题目内容
【题目】如图1,已知直线y=x+3与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A、B两点,与x轴交于另一个点C,对称轴与直线AB交于点E,抛物线顶点为D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在第三象限内,F为抛物线上一点,以A、E、F为顶点的三角形面积为3,求点F的坐标;
(3)点P从点D出发,沿对称轴向下以每秒1个单位长度的速度匀速运动,设运动的时间为t秒,当t为何值时,以P、B、C为顶点的三角形是直角三角形?直接写出所有符合条件的t值.
【答案】(1)y=﹣x2﹣2x+3
(2)点F的坐标为(,)
(3)当t为秒或2秒或3秒或秒时,以P、B、C为顶点的三角形是直角三角形。
【解析】
试题(1)先由直线AB的解析式为y=x+3,求出它与x轴的交点A、与y轴的交点B的坐标,再将A、B两点的坐标代入y=﹣x2+bx+c,运用待定系数法即可求出抛物线的解析式。
∵y=x+3与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴当y=0时,x=﹣3,即A点坐标为(﹣3,0),当x=0时,y=3,即B点坐标为(0,3)。
将A(﹣3,0),B(0,3)代入y=﹣x2+bx+c,得
,解得。
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3。
(2)设第三象限内的点F的坐标为(m,﹣m2﹣2m+3),运用配方法求出抛物线的对称轴及顶点D的坐标,再设抛物线的对称轴与x轴交于点G,连接FG,根据S△AEF=S△AEG+S△AFG﹣S△EFG=3,列出关于m的方程,解方程求出m的值,进而得出点F的坐标。
如图1,设第三象限内的点F的坐标为(m,﹣m2﹣2m+3),
则m<0,﹣m2﹣2m+3<0。
∵y=﹣x2﹣2x+3=﹣(x+1)2+4,
∴对称轴为直线x=﹣1,顶点D的坐标为(﹣1,4)。
设抛物线的对称轴与x轴交于点G,连接FG,
则G(﹣1,0),AG=2。
∵直线AB的解析式为y=x+3,
∴当x=﹣1时,y=﹣1+3=2。∴E点坐标为(﹣1,2)。
∵S△AEF=S△AEG+S△AFG﹣S△EFG
=×2×2+×2×(m2+2m﹣3)﹣×2×(﹣1﹣m)=m2+3m,
∴以A、E、F为顶点的三角形面积为3时,m2+3m=3,
解得m1=,m2=(舍去)。
当m=时,﹣m2﹣2m+3=﹣m2﹣3m+m+3=﹣3+m+3=m=。
∴点F的坐标为(,)。
(3)设P点坐标为(﹣1,n),.
∵B(0,3),C(1,0),∴BC2=12+32=10。
分三种情况:
①如图2,如果∠PBC=90°,那么PB2+BC2=PC2,
即(0+1)2+(n﹣3)2+10=(1+1)2+(n﹣0)2,
化简整理得6n=16,解得n=。
∴P点坐标为(﹣1,)。
∵顶点D的坐标为(﹣1,4),
∴PD=4﹣=。
∵点P的速度为每秒1个单位长度,∴t1=秒。
②如图3,如果∠BPC=90°,那么PB2+PC2=BC2,
即(0+1)2+(n﹣3)2+(1+1)2+(n﹣0)2=10,
化简整理得n2﹣3n+2=0,解得n=2或1。
∴P点坐标为(﹣1,2)或(﹣1,1),
∵顶点D的坐标为(﹣1,4),
∴PD=4﹣2=2或PD=4﹣1=3。
∵点P的速度为每秒1个单位长度,∴t2=2秒,t3=3秒。
③如图4,如果∠BCP=90°,那么BC2+PC2=PB2,
即10+(1+1)2+(n﹣0)2=(0+1)2+(n﹣3)2,
化简整理得6n=﹣4,解得n=。
∴P点坐标为(﹣1,)。
∵顶点D的坐标为(﹣1,4),∴PD=4+=。
∵点P的速度为每秒1个单位长度,
∴t4=秒。
综上所述,当t为秒或2秒或3秒或秒时,以P、B、C为顶点的三角形是直角三角形。