题目内容
【题目】如图1,在平面直角坐标系中,直线l与x轴、y轴分别交于点B(4,0)、C(0,3),点A为x轴负半轴上一点,AM⊥BC于点M交y轴于点N(0, ).已知抛物线y=ax2+bx+c经过点A,B,C.
(1)求抛物线的函数式.
(2)连接AC,点D在线段BC上方的抛物线上,连接DC,DB,若△BCD和△ABC面积满足S△BCD= S△ABC , 求点D的坐标.
(3)如图2,E为OB中点,设F为线段BC上一点(不含端点),连接EF.一动点P从E出发,沿线段EF以每秒3个单位的速度运动到F,再沿着线段PC以每秒5个单位的速度运动到C后停止.若点P在整个运动过程中用时最少,请直接写出最少时间和此时点F的坐标.
【答案】
(1)解:∵C(0,3),
∴OC=3,
∵4CN=5ON,
∴ON= ,
∵∠OAN=∠NCM,
∴△AON∽△COB,
∴ = ,即 = ,解得OA=1,
∴A(﹣1,0),
设抛物线解析式为y=a(x+1)(x﹣4),
把C(0,3)代入得a1(﹣4)=3,解得a=﹣ ,
∴抛物线解析式为y=﹣ (x+1)(x﹣4)=﹣ x2+ x+3
(2)解:设直线BC的解析式为y=mx+n,
把C(0,3),B(4,0)代入得 ,解得 ,
∴直线BC的解析式为y=﹣ x+3,
作PQ∥y轴交BC于Q,如图1,设P(x,﹣ x2+ x+3),则Q(x,﹣ x+3),
DQ=﹣ x2+ x+3﹣(﹣ x+3)=﹣ x2+3x,
∴S△BCD=S△CDQ+S△BDQ= 4(﹣ x2+3x)=﹣ x2+6x,
∵S△BCD= S△ABC,
∴﹣ x2+6x= × ×(4+1)×3,
整理得x2﹣4x+3=0,解得x1=1,x2=3,
∴D点坐标为(1, )或(3,3);
(3)解:设F(x,﹣ x+3),则EF= = ,CF= = x,
点P在整个运动过程中所用时间t= EF+ ,
∴ EF+ ≥2 ,当EF= CF时,取等号,此时t最小,
即 x2﹣ x+13=( x)2得x1=2,x2= (舍去),
∴点P在整个运动过程中所用的最少时间2× ×2=3秒,此时点F的坐标为(2, ).
【解析】(1)先证△AON∽△COB,利用相似三角形的性质可求得OA的长,可得A的坐标,从而设抛物线解析式为y=a(x+1)(x﹣4),再把C的坐标代入求出a的值,可得答案;
(2)利用待定系数法求出直线BC的解析式,作PQ∥y轴交BC于Q,设P,则Q,可表示出DQ,再由S△BCD=S△CDQ+S△BDQ和得到x的方程,解此方程求出x的值,即可得D的坐标;
(3)设E,表示出EF、CF的长,再由题意得t=EF+,又,因为当EF=CF时,取等号,此时t最小,进而可得到关于x的方程,解方程求出符合条件的x值,进而可得F的坐标.