如图,在直角坐标系中,矩形ABCD的四个顶点在正三角形OEF的边上.已知正三角形OEF的边长为2,记AB的长为x.
(1)求F点的坐标及过O、E、F三点的抛物线的解析式.
(2)记点C关于直线OF的对称点为G,问x取什么值时,点G恰好落在y轴上.
(3)在条件(2)下,点P是过O、E、F三点的抛物线上的一个动点P,问是否存在点P,使点P、A、F、G四点构成梯形?如存在,求出点P的坐标;如不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)如图,过点F作FH⊥OE于点H,
∵正三角形OEF的边长为2,
∴OH=×2=1,
FH=2?sin60°=2×=,
∴点F的坐标为F(1,),
又由图形可得,点O(0,0),E(2,0),
设过O、E、F三点的抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,
则,
解得,
所以,抛物线的解析式y=-x2+2x;
(2)方法一:根据对称性可得OB=OH+AB=1+x,
在矩形ABCD中,AB∥CD,
所以,△FDC∽△FOE,
所以,=,
即=,
解得BC=-x,
所以,点C的坐标为(1+x,-x),
∵△OEF是等边三角形,
∴OF与y轴的夹角为30°,
∵点C关于直线OF的对称点G恰好落在y轴上,
∴OC与OF的夹角为30°,
∴直线OC与x轴的夹角为30,
tan30°==,
解得x=1;
方法二:∵△OEF是等边三角形,
∴OF与y轴的夹角为30°,
∵点C关于直线OF的对称点G恰好落在y轴上,
∴OC与OF的夹角为30°,
∵△OEF是等边三角形,
∴点C是EF的中点,
∴CD是△OEF的中位线,
CD=OE=×2=1,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=CD=1,即x=1;
(3)存在.
理由如下:由(2)可知,OC=2?sin60°=2×=,
∵点C、G关于OF对称,
∴OG=OC=,
∴点G的坐标为(0,),
由对称性可得,OA=(OE-AB)=(2-1)=,
∴点A的坐标为(,0),
①当GF∥PA?时,∵F(1,),
∴GF∥x轴,
∴点P为抛物线与x轴的交点,
∴P1(0,0),P2(2,0);
②当GA∥PF时,∵A(,0),G(0,),
∴直线GA的解析式为y=-2x+,
∴设直线PF的解析式为y=-2x+b,
-2×1+b=,
解得b=3,
所以,直线PF的解析式为y=-2x+3,
联立,
解得,
所以,点P的坐标为P3(3,-3);
③当PG∥AF时,A(,0),F(1,),
设直线AF的解析式为y=mx+n,
则,
解得,
所以,直线AF的解析式为y=2x-,
所以,设直线PG的解析式为y=2x+,
联立整理得,x2+1=0,
方程没有实数解,
所以,点P不存在,
综上得符合条件的点有3个,P1(0,0),P2(2,0),P3(3,-3).
解析分析:(1)过点F作FH⊥OE于点H,根据等边三角形的性质求出HO、HF的长度,然后即可写出点F的坐标;再写出点O、E的坐标,然后利用待定系数法求二次函数解析式解答;
(2)方法一根据轴对称性表示出OB的长度,再根据相似三角形对应高的比等于对应边的比列式求出BC的长度,得到点C的坐标,然后求出OF与y轴的夹角为30°,再根据对称性可得∠FOC=30°,从而得到OC与x轴的夹角为30°,根据30°角的正切值列式求解即可得到x的值;
方法二:先求出OF与y轴的夹角为30°,再根据轴对称性可得OC与OF的夹角为30°,然后根据等边三角形的性质可得点C是EF的中点,根据三角形的中位线定理可得CD=OE=1,再根据矩形的对边相等即可得解;
(3)根据点C、G关于OF对称可得OG=OC,然后求出点G的坐标,在求出OA的长度得到点A的坐标,然后分①GF∥PA时,点P是抛物线与x轴的交点,即为点O、E的坐标,②GA∥PF时,先求出直线GA的解析式,再根据互相平行的两直线的解析式的k值相等求出直线PF的解析式,与抛物线解析式联立求解即可得到点P的坐标;③PG∥FA时,先求出AF的解析式,再根据互相平行的两直线的解析式的k值相等求出直线PG的解析式,与抛物线解析式联立可得方程没有实数解.
点评:本题综合考查了二次函数的问题,主要利用了等边三角形的性质,待定系数法求二次函数解析式,相似三角形的判定与性质,轴对称的性质,梯形的两底边平行,(3)要注意根据底边的不同分情况讨论求解.