AB=AC,∠AOB=∠ADC=90°,
∴△AOB≌△CDA,
∴OA=CD=2,OB=AD=1,
∴OD=OA+AD=3,又C为第一象限的点,
∴点C的坐标为(3,2);

(2)∵点B和点C都在抛物线y=-x2+bx+c上,
∴把B(0,1),C(3,2)代入,
得,
解得,
则抛物线的解析式为y=-x2+x+1;

(3)该抛物线上存在点P,△ACP是以AC为直角边的等腰直角三角形,分三种情况:
(i)若以AC为直角边,点A为直角顶点,则延长BA至点P1,使得P1A=CA,得到等腰直角三角形ACP1,
过点P1作P1M⊥x轴,如图所示,

∵AP1=CA=AB,∠MAP1=∠OAB,∠P1MA=∠OBA=90°,
∴△AMP1≌△AOB,
∴AM=AO=2,P1M=OB=1,
∴OM=OA+AM=4,
∴P1(4,-1),经检验点P1在抛物线y=-x2+x+1上;
(ii)若以AC为直角边,点C为直角顶点,则过点C作CP2⊥AC,且使得CP2=AC,得到等腰直角三角形ACP2,
过点P2作y轴的平行线,过点C作x轴的平行线,两线交于点N,如图,

同理可证△CP2N≌△ABO,
∴CN=OA=2,NP2=OB=1,
又∵C的坐标为(3,2),
∴P2(1,3),经检验P2也在抛物线y=-x2+x+1上;
(iii)若以AC为直角边,点C为直角顶点,则过点C作CP3⊥AC,且使得CP3=AC,得到等腰直角三角形ACP3,
过点P3作x轴的平行线,过点C作y轴的平行线,两线交于点H,如图,

同理可证△CP3H≌△BAO,
∴HP3=OA=2,CH=OB=1,
又∵C的坐标为(3,2),
∴P3(5,1),经检验P3不在抛物线y=-x2+x+1上;
则符合条件的点有P1(4,-1),P2(1,3)两点.
解析分析:(1)由A点坐标求出OA的长,根据点B在y轴正半轴上,且OB=OA,可求出点B的坐标为(0,1);过点C作CD垂直于x轴于D,由点B绕点A顺时针方向旋转90°至点C,根据旋转的旋转得到AB=AC,且∠BAC为直角,可得∠OAB与∠CAD互余,由∠AOB为直角,可得∠OAB与∠ABO互余,根据同角的余角相等可得一对角相等,再加上一对直角相等,利用ASA可证明三角形ACD与三角形AOB全等,根据全等三角形的对应边相等可得AD=OB,CD=OA,进而求出C的坐标;
(2)将B、C两点的坐标代入抛物线解析式,运用待定系数法即可确定抛物线的解析式;
(3)假设存在点P使△ABP是以AB为直角边的等腰直角三角形,分三种情况考虑:(i)当以AC为直角边,点A为直角顶点,则延长BA至点P1,使得P1A=CA,得到等腰直角三角形ACP1,过点P1作P1M⊥x轴,如图所示,根据一对对顶角相等,一对直角相等,AB=AP1,利用AAS可证明三角形AP1M与三角形ABO全等,得出AP1与P1M的长,再由P1为第四象限的点,得出此时P1的坐标,代入抛物线解析式中检验满足;(ii)当以AC为直角边,点C为直角顶点,则过点C作CP2⊥AC,且使得CP2=AC,得到等腰直角三角形ACP2,过点P2作y轴的平行线,过点C作x轴的平行线,两线交于点N,如图所示,同理证明三角形CP2N与三角形AOB全等,得出P2N与CN的长,由P2为第一象限的点,写出P2的坐标,代入抛物线解析式中检验满足;(iii)当以AC为直角边,点C为直角顶点,则过点C作CP3⊥AC,且使得CP3=AC,得到等腰直角三角形ACP3,过点P3作x轴的平行线,过点C作y轴的平行线,两线交于点H,如图所示,同理可证明三角形CP3H全等于三角形AOB,可得出P3H与CH的长,由P3为第一象限的点,写出P3的坐标,代入抛物线解析式检验,不满足,综上,得到所有满足题意的P的坐标.

点评:此题属于二次函数的综合题,涉及的知识有:全等三角形的判定与性质,待定系数法求二次函数的解析式,以及等腰直角三角形的性质等知识.此题综合性强,难度较大,解题的关键是要注意数形结合思想、方程思想与分类讨论思想的应用.
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