如图,在平面直角坐标系中,已知点A、B、C的坐标分别为(-1,0),(5,0),(0,2).(1)求过A、B、C三点的抛物线解析式;(2)若点P从A点出发,沿x轴正方

发布时间:2020-08-05 20:22:54

如图,在平面直角坐标系中,已知点A、B、C的坐标分别为(-1,0),(5,0),(0,2).
(1)求过A、B、C三点的抛物线解析式;
(2)若点P从A点出发,沿x轴正方向以每秒1个单位长度的速度向B点移动,连接PC并延长到点E,使CE=PC,将线段PE绕点P顺时针旋转90°得到线段PF,连接FB.若点P运动的时间为t秒,(0≤t≤6)设△PBF的面积为S;
①求S与t的函数关系式;
②当t是多少时,△PBF的面积最大,最大面积是多少?
(3)点P在移动的过程中,△PBF能否成为直角三角形?若能,直接写出点F的坐标;若不能,请说明理由.

网友回答

解:(1)(法一)设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),把A(-1,0),B(5,0),C(0,2)三点代入解析式得:,
解得;
∴;
(法二)设抛物线的解析式为y=a(x-5)(x+1),
把(0,2)代入解析式得:2=-5a,
∴;
∴,
即;

(2)①过点F作FD⊥x轴于D,
当点P在原点左侧时,BP=6-t,OP=1-t;
在Rt△POC中,∠PCO+∠CPO=90°,
∵∠FPD+∠CPO=90°,
∴∠PCO=∠FPD;
∵∠POC=∠FDP,
∴△CPO∽△PFD,
∴;
∵PF=PE=2PC,
∴FD=2PO=2(1-t);
∴S△PBF==t2-7t+6(0≤t<1);
当点P在原点右侧时,OP=t-1,BP=6-t;
∵△CPO∽△PFD,
∴FD=2(t-1);
∴S△PBF==-t2+7t-6(1<t<6);
②当0≤t<1时,S=t2-7t+6;
此时t在t=3.5的左侧,S随t的增大而减小,则有:
当t=0时,Smax=0-7×0+6=6;
当1<t<6时,S=-t2+7t-6;
由于1<3.5<6,故当t=3.5时,Smax=-3.5×3.5+7×3.5+6=6.25;
综上所述,当t=3.5时,面积最大,且最大值为6.25.

(3)能;
①若F为直角顶点,过F作FD⊥x轴于D,由(2)可知BP=6-t,DP=2OC=4,
在Rt△OCP中,OP=t-1,
由勾股定理易求得CP2=t2-2t+5,那
么PF2=(2CP)2=4(t2-2t+5);
在Rt△PFB中,FD⊥PB,
由射影定理可求得PB=PF2÷PD=t2-2t+5,
而PB的另一个表达式为:PB=6-t,
联立两式可得t2-2t+5=6-t,即t=,
P点坐标为(,0),
则F点坐标为:(,-1);

②B为直角顶点,那么此时的情况与(2)题类似,△PFB∽△CPO,且相似比为2,
那么BP=2OC=4,即OP=OB-BP=1,此时t=2,
P点坐标为(1,0).FD=2(t-1)=2,
则F点坐标为(5,2).

解析分析:(1)因为抛物线过A、B、C三点,所以此三点的坐标使抛物线的解析式成立.
(2)①此题要分作两种情况进行讨论:
一、当P点位于原点左侧,线段OA上;此时0≤t<1,可用t表示出OP、BP的长,欲求△BPF的面积,关键要求出BP边上的高,可过F作FD⊥x轴于D;由于∠CPF=90°,易证得△OPC∽△DFP,根据已知条件可知PF=PE=2PC,即两个相似三角形的相似比为2,那么DF=2OP,由此可得到DF的长,以BP为底,DF为高,即可求得△BPF的面积表达式,也就得到了关于S、t的函数关系式;
二、当P点位于原点右侧,线段BP上;此时1<t<6,可仿照一的方法进行求解;
②根据①得到的S、t的函数关系式,及相应的自变量的取值范围,即可根据函数的性质求得S的最大值及对应的t值,然后进行比较即可得到结果.
(3)当P位于线段OA上时,显然△PFB不可能是直角三角形;由于∠BPF<∠CPF=90°,所以P不可能是直角顶点,可分两种情况进行讨论:
①F为直角顶点,过F作FD⊥x轴于D,由(2)可知BP=6-t,DP=2OC=4,在Rt△OCP中,OP=t-1,由勾股定理易求得CP=t2-2t+5,那么PF2=(2CP)2=4(t2-2t+5);在Rt△PFB中,FD⊥PB,由射影定理可求得PB=PF2÷PD=t2-2t+5,而PB的另一个表达式为:PB=6-t,联立两式可得t2-2t+5=6-t,即t=;
②B为直角顶点,那么此时的情况与(2)题类似,△PFB∽△CPO,且相似比为2,那么BP=2OC=4,即OP=OB-BP=1,此时t=2.

点评:此题考查了二次函数解析式的确定、以及三角形面积的求法、直角三角形的判定、相似三角形的判定和性质等重要知识点;在求有关动点问题时要注意分析题意分情况讨论结果.
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