在平面直角坐标系x0y中,已知二次函数y=a(x-1)2+k的图象与x轴交于A,B两点(点A在点B的左边),AB=4,与y轴交于点C,E为抛物线的顶点,且tan∠AB

发布时间:2020-08-05 05:33:46

在平面直角坐标系x0y中,已知二次函数y=a(x-1)2+k的图象与x轴交于A,B两点(点A在点B的左边),AB=4,与y轴交于点C,E为抛物线的顶点,且tan∠ABE=2.
(1)求此二次函数的表达式;
(2)已知P在第四象限的抛物线上,连接AE交y轴于点M,连接PE交x轴于点N,连接MN,若S△EAP=3S△EMN,求点P的坐标;
(3)如图2,将原抛物线沿y轴翻折得到一个新抛物线,A点的对应点为点F,过点C作直线l与新抛物线交于另一点M,与原抛物线交于另一点N,是否存在这样一条直线,使得△FMN的内心在直线EF上?若存在,求出直线l的解析式;若不存在,请说明理由.

网友回答

解:(1)二次函数y=a(x-1)2+k的对称轴为直线x=1,
又∵AB=4,
∴点A到y轴的距离为×4-1=1,
∴点A的坐标是(-1,0),
∵tan∠ABE=2,
∴×4×tan∠ABE=2×2=4,
∴点E的纵坐标为4,
∴顶点E的坐标为(1,4),
∴k=4,
∵点A(-1,0)在二次函数y=a(x-1)2+k的图象上,
∴a(-1-1)2+4=0,
解得a=-1,
故二次函数的表达式为y=-(x-1)2+4;

(2)如图1,∵A(-1,0),E(1,4),
∴点M是AE的中点,且M(0,2),
根据等底等高的三角形的面积相等可得,S△AMN=S△EMN,
又∵S△EAP=3S△EMN,
∴S△AMN=S△APN,
根据等底等高的三角形的面积相等可得点P的纵坐标为-2,
∴-(x-1)2+4=-2,
解得x1=1+,x2=1-(舍去),
故点P的坐标是(1+,-2);

(3)存在.
理由如下:如图2,令x=0,-(0-1)2+4=3,
所以,点C的坐标为(0,3),
根据翻折的性质,抛物线y=-(x-1)2+4沿y轴翻折得到的新抛物线为y=-(x+1)2+4,
∵A点的对应点为点F,
∴点F的坐标为(1,0),
又∵E(1,4),
∴EF⊥x轴,
设直线l的解析式为y=kx+3,
联立,
解得(为点C,舍去),,
∴点N坐标为(2-k,-k2+2k+3),
联立,
解得(为点C,舍去),,
∴点M的坐标为(-2-k,-k2-2k+3),
过点M作MG⊥x轴于G,过点N作NH⊥x轴于H,
∵△FMN的内心在直线EF上,
∴EF是∠MFN的平分线,
∴∠MFG=∠NFH,
又∵∠MGF=∠NHF=90°,
∴△MGF∽△NHF,
∴=,
即=,
整理得,k2-2k-3=-(k2-2k+1),
即k2-2k-1=0,
解得k1=1+,k2=1-,
∵点M(-2-k,-k2-2k+3)在y轴的右侧,点N(2-k,-k2+2k+3)在对称轴直线x=1的右边,
∴,
解得-2<k<1,
∴k=1-,
故直线EF的解析式为y=(1-)x+3.
解析分析:(1)根据二次函数解析式确定出对称轴为直线x=1,再根据AB的长度确定出点A的坐标,再根据tan∠ABE=2求出顶点E的纵坐标,然后利用待定系数法求二次函数解析式解答;
(2)根据点A、E的坐标确定出点M是AE的中点,然后根据等底等高的三角形的面积相等,再根据等底等高的三角形的面积相等可得点P的纵坐标为-2,然后代入抛物线解析式求出横坐标的长度,从而得解;
(3)求出点C的坐标(0,3),再根据对称性求出新抛物线的解析式,然后设直线l的解析式为y=kx+3,再与两抛物线上解析式联立求解得到点M、N的坐标,过点M作MG⊥x轴于G,过点N作NH⊥x轴于H,再根据点F的坐标判断出EF⊥x轴,然后根据△FMN的内心在直线EF上,则EF是∠MFN的平分线,从而得到∠MFG=∠NFH,再根据△MGF和△NHF相似,利用相似三角形对应边成比例列出比例式求出k值,从而得解.

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,等底等高的三角形的面积相等,二次函数的对称性,联立两函数解析式求交点坐标,相似三角形的判定与性质,三角形的内心是角平分线的交点,综合性较强,难度较大,(3)用k表示出点M、N的坐标,从而得到两相似三角形的边长是解题的关键.
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