题目内容

【题目】如图1,二次函数y=ax2﹣2ax﹣3a(a<0)的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的右侧),与y轴的正半轴交于点C,顶点为D.

(1)求顶点D的坐标(用含a的代数式表示);

(2)若以AD为直径的圆经过点C.

①求抛物线的函数关系式;

②如图2,点E是y轴负半轴上一点,连接BE,将△OBE绕平面内某一点旋转180°,得到△PMN(点P、M、N分别和点O、B、E对应),并且点M、N都在抛物线上,作MF⊥x轴于点F,若线段MF:BF=1:2,求点M、N的坐标;

③点Q在抛物线的对称轴上,以Q为圆心的圆过A、B两点,并且和直线CD相切,如图3,求点Q的坐标.

【答案】(1)(1,﹣4a);(2)①y=﹣x2+2x+3;②M(,)、N(,);③点Q的坐标为(1,﹣4+2)或(1,﹣4﹣2).

【解析】

分析: (1)将二次函数的解析式进行配方即可得到顶点D的坐标.

(2)①以AD为直径的圆经过点C,即点C在以AD为直径的圆的圆周上,依据圆周角定理不难得出△ACD是个直角三角形,且∠ACD=90°,A点坐标可得,而C、D的坐标可由a表达出来,在得出AC、CD、AD的长度表达式后,依据勾股定理列等式即可求出a的值.

②将△OBE绕平面内某一点旋转180°得到△PMN,说明了PM正好和x轴平行,且PM=OB=1,所以求M、N的坐标关键是求出点M的坐标;首先根据①的函数解析式设出M点的坐标,然后根据题干条件:BF=2MF作为等量关系进行解答即可.

③设⊙Q与直线CD的切点为G,连接QG,由C、D两点的坐标不难判断出∠CDQ=45°,那么△QGD为等腰直角三角形,即QD =2QG =2QB ,设出点Q的坐标,然后用Q点纵坐标表达出QD、QB的长,根据上面的等式列方程即可求出点Q的坐标.

详解:

(1)∵y=ax2﹣2ax﹣3a=a(x﹣1)2﹣4a,

∴D(1,﹣4a).

(2)①∵以AD为直径的圆经过点C,

∴△ACD为直角三角形,且∠ACD=90°;

由y=ax2﹣2ax﹣3a=a(x﹣3)(x+1)知,A(3,0)、B(﹣1,0)、C(0,﹣3a),则:

AC2=9a2+9、CD2=a2+1、AD2=16a2+4

由勾股定理得:AC2+CD2=AD2,即:9a2+9+a2+1=16a2+4,

化简,得:a2=1,由a<0,得:a=﹣1,

②∵a=﹣1,

∴抛物线的解析式:y=﹣x2+2x+3,D(1,4).

∵将△OBE绕平面内某一点旋转180°得到△PMN,

∴PM∥x轴,且PM=OB=1;

设M(x,﹣x2+2x+3),则OF=x,MF=﹣x2+2x+3,BF=OF+OB=x+1;

∵BF=2MF,

∴x+1=2(﹣x2+2x+3),化简,得:2x2﹣3x﹣5=0

解得:x1=﹣1(舍去)、x2=.

∴M(,)、N(,).

③设⊙Q与直线CD的切点为G,连接QG,过C作CH⊥QD于H,如下图:

∵C(0,3)、D(1,4),

∴CH=DH=1,即△CHD是等腰直角三角形,

∴△QGD也是等腰直角三角形,即:QD2=2QG2;

设Q(1,b),则QD=4﹣b,QG2=QB2=b2+4;

得:(4﹣b)2=2(b2+4),

化简,得:b2+8b﹣8=0,解得:b=﹣4±2;

即点Q的坐标为(1,)或(1,).

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