已知抛物线y=x2+bx+c与x轴交与A、B两点(A点在B点左侧),与y轴交与点C(0,-3),对称轴是直线x=1,直线BC与抛物线的对称轴交与点D.
(1)求抛物线的函数关系式.
(2)若平行于x轴的直线与抛物线交于点M、N(M点在N点左侧),且MN为直径的圆与x轴相切,求该圆的半径.
(3)若点M在第三象限,记MN与y轴的交点为点F,点C关于点F的对称点为点E.
①当线段MN=AB时,求tan∠CED的值;
②当以C、D、E为顶点的三角形是直角三角形时,请直接写出点M的坐标.
网友回答
解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c与y轴交于点C(0,-3),
∴c=-3,
对称轴为直线x=-=1,
∴b=-2,
∴抛物线的函数关系式y=x2-2x-3;
(2)设圆的半径为r,则直径MN=2r,
①当直线MN在x轴上方时,点N的坐标为(r+1,r),
代入抛物线解析式得,(r+1)2-2(r+1)-3=r,
整理得,r2-r-4=0,
解得r1=,r2=(舍去);
②当直线MN在x轴下方时,(r+1)2-2(r+1)-3=-r,
整理得,r2+r-4=0,
解得r3=,r4=(舍去),
所以该圆的半径为或;
(3)①令y=0,则x2-2x-3=0,
解得x1=-1,x2=3,
∴点A(-1,0),B(3,0),
∴AB=3-(-1)=4,
∵MN=AB,
∴MN=×4=3,
根据二次函数的对称性,点N的横坐标为1+=,
代入二次函数解析式得,y=()2-2×-3=-,
∴点N的坐标为(,-),
点F的纵坐标为-,
∵点C关于点F的对称点为E,-×2-(-3)=-,
∴点E的坐标为(0,-),
设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0,k、b为常数),
则,
解得,
∴直线BC的解析式为y=x-3,
x=1时,y=1-3=-2,
∴点D的坐标为(1,-2),
tan∠CED==;
②∵直线BC的解析式为y=x-3,
∴∠BCO=45°,
若∠CDE=90°,则△CDE是等腰直角三角形,
∴点F与点D纵坐标相同,为-2,
∴点M的纵坐标为-2,
代入二次函数y=x2-2x-3得,x2-2x-3=-2,
整理得,x2-2x-1=0,
解得x1=1-,x2=1+,
∵点M在第三象限,
∴点M的坐标为M(1-,-2);
若∠CED=90°,则点E与点D的纵坐标相同,为-2,
∵点C关于点F的对称点为E,
∴点F的纵坐标为=-,
∴点M的纵坐标为-,
代入二次函数y=x2-2x-3得,x2-2x-3=-,
整理得,2x2-4x-1=0,
解得x1=1+,x2=1-,
∵点M在第三象限,
∴点M的坐标为M(1-,-),
综上所述,点M的坐标为(1-,-2)或(1-,-).
解析分析:(1)把点C的坐标代入函数解析式求出c,再根据对称轴求出b,即可得解;
(2)设圆的半径为r,则MN=2r,再分直线MN在x轴上方与下方两种情况表示出点N的坐标,然后代入抛物线解析式计算即可求出r;
(3)①令y=0解关于x的一元二次方程求出点A、B的坐标,从而得到AB,再求出MN的长度,根据抛物线的对称性求出点N的横坐标,再代入抛物线解析式求出点N的纵坐标,即点F的纵坐标,再根据点的对称求出点E的坐标,设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0,k、b为常数),利用待定系数法求出直线BC的解析式,再求出点D的坐标,然后根据点D、E的坐标,利用锐角的正切的定义列式计算即可得解;
②根据直线BC的解析式可得∠BCO=45°,然后分∠CDE=90°时,△CDE是等腰直角三角形,根据等腰直角三角形的性质,点F与点D的纵坐标相同,即为点M的纵坐标,然后代入抛物线解析式,计算即可得到点M的坐标;∠CED=90°时,点E与点D的纵坐标相同,根据对称性求出点F的纵坐标,即为点M的纵坐标,然后代入抛物线解析式,计算即可得到点M的坐标.
点评:本题是二次函数综合题型,主要考查了待定系数法求二次函数解析式,直线与圆的位置关系,锐角三角函数的定义,点的对称,综合性较强,但难度不大,难点在于要分情况讨论.