如图,平面直角坐标系中,点A、B、C在x轴上,点D、E在y轴上,OA=OD=2,OC=OE=4,DB⊥DC,直线AD与经过B、E、C三点的抛物线交于F、G两点,与其对

发布时间:2020-08-12 10:32:05

如图,平面直角坐标系中,点A、B、C在x轴上,点D、E在y轴上,OA=OD=2,OC=OE=4,DB⊥DC,直线AD与经过B、E、C三点的抛物线交于F、G两点,与其对称轴交于M.点P为线段FG上一个动点(与F、G不重合),PQ∥y轴与抛物线交于点Q.
(1)求经过B、E、C三点的抛物线的解析式;
(2)是否存在点P,使得以P、Q、M为顶点的三角形与△AOD相似?若存在,求出满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)若抛物线的顶点为N,连接QN,探究四边形PMNQ的形状:①能否成为菱形;②能否成为等腰梯形?若能,请直接写出点P的坐标;若不能,请说明理由.

网友回答

解:(1)在Rt△BDC中,OD⊥BC,
由射影定理,得:OD2=OB?OC;
则OB==1;
∴B(-1,0);
∴B(-1,0),C(4,0),E(0,4);
设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x-4)(a≠0),则有:
a(0+1)(0-4)=4,a=-1;
∴y=-(x+1)(x-4)=-x2+3x+4;

(2)因为A(-2,0),D(0,2);
所以直线AD:y=x+2;
联立,解得F(1-,3-),G(1+,3+);
设P点坐标为(x,x+2)(1-<x<1+),则Q(x,-x2+3x+4);
∴PQ=-x2+3x+4-x-2=-x2+2x+2;
易知M(,),
若以P、Q、M为顶点的三角形与△AOD相似,则△PQM为等腰直角三角形;
①以M为直角顶点,PQ为斜边;PQ=2|xM-xP|,即:
-x2+2x+2=2(-x),
解得x=2-,x=2+(不合题意舍去)
∴P(2-,4-);
②以Q为直角顶点,PM为斜边;PQ=|xM-xQ|,
即:-x2+2x+2=-x,
解得x=,x=(不合题意舍去)
∴P(,)
故存在符合条件的P点,且P点坐标为(2-,4-)或(,);

(3)易知N(,),M(,);
设P点坐标为(m,m+2),
则Q(m,-m2+3m+4);(1-<m<1+)
∴PQ=-m2+2m+2,NM=;
①若四边形PMNQ是菱形,则首先四边形PMNQ是平行四边形,有:
MN=PQ,
即:-m2+2m+2=,
解得m=,m=(舍去);
当m=时,P(,),Q(,)
此时PM=≠MN,故四边形PMNQ不可能是菱形;
②由于当NQ∥PM时,四边形PMNQ是平行四边形,
所以若四边形PMNQ是等腰梯形,只有一种情况:PQ∥MN;
依题意,则有:(yN+yM)=(yP+yQ),
即+=-m2+3m+4+m+2,
解得m=,m=(舍去);
当m=时,P(,),Q(,),此时NQ与MP不平行,
∴四边形PMNQ可以是等腰梯形,且P点坐标为(,).
解析分析:(1)在Rt△ODC中,根据射影定理即可求出OB的长,由此可得到B点的坐标,进而可用待定系数法求出抛物线的解析式;
(2)易知△AOD是等腰Rt△,若以P、Q、M为顶点的三角形与△AOD相似,那么△PQM也必须是等腰Rt△;由于∠QPM≠90°,因此本题分两种情况:
①PQ为斜边,M为直角顶点;②PM为斜边,Q为直角顶点;
首先求出直线AD的解析式,进而可得到M点的坐标;设出P点横坐标,然后根据抛物线和直线AD的解析式表示出P、Q的纵坐标,即可得到PQ的长;在①中,PQ的长为M、P横坐标差的绝对值的2倍;在②中,PQ的长正好等于M、P横坐标差的绝对值,由此可求出符合条件的P点坐标;
(3)①若四边形PQNM是菱形,首先必须满足四边形PMNQ是平行四边形,此时MN与PQ相等,由此可得到P点坐标,然后再判断PQ是否与PM相等即可;
②由于当NQ∥PM时,四边形PMNQ是平行四边形,因此本题只需考虑MN∥PQ这一种情况;若四边形PMNQ是等腰梯形且MN、PQ为上下底,那么根据等腰梯形的对称性可知:Q、P的纵坐标的和应该等于N、M的纵坐标的和,据此可求出P、Q的坐标,然后再判断QN与PM是否平行即可.

点评:此题是二次函数的综合题,考查的知识点有:直角三角形的性质,二次函数的确定,等腰三角形、菱形、等腰梯形的判定和性质等,同时还考查了分类讨论的数学思想;要特别注意的是在判定梯形的过程中,不要遗漏证明另一组对边不平行的条件.
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