题目内容

【题目】如图,抛物线与直线交于A,B两点,交x轴于D,C两点,连接,,已知,.

(1)求抛物线的解析式;

(2)P为y轴右侧抛物线上一动点,连接,过点P作交y轴于点Q,问:是否存在点P使得以A,P,Q为项点的三角形与相似?若存在,请求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.

(3)设E为线段上一点(不含端点),连接,一动点M从点D出发,沿线段以每秒一个单位速度运动到E点,再沿线段以每秒个单位的速度运动到A后停止,当点E的坐标是多少时,点M在整个运动中用时最少?

【答案】(1);(2)存在,且点P的坐标为(11,36)或(,)或(,);(3)当点E的坐标为(2,1)时,点M在整个运动中用时最少.

【解析】

(1)把A、C两点代入抛物线解析式,即可得到关于m、n的方程组,解方程组即可求出m、n的值,进而可得结果;

(2)先求出直线AB与抛物线的交点B的坐标,再利用勾股定理逆定理判断出△ABC是直角三角形,从而∠ACB=90°;过点P作PG⊥y轴于G,设点P的横坐标为x,再分点G在点A的下方和点G在点A的上方,分别利用相似三角形的性质用含x的代数式表示出点P的坐标,然后代入抛物线的解析式即可求得x的值,问题即得解决;

(3)如图3,过A作射线AF∥x轴,过D作射线DF∥y轴,DF与AC交于点E,DF与AF交于点F,易求得点M在整个运动中的用时为:t==DE+EF=DF,此时点M在整个运动中的用时最少,然后求出点D坐标后,把D的横坐标代入直线AC解析式即可求出结果.

解:(1)把,代入抛物线的解析式,得;,解得:,

∴抛物线的解析式为:;

(2)存在点P,使得以A,P,Q为顶点的三角形与△ACB相似.

联立,解得:或,∴点B的坐标为(4,1).

∵C(3,0),B(4,1),A(0,3),

∴AB2=20,BC2=2,AC2=18,

∴BC2+AC2=AB2,∴△ABC是直角三角形,

∴∠ACB=90°,且tan∠BAC=;

过点P作PG⊥y轴于G,则∠PGA=90°.

设点P的横坐标为x,由P在y轴右侧可得x>0,则PG=x.

∵PQ⊥PA,∠ACB=90°,∴∠APQ=∠ACB=90°.

若点G在点A的下方,

①如图2①,当∠PAQ=∠CAB时,则△PAQ∽△CAB.

∵∠PGA=∠ACB=90°,∠PAQ=∠CAB,

∴△PGA∽△BCA,∴,

∴AG=3PG=3x,则P(x,3﹣3x),

把P(x,3﹣3x)代入,得,

解得:x1=0(舍去),x2=﹣1(舍去);

②如图2②,当∠PAQ=∠CBA时,则△PAQ∽△CBA.

同理可得:AG=PG=x,则P(x,3﹣x),

把P(x,3﹣x)代入,得,

解得:x1=0(舍去),x2=,

∴P(,);

若点G在点A的上方,

①当∠PAQ=∠CAB时,则△PAQ∽△CAB,

∵△PGA∽△BCA,∴,

∴AG=3PG=3x,则P(x,3+3x),

把P(x,3+3x)代入,得,

解得:x1=0(舍去),x2=11;

∴点P的坐标为(11,36).

②当∠PAQ=∠CBA时,则△PAQ∽△CBA.

同理可得:AG=PG=x,则P(x,3+x),

把P(x,3+x)代入,得,

解得:x1=0(舍去),x2=,

∴P(,);

综上所述:满足条件的点P的坐标为(11,36)或(,)或(,);

(3)如图3,过A作射线AF∥x轴,过D作射线DF∥y轴,DF与AC交于点E,DF与AF交于点F.

∵A(0,3),C(3,0),∴lAC:y=﹣x+3,

∴OA=OC,∠AOC=90°,∴∠ACO=45°,

∵AF∥OC,∴∠FAE=45°,

∴EF=AEsin45°=,

∴点M在整个运动中的用时为:t==DE+EF=DF,即当AF⊥DF时,DE+EF取得最小值DF,此时点M在整个运动中的用时最少,

∵抛物线的解析式为,令y=0,则,解得:,

∴D点坐标为(2,0),则E点横坐标为2,将x=2代入lAC:y=﹣x+3,得y=1,所以E(2,1).

即当点E的坐标为(2,1)时,点M在整个运动中用时最少.

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