如图,抛物线y=ax2+bx-3经过A(-1,0),B(3,0)两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点D在x轴负半轴上,若点D关于直线AC的对称点E恰好在抛物线上,求点E的坐标;
(3)如图2,将抛物线的顶点平移至原点,点R为y轴正半轴上一点,过R作不平行x轴的直线交抛物线于P、Q两点,问是否存在点R使△OPQ的外心在PQ边上?若存在,求点R的坐标?若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)将A(-1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx-3中,得:
,
解得
故抛物线的解析式:y=x2-2x-3.
(2)设直线AC与直线DE的交点为F,由题意知:DE⊥AF,且DE=2DF=2EF;
∵∠DAF=∠CAO,∴∠FDA=∠OCA;
在Rt△OAC中,OA=1、OC=3,则:AC=,
∴sin∠FDA=sin∠OCA=,cos∠FDA=cos∠OCA=,tan∠FDA=tan∠OCA=;
设AD=x,则:AF=AD?sin∠ADF=x,DF=AD?cos∠ADF=x,DE=2DF=x;
过点E作EG⊥x轴于G,如右图1;
在Rt△DEG中,EG=DE?sin∠ADF=x?=x,DG=DE?cos∠ADF=x?=x,
OG=DG-OD=x-(x+1)=x-1;
则:E(x-1,x),代入y=x2-2x-3=(x+1)(x-3)中,得:
x(x-4)=x,解得:x1=0(舍)、x2=
∴E(,).
(3)由题意可知,平移后的抛物线解析式为:y=x2;
分别过P、Q作PM⊥x轴于M、QN⊥x轴于N,设P(-m,m2)、Q(n,n2),(m、n>0),如右图2;
若△OPQ的外心在PQ上,则△OPQ为直角三角形,且∠POQ为直角;
∴∠POM=∠OPN=90°-∠QON,
又∵∠PMO=∠ONQ=90°,∴△POM∽△OPN;
∴=,即:=,得:mn=1;
设直线PQ的解析式:y=kx+b,代入P、Q点的坐标,有:
①×n+②×m,得:
(m+n)b=mn(m+n),即:b=mn=1;
∴R(0,1);
综上,存在符合条件的R点,且坐标为(0,1).
解析分析:(1)将A、B两点的坐标代入抛物线的解析式中,通过解方程组即可求出待定系数的值.(2)设直线DE和直线AC的交点为F,显然Rt△ADF和Rt△ACO相似,即∠ADF和∠ACO的正切、正弦、余弦值都相同,设AD=x,可由x表达出AF、DF的长,过E作EG⊥x轴于G,由于DE关于直线AC对称,那么DE=2DF,然后根据∠ADE的三角函数值求出DG、EG的长,由此得出点E的坐标表达式,再代入抛物线的解析式中即可确定点E的坐标.(3)抛物线在平移过程中,开口方向和大小不变,即二次项系数不变,可据此求出平移后的函数解析式,分别过P、Q作x轴的垂线,设垂足为M、N,首先根据抛物线的解析式设出P、Q两点的坐标,若△OPQ的外心在PQ边上,那么△POQ必为直角三角形,且∠POQ为直角,由此得出的结论为Rt△PMO、Rt△ONQ相似,根据对应的直角边成比例可求出P、Q两点横、纵坐标的数量关系,利用待定系数法求出直线PQ的解析式后结合这个数量关系即可求出点R的坐标.
点评:这道题综合考查了二次函数、函数图象的平移规律、解直角三角形、轴对称图形的性质、直角三角形的外心位置以及相似三角形的应用等重要知识;(2)题需要找出关键锐角的三角函数值;最后一题的难度较大,通过构建相似三角形得到P、Q两点横、纵坐标的数量关系尤为重要.