题目内容

【题目】在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=ax2﹣4ax﹣交x轴正半轴于点A(5,0),交y轴于点B.

(1)求抛物线的解析式;

(2)如图1,点P为第一象限内抛物线上一点,连接AP,将射线AP绕点A逆时针旋转60°,与过点P且垂直于AP的直线交于点C,设点P横坐标为t,点C的横坐标为m,求m与t之间的函数关系式(不要求写出t的取值范围);

(3)如图2,在(2)的条件下,过点C作直线交x轴于点D,在x轴上取点F,连接FP,点E为AC的中点,连接ED,若F的横坐标为-,∠AFP=∠CDE,且∠FAP+∠ACD=180°,求m的值.

【答案】(1)y=x2﹣x﹣(2)m=t2+t+3(3)-

【解析】

(1)把点A坐标代入即能求a的值.
(2)由AP⊥PC和旋转60°得∠PAC=60°得到特殊Rt△APC.利用已知点P、C的横坐标的条件,分别过点C、点P作坐标轴的垂线,构造三垂直模型下的相似,且相似比即为PC与AP的比.用t、m表示相似三角形对应边的长度,利用相似比为列方程,即得到m与t的关系式.
(3)由特殊Rt△APC中∠ACP=30°与点E为AC的中点的条件得到CE=AE=AP;构造PQ=AP(Q在x轴上)得∠PAQ=∠PQA,再由∠FAP+∠ACD=180°和∠FAP邻补角为∠PAN得到∠ACD=∠PAN,即得到∠ACD=∠PAQ=∠PQA,因此构造的△QFP与△CDE全等,得到QF=CD.由四边形APCD内角和为360°可求得∠CDF=60°,作CH⊥x轴构造特殊直角三角形,利用CH=MN即可以t的式子表示CH,进而用t表示CD.又易由t的式子表示QF,列方程即求得t的值.再代回(2)的式子即求出m的值.

(1)∵抛物线y=ax2﹣4ax﹣过点A(5,0),

∴25a﹣20a﹣=0,

解得:a=,

∴抛物线的解析式为;

(2)过点P作MN⊥x轴于点N,过点C作CM⊥MN于点M,

∴∠M=∠ANP=90°,

∴∠MCP+∠CPM=90°.

∵CP⊥AP,

∴∠APC=90°,

∴∠CPM+∠APN=90°,

∴∠MCP=∠APN,

∴△MCP∽△NPA,

∴,

∵∠APC=90°,∠PAC=60°,

∴∠ACP=30°,tan∠PAC=,

∴,即.

∵xP=t,xC=m,

∴MC=t﹣m,PN=yP=,

∴t﹣m=,

整理得:m=,

(3)过点C作CH⊥x轴于点H,在x轴上取点Q,连接PQ且使PQ=AQ,

∴∠CHD=90°,∠PAN=∠PQN,

∵∠ACP=30°,∠APC=90°,点E是AC中点,

∴AP=AC=CE=AE,

∴CE=PQ,

∵∠FAP+∠ACD=180°,∠FAP+∠PAN=180°,

∴∠ACD=∠PAN,

∴∠ACD=∠PQN,

在△CDE与△QFP中

,

∴△CDE≌△QFP(AAS),

∴CD=QF,

由(1)得,AN=t﹣5,PM=,PN=,

∴CH=MN=PM+PN==.

∵∠CDH=360°﹣∠CDP﹣∠APC﹣∠FAP=360°﹣(∠ACD+∠FAP)﹣∠ACP﹣∠APC=360°﹣180°﹣30°﹣90°=60°,

∴sin∠CDH=,

∴CD==,

∵F(﹣,0),

∴QF=AF+AQ=AF+2AN=5﹣(﹣)+2(t﹣5)=2t﹣,

∴,

解得:t1=﹣3,t2=7,

∵点P在第一象限,t>5,

∴t=7,

∴m=.

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