题目内容

【题目】如图,已知抛物线L:y=ax2+bx+c经过点A(-3,0)、B(0,4)和F(4,0).

   

(1)求抛物线L的解析式;

(2)在图①抛物线L上,求作点C(保留作图痕迹,不写作法),使∠BAC=∠FAC,并求出点C的坐标;

(3)在图①中,若点D为抛物线上一动点,过点D作DH⊥x轴于点H,交直线AC于点G,过点C作CK⊥x轴于点K,连接DC,当以点G,C,D为顶点的三角形与△ACK相似时,求点D的坐标.

【答案】(1);(2)点C的坐标(,);(3)点D的坐标(,)或(,).

【解析】

(1)将点A(-3,0)、B(0,4)和F(4,0)的坐标代入解析式中即可求出结论;

(2)根据题意,作出∠BAF的角平分线AC即可,然后过点B作BP∥AC交x轴于点P,过点C作CQ⊥x轴于点Q,设点C的坐标为(t,),证出,列出比例式即可求出t,从而求出点C的坐标;

(3)根据相似三角形的对应情况分类讨论,分别画出对应的图形,然后根据抛物线的对称性、相似三角形的判定及性质和联立方程求交点坐标,即可分别求出结论.

解:(1)将点A(-3,0)、B(0,4)和F(4,0)的坐标代入抛物线L的解析式中,得

解得:

∴抛物线L的解析式为;

(2)以A为圆心,任意长度为半径作弧,分别交AB、AF于M、N;然后分别以M、N为圆心,大于的长为半径作弧,两弧交于点E,作射线AE,交y轴于点P,交抛物线于点C,易知此时AC平分∠BAF,即∠BAC=∠FAC,如下图所示,点C即为所求.

过点B作BP∥AC交x轴于点P,过点C作CQ⊥x轴于点Q

∵点A(-3,0)、B(0,4),∠BOA=90°

∴AO=3,BO=4,

根据勾股定理可得AB=

∵BP∥AC,AC平分∠BAF

∴∠BPO=∠CAQ,∠BAO=2∠CAQ

∴∠BAO=2∠BPO

∵∠BAO=∠BPO+∠ABP

∴∠BPO=∠ABP

∴AP=AB=5

∴PO=AP+AO=8

设点C的坐标为(t,),由图可知:t>0

∴OQ=t,CQ=

∴AQ=t+3

∵∠CQA=∠BOP=90°,∠CAQ =∠BPO

∴

∴

即

解得:(不符合t的取值范围,舍去)

∴点C的纵坐标为=

∴点C的坐标为(,);

(3)①当时,如下图所示

∴∠DCG=∠KAC,∠CDG=∠AKC=90°

∴CD∥x轴

此时点C、D关于抛物线L的对称轴对称,对称轴为直线x==

∵点C的坐标为(,)

∴此时点D的坐标为(,);

②当时,如下图所示

∴∠DCG=∠AKC=90°

∴DC⊥AC

设CD与x轴交于点M

由(2)知:点C的坐标为(,),AK=,CK=

∵∠AKC=∠CKM=∠ACM=90°

∴∠CAK+∠ACK=90°,∠MCK+∠ACK=90°

∴∠CAK=∠MCK

∴

∴

∴

解得:MK=

∴OM=

∴点M的坐标为(,0)

设直线CD的解析式为y=kx+d

将点C和点M的坐标代入,得

解得:

∴直线CD的解析式为

联立

解得:或

其中点C的坐标为(,)

∴点D的坐标为(,);

③∵∠DGC一定不等于90°

∴不存在点D,使或;

当以点G,C,D为顶点的三角形与相似时,点D的坐标为(,)或(,).

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