题目内容
【题目】如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于点A(﹣4,0),B(2,0),与y轴交于点C(0,4),线段BC的中垂线与对称轴l交于点D,与x轴交于点F,与BC交于点E,对称轴l与x轴交于点H.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)求点D的坐标;
(3)点P为x轴上一点,⊙P与直线BC相切于点Q,与直线DE相切于点R.求点P的坐标;
(4)点M为x轴上方抛物线上的点,在对称轴l上是否存在一点N,使得以点D,P,M.N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,则直接写出N点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)抛物线表达式为:y=﹣(x+4)(x﹣2)=﹣
x2﹣x+4;(2)点D坐标为(﹣1,1);(3)点P坐标为(
,0)或(7,0);(4)存在(﹣1,
)、(﹣1,
)、(﹣1,﹣
)
【解析】(1)利用待定系数法问题可解;
(2)依据垂直平分线性质,利用勾股定理构造方程;
(3)由题意画示意图可以发现由两种可能性,确定方案后利用锐角三角函数定义构造方程,求出半径及点P坐标;
(4)通过分类讨论画出可能图形,注意利用平行四边形的性质,同一对角线上的两个端点到另一对角线距离相等.
(1)∵抛物线过点A(﹣4,0),B(2,0)
∴设抛物线表达式为:y=a(x+4)(x﹣2)
把C(0,4)带入得
4=a(0+4)(0﹣2)
∴a=﹣,
∴抛物线表达式为:y=﹣(x+4)(x﹣2)=﹣
x2﹣x+4
(2)由(1)抛物线对称轴为直线x=﹣=﹣1,
∵线段BC的中垂线与对称轴l交于点D,
∴点D在对称轴上,
设点D坐标为(﹣1,m),
过点C做CG⊥l于G,连DC,DB,
∴DC=DB,
在Rt△DCG和Rt△DBH中
∵DC2=12+(4﹣m)2,DB2=m2+(2+1)2
∴12+(4﹣m)2=m2+(2+1)2
解得:m=1
∴点D坐标为(﹣1,1);
(3)∵点B坐标为(2,0),C点坐标为(0,4)
∴BC=,
∵EF为BC中垂线
∴BE=
在Rt△BEF和Rt△BOC中,
cos∠CBF=,
∴,
∴BF=5,EF=,OF=3
设⊙P的半径为r,⊙P与直线BC和EF都相切,
如图:
①当圆心P1在直线BC左侧时,连P1Q1,P1R1,则P1Q1=P1R1=r1
∴∠P1Q1E=∠P1R1E=∠R1EQ1=90°
∴四边形P1Q1ER1是正方形
∴ER1=P1Q1=r1
在Rt△BEF和Rt△FR1P1中
tan∠1=,
∴,
∴r1=,
∵sin∠1=,
∴FP1=,OP1=
,
∴点P1坐标为(,0)
②同理,当圆心P2在直线BC右侧时,
可求r2=,OP2=7
∴P2坐标为(7,0)
∴点P坐标为(,0)或(7,0)
(4)存在,
当点P坐标为(,0)时,
①若DN和MP为平行四边形对边,则有DN=MP
当x=时,y=﹣
,
∴DN=MP=
∴点N坐标为(﹣1,)
②若MN、DP为平行四边形对边时,M、P点到ND距离相等
则点M横坐标为﹣
则M纵坐标为﹣,
由平行四边形中心对称性可知,点M到N的垂直距离等于点P到点D的垂直距离,
当点N在D点上方时,点N纵坐标为,
此时点N坐标为(﹣1,),
当点N在x轴下方时,点N坐标为(﹣1,﹣),
当点P坐标为(7,0)时,所求N点不存在.
故答案为:(﹣1,)、(﹣1,
)、(﹣1,﹣
)
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