已知两直线l1、l2分别经过点A(3,0),点B(-1,0),并且当两条直线同时相交于y轴负半轴的点C时,恰好有l1⊥l2,经过点A、B、C的抛物线的对称轴与直线l2

发布时间:2020-08-07 22:55:05

已知两直线l1、l2分别经过点A(3,0),点B(-1,0),并且当两条直线同时相交于y轴负半轴的点C时,恰好有l1⊥l2,经过点A、B、C的抛物线的对称轴与直线l2交于点K,如图所示.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上是否存在点P,使得以A、B、C、P为顶点的四边形的面积等于△ABC的面积的倍?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)将直线l1按顺时针方向绕点C旋转α°(0<α<90),与抛物线的另一个交点为M.求在旋转过程中△MCK为等腰三角形时的α的值.

网友回答

解:(1)在Rt△ABC中,OB=1,OA=3,且CO⊥AB;
∴OC==,则 C(0,-);
设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x-3),代入点C的坐标后,得:
a(0+1)(0-3)=-,a=
∴抛物线的解析式:y=(x+1)(x-3)=x2-x-.

(2)易知OA=3、OB=1、OC=,则:S△ABC=AB?OC=×4×=2.
①当点P在x轴上方时,由题意知:S△ABP=S△ABC,则:
点P到x轴的距离等于点C到x轴距离的一半,即 点P的纵坐标为;
令y=x2-x-=,化简得:2x2-4x-9=0
解得 x=;
∴P1(,)、P2(,);
②当点P在抛物线的B、C段时,显然△BCP的面积要小于S△ABC,此种情况不合题意;
③当点P在抛物线的A、C段时,S△ACP=AC?h=S△ABC=,则h=1;
在射线CK上取点D,使得CD=h=1,过点D作直线DE∥l1,交y轴于点E,如右图;
在Rt△CDE中,∠ECD=∠BCO=30°,CD=1,则CE=、OE=OC+CE=,点E(0,-)
∴直线DE:y=x--,联立抛物线的解析式,有:
,解得:、
∴P3(1,-)、P4(2,-);
综上,存在符合条件的点P,且坐标为(,)、(,)、(1,-)、(2,-).

(3)由(1)知:y=x2-x-=(x-1)2-,
∴抛物线的对称轴 x=1;
在Rt△OBC中,OB=1,OC=,则∠BCO=∠1=30°、∠2=∠3=90°-∠BCO=60°、BC=2;
过点C作直线CN∥x轴,交抛物线于点N,如右图;
由抛物线的对称性可得:N(2,-),所以 CN=2;
易知直线BC:y=-x-,则 K(1,-2),CK==2;
在△CKN中,∠2=60°,CN=CK=2,那么△CKN是等边三角形----①.
Ⅰ、KC=KM时,点C、M关于抛物线的对称轴对称,符合①的情况,即点M、N重合;
Ⅱ、KC=CN时,由于KC=BC,所以此时点M与B、N重合;
Ⅲ、MK=MC时,点M在线段CK的中垂线上,此时M、N重合;
综上,只有一个符合条件的点M(即点N),此时直线l1的旋转角度α=∠ACN=90°-∠2=30°.
解析分析:(1)在Rt△ABC中,由射影定理可求出OC的长,由此确定点C的坐标;知道A、B、C三点坐标后,利用待定系数法可确定该抛物线的解析式.
(2)此题中,以A、B、C、P为顶点的四边形可分作两部分,若该四边形的面积是△ABC面积的1.5倍,那么四边形中除△ABC以外部分的面积应是△ABC面积的一半,分三种情况:
①当点P在x轴上方时,△ABP的面积应该是△ABC面积的一半,因此点P的纵坐标应该是点C纵坐标绝对值的一半,代入抛物线解析式中即可确定点P的坐标;
②当点P在B、C段时,显然△BPC的面积要远小于△ABC面积的一半,此种情况不予考虑;
③当点P在A、C段时,由A、C的长以及△ACP的面积可求出点P到直线AC的距离,首先在射线CK上取线段CD,使得CD的长等于点P到直线AC的距离,先求出过点D且平行于l1的直线解析式,这条直线与抛物线的交点即为符合条件的点P.
(3)从题干的旋转条件来看,直线l1旋转的范围应该是l1、l2中间的部分,而△MCK的腰和底并不明确,所以分情况讨论:①CK=CM、②KC=KM、③MC=MK;
求出点K的坐标、∠BCO的度数结合上述三种情况求解.

点评:该题考查了利用待定系数法确定函数解析式,图形面积的解法以及等腰三角形的判定和性质等重点知识;后两题涉及的情况较多,应分类进行讨论,容易漏解.
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