题目内容

【题目】在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+x﹣4与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,作直线AC.

(1)如图1,点P是直线AC下方抛物线上的一点,连结PA,PC.过点P作PD⊥AC于点D,交y轴于点M,E是射线PD上的一点,Q是x轴上的一点,F是y轴上的一点,过F作该抛物线对称轴的垂线段,垂足为点G,连结EF,GQ.当△PAC面积最大时,求点P的坐标,并求EF+GQ+(FG+QA)的最小值;

(2)如图2,在(1)的条件下,将△CDM绕点D旋转得到△C'DM',在旋转过程中,当点C'或点M′落在y轴上(不与点M、C重合)时,将△C'DM'沿射线PD平移得到△C″D'M″,在平移过程中,平面内是否存在点N,使得四边形OM″NC″是菱形?若存在,请直接写出所有符合条件的点N的坐标;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)P(﹣2,),最小值为6;(2)存在,(3,-3)或(5,-5)

【解析】

(1)待定系数法求得直线AC的解析式为,运用二次函数最值求△PAC面积最大时对应的点P的坐标P(﹣2,),作FQ′∥GQ交x轴于点Q′,在x轴上方以AQ′为斜边作Rt△AQ′T,使∠ATQ′=90°,∠Q′AT=30°,得到TQ′=AQ′,从而有:EF+GQ+(FG+QA)=EF+FQ′+TQ′,当T、Q′、F、E四点共线时,EF+GQ+(FG+QA)的值最小;易求得最小值为6;

(2)分两种情况:①当点C′落在y轴上时,可求得N1(3,﹣3);②当点M′落在y轴上时,可求得N2(5,﹣5).

解:(1)在抛物线y=x2+x﹣4中,令x=0,得y=,

∴

令y=0,得,解得x1=﹣4,x2=3,

∴A(﹣4,0),B(3,0);

设直线AC的解析式为y=kx+b,将A(﹣4,0),C(0,)分别代入得,解得,

∴直线AC的解析式为,

如图1,过点P作PH⊥x轴交直线AC于H,

设点P(m,),H(m,)

∴=,

∴==,

∵,

∴当m=﹣2时,S△PAC的最大值=,此时P(﹣2,),

∵PD⊥AC,

∴∠CDM=∠COA=90°,

∴tan∠ACO==,

∴∠ACO=30°,∠CMD=∠CAO=∠OME=60°,

过点P作PL⊥y轴于L,∠PLM=90°,∠MPL=90°﹣∠CMD=90°﹣60°=30°,L(0,),

∴,即:ML=PLtan∠MPL=2×tan30°=,

∴,CM=,CD=CMsin∠CMD=sin60°=2

易得抛物线对称轴为x=,

在OQ上截取QQ′=FG,连接Q′F,在x轴上方过A作AK交y轴于K,使∠OAK=30°,过Q′作Q′T⊥AK于T,则TQ′=AQ′,

∵QQ′=FG,QQ′//FG

∴四边形FGQQ′是平行四边形

∴FQ′=GQ

∴EF+GQ+(FG+QA)=EF+FQ′+TQ′,当T、Q′、F、E四点共线时,EF+GQ+(FG+QA)的值最小;

∵∠AKO=60°=∠CMD

∴AK∥PM

∴此时,ET⊥PM,ET//AC,四边形ADET是矩形

∴ET=AD=AC﹣CD=8﹣2=6

故EF+GQ+(FG+QA)的值最小值=6.

(2)存在.∵△C'DM'沿射线PD平移得到△C″D'M″,且射线PD与x轴正方向夹角为30°,

∴平移后的△C″D′M″各顶点坐标与△C′DM′关系为:向右平移t个单位,向上平移t个单位;

①当点C′落在y轴上时,如图2,

∵DC′=DC,

∴∠DC′C=∠DCC′=30°,∠CDC′=120°,

∴∠C′DM=∠CDC′﹣∠CDM=120°﹣90°=30°.

∵∠DC′M′=∠DCM=30°,

∴∠C′DM=∠DC′M′,

∴C′M′∥PM,且C′M′与PM之间的距离=1.

∵四边形OM″NC″是菱形,

∴ON与C″M″互相垂直平分,过点O作ON⊥PD,

∵∠CON=90°﹣∠ODH=30°

∴OH=OMcos30°=×=4,易求O到C″M″的距离为3,

∴ON=6,

∴N1(3,﹣3);

②当点M′落在y轴上时,如图3,

易知:DM=DM′,∠DMM′=∠DM′M=60°,

∴△DMM′为等边三角形,

∴∠MDM′=60°=∠C′M′D,

∴C′M′//PD,

∴C″M″//PD.

由①知:C″M″与PD间距离为1,∴O到C″M″的距离=4+1=5,

∵ON与C″M″互相垂直平分,

∴ON=10,

∴N2(5,﹣5).

故点N的坐标为:N1(3,﹣3),N2(5,﹣5).

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网