题目内容
(2013•历下区一模)已知:如图,抛物线y=ax2-2ax+c(a≠0)与y轴交于点C(0,4),与x轴交于点A、B,点A的坐标为(4,0).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)点Q、E同时从B点出发,点E以每秒1个单位的速度沿线段BC向点C运动,点Q以每秒2个单位的速度沿线段BA向点A运动,当其中一点到达终点时另一点也停止运动,连接CQ、EQ,求△CQE的最大面积;
(3)若平行于x轴的动直线l与该抛物线交于点P,与直线AC交于点F,点D的坐标为(2,0),问:是否存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请简明说明理由.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)点Q、E同时从B点出发,点E以每秒1个单位的速度沿线段BC向点C运动,点Q以每秒2个单位的速度沿线段BA向点A运动,当其中一点到达终点时另一点也停止运动,连接CQ、EQ,求△CQE的最大面积;
(3)若平行于x轴的动直线l与该抛物线交于点P,与直线AC交于点F,点D的坐标为(2,0),问:是否存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请简明说明理由.
分析:(1)根据抛物线y=ax2-2ax+c(a≠0)与y轴交于点C(0,4),与x轴交于点A(4,0),用待定系数法求出a,c的值,即可求出该抛物线的解析式;
(2)先设点Q的坐标是(m,0),过点E作EG⊥x轴于点G,根据(1)得出的抛物线求出x的值,得出点B的坐标,求出AB和BQ的值,再根据QE∥AC,得出△BQE∽△BAC,求出EG的值,最后根据S△CQE=S△CBQ-S△EBQ,求出△CQE的最大面积;
(3)存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形;分三种情况讨论,在△ODF中,①若DO=DF,②若FO=FD,③若OD=OF,根据已知条件求出点F的坐标,再有抛物线的解析式得出x的值,从而求出点P的坐标.
(2)先设点Q的坐标是(m,0),过点E作EG⊥x轴于点G,根据(1)得出的抛物线求出x的值,得出点B的坐标,求出AB和BQ的值,再根据QE∥AC,得出△BQE∽△BAC,求出EG的值,最后根据S△CQE=S△CBQ-S△EBQ,求出△CQE的最大面积;
(3)存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形;分三种情况讨论,在△ODF中,①若DO=DF,②若FO=FD,③若OD=OF,根据已知条件求出点F的坐标,再有抛物线的解析式得出x的值,从而求出点P的坐标.
解答:解:(1)∵抛物线y=ax2-2ax+c(a≠0)与y轴交于点C(0,4),与x轴交于点A(4,0),
∴
,
解得:
,
∴抛物线的解析式为:y=-
x2+x+4;
(2)设点Q的坐标是(m,0),过点E作EG⊥x轴于点G,
∵-
x2+x+4=0,
解得:x1=-2,x2=4;
∴点B的坐标是(-2,0),
∴AB=6,BQ=m+2,
∵QE∥AC,
∴△BQE∽△BAC,
∴
=
,
即
=
,
∴EG=
,
∴S△CQE=S△CBQ-S△EBQ=
BQ•CO-
BQ•EG=
(m+2)(4-
)=-
m2+
m+
=-
(m-1)2+3,
又∵-2≤m≤4,
∴当m=1时,S△CQE有最大值,△CQE的最大面积是3.
(3)存在;
在△ODF中,
①若DO=DF,
∵A(4,0),D(2,0),
∴AD=OD=DF=2,
∵在Rt△AOC中,OA=OC=4,
∴∠OAC=45°,
∴∠DFA=∠OAC=45°,
∴∠ADF=90°,
∴点F的坐标是(2,2),
由-
x2+x+4=2得:
x1=1+
,x2=1-
,
∴点P的坐标是(1+
,2)或P(1-
,2);
②若FO=FD,过点F作FM⊥x轴于点M,
由等腰三角形的性质得:OM=
OD=1,
∴AM=3,
∴在等腰直角△AMF中,MF=AM=3,
∴点F的坐标是(1,3),
由-
x2+x+4=3,得:x1=1+
,x2=1-
,
∴点P的坐标是(1+
,3)或(1-
,3);
③若OD=OF,
∵OA=OC=4,且∠AOC=90°,
∴AC=4
,
∴点O到AC的距离为2
,
而OF=OD=2<2
,
∴不存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形;
综上所述:存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形,则点P的坐标是:(1+
,2)或P(1-
,2)或(1+
,3)或(1-
,3).
∴
|
解得:
|
∴抛物线的解析式为:y=-
1 |
2 |
(2)设点Q的坐标是(m,0),过点E作EG⊥x轴于点G,
∵-
1 |
2 |
解得:x1=-2,x2=4;
∴点B的坐标是(-2,0),
∴AB=6,BQ=m+2,
∵QE∥AC,
∴△BQE∽△BAC,
∴
EG |
CO |
BQ |
BA |
即
EG |
4 |
m+2 |
6 |
∴EG=
2m+4 |
3 |
∴S△CQE=S△CBQ-S△EBQ=
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
2m+4 |
3 |
1 |
3 |
2 |
3 |
8 |
3 |
1 |
3 |
又∵-2≤m≤4,
∴当m=1时,S△CQE有最大值,△CQE的最大面积是3.
(3)存在;
在△ODF中,
①若DO=DF,
∵A(4,0),D(2,0),
∴AD=OD=DF=2,
∵在Rt△AOC中,OA=OC=4,
∴∠OAC=45°,
∴∠DFA=∠OAC=45°,
∴∠ADF=90°,
∴点F的坐标是(2,2),
由-
1 |
2 |
x1=1+
5 |
5 |
∴点P的坐标是(1+
5 |
5 |
②若FO=FD,过点F作FM⊥x轴于点M,
由等腰三角形的性质得:OM=
1 |
2 |
∴AM=3,
∴在等腰直角△AMF中,MF=AM=3,
∴点F的坐标是(1,3),
由-
1 |
2 |
3 |
3 |
∴点P的坐标是(1+
3 |
3 |
③若OD=OF,
∵OA=OC=4,且∠AOC=90°,
∴AC=4
2 |
∴点O到AC的距离为2
2 |
而OF=OD=2<2
2 |
∴不存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形;
综上所述:存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形,则点P的坐标是:(1+
5 |
5 |
3 |
3 |
点评:此题考查了二次函数的综合,用到的知识点是用待定系数法求抛物线的解析式、三角形的相似、等腰三角形的性质、直角三角的性质,难度较大,有一定的开放性,在解题时要注意综合运用数形结合思想,灵活应用二次函数的图象和性质是本题的关键.
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