已知:如图,平面直角坐标系中,四边形OABC是直角梯形,AB∥OC,OA=5,AB=10,OC=12,抛物线y=ax2+bx经过点B、C.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)一动点P从点A出发,沿AC以每秒2个单位长度的速度向点C运动,同时动点Q从点C出发,沿CO以每秒1个单位长度的速度向点O运动,当点P运动到点C时,两点同时停止运动,设运动时间为t秒,当t为何值时,△PQC是直角三角形?
(3)点M在抛物线上,点N在抛物线对称轴上,是否存在这样的点M与点N,使以M、N、A、C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点M与点N的坐标;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)∵OA=5,AB=10,OC=12,
∴点B(10,5),C(12,0),
∴,
解得,
∴抛物线的函数表达式为y=-x2+3x;
(2)根据勾股定理,AC===13,
∵点P沿AC以每秒2个单位长度的速度向点C运动,点Q沿CO以每秒1个单位长度的速度向点O运动,
∴点P运动的时间为:13÷2=6.5秒,
CP=AC-AP=13-2t,CQ=t,
∵∠ACO≠90°,
∴分∠PQC=90°和∠CPQ=90°两种情况讨论:
①∠PQC=90°时,cos∠ACO==,
即=,
解得t=,
②∠CPQ=90°时,cos∠ACO==,
即=,
解得t=,
综上所述,t为秒或秒时,△PQC是直角三角形;
(3)抛物线对称轴为直线x=-=-=6,
①AC是平行四边形的边时,(i)若点M在对称轴左边,
∵OC=12,
∴点M的横坐标为:6-12=-6,
代入抛物线解析式得,y=-×(-6)2+3×(-6)=-27,
此时点M的坐标为(-6,-27),
∵OA=5,
∴点N的纵坐标为:-27-5=-32,
∴点N的坐标为(6,-32);
(ii)若点M在对称轴右边,∵OC=12,
∴点M的横坐标为:6+12=18,
代入抛物线解析式得,y=-×182+3×18=-27,
此时点M的坐标为(18,-27),
∵OA=5,
∴点N的纵坐标为:-27+5=-22,
∴点N的坐标为(6,-22);
②AC是对角线时,∵点P是AC的中点,点N在对称轴上,
∴点M也在抛物线对称轴上,
∴点M为抛物线的顶点,
∵y=-x2+3x=-(x-12x+36)2+9=-(x-6)2+9,
∴M(6,9),
∵OA=5,OC=12,点P在对称轴上,
∴点P的坐标为(6,),
∴点N的纵坐标为:2×-9=-4,
∴点N(6,-4);
综上所述,M(-6,-27)、N(6,-32)或M(18,-27)、N(6,-22)或M(6,9)、N(6,-4)时,以M、N、A、C为顶点的四边形是平行四边形.
解析分析:(1)先写出点B、C的坐标,然后利用待定系数法求二次函数解析式即可;
(2)利用勾股定理列式求出AC的长,再求出点P到达点C的时间,然后表示出CP、CQ的长,然后分∠PQC=90°和∠CPQ=90°两种情况,利用∠ACO的余弦列式其解即可;
(3)先根据抛物线解析式求出对称轴解析式,然后分①AC是平行四边形的边时,分点M在对称轴左边与右边两种情况求出点M的横坐标,然后代入抛物线解析式计算求出纵坐标,从而求出点M的坐标,再根据点A、C的纵坐标的差距求出点N的纵坐标,然后写出点N的坐标;②AC是对角线时,根据平行四边形的对角线互相平分可知点M为抛物线的顶点坐标,再根据中点求出点N即可.
点评:本题是二次函数综合题型,主要考查了待定系数法求二次函数解析式,解直角三角形,平行四边形的性质,(2)(3)小题中,都用到了分类讨论的数学思想,难点在于考虑问题要全面,做到不重不漏.