题目内容

【题目】综合与探究:在平面直角坐标系中,已知抛物线与轴交于,两点(点在点的右侧),与轴交于点,它的对称轴与轴交于点,直线经过,两点,连接.

(1)求,两点的坐标及直线的函数表达式;

(2)探索直线上是否存在点,使为直角三角形,若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由;

(3)若点是直线上的一个动点,试探究在抛物线上是否存在点:

①使以点,,,为顶点的四边形为菱形,若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,说明理由;

②使以点,,,为顶点的四边形为矩形,若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,说明理由.

【答案】(1)点的坐标为,点的坐标为,;(2)存在,点的坐标为或;(3)①抛物线上存在点,使以点为顶点的四边形为菱形,此时点的坐标为;②抛物线上存在点,使以点为顶点的四边形为矩形,此时点的坐标为

【解析】

(1)先由抛物线的解析式以及图像特征求得点、的坐标,再利用待定系数法即可求得直线的函数表达式;

(2)先由点、 、 三点的坐标根据坐标系中距离公式推出为等边三角形,再分两种情况画图进行分类讨论,利用解直角三角形确定符合要求的点的坐标.

(3)①通过添加辅助线构造出四边形,然后根据菱形的判定方法进行证明即可;

②通过添加辅助线构造出四边形,然后根据矩形的判定方法进行证明即可.

解:(1)当时,

解得,

∵

∴点的坐标为,点的坐标为

∴抛物线的对称轴为直线

∴点的坐标为

当时,

∴点的坐标为

设直线的表达式为,则

解得

∴直线的表达式为.

(2)结论:直线上存在点,使为直角三角形.

证明:∵点的坐标为,点的坐标为

∴

又∵点的坐标为,

∴

∴

∴为等边三角形

∴

分两种情况:

①当时,

∵

∴

作轴于点,如图:

∵在中,

∴,

∴点的坐标为.

②作轴于点,如图:

当时

∵

∴,

∴

∴

在中,

∴,

∵

∴点的坐标为

∴综上所述:直线上存在点,使为直角三角形,点的坐标为或;

(3)①过点作轴交抛物线于点,连接,如图:

∵点的坐标为,

∴当时,

∴,(不合题意舍去)

∴点的坐标为

∴

∵点的坐标为

∴

∵由(2)可知

∴

∴四边形是菱形

∴当点位于点处时,抛物线上存在点,使以点、、、为顶点的四边形为菱形,此时点的坐标为;

②过点作交直线于点,连接、,如图:

∵

∴

∵由(2)可知

∴

∵由(2)可知

∴

∴

∵点的坐标为,点的坐标为,点的坐标为

∴,

∴

∴四边形是矩形

∴抛物线上存在点即点处,使以点、、、为顶点的四边形为矩形,此时点的坐标为.

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