题目内容

已知,函数y=ax2+x-1(a≠0)的图象与x轴只有一个公共点
(1)求这个函数关系式;
(2)如图1,平行于x轴的直线交抛物线于E、F两点,若以线段EF为直径的圆M经过点B,求线段MA的长;
(3)如图2,设二次函数y=ax2+x-1图象的顶点为B,与y轴的交点为A,P为图象上的一点,若以线段PB为直径的圆与直线AB相切于点B,求P点的坐标;
(4)在(3)中,若圆与x轴另一交点点关于直线PB的对称点为D,试探索点D是否在抛物线y=ax2-x-1上,若在抛物线上,求出D点的坐标;若不在,请说明理由.
考点:二次函数综合题
专题:
分析:(1)a≠0,此函数是二次函数,可由根的判别式求出a的值,以此确定其解析式;
(2)由抛物线对称轴为x=2,设满足条件的圆的半径为R,点E在对称轴左侧,则E的坐标为(2-R,-R),而E点在抛物线y=-
1
4
x2+x-1上,代入解析式中求出R即可解决问题;
(3)设圆与x轴的另一个交点为C,连接PC,由圆周角定理知PC⊥BC;由于PB是圆的直径,且AB切圆于B,得PB⊥AB,由此可证得△PBC∽△BAO,根据两个相似三角形的对应直角边成比例,即可得到PC、BC的比例关系,可根据这个比例关系来设P点的坐标,联立抛物线的解析式即可求出P点的坐标;
(4)连接CM,设CM与PB的交点为Q,由于C、M关于直线PB对称,那么PB垂直平分CM,即CQ=QM;过M作MD⊥x轴于D,取CD的中点E,连接QE,则QE是Rt△CMD的中位线;在Rt△PCB中,CQ⊥OB,QE⊥BC,易证得∠BQE、∠QCE都和∠CPQ相等,因此它们的正切值都等于
1
2
(在(2)题已经求得);由此可得到CE=2QE=4BE,(2)中已经求出了CB的长,根据CE、BE的比例关系,即可求出BE、CE、QE的长,由此可得到Q点坐标,也就得到M点的坐标,然后将点M代入抛物线的解析式中进行判断即可.
解答: 解:(1)当a≠0时,△=1+4a=0,a=-
1
4
,此时,图象与x轴只有一个公共点.
∴函数的解析式为:y=-
1
4
x2+x-1;

(2)由(1)知,抛物线的解析式为y=-
1
4
x2+x-1.
则y=-
1
4
x2+x-1=-
1
4
(x-2)2.点A的坐标是(0,-1).
∵以线段EF为直径的圆M经过点B,EF∥x轴,
∴点B为抛物线的顶点,
故设⊙M的半径为R,则E的坐标为(2-R,-R),将其代入y=-
1
4
(x-2)2,得
-R=-
1
4
(2-R-2)2
解得 R=4.
∴点M的坐标是(2,-4).
∴MA=
22+(-4+1)2
=
13


(3)设P为二次函数图象上的一点,过点P作PC⊥x轴于点C;
∵y=ax2+x-1是二次函数,由(1)知该函数关系式为:
y=-
1
4
x2+x-1,
∴顶点为B(2,0),图象与y轴的交点坐标为A(0,-1)
∵以PB为直径的圆与直线AB相切于点B
∴PB⊥AB则∠PBC=∠BAO
∴Rt△PCB∽Rt△BOA
PC
OB
=
BC
AO
,故PC=2BC,
设P点的坐标为(x,y),
∵∠ABO是锐角,∠PBA是直角,
∴∠PBO是钝角,
∴x>2
∴BC=x-2,PC=2x-4,
即y=4-2x,P点的坐标为(x,4-2x)
∵点P在二次函数y=-
1
4
x2+x-1的图象上,
∴4-2x=-
1
4
x2+x-1
解得:x1=10,x2=2
∴P点的坐标为:(10,-16)

(3)点M不在抛物线y=ax2+x+1上
由(2)知:C为圆与x轴的另一交点,连接CM,CM与直线PB的交点为Q,过点M作x轴的垂线,垂足为D,取CD的中点E,连接QE,则CM⊥PB,且CQ=MQ,即QE是中位线.
∴QE∥MD,QE=
1
2
MD,QE⊥CE
∵CM⊥PB,QE⊥CE,PC⊥x轴
∴∠QCE=∠EQB=∠CPB
∴tan∠QCE=tan∠EQB=tan∠CPB=
1
2
CE=2QE=2×2BE=4BE,又CB=8,
故BE=
8
5
,QE=
16
5

∴Q点的坐标为(-
18
5
16
5

可求得M点的坐标为(
14
5
32
5

1
4
×(
14
5
2+
14
5
-1=
4
25
32
5

∴C点关于直线PB的对称点M不在抛物线y=ax2+x-1上.
点评:此题是二次函数的综合题,涉及到一次函数、二次函数解析式的确定,圆周角定理,相似三角形的判定和性质,轴对称的性质,三角形中位线定理,解直角三角形的应用等重要知识,需要特别注意的是(1)题所求的是函数y=ax2+x-1,而没有明确是一次函数还是二次函数,所以要把两种情况都考虑到,以免漏解.
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