题目内容

20.如图①,在平面直角坐标系中,OA=6,以OA为边长作等边三角形ABC,使得BC∥OA,且点B、C落在过原点且开口向下的抛物线上.
(1)求这条抛物线的解析式;
(2)在图①中,假设一动点P从点B出发,沿折线BAC的方向以每秒2个单位的速度运动,同时另一动点Q从O点出发,沿x轴的负半轴方向以每秒1个单位的速度运动,当点P运动到A点时,P、Q都同时停止运动,在P、Q的运动过程中,是否存在时间t,使得PQ⊥AB,若存在,求出t的值,若不存在,请说明理由;
(3)在BC边上取两点E、F,使BE=EF=1个单位,试在AB边上找一点G,在抛物线的对称轴上找一点H,使得四边形EGHF的周长最小,并求出周长的最小值.

分析 (1)由等边三角形的性质可先求得B、C的坐标,再利用待定系数法可求得抛物线的解析式;
(2)用t可分别表示出BP、AP和AQ,在Rt△APQ中,可得到AQ=2AP,可得到关于t的方程,可求得t的值;
(3)作E点关于AB的对称点E′,可知E′在OB上,作F关于对称轴的对称点F′,连接E′F′,分别交AB于G,交对称轴于H,则E′F′=EG+GH+HF,此时四边形EGHF的周长最小,过E′、F′分别作x轴的垂线,可分别求得E′、F′的坐标,可求得E′F′的长,可求得四边形EGHF的周长的最小值.

解答 解:
(1)如图1,连接OB,分别作BM⊥x轴,CN⊥x轴,垂足分别为M、N,

∵BC∥x轴,△ABC为等边三角形,
∴∠BAO=∠ABC=60°,OA=AB=BC=6,
∴△OAB为等边三角形,
∴OM=$\frac{1}{2}$OA=3,BM=$\frac{\sqrt{3}}{2}$OB=3$\sqrt{3}$=CN,且ON=OM+MN=OM+BC=9,
∴B(3,3$\sqrt{3}$),C(9,3$\sqrt{3}$),
∵抛物线过原点O,
∴可设抛物线解析式为y=ax2+bx,
把B、C坐标代入可得$\left\{\begin{array}{l}{9a+3b=3\sqrt{3}}\\{81a+9b=3\sqrt{3}}\end{array}\right.$,解$\left\{\begin{array}{l}{a=-\frac{\sqrt{3}}{9}}\\{b=\frac{4\sqrt{3}}{3}}\end{array}\right.$,
∴抛物线解析式为y=-$\frac{\sqrt{3}}{9}$x2+$\frac{4\sqrt{3}}{3}$x;
(2)如图2,连接PQ,

由题意可知BP=2t,OQ=t,则AP=6-2t,AQ=6+t,
当PQ⊥AB时,在△APQ中,∠PQA=30°,
∴AQ=2AP,
∴6+t=2(6-2t),解得t=$\frac{6}{5}$,
∴当t的值为$\frac{6}{5}$时,PQ⊥AB;
(3)如图3,作E点关于AB的对称点E′,可知E′在OB上,作F关于对称轴的对称点F′,连接E′F′,分别交AB于G,交对称轴于H,

则EG=E′G,FH=F′H,
由线段最短可知此时EG+GH+FH=E′F′,
则此时的G、H即为满足条件的点,即四边形EGHF的周长最小,
分别过E′,F′,B作x轴的垂线,垂足分别为R、S、T,
由(1)可知BT=F′S=3$\sqrt{3}$,
∵BE=EF=1,
∴BE′=1,则OE′=OB-BE′=5,AS=1,
∴OS=OA+1=7,
∴F点坐标为(7,3$\sqrt{3}$),
在△ORE′中,OR=$\frac{1}{2}$OE′=$\frac{5}{2}$,RE′=$\frac{\sqrt{3}}{2}$OE′=$\frac{5\sqrt{3}}{2}$,
∴E点坐标为($\frac{5}{2}$,$\frac{5\sqrt{3}}{2}$),
∴E′F′=$\sqrt{(7-\frac{5}{2})^{2}+(3\sqrt{3}-\frac{5\sqrt{3}}{2})^{2}}$=$\sqrt{21}$,
∵EF=1,
∴四边形EGHF的周长最小值=EF+E′F′=1+$\sqrt{21}$.

点评 本题为二次函数的综合应用,涉及知识点有待定系数法、等边三角形的性质、直角三角形的性质、轴对称的性质等.在(1)中求得B、C点的坐标是解题的关键,在(2)中把所求线段用t表示出,化动为静,在(3)中确定出G、H的位置是解题的关键.本题考查知识点较多,综合性很强,特别是第(3)问是个难点.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网