如图①,抛物线经过点A(12,0)、B(-4,0)、C(0,-12).顶点为M,过点A的直线y=kx-4交y轴于点N.
(1)求该抛物线的函数关系式和对称轴;
(2)试判断△AMN的形状,并说明理由;
(3)将AN所在的直线l向上平移.平移后的直线l与x轴和y轴分别交于点D、E(如图②).当直线l平移时(包括l与直线AN重合),在抛物线对称轴上是否存在点P,使得△PDE是以DE为直角边的等腰直角三角形?若存在,直接写出所有满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)设抛物线的函数关系式为y=ax2+bx+c;
∵抛物线过点C(0,-12),
∴c=-12;
又∵它过点A(12,0)和点B(-4,0),
∴,
解得;
∴抛物线的函数关系式为y=x2-2x-12,
抛物线的对称轴为x=4.
(2)解法一:
∵在y=kx-4中,当x=0时,y=-4,
∴y=kx-4与y轴的交点N(0,-4);
∵y=x2-2x-12=(x-4)2-16,
∴顶点M(4,-16);
∵AM2=(12-4)2+162=320,
AN2=122+42=160,
MN2=42+(16-4)2=160,
∴AN2+MN2=160+160=320=AM2,
AN=MN;
∴△AMN是等腰直角三角形.
解法二:
过点M作MF⊥y轴于点F,则有
MF=4,NF=16-4=12,OA=12,ON=4;
∴MF=ON,NF=OA,
又∵∠AON=∠MFN=90°,
∴△AON≌△NFM;
∴∠MNF=∠NAO,AN=MN;
∵∠NAO+∠ANO=90°,即∠MNF+∠ANO=90°,
∴∠MNA=90;
∴△AMN是等腰直角三角形.
(3)存在,点P的坐标分别为:
(4,-16),(4,-8),(4,-3),(4,6)
参考解答如下:
∵y=kx-4过点A(12,0),
∴k=;
直线l与y=x-4平行,
设直线l的解析式为y=x+b;
则它与x轴的交点D(-3b,0),与y轴交点E(0,b);
∴OD=3OE;
设对称轴与x轴的交点为K;
(Ⅰ)以点E为直角顶点如图;
①根据题意,点M(4,-16)符合要求;
②过P作PQ⊥y轴,
当△PDE为等腰直角三角形时,
有Rt△ODE≌Rt△QEP,
∴OE=PQ=4,QE=OD;
∵在Rt△ODE中,OD=3OE,
∴OD=12,QE=12,
∴OQ=8,
∴点P的坐标为(4,-8);
(Ⅱ)以点D为直角顶点;
同理在图①中得到P(4,6),
在图②中可得P(4,-3);
综上所得:满足条件的P的坐标为:
(4,-16),(4,-8),(4,-3),(4,6).
解析分析:(1)题是典型的待定系数法求二次函数解析式,利用待定系数法很容易求解;
(2)题要想证明等腰直角三角形,需要证明等腰,需要证明直角,而证明等腰三角形和证明直角均需要利用坐标求出MN和AN长,并利用勾股定理逆定理(或全等)完成证明;
(3)易求得直线AN的解析式,由于直线l与直线AN平行,可根据直线AN的斜率设出直线l的解析式,根据解析式可得OD=3OE;然后分两种情况考虑:
①点E是直角顶点,1)很显然点M符合点P的要求;
2)过P作PQ⊥y轴于Q,由于△PDE是等腰直角三角形,易证得Rt△ODE≌Rt△QEP,可得到OE=PQ=4,而OD=3OE,即可得到OD的长,也就得到了EQ、OQ的长,进而可求得点P的坐标;
②点D是直角顶点,可设抛物线对称轴与x轴的交点为K,解法与(3)①相同.
点评:此题主要考查了二次函数解析式的确定、等腰直角三角形的判定和性质、全等三角形的判定和性质等重要知识,同时还考查了分类讨论的数学思想,综合性强,难度较大.