如图,已知抛物线y=ax2+bx+3经过点B(-1,0)、C(3,0),交y轴于点A,将线段OB绕点O顺时针旋转90°,点B的对应点为点M,过点A的直线与x轴交于点D

发布时间:2020-08-07 02:13:58

如图,已知抛物线y=ax2+bx+3经过点B(-1,0)、C(3,0),交y轴于点A,将线段OB绕点O顺时针旋转90°,点B的对应点为点M,过点A的直线与x轴交于点D(4,0).直角梯形EFGH的上底EF与线段CD重合,∠FEH=90°,EF∥HG,EF=EH=1.直角梯形EFGH从点D开始,沿射线DA方向匀速运动,运动的速度为1个长度单位/秒,在运动过程中腰FG与直线AD始终重合,设运动时间为t秒.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)当t为何值时,以M、O、H、E为顶点的四边形是特殊的平行四边形;
(3)作点A关于抛物线对称轴的对称点A′,直线HG与对称轴交于点K,当t为何值时,以A、A′、G、K为顶点的四边形为平行四边形?请直接写出符合条件的t值.

网友回答

解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3经过点B(-1,0)、C(3,0),
∴,解得a=-1,b=2,
∴抛物线的解析式为:y=-x2+2x+3.

(2)在直角梯形EFGH运动的过程中:
①四边形MOHE构成矩形的情形,如答图1所示:
此时边GH落在x轴上时,点G与点D重合.
由题意可知,EH,MO均与x轴垂直,且EH=MO=1,则此时四边形MOHE构成矩形.此时直角梯形EFGH平移的距离即为线段DF的长度.
过点F作FN⊥x轴于点N,则有FN=EH=1,FN∥y轴,
∴,即,解得DN=.
在Rt△DFN中,由勾股定理得:DF===,
∴t=;
②四边形MOHE构成正方形的情形.
由答图1可知,OH=OD-DN-HN=4--1=,即OH≠MO,
所以此种情形不存在;
③四边形MOHE构成菱形的情形,如答图2所示:
过点F作FN⊥x轴于点N,交GH于点T,过点H作HR⊥x轴于点R.易知FN∥y轴,RN=EF=FT=1,HR=TN.
设HR=x,则FN=FT+TN=FT+HR=1+x;
∵FN∥y轴,∴,即,解得DN=(1+x).
∴OR=OD-RN-DN=4-1-(1+x)=-x.
若四边形MOHE构成菱形,则OH=EH=1,
在Rt△ORH中,由勾股定理得:OR2+HR2=OH2,
即:(-x)2+x2=12,解得x=,
∴FN=1+x=,DN=(1+x)=.
在Rt△DFN中,由勾股定理得:DF===3.
由此可见,四边形MOHE构成菱形的情形存在,此时直角梯形EFGH平移的距离即为线段DF的长度,
∴t=3.
综上所述,当t=s时,四边形MOHE构成矩形;当t=3s时,四边形MOHE构成菱形.

(3)当t=s或t=s时,以A、A′、G、K为顶点的四边形为平行四边形.
简答如下:(注:本题并无要求写出解题过程,以下仅作参考)
由题意可知,AA′=2.以A、A′、G、K为顶点的四边形为平行四边形,则GK∥AA′,且GK=AA′=2.
①当直角梯形位于△OAD内部时,如答图3所示:
过点H作HS⊥y轴于点S,由对称轴为x=1可得KS=1,∴SG=KS+GK=3.
由SG∥x轴,得,求得AS=,∴OS=OA-AS=,
∴FN=FT+TN=FT+OS=,易知DN=FN=,
在Rt△FND中,由勾股定理求得DF=;
②当直角梯形位于△OAD外部时,如答图4所示:
设GK与y轴交于点S,则GS=SK=1,AS=,OS=OA+AS=.
过点F作FN⊥x轴,交GH于点T,则FN=FT+NT=FT+OS=.
在Rt△FGT中,FT=1,则TG=,FG=.
由TG∥x轴,∴,解得DF=.
由于在以上两种情形中,直角梯形EFGH平移的距离均为线段DF的长度,则综上所述,当t=s或t=s时,以A、A′、G、K为顶点的四边形为平行四边形.
解析分析:(1)利用待定系数法求出抛物线的解析式;
(2)在直角梯形的平移过程中,四边形MOHE可能构成矩形(如答图1所示),或菱形(如答图2所示);本问有两种情形,需要分类求解,注意不要漏解,而且需要排除正方形的情形;
(3)本问亦有两种情形,需要分类求解.当直角梯形运动到△OAD内部的情形时,如答图3所示;当直角梯形运动到△OAD外部的情形时,如答图4所示.

点评:本题是动线型二次函数综合题,图形复杂,涉及考点较多,难度很大.
(1)本题后两问均有两种情形,注意分类讨论思想的应用,避免丢解;
(2)读懂题意是解决第(2)问的先决条件.特殊平行四边形包括菱形、矩形和正方形.以此为基础,对直角梯形平移过程中的运动图形进行认真分析,探究在何种情形下可能构成上述的特殊平行四边形?
(3)对图形运动过程的分析与求解是解题的要点,也是难点.复杂的运动过程为解题增加了难度,注意分清各种运动过程中的图形形状;
(4)在图形计算求解过程中,既可以利用相似关系,也可以利用三角函数关系.同学们可探讨不同的解题方法.
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