题目内容

【题目】如图,在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,点A在第一象限,点B在x轴正半轴上,AO=AB,OB=4,tan∠AOB=2,点C是线段OA的中点.

(1)求点C的坐标;

(2)若点P是x轴上的一个动点,使得∠APO=∠CBO,抛物线y=ax2+bx经过点A、点P,求这条抛物线的函数解析式;

(3)在(2)的条件下,点M是抛物线图象上的一个动点,以M为圆心的圆与直线OA相切,切点为点N,点A关于直线MN的对称点为点D.请你探索:是否存在这样的点M,使得△MAD∽△AOB?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)C的坐标为(1,2);(2)y=﹣x2+x或y=x2+x;(3)存在这样的点M(6,4)或(10,-)或(﹣10,20)或(﹣6,4),使得△MAD∽△AOB

【解析】

(1)过点A作AD⊥OB于点D,过点C作CE⊥OB于点E,由等腰三角形的性质可得OD=OB=2,根据tan∠AOB=2,可得AD=4,根据中位线的性质即可求出C点坐标;(2)由(1)可得A点坐标和∠CBE的正切值,进而可得∠APO的正切值,即可求出PD的长,根据PD=|x﹣2|,可求出P点坐标,把A、P两点坐标代入y=ax2+bx即可求出a、b的值,即可得抛物线解析式;(3)若△MAD∽△AOB,则∠MAN=∠AOB,由于(2)中由两个抛物线解析式,所以分两种情况讨论,由于切点N的不确定性,所以点N的位置由两种,一种是点N在点A的上方,另一种是点N在点A的下方.

(1)过点A作AD⊥OB于点D,过点C作CE⊥OB于点E,

∵AO=AB,

∴AD是△AOB的中线,

∴OD=OB=2,

∵tan∠AOB=2,

∴=2,

∴AD=4,

∵CE∥AD,点C是AO的中点,

∴CE是△AOD的中位线,

∴CE=AD=2,OE=OD=1,

∴C的坐标为(1,2);

(2)由(1)可知:CE=2,BE=3,A的坐标为(2,4),

∴tan∠CBE==,

∵∠APO=∠CBO,

∴tan∠APO=tan∠CBO=,

∴=,

∴PD=6,

设P的坐标为(x,0),

∵D(2,0),

∴PD=|x﹣2|,

∴|x﹣2|=6,

∴x=8或x=﹣4,

∴P(8,0)或(﹣4,0);

当P的坐标为(8,0)时,把A(2,4)和(8,0)代入y=ax2+bx,

∴,

解得:,

∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+x,

当P的坐标为(﹣4,0)时,把A(2,4)和P(﹣4,0)代入y=ax2+bx,

∴,解得:,

∴抛物线的解析式为:y=x2+x,

综上所述,抛物线的解析式为:y=﹣x2+x或y=x2+x;

(3)∵M为圆心,N为切点,

∴MN⊥OA,

∵D点是A点关于MN的对称点,

∴△MAD是等腰三角形,MA=MD

当△MAD∽△AOB时,

∵△AOB是等腰三角形,

∴∠MAD=∠AOB,

当抛物线的解析式为y=﹣x2+x时,如图2,

①若点N在A的上方时,此时∠MAN=∠AOB,

∴AM∥x轴,

∴M的纵坐标为4,

∴把y=4代入y=﹣x2+x,

解得:x=2(舍去)或x=6,

∴M的坐标为(6,4),

②当点N在点A的下方时,此时∠MDA=∠AOB,

∴DM∥x轴,

过点A作AE⊥DM于点E,交于x轴于点F,设D点横坐标为a,

∴DE=2-a,

∵tan∠MDA=tan∠AOB=2,

∴AE=2DE=4-2a,

∴点M的纵坐标为2a,

∴由勾股定理可知:AD=(2-a),OA=2,

∴,解,

∴DM=,

设M的横坐标为x,

∴x-a=

∴x=,

∴M(,2a)

把M(,2a)代入y=﹣x2+x,

得:2a=-×()2+×()

解得:a=2或a=-,

∴当a=2时,M(2,4)舍去

当a=-时,M(10,-)

当抛物线的解析式为y=x2+x时,如图4,

若点N在点A的上方时,此时∠MAN=∠AOB,

延长MA交x轴于点F,

∵∠MAN=∠OAF,

∴∠AOB=∠OAF,

∴FA=FO,

过点F作FG⊥OA于点G,

∵A(2,4),

∴由勾股定理可求得:AO=2,

∴OG=AO=,

∵tan∠AOB=

∴GF=2,

∴由勾股定理可求得:OF=5,

∴F的坐标为(5,0),设直线MA的解析式为:y=mx+n,

把A(2,4)和F(5,0)代入y=mx+n,

∴,

解得:,

∴直线MA的解析式为:y=﹣+,

联立,

∴解得:x=2(舍去)或x=﹣10,

把x=﹣10代入y=﹣+,

∴y=20,

∴M(﹣10,20),

若点N在点A的下方时,此时∠MAN=∠AOB,

∴AM∥x轴,

∴M的纵坐标为4,

把y=4代入y=x2+x,

∴x=﹣6或x=2(舍去),

∴M(﹣6,4),

综上所述,存在这样的点M(6,4)或(10,-)或(﹣10,20)或(﹣6,4),使得△MAD∽△AOB

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