在梯形ABCD中,AD∥BC,BA⊥AC,∠B=45°,AD=2,BC=6,以BC所在直线为x轴,建立如图所示的平面直角坐标系,点A在y轴上.
(1)求过A、D、C三点的抛物线的解析式.
(2)求△ADC的外接圆的圆心M的坐标,并求⊙M的半径.
(3)E为抛物线对称轴上一点,F为y轴上一点,求当ED+EC+FD+FC最小时,EF的长.
(4)设Q为射线CB上任意一点,点P为对称轴左侧抛物线上任意一点,问是否存在这样的点P、Q,使得以P、Q、C为顶点的△与△ADC相似?若存在,直接写出点P、Q的坐标;若不存在,则说明理由.
网友回答
解:(1)由题意知C(3,0)、A(0,3).
如图1,过D作x轴垂线,由矩形性质得D(2,3).
由抛物线的对称性可知抛物线与x轴另一交点为(-1,0).
设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x-3).
将(0,3)代入得a=-1,所以y=-x2+2x+3.
(2)由外接圆知识知M为对称轴与AC中垂线的交点.
由等腰直角三角形性质得OM平分∠AOC,即yOM=x,
∴M(1,1).
连MC得MC=,即半径为.
(3)如图2,由对称性可知:当ED+EC+FD+FC最小时,E为对称轴与AC交点,F为BD与y轴交点,
∵∠B=45°,∠AOB=90°,
∴AO=BO=3,故B点坐标为:(-3,0),
再利用D(2,3),代入y=ax+b,得:
,
解得:,
故BD直线解析式为:y=x+,
当x=0,y=,根据对称轴为直线x=1,则y=2,
故F(0,)、E(1,2),
EF===.
(4)可得△ADC中,AD=2,AC=,DC=.
假设存在,显然∠QCP<90°,则∠QCP=45°或∠QCP=∠CAD.
如图3,当∠QCP=45°时,OR=OC=3,
则R点坐标为(0,-3),将C,R代入y=ax+b得出:
,
解得:,
这时直线CP的解析式为y=x-3,同理可得另一解析式为:y=-x+3.
当直线CP的解析式为y=x-3时,
则x-3=-x2+2x+3,
解得:x1=-2,x2=3,
可求得P(-2,-5),
故PC==5.
设CQ=x,则,
解得:x=或x=15.
∴Q?(-,0)或(-12,0).
当y=-x+3即P与A重合时,CQ=y,则=,
即=,或=,
解得CQ=2或9,
故Q?(1,0)或(-6,0).
如图4,当∠QCP=∠ACD时,设CP交y轴于H,连接ED,则ED⊥AC,
∴DE=,EC=2,
易证:△CDE∽△CHQ,
所以=,
∴HO=.
可求HC的解析式为y=x-.
联解,
得P(-,-),PC=.
设CQ=x,知,
∴x=或x=,
∴Q(-,0)或(-,0).
同理当H在y轴正半轴上时,HC的解析式为y=-x+.
∴P’(-,),
∴PC=.
∴,
∴CQ=或,所以Q(,0)或(-,0).
综上所述,P1(-2,-5)、Q1(-,0)或(-12,0);P2(0,3)、Q2(1,0)或(-6,0);P3(-,-)、Q3(-,0)或(-,0);P4(-,)、Q4(,0)或(-,0).
解析分析:(1)过D作x轴垂线,由抛物线的对称性可知抛物线与x轴另一交点为(-1,0).再根据交点式即可求出过A、D、C三点的抛物线的解析式;
(2)由外接圆知识知M为对称轴与AC中垂线的交点.由等腰直角三角形性质可得M点的坐标,连MC得MC=,即为半径;
(3)由对称性可知:当ED+EC+FD+FC最小时,E为对称轴与AC交点,F为BD与y轴交点,再根据待定系数法求出BD直线解析式,从而得到E,F的坐标,再根据两点坐标公式即可求得EF的长;
(4)先求出直线CP的解析式为y=x-3或y=-x+3,再分情况讨论求得以P、Q、C为顶点的三角形与△ADC相似时点P、Q的坐标.
点评:此题主要考查了二次函数的综合题型,其中涉及到的知识点有抛物线的对称轴公式和三角函数关系等知识,利用三角形三边关系得出|TM-TF|是解题关键.