如图,已知二次函数y=ax2+bx+8(a≠0)的图象与x轴交与A,B两点,与y轴交与点C,已知点A的坐标为(-2,0),sin∠ABC=,点D是抛物线的顶点,直线DC交x轴于点E.
(1)求抛物线的解析式及其顶点D的坐标;
(2)在直线CD上是否存在一点Q,使以B,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)点P是直线y=2x-4上一点,过点P作直线PM垂直于直线CD,垂足为M,若∠MPO=75°,求出点P的坐标.
网友回答
解:(1)∵二次函数y=ax2+bx+8(a≠0)的图象与y轴交与点C,
∴点C(0,8),即OC=8;
Rt△OBC中,BC=OC÷sin∠ABC=8÷=4,
OB==4,
则点B(4,0).
将A、B的坐标代入抛物线的解析式中,得:
.
解得,
故抛物线的解析式:y=-x2+2x+8=-(x-1)2+9,顶点D(1,9);
(2)在直线CD上存在点Q,能够使以B,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形.理由如下:
设直线CD的解析式为y=kx+m,
将C(0,8),D(1,9)代入,
得,解得,
则直线CD的解析式为y=x+8.
设Q点的坐标为(x,x+8).
以B,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形时,分三种情况讨论:
①当BQ=BC=4时,有(x-4)2+(x+8)2=80,
整理,得2x2+8x=0,
解得x1=-4,x2=0(不合题意,舍去).
当x=-4时,x+8=4,即此时Q点的坐标为(-4,4);
②当CQ=BC=4时,有x2+(x+8-8)2=80,
整理,得2x2=80,
解得x1=2,x2=-2.
当x=2时,x+8=2+8,即此时Q点的坐标为(2,2+8);
当x=-2时,x+8=-2+8,即此时Q点的坐标为(-2,-2+8);
③当QB=QC时,有(x-4)2+(x+8)2=x2+(x+8-8)2,
整理,得8x+80=0,
解得x=-10.
当x=-10时,x+8=-2,即此时Q点的坐标为(-10,-2).
综上可知,在直线CD上存在点Q,能够使以B,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形,此时点Q的坐标为(-4,4)或(2,2+8)或(-2,-2+8)或(-10,-2);
(3)设直线CD:y=x+8与x轴交于点E,则点E(-8,0),OC=OE=8,∠CEO=45°.
设直线y=2x-4与直线CD交于点F,分两种情况讨论:
①当点P在点F的下方时,如右图1,过点P作PQ⊥x轴于点Q.
在四边形EMPQ中,∠MPQ=360°-∠PME-∠PQE-∠MEQ=360°-90°-90°-45°=135°,
当∠MPO=75°时,∠OPQ=135°-75°=60°,∠POQ=30°,则直线OP的解析式为y=x.
解方程组,得,
即此时P点的坐标为(,);
②当点P在点F的上方时,如右图2,过点P作PQ⊥x轴于点Q,设直线CD与直线OP交于点G.
在△MPG中,∠MGP=180°-∠PMG-∠GPM=180°-90°-75°=15°,
∴∠EGO=∠MGP=15°,
∴∠GOQ=∠GEO+∠EGO=45°+15°=60°,
∴直线OP的解析式为y=x.
解方程组,得,
即此时P点的坐标为(8+4,8+12).
综上可知,点P的坐标为(,)或(8+4,8+12).
解析分析:(1)先由二次函数的解析式求出点C的坐标,然后在Rt△BOC中,根据sin∠ABC的值得到点B的坐标,再将A、B两点的坐标代入抛物线的解析式,利用待定系数法求出解析式,通过对解析式进行配方即可得到顶点D的坐标;
(2)先利用待定系数法求出直线CD的解析式为y=x+8,那么可设Q点的坐标为(x,x+8).当以B,C,Q为顶点的三角形是等腰三角形时,分三种情况进行讨论:①BQ=BC;②CQ=BC;③QB=QC.然后针对每一种情况,根据两点间的距离公式列出方程,解方程即可;
(3)先求出直线CD:y=x+8与x轴的交点E的坐标,得到OC=OE=8,∠CEO=45°.设直线y=2x-4与直线CD交于点F,分两种情况进行讨论:①当点P在点F的下方时,过点P作PQ⊥x轴于点Q.根据四边形内角和定理求出∠MPQ=135°,根据三角形内角和定理求出∠POQ=30°,得到直线OP的解析式为y=x,解方程组即可求出点P的坐标;②当点P在点F的上方时,过点P作PQ⊥x轴于点Q,设直线CD与直线OP交于点G.根据三角形内角和定理及外角的性质得出∠GOQ=60°,得到直线OP的解析式为y=x,解方程组即可求出点P的坐标.
点评:本题是二次函数的综合题,其中涉及到运用待定系数法求二次函数、一次函数的解析式,二次函数的性质,解直角三角形,等腰三角形的性质,多边形内角和定理,两点间的距离公式,两函数交点坐标的求法等知识,综合性较强,有一定难度.利用分类讨论及数形结合的思想是解题的关键.