题目内容
【题目】如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于B,C两点,与y轴交于点A,直线y=﹣x+2经过A,C两点,抛物线的对称轴与x轴交于点D,直线MN与对称轴交于点G,与抛物线交于M,N两点(点N在对称轴右侧),且MN∥x轴,MN=7.
(1)求此抛物线的解析式.
(2)求点N的坐标.
(3)过点A的直线与抛物线交于点F,当tan∠FAC=时,求点F的坐标.
(4)过点D作直线AC的垂线,交AC于点H,交y轴于点K,连接CN,△AHK沿射线AC以每秒1个单位长度的速度移动,移动过程中△AHK与四边形DGNC产生重叠,设重叠面积为S,移动时间为t(0≤t≤),请直接写出S与t的函数关系式.
【答案】(1)y=﹣x2+x+2;(2)点N的坐标为(5,-3);(3)点F的坐标为:(3,2)或(,﹣);(4).
【解析】
(1)点A、C的坐标分别为(0,2)、(4,0),将点A、C坐标代入抛物线表达式即可求解;
(2)抛物线的对称轴为:x=,点N的横坐标为:,即可求解;
(3)分点F在直线AC下方、点F在直线AC的上方两种情况,分别求解即可;
(4)分0≤t≤、当<t≤、<t≤三种情况,分别求解即可.
解:(1)直线y=﹣x+2经过A,C两点,则点A、C的坐标分别为(0,2)、(4,0),
则c=2,抛物线表达式为:y=﹣x2+bx+2,
将点C坐标代入上式并解得:b=,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+2…①;
(2)抛物线的对称轴为:x=,
点N的横坐标为: ,
故点N的坐标为(5,-3);
(3)∵tan∠ACO==tan∠FAC=,
即∠ACO=∠FAC,
①当点F在直线AC下方时,
设直线AF交x轴于点R,
∵∠ACO=∠FAC,则AR=CR,
设点R(r,0),则r2+4=(r﹣4)2,解得:r=,
即点R的坐标为:(,0),
将点R、A的坐标代入一次函数表达式:y=mx+n得:,
解得:,
故直线AR的表达式为:y=﹣x+2…②,
联立①②并解得:x=,故点F(,﹣);
②当点F在直线AC的上方时,
∵∠ACO=∠F′AC,∴AF′∥x轴,
则点F′(3,2);
综上,点F的坐标为:(3,2)或(,﹣);
(4)如图2,设∠ACO=α,则tanα=,则sinα=,cosα=;
①当0≤t≤时(左侧图),
设△AHK移动到△A′H′K′的位置时,直线H′K′分别交x轴于点T、交抛物线对称轴于点S,
则∠DST=∠ACO=α,过点T作TL⊥KH,
则LT=HH′=t,∠LTD=∠ACO=α,
则DT=,DS=,
S=S△DST=DT×DS=;
②当<t≤时(右侧图),
同理可得:
S==DG×(GS′+DT′)=3+(+﹣)=;
③当<t≤时,同理可得S=;
综上,S=.