题目内容
【题目】如图1,抛物线
与x轴,y轴的正半轴分别交于点
和点
,与x轴负半轴交于点A,动点M从点A出发沿折线
向终点B匀速运动,将线段
绕点O顺时针旋转
得到线段
,连接
.
(1)求抛物线
的函数表达式;
(2)如图2,当点N在线段
上时,求证:
;
(3)当点N在线段
上时,直接写出此时直线
与抛物线交点的纵坐标;
(4)设
的长度为n,直接写出在点M移动的过程中,
的取值范围.
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【答案】(1)
;(2)略;(3)0或4或
;(4)![]()
【解析】
(1)运用待定系数法,把
代入解析式,求出a和c,即可得出函数解析式.
(2)易知△MON是等边三角形,当点N在AC上时,证△AMO≌△CNO即可得到AM=CN.
(3)当N在BC上时,易得MN⊥OC,由30度角的直角三角形的性质,运用勾股定理列方程求解即可.
(4)求最值问题,先找出点M、N的运动轨迹,确定其在什么位置时有最值.再利用数形结合求解.
(1)将B(4,0),C(0,4)代入y=a
+c得:
,
∴
.
(2)由已知可得A(-4,0),
∴AO=CO=4,
∠MAO=∠NCO=45°,
由旋转可知OM=ON,又∵∠NOM=60°,
∴△MON是等边三角形,∠NMO=∠MNO =60°,
∴∠AMO=∠CNO,
∴△AOM≌△CON,
∴AM=CN;
(3)当N在BC上时,分两种情况:
① M在AC上,如图所示:此时MN∥x轴,与y轴交于点D,过点N作NE⊥OB交OB于点E.可设N(a,4-a),
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∵△MON为等边三角形,
∴ND=a, OD=4-a,ON=2a,
由勾股定理可得
+
=
,
解得
-2,
-2(不合题意,舍去),
∴OD=4-a=6-
,
∴MN与抛物线图象交点的纵坐标是6-
;
② M在BC上,如图所示,
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此时MN所在直线与抛物线交于点B、C.
∴MN与抛物线图象交点的纵坐标是0或4.
综上,直线MN与抛物线图象交点的纵坐标是0或4或6-![]()
(4)作等边△AOD、等边△OCE,
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△AOM绕点O旋转60°与△ODN重合得∠CAO=∠EDO=45°,
当M在AC上时,点N的轨迹是经过D且与OD成45°的一条线段DE.
∴
的最大值为
=
+
=48.
同理,当M在BC上时,N的轨迹为线段EF.
的最小值为B到EF的距离BP.
∵△OEF为等腰直角三角形,∴OH=2
,
由E(
),F(2,
)可得直线解析式y=(2+
)x-(4+
),
可得G(
-4,0),∴OG=
-4,BG=8-
,
由△BPG∽△OGH可得
=
,
得BP=
此时
=
=8-
,
∴8-
≤48.