题目内容
【题目】如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣2,0),B(8,0)两点,与y轴交于点C,且OC=2OA,抛物线的对称轴x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是第一象限内抛物线上位于对称轴右侧的一个动点,设点P点的横坐标为m,且S△CDP=S△ABC,求m的值;
(3)K是抛物线上一个动点,在平面直角坐标系中是否存在点H,使B、C、K、H为顶点的四边形成为矩形?若存在,直接写出点H的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)y=﹣x2+x+4;(2)m1=4或m2=;(3)点H坐标为(6,﹣4),(6,﹣2),(﹣18,﹣32).
【解析】
(1)结合A(﹣2,0),B(8,0)由两点式可得抛物线解析式为y=a(x+2)(x﹣8),求出点C坐标,代入即可求出抛物线解析式;
(2)点P在抛物线上,可设P(m,﹣m2+m+4),结合C点坐标可得直线PC的解析式,已知直线与对称轴交点E的坐标,DE长可知,根据S△ABC=×AB×OC求出其面积,由题中条件可知△CDP的面积,由三角形面积公式可得m的值;
(3)分类讨论,①若BC为边,∠CBK=90°时,将BC绕点B逆时针旋转90°得到BC',根据AAS证明△BCO≌△BC'E,依据全等的性质可得点B点C的坐标,求出直线BC的表达式与抛物线的解析式联立求解可得点K横坐标,由矩形的性质可知xC﹣xB=xH﹣xK,,结合点B、C、D点坐标可得H点坐标.②若BC为边,∠BCK=90°时,同理可求:直线CK的解析式,与抛物线的解析式联立求解可得点K横坐标,同理可得H点坐标;③若BC为对角线,由B点C点坐标可得BC的中点坐标及BC的长,点K在抛物线上,设设点K(x,﹣x2+x+4),利用勾股定理可求出x的值,选择符合题意的,求出点K坐标后结合KH的中点坐标可知H点坐标,综上所述,点H的坐标有3种情况.
(1)∵A(﹣2,0),B(8,0)
∴OA=2,OB=8,
∵OC=2OA,
∴OC=4,
∴点C(0,4)
∵设y=a(x+2)(x﹣8)经过点C,
∴4=﹣16a,
∴a=﹣,
∴抛物线解析式为:y=﹣(x+2)(x﹣8)=﹣x2+x+4;
(2)如图1,
由题意:点D(3,0),
∴OD=3,
设P(m,﹣m2+m+4),(m>0,﹣m2+m+4>0)
∵C(0,4),
∴直线PC的解析式可表示为:y=(﹣m+)x+4,
设直线PC与对称轴的交点为E,则点E(3,﹣m+),
∴DE=﹣m+,
∵S△ABC=×AB×OC,
∴S△ABC=×10×4=20,
∵S△CDP=S△ABC,
∴×(﹣m+)×m=×20,
∴m1=4或m2=;
(3)若BC为边,∠CBK=90°时,如图2,将BC绕点B逆时针旋转90°得到BC',
∴BC=BC',∠CBC'=90°,
∴∠CBO+∠C'=90°,∠CBO+∠OCB=90°,
∴∠OCB=∠EBC',且BC=BC',∠BEC'=∠BOC=90°,
∴△BCO≌△BC'E(AAS)
∴BE=OC=4,OB=EC'=8,
∴点C'(4,﹣8),且B(8,0)
∴直线BC'解析式为:y=2x﹣16,
∴2x﹣16=﹣x2+x+4,
∴x1=﹣10,x2=8,
∴点K(﹣10,﹣36),
∵xC﹣xB=xH﹣xK,
∴0﹣8=xH﹣(﹣10),
∴xH=﹣18,
∵,
∴yH=﹣32,
∴点H(﹣18,﹣32),
若BC为边,∠BCK=90°时,
同理可求:直线CK的解析式为:y=2x+4,
∴2x+4=﹣x2+x+4,
∴x1=﹣2,x2=0,
∴点K坐标(﹣2,0)
∵,
∴0﹣8=﹣2﹣xH,
∴xH=﹣6,
∵,
∴yH=﹣4,
∴点H(6,﹣4),
若BC为对角线,
∵B、C、K、H为顶点的四边形成为矩形,
∴BC=KH,BC与KH互相平分,
∵B(8,0),C(0,4)
∴BC中点坐标(4,2),BC===4,
设点K(x,﹣x2+x+4)
∴(x﹣4)2+(﹣x2+x+4﹣2)2=(2)2,
∴x(x﹣2)2(x﹣8)=0,
∴x1=0,x2=2,x3=8,
∴K(2,6),且KH的中点坐标(4,2),
∴点H(6,﹣2)
综上所述:点H坐标为(6,﹣4),(6,﹣2),(﹣18,﹣32).