题目内容

16.如图,抛物线y=-x2+bx+c与直线y=x+4交于C、D两点,其中点C在y轴上,点D的坐标为(6,7).点P是y轴右侧的抛物线上一动点,过点P作PE⊥x轴于点E,交CD于点F,作PM⊥CD于点M.
(1)求抛物线的解析式及sin∠PFM的值.
(2)设点P的横坐标为m:
①若P在CD上方,用含m的代数式表示线段PM的长,并求出线段PM长的最大值;
②当m为何值时,以O、C、P、F为顶点的四边形是平行四边形?请说明理由.

分析 (1)易求C点的坐标,再把C和D点的坐标代入抛物线y=-x2+bx+c可求出b和c的值则抛物线的解析式可求出;若要求sin∠PFM的值可转化为求sin∠OCE;
(2)①设点P的横坐标为m,则P(m,-m2+$\frac{13}{2}$m+4),F(m,m+4).则PF=yP-yF=(-m2+$\frac{13}{2}$m+4)-( m+4)=-m2+6m,进而根据二次函数的性质即可求出线段PM长的最大值;
②若以O、C、P、F为顶点的四边形是平行四边形,只要PF=OC=4,构建方程即可解决问题.

解答 解:(1)C在直线y=x+4上,
∴C(0,4).
∵点C(0,4)、D(6,7)在抛物线y=-x2+bx+c上,
∴$\left\{\begin{array}{l}{c=4}\\{-36+6b+c=7}\end{array}\right.$,
解得 $\left\{\begin{array}{l}{b=\frac{13}{2}}\\{c=4}\end{array}\right.$,
∴抛物线的解析式为:y=-x2+$\frac{13}{2}$x+4.
∵直线CD的解析式为y=x+4,
∴易知∠PFM=45°,
∴sin∠PFM=sin45°=$\frac{\sqrt{2}}{2}$

(2)①设点P的横坐标为m,则P(m,-m2+$\frac{13}{2}$m+4),F(m,m+4).
∵PF=yP-yF=(-m2+$\frac{13}{2}$m+4)-( m+4)=-m2+$\frac{11}{2}$m,
在Rt△PFM中,PM=PF sin∠PFM=$\frac{\sqrt{2}}{2}$(-m2+$\frac{11}{2}$m)
=-$\frac{\sqrt{2}}{2}$(m-$\frac{11}{4}$)2+$\frac{121\sqrt{2}}{32}$,
∵-$\frac{\sqrt{2}}{2}$<0,
∴当m=$\frac{11}{4}$时,PM的最大值为$\frac{121\sqrt{2}}{32}$.
∴PM=$\frac{\sqrt{2}}{2}$(-m2+$\frac{11}{2}$m),PM的最大值为$\frac{121\sqrt{2}}{32}$.


②∵PF∥OC,
若以O、C、P、F为顶点的四边形是平行四边形,只要PF=OC=4,
由题意:(-m2+$\frac{13}{2}$m+4)-( m+4)=4和(m+4)-(-m2+$\frac{13}{2}$m+4)=4,
解得m=$\frac{11±\sqrt{57}}{4}$或$\frac{11+\sqrt{185}}{4}$或$\frac{11-\sqrt{185}}{4}$(舍弃)
∴当m为$\frac{11±\sqrt{57}}{4}$或$\frac{11-\sqrt{185}}{4}$时,以O、C、P、F为顶点的四边形是平行四边形.

点评 本题是二次函数综合题型,一次函数的应用、平行四边形的性质、锐角三角函数、一元二次方程等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,学会构建二次函数解决最值问题,学会用方程的思想思考问题,属于中考压轴题.

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