题目内容

【题目】如图所示,在平面直角坐标系xOy中,RtAOB的直角边OBOA分别在x轴上和y轴上,其中OA=2OB=4,现将RtAOB绕着直角顶点O按逆时针方向旋转90°得到COD,已知一抛物线经过CDB三点.

1)该抛物线的解析式为  

2)设点E是抛物线上位于第一象限的动点,过点EEFx轴于点F,并交直线ABN,过点E再作EMAB于点M,求EMN周长的最大值;

3)当EMN的周长最大时,在直线EF上是否存在点Q,使得QCD是以CD为直角边的直角三角形?若存在请求出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.

【答案】(1)y=+x+4;(2)最大值为;(3)存在,当点Q的坐标为()或()时,使得QCD是以CD为直角边的直角三角形

【解析】

1)设抛物线的解析式为.由线段OAOB的长度可得出点AB的坐标,再由旋转的特性可得出点CD的坐标,由点BCD三点的坐标利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;

2)在RtAOB中,求出∠ABO的正弦余弦值,再根据相似三角形的判定定理找出△EMN∽△BFN,从而得出∠MEN=FBN,用EN的长度来表示出EMMN的长度,由点AB的坐标利用待定系数法求出直线AB的函数解析式,设出点E的坐标为 0t4),即可找出点N的坐标为,从而得出线段EN的长度,将ENMNEM相加即可得出△EMN的周长,根据二次函数的性质可求出EN的最大值,由此即可得出结论;

3)结合(2)的结论可知直线EF的解析式为,分∠QDC=90°和∠DCQ=90°两种情况来考虑,利用相似三角形的性质找出相似边的比例关系来找出线段的长度,再根据点与点间的数量关系即可找出点Q的坐标.

解:(1)设抛物线的解析式为

OA=2OB=4

∴点A02),点B40),

由旋转的特性可知:

C(﹣20),点D04).

将点B40)、点C(﹣20)、点D04)代入到抛物线解析式得:

,解得:

∴该抛物线的解析式为

故答案为:

2)依照题意画出图形,如图1所示.

RtAOB中,OA=2OB=4

AB=

sinABO=cosABO=

EMABEFOB

∴∠EMN=BFN=90°

∵∠BNF=ENM

∴△EMN∽△BFN

∴∠MEN=FBN

RtEMN中,sinMEN=cosMEN=

MN=ENsinMEN=ENsinABO=EN

EM=ENcosMEN=ENcosABO=EN

CEMN=EM+MN+EN=EN+EN+EN=EN

由(1)知A02)、B40),设直线AB的解析式为:y=kx+2

4k+2=0,解得:k=

∴直线AB的解析式为:

设抛物线上点E的坐标为0t4),

EFOB

∴令y=+2x=ty=+2

∴点N的坐标为(t,﹣t+2),

EN=+t+4﹣(﹣t+2=+t+2

CEMN=(﹣+t+2=0t4).

∴当时,EN最大,此时CEMN最大,

CEMN最大为: [+2]=

3)由(2)知,当CEMN取最大值时,EF的解析式为:x=

①若∠QDC=90°,过点QQGy轴于点G,如图2所示.

EF的解析式为:x=

QG=

∵∠QDG+DQG=90°,∠CDO+QDG=90°

∴∠DGQ=CDO

又∵∠QGD=DOC=90°

∴△QDG∽△DCO

DG=2×

OG=ODDG=4

∴点Q的坐标为();

②若∠DCQ=90°,如图3所示.

CF=﹣(﹣2=

∵∠QCF+OCD=90°,∠CDO+OCD=90°

∴∠QCF=CDO

又∵∠CFQ=DOC=90°

∴△COD∽△QFC

,即

FQ=

∴点Q的坐标为().

综上所述,当点Q的坐标为()或()时,使得QCD是以CD为直角边的直角三角形.

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