题目内容
【题目】如图1,抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(1,0)、B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴为直线x=2,交抛物线于点D,交x轴于点E.
(1)请直接写出:抛物线的函数解析式及点B、点D的坐标;
(2)抛物线对称轴上的一动点P从点D出发,以每秒1个单位的速度向上运动,连接OP,BP,设运动时间为t秒(t>0).在点P的运动过程中,请求出:当t为何值时,∠OPB=90°?
(3)如图2,点Q在抛物线上运动(点Q不与点A、B重合),当△QBC的面积与△ABC的面积相等时,请求出点Q的坐标.
【答案】(1)抛物线的表达式为:y=﹣x2+4x﹣3;B(3,0),D(2,1);(2)t=-1.
(3)(,)、(、)或(2,1)
【解析】
(1)根据待定系数法即可得到抛物线的表达式,再结合题意即可得到点B、点D的坐标;
(2)假设t秒时,点P(2,1+t),由题意可得OP2=4+(1+t)2,BP2=1+(1+t)2,AB2=9,根据勾股定理可得4+(1+t)2+1+(1+t)2=9,计算即可得到答案.
(3)根据题意算出点Q与BC的距离,求出与BC平行且距离为此距离的平行线的直线方程,与二次函数联立即可求解.
解:(1)抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(1,0),抛物线的对称轴为直线x=2,则点B(3,0),
抛物线的表达式为:y=a(x﹣1)(x﹣3)=a(x2﹣4x+3),
即3a=﹣3,解得:a=﹣1,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+4x﹣3…①,
函数的对称轴为:x=2,则点D(2,1);
(2)t秒时,点P(2,1+t),
则OP2=4+(1+t)2,BP2=1+(1+t)2,AB2=9,
∵∠OPB=90°,则4+(1+t)2+1+(1+t)2=9,
解得:t=-1(负值已舍去).
(3)如下图,过点A作BC的平行线交抛物线于点Q、交y轴于点K,
则△QBC的面积与△ABC的面积相等,过点A作AG⊥BC于点G,过点K作KH⊥BC于点H,则AG=KH,
直线BC的倾斜角为45°,则AG=AB==KH,
则KC=2,故点K(﹣1,0),[来源:.Com]
则直线AQ的函数表达式为:y=x﹣1…②,
联立①②并解得:x=1或2(舍去1),
故点Q(2,1);
在BC的下方与AQ等距离位置作BC的抛物线交抛物线于点Q′、Q″,
同理可得直线Q′Q″的表达式为:y=x﹣5…③,
联立①③并解得:x=,
故点Q(Q′、Q″)的坐标为:(,)、(、);
综上,点Q的坐标为:(,)、(、)或(2,1).