如图所示,在平面直角坐标系中,二次函数y=a(x-2)2-1图象的顶点为P,与x轴交点为A、B,与y轴交点为C,连接BP并延长交y轴于点D.(1)写出点P的坐标;(2

发布时间:2020-08-10 06:42:36

如图所示,在平面直角坐标系中,二次函数y=a(x-2)2-1图象的顶点为P,与x轴交点为A、B,与y轴交点为C,连接BP并延长交y轴于点D.
(1)写出点P的坐标;
(2)连接AP,如果△APB为等腰直角三角形,求a的值及点C、D的坐标;
(3)在(2)的条件下,连接BC、AC、AD,点E(0,b)在线段CD(端点C、D除外)上,将△BCD绕点E逆时针方向旋转90°,得到一个新三角形.设该三角形与△ACD重叠部分的面积为S,根据不同情况,分别用含b的代数式表示S,选择其中一种情况给出解答过程,其它情况直接写出结果;判断当b为何值时,重叠部分的面积最大写出最大值.

网友回答

解:(1)P(2,-1)

(2)因为△APB为等腰直角三角形,P点坐标为(2,-1)
所以AB=2,
所以A(1,0),B(3,0)
将A点坐标代入二次函数y=a(x-2)2-1得:
0=a(1-2)2-1,
所以a=1
所以二次函数为:y=x2-4x+3
所以C(0,3),
所以OC=OB,∠OBC=45°
又因为∠ABP=45°,
所以∠CBD=90°,∠BCO=45°,
所以△BCD为等腰直角三角形,
所以D(0,-3);

(3)①当0≤b<3时,旋转后的△B′C′D′与△ACD的重叠部分为△CEM.

因为CE=C’E,
所以C点恰好在直线B′C′上,
CE=3-b,AC直线方程为:y=3-3x,
E(0,b)所以EM=
所以重叠部分△CEM的面积为:
S=×(3-b)×=(0≤b<3);
②当-1<b<0时,旋转后的△B′C′D′与△ACD的重叠部分为五边形EMANQ,
因为ED=ED′=EQ,
所以D’点恰好在直线BD上,DE=EQ=3+b,
所以Q(0,3+2b),D′(3+b,b),
CQ=3-(3+2b)=-2b,
AC直线方程为:y=3-3x,
AD直线方程为:y=3x-3,
D’Q直线方程为:y=3+2b-x,
所以EM=,N(-b,3+3b)
所以重叠部分五边形EMANQ的面积为:
S=S△ACD-S△CQN-S△EMD
=×6×1-×(-2b)×(-b)-×(3+b)×
=(-1<b<0);
③当-3<b≤-1时,旋转后的△B’C’D’与△ACD的重叠部分为四边形EMNQ;
因为ED=ED’=EQ,
所以D′点恰好在直线BD上,DE=EQ=3+b,
所以Q(0,3+2b),D′(3+b,b),
DQ=(3+2b)-(-3)=6+2b,
AD直线方程为:y=3x-3,
D′Q直线方程为:y=3+2b-x,
所以EM=,N(,),
所以重叠部分四边形EMNQ的面积为:
S=S△DNQ-S△EMD=-=(-3<b≤1),
所以重叠部分的面积为:,
当0≤b<3时,b=0时,S最大,且S最大=,
当-1<b<0时,S==-,
b=-时,S最大,且S最大=,
当-3<b≤-1时,b=-1时,S最大,且S最大=,
综上所述:当b=-时,S最大=.
解析分析:(1)根据抛物线的顶点式解析式可得出P的坐标为(2,-1).
(2)如果△APB是等腰直角三角形,那么根据P的纵坐标不难得出AB=2,根据对称轴x=2可得出A,B的坐标分别为(1,0)(3,0).然后可根据A,B的坐标用待定系数法求出抛物线的解析式.也就能得出a的值和C点的坐标.
求D点坐标时,可根据∠ABP=45°,即三角形OBD是等腰直角三角形来解.此时OB=OD,B点的横坐标的绝对值就是D点的纵坐标的绝对值,由此可得出D的坐标.
(3)当旋转后A在C′D′上时,E点和O重合此时b=0;当旋转后A在B′D′上时,此时可求得OE=1,即b=-1.因此可分三种情况进行讨论:
①当0≤b<3时,旋转后的△B′C′D′与△ACD的重叠部分是个三角形,如果设C′D′与AC交于M,那么重叠部分就是△CEM的面积.可先求出EM的长,然后再根据三角形的面积公式得出S,b的函数关系式.
②当-1<b<0时,旋转后的△B′C′D′与△ACD的重叠部分是五边形,由于五边形不是规则的图形,因此可先根据AC,D′B′,AD的直线的解析式求出旋转后得出的三角形与ACD的各边的交点的坐标,然后根据其他规则图形的面积的“和,差”关系来求出五边形的面积,即可得出S,b的函数关系式.
③当-3<b≤-1时,旋转后的△B′C′D′与△ACD的重叠部分为四边形,可仿照②的解法求出此时S,b的函数关系式.
综上所述可得出b的不同取值范围内,S,b的函数关系式,然后根据得出的函数的性质即可得出S的最大值.

点评:本题着重考查了待定系数法求二次函数解析式、图形旋转变换等重要知识点,综合性强,能力要求较高.考查学生分类讨论,数形结合的数学思想方法.
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