题目内容

【题目】已知如图1,抛物线y=﹣x2﹣x+3与x轴交于A和B两点(点A在点B的左侧),与y轴相交于点C,点D的坐标是(0,﹣1),连接BC、AC

(1)求出直线AD的解析式;

(2)如图2,若在直线AC上方的抛物线上有一点F,当△ADF的面积最大时,有一线段MN=(点M在点N的左侧)在直线BD上移动,首尾顺次连接点A、M、N、F构成四边形AMNF,请求出四边形AMNF的周长最小时点N的横坐标;

(3)如图3,将△DBC绕点D逆时针旋转α°(0<α°<180°),记旋转中的△DBC为△DB′C′,若直线B′C′与直线AC交于点P,直线B′C′与直线DC交于点Q,当△CPQ是等腰三角形时,求CP的值.

【答案】(1)直线AD解析式为y=﹣x﹣1;(2)N点的横坐标为:﹣;(3)PC的值为: 或4﹣或或.

【解析】解:(1)∵抛物线y=﹣x2﹣x+3与x轴交于A和B两点,

∴0=﹣x2﹣x+3,

∴x=2或x=﹣4,

∴A(﹣4,0),B(2,0),

∵D(0,﹣1),

∴直线AD解析式为y=﹣x﹣1;

(2)如图1,

过点F作FH⊥x轴,交AD于H,

设F(m,﹣m2﹣m+3),H(m,﹣m﹣1),

∴FH=﹣m2﹣m+3﹣(﹣m﹣1)=﹣m2﹣m+4,

∴S△ADF=S△AFH+S△DFH=FH×|yD﹣yA|=2FH=2(﹣m2﹣m+4)=﹣m2﹣m+8=﹣(m+)2+,

当m=﹣时,S△ADF最大,

∴F(﹣,)

如图2,

作点A关于直线BD的对称点A1,把A1沿平行直线BD方向平移到A2,且A1A2=,

连接A2F,交直线BD于点N,把点N沿直线BD向左平移得点M,此时四边形AMNF的周长最小.

∵OB=2,OD=1,

∴tan∠OBD=,

∵AB=6,

∴AK=,

∴AA1=2AK=,

在Rt△ABK中,AH=,A1H=,

∴OH=OA﹣AH=,

∴A1(﹣,﹣),

过A2作A2P⊥A2H,

∴∠A1A2P=∠ABK,

∵A1A2=,

∴A2P=2,A1P=1,

∴A2(﹣,﹣)

∵F(﹣,)

∴A2F的解析式为y=﹣x﹣①,

∵B(2,0),D(0,﹣1),

∴直线BD解析式为y=﹣x﹣1②,

联立①②得,x=﹣,

∴N点的横坐标为:﹣.

(3)∵C(0,3),B(2,0),D(0,﹣1)

∴CD=4,BC=,OB=2,

BC边上的高为DH,

根据等面积法得,BC×DH=CD×OB,

∴DH==,

∵A(﹣4,0),C(0,3),

∴OA=4,OC=3,

∴tan∠ACD=,

①当PC=PQ时,简图如图1,

过点P作PG⊥CD,过点D作DH⊥PQ,

∵tan∠ACD=

∴设CG=3a,则QG=3a,PG=4a,PQ=PC=5a,

∴DQ=CD﹣CQ=4﹣6a

∵△PGQ∽△DHQ,

∴,

∴,

∴a=,

∴PC=5a=;

②当PC=CQ时,简图如图2,

过点P作PG⊥CD,

∵tan∠ACD=

∴设CG=3a,则PG=4a,

∴CQ=PC=5a,

∴QG=CQ﹣CG=2a,

∴PQ=2a,

∴DQ=CD﹣CQ=4﹣5a

∵△PGQ∽△DHQ,

同①的方法得出,PC=4﹣,

③当QC=PQ时,简图如图1

过点Q作QG⊥PC,过点C作CN⊥PQ,

设CG=3a,则QG=4a,PQ=CQ=5a,

∴PG=3a,

∴PC=6a

∴DQ=CD﹣CQ=4﹣5a,

利用等面积法得,CN×PQ=PC×QG,

∴CN=a,

∵△CQN∽△DQH

同①的方法得出PC=

④当PC=CQ时,简图如图4,

过点P作PG⊥CD,过H作HD⊥PQ,

设CG=3a,则PG=4a,CQ=PC=5a,

∴QD=4+5a,PQ=4,

∵△QPG∽△QDH,

同①方法得出.CP=

综上所述,PC的值为:;4﹣,,=.

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