已知:在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=kx-4k的图象与x轴交于点A,抛物线y=ax2+bx+c经过O、A两点.
(1)试用含a的代数式表示b;
(2)设抛物线的顶点为D,以D为圆心,DA为半径的圆被x轴分为劣弧和优弧两部分.若将劣弧沿x轴翻折,翻折后的劣弧落在⊙D内,它所在的圆恰与OD相切,求⊙D半径的长及抛物线的解析式;
(3)设点B是满足(2)中条件的优弧上的一个动点,抛物线在x轴上方的部分上是否存在这样的点P,使得∠POA=∠OBA?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)解法一:∵一次函数y=kx-4k的图象与x轴交于点A,
∴点A的坐标为(4,0).
∵抛物线y=ax2+bx+c经过O、A两点,
∴c=0,16a+4b=0.
∴b=-4a.
解法二:∵一次函数y=kx-4k的图象与x轴交于点A,
∴点A的坐标为(4,0).
∵抛物线y=ax2+bx+c经过O、A两点,
∴抛物线的对称轴为直线x=2.
∴x=-=2.
∴b=-4a.
(2)由抛物线的对称性可知,DO=DA
∴点O在⊙D上,且∠DOA=∠DAO
又由(1)知抛物线的解析式为y=ax2-4ax
∴点D的坐标为(2,-4a)
①当a>0时,如图
设⊙D被x轴分得的劣弧为,它沿x轴翻折后所得劣弧为,显然所在的圆与⊙D关于x轴对称,设它的圆心为D'
∴点D'与点D也关于x轴对称
∵点O在⊙D'上,且⊙D与OD'相切,
∴点O为切点
∴D'O⊥OD
∴∠DOA=∠D'OA=45°
∴△ADO为等腰直角三角形
∴OD=2
∴点D的纵坐标为-2
∴-4a=-2,
∴a=,b=-4a=-2.
∴抛物线的解析式为y=x2-2x.
②当a<0时,
同理可得:OD=2
抛物线的解析式为y=-x2+2x
综上,⊙D半径的长为,抛物线的解析式为y=x2-2x或y=-x2+2x.
(3)答:抛物线在x轴上方的部分上存在点P,使得∠POA=∠OBA
设点P的坐标为(x,y),且y>0
①当点P在抛物线y=x2-2x上时(如图)
∵点B是⊙D的优弧上的一点
∴∠OBA=∠ADO=45°
∴∠POA=∠OBA=60°
过点P作PE⊥x轴于点E,
∴tan∠POE=
∴=tan60°,
∴y=.
由
解得:(舍去)
∴点P的坐标为.
②当点P在抛物线y=-x2+2x上时(如图)
同理可得,y=
由
解得:(舍去)
∴点P的坐标为(4-2,-6+4).
综上,存在满足条件的点P,点P的坐标为(4+2,6+4)或(4-2,-6+4).
解析分析:(1)根据图象,易得点A、C的坐标,代入解析式可得a、b的关系式;
(2)根据抛物线的对称性,结合题意,分a>0,a<0两种情况讨论,可得