如图1,在平面直角坐标系中,点B在直线y=2x上,过点B作x轴的垂线,垂足为A,OA=5.若抛物线过点O、A两点.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若A点关于直线y=2x的对称点为C,判断点C是否在该抛物线上,并说明理由;
(3)如图2,在(2)的条件下,⊙O1是以BC为直径的圆.过原点O作O1的切线OP,P为切点(P与点C不重合),抛物线上是否存在点Q,使得以PQ为直径的圆与O1相切?若存在,求出点Q的横坐标;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:
(1)把O(0,0)、A(5,0)分别代入y=x2+bx+c,
得,
解得;
∴该抛物线的解析式为y=x2-x;
(2)点C在该抛物线上.
理由:过点C作CD⊥x轴于点D,连接OC,设AC交OB于点E
∵点B在直线y=2x上,
∴B(5,10)
∵点A、C关于直线y=2x对称,
∴OB⊥AC,CE=AE,BC⊥OC,OC=OA=5,BC=BA=10
又∵AB⊥x轴,由勾股定理得OB=5
∵SRt△OAB=AE?OB=OA?AB
∴AE=2,∴AC=4;
∵∠OBA+∠CAB=90°,∠CAD+∠CAB=90°,
∴∠CAD=∠OBA;
又∵∠CDA=∠OAB=90°,
∴△CDA∽△OAB
∴==;
∴CD=4,AD=8;
∴C(-3,4)
当x=-3时,y=×9-×(-3)=4;
∴点C在抛物线y=x2-x上;
(3)抛物线上存在点Q,使得以PQ为直径的圆与⊙O1相切;
过点P作PF⊥x轴于点F,连接O1P,过点O1作O1H⊥x轴于点H;
∵CD∥O1H∥BA
∴C(-3,4),B(5,10)
又∵O1是BC的中点,
∴由平行线分线段成比例定理得AH=DH=AD=4,
∴OH=OA-AH=1,同理可得O1H=7,
∴点O1的坐标为(1,7)
∵BC⊥OC,∴OC为⊙O1的切线;
又∵OP为⊙O1的切线,
∴OC=OP=O1C=O1P=5
∴四边形OPO1C为正方形,
∴∠POF=∠OCD
又∵∠PFO=∠ODC=90°,
∴△POF≌△OCD
∴OF=CD,PF=OD,
∴P(4,3)
设直线O1P的解析式为y=kx+b(k≠0),
把O1(1,7)、P(4,3)分别代入y=kx+b,
得,
解得;
∴直线O1P的解析式为y=x+;
若以PQ为直径的圆与⊙O1相切,则点Q为直线O1P与抛物线的交点,可设点Q的坐标为(m,n),
则有n=m+,n=y=m2-m
∴m+=m2-m,
整理得m2+3m-50=0
解得m=,
∴点Q的横坐标为或.
解析分析:(1)将O、A的坐标代入抛物线的解析式中,即可求得待定系数的值;
(2)根据A点的坐标和直线OB的解析式可求出B点的坐标,进而可求出OA、AB、OB的长;设AC与OB的交点为E,连接OC,由于A、C关于OB对称,那么OB垂直平分线段AC,则有BC=AB,AE=CE,OA=OC,由此可求出OC、BC的长,在Rt△BCO中,根据直角三角形面积的不同表示方法,可求出CE的长,进而可得到AC的长;过C作CD⊥x轴于D,易证得△CDA∽△OAB,根据相似三角形的对应边成比例,即可求出AD、CD的长,从而得到C点的坐标;然后将C点坐标代入抛物线的解析式中进行验证即可;
(3)在(2)中已经证得BC⊥OC,则OC是⊙O1的切线,由于P、C不重合,所以P点在第一象限;连接O1P,若存在符合条件的Q点,那么点Q必为直线O1P与抛物线的交点,所以解决此题的关键是求出O1、P的坐标;过O1作O1H⊥x轴于H,则O1H是梯形CDAB的中位线,易得AH=DH=AD,由此可得求出AH、DH的长,进而可求出OH的长,根据梯形中位线定理即可得到O1H的长,由此可求出点O1的坐标;过P作PF⊥x轴于F,由于OC、OP都是圆的切线,则OC=OP=O1C=O1P=5,由此可得四边形OCO1P是正方形,得∠POC=90°,根据等角的余角相等,可证得∠OCD=∠POF,由此可证得△POF≌△COD,即可得到PF、OF的长,也就得出了P点的坐标,然后用待定系数法即可求出直线O1P的解析式,联立抛物线的解析式,即可得到Q点的横坐标.
点评:此题考查了二次函数解析式的确定、轴对称的性质、解直角三角形、相似三角形及全等三角形的判定和性质、切线的判定和性质、切线长定理、函数图象交点坐标的求法等;涉及知识点较多,难度很大.