题目内容

8.如图①,已知点A(-3,0),对称轴为x=$\frac{5}{2}$的抛物线y=$\frac{2}{3}{x^2}$+bx+c以y轴交于点B(0,4),以x轴交于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点B作BC∥x轴交抛物线于点C,连接DC.判断四边形ABCD的形状,并说明理由;
(3)如图②,动点E,F分别从点A,C同时出发,运动速度均为1cm/s,点F沿AC运动,到对角线AC与BD的交点M停止,此时点E在AD上运动也停止.设运动时间为t(s),△BEF的面积为S(cm2).求S与t的函数关系式.

分析 (1)由A(-3,0),对称轴为x=$\frac{5}{2}$,B(0,4)得方程组,求解即可;
(2)四边形ABCD是菱形.先求出点D、C的坐标,已知A、B两点的坐标分别为(-3,0)、(0,4),求出线段AB、BC、AD的长,发现AD=BC,AD∥BC,得四边形ABCD是平行四边形,又AB=BC,所以四边形ABCD是菱形.
(3)先求出BD、AC,再菱形性质得BD⊥AC,BM=DM=$\frac{1}{2}$BD=$\sqrt{5}$,设AE=t,CF=t,则AF=$4\sqrt{5}$-t,过点E作EH⊥AC于点H,易证△AEH∽△ADM,列比例式求出EH,根据S△BEF=S菱形ABCD-S△AEB-S△BFC-S四边形EDCF,列出S与t的函数关系式.

解答 解:(1)由题意,得$\left\{\begin{array}{l}c=4\\-\frac{b}{{2×\frac{2}{3}}}\end{array}\right.=\frac{5}{2}$,解得$\left\{\begin{array}{l}c=4\\ b=-\frac{10}{3}\end{array}\right.$
∴抛物线的解析式为$y=\frac{2}{3}{x^2}-\frac{10}{3}x+4$.
(2)四边形ABCD是菱形.如图①,
理由:∵当y=0时,$\frac{2}{3}{x^2}-\frac{10}{3}x+4=0$,解得:x1=-3,x2=2,
∴点D为(2,0).
∵当y=4时,$\frac{2}{3}{x^2}-\frac{10}{3}x+4=4$,解得:x1=0,x2=5,
∴点C为(5,4).                                    
∵A、B两点的坐标分别为(-3,0)、(0,4),
∴BC=AD=5.
∵BC∥AD,
∴四边形ABCD是平行四边形.
在Rt△AOB中,∠AOB=90°,
∴AB=$\sqrt{{3^2}+{4^2}}$=5.
∴AB=AD.
∴?ABCD是菱形.
(3)如图②,
由点B(0,4),点D(2,0),可得BD=$2\sqrt{5}$.
由点A(-3,0),点C(5,4),可得AC=$4\sqrt{5}$.
在菱形ABCD中,
BD⊥AC,BM=DM=$\frac{1}{2}$BD=$\sqrt{5}$.
由题意,知AE=t,CF=t,AF=$4\sqrt{5}$-t. 
过点E作EH⊥AC于点H.
∴EH∥BD.
∴△AEH∽△ADM.
∴$\frac{EH}{DM}=\frac{AE}{AD}$,即:$\frac{EH}{{\sqrt{5}}}=\frac{t}{5}$.
解得$EH=\frac{{\sqrt{5}}}{5}t$.
∴S△BEF=S菱形ABCD-S△AEB-S△BFC-S四边形EDCF
=S菱形ABCD-S△AEB-S△BFC-(S△ADC-S△AEF)
=$5×4-\frac{1}{2}×4t-\frac{1}{2}×\sqrt{5}t-[{\frac{1}{2}×4\sqrt{5}×\sqrt{5}-\frac{1}{2}×({4\sqrt{5}-t})×\frac{{\sqrt{5}}}{5}t}]$
=$-\frac{{\sqrt{5}}}{10}{t^2}-\frac{{\sqrt{5}}}{2}t+10$.
即S与t的函数关系式为:S=$-\frac{{\sqrt{5}}}{10}{t^2}-\frac{{\sqrt{5}}}{2}t+10$.

点评 本题主要考查了待定系数法求解析式、菱形的判定与性质、相似三角形的判定与性质、勾股定理以及根据面积列函数表达式,此题综合性较强,有一定难度,第三小题是难点,关键是找到△BEF面积的分解方法.

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