题目内容
【题目】如图,直角梯形ABCO的两边OA,OC在坐标轴的正半轴上,BC∥x轴,OA=OC=4,以直线x=1为对称轴的抛物线过A,B,C三点.
(1)求该抛物线的函数解析式;
(2)已知直线l的解析式为y=x+m,它与x轴交于点G,在梯形ABCO的一边上取点P.
①当m=0时,如图1,点P是抛物线对称轴与BC的交点,过点P作PH⊥直线l于点H,连结OP,试求△OPH的面积;
②当m=﹣3时,过点P分别作x轴、直线l的垂线,垂足为点E,F.是否存在这样的点P,使以P,E,F为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】
(1)
解:由题意得:A(4,0),C(0,4),对称轴为x=1.
设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,则有:
,
解得 .
∴抛物线的函数解析式为:y=﹣ x2+x+4
(2)
解:①当m=0时,直线l:y=x.
∵抛物线对称轴为x=1,
∴CP=1.
如答图1,延长HP交y轴于点M,则△OMH、△CMP均为等腰直角三角形.
∴CM=CP=1,
∴OM=OC+CM=5.
S△OPH=S△OMH﹣S△OMP= ( OM)2﹣ OMCP= ×( ×5)2﹣ ×5×1= ﹣ = ,
∴S△OPH= .
②当m=﹣3时,直线l:y=x﹣3.
设直线l与x轴、y轴交于点G、点D,则G(3,0),D(0,﹣3).
假设存在满足条件的点P.
(a)当点P在OC边上时,如答图2﹣1所示,此时点E与点O重合.
设PE=a(0<a≤4),
则PD=3+a,PF= PD= (3+a).
过点F作FN⊥y轴于点N,则FN=PN= PF,∴EN=|PN﹣PE|=| PF﹣PE|.
在Rt△EFN中,由勾股定理得:EF= = .
若PE=PF,则:a= (3+a),解得a=3( +1)>4,故此种情形不存在;
若PF=EF,则:PF= ,整理得PE= PF,即a=3+a,不成立,故此种情形不存在;
若PE=EF,则:PE= ,整理得PF= PE,即 (3+a)= a,解得a=3.
∴P1(0,3).
(b)当点P在BC边上时,如答图2﹣2所示,此时PE=4.
若PE=PF,则点P为∠OGD的角平分线与BC的交点,有GE=GF,过点F分别作FH⊥PE于点H,FK⊥x轴于点K,
∵∠OGD=135°,
∴∠EPF=45°,即△PHF为等腰直角三角形,
设GE=GF=t,则GK=FK=EH= t,
∴PH=HF=EK=EG+GK=t+ t,
∴PE=PH+EH=t+ t+ t=4,
解得t=4 ﹣4,
则OE=3﹣t=7﹣4 ,
∴P2(7﹣4 ,4)
(c)∵A(4,0),B(2,4),
∴可求得直线AB解析式为:y=﹣2x+8;
联立y=﹣2x+8与y=x﹣3,解得x= ,y= .
设直线BA与直线l交于点K,则K( , ).
当点P在线段BK上时,如答图2﹣3所示.
设P(a,8﹣2a)(2≤a≤ ),则Q(a,a﹣3),
∴PE=8﹣2a,PQ=11﹣3a,
∴PF= (11﹣3a).
与a)同理,可求得:EF= .
若PE=PF,则8﹣2a= (11﹣3a),解得a=1﹣2 <0,故此种情形不存在;
若PF=EF,则PF= ,整理得PE= PF,即8﹣2a= (11﹣3a),解得a=3,符合条件,此时P3(3,2);
若PE=EF,则PE= ,整理得PF= PE,即 (11﹣3a)= (8﹣2a),解得a=5> ,故此种情形不存在.
(c)当点P在线段KA上时,如答图2﹣4所示.
∵PE、PF夹角为135°,
∴只可能是PE=PF成立.
∴点P在∠KGA的平分线上.
设此角平分线与y轴交于点M,过点M作MN⊥直线l于点N,则OM=MN,MD= MN,
由OD=OM+MD=3,可求得M(0,3﹣3 ).
又因为G(3,0),
可求得直线MG的解析式为:y=( ﹣1)x+3﹣3 .
联立直线MG:y=( ﹣1)x+3﹣3 与直线AB:y=﹣2x+8,
可求得:P4(1+2 ,6﹣4 ).
(e)当点P在OA边上时,此时PE=0,等腰三角形不存在.
综上所述,存在满足条件的点P,点P坐标为:(0,3)、(3,2)、(7﹣4 ,4)、(1+2 ,6﹣4 ).
【解析】(1)利用待定系数法求出抛物线的解析式;(2)①如答图1,作辅助线,利用关系式S△OPH=S△OMH﹣S△OMP求解;②本问涉及复杂的分类讨论,如答图2所示.由于点P可能在OC、BC、BK、AK、OA上,而等腰三角形本身又有三种情形,故讨论与计算的过程比较复杂,需要耐心细致、考虑全面.
【考点精析】掌握二次函数的性质是解答本题的根本,需要知道增减性:当a>0时,对称轴左边,y随x增大而减小;对称轴右边,y随x增大而增大;当a<0时,对称轴左边,y随x增大而增大;对称轴右边,y随x增大而减小.