题目内容

9.如图,抛物线y=ax2+3x+c经过A(-1,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P在第一象限的抛物线上,且点P的横坐标为t,过点P向x轴作垂线交直线BC于点Q,设线段PQ的长为m,求m与t之间的函数关系式,并求出m的最大值;
(3)当PQ的长度取最大值时,PQ与x轴交点记为D,在x轴上是否存在点E,使以点B,C,E为顶点的三角形与△BQD相似?如果存在,直接写出E点坐标;如果不存在,请说明理由.

分析 (1)由点A、B的坐标利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)将x=0代入抛物线解析式中可求出点C的坐标,根据点B、C的坐标利用待定系数法即可求出直线BC的解析式,由点P的横坐标为t,即可找出点P、Q的坐标,由此即可用含t的代数式表示出PQ的长度,再利用二次函数的性质即可解决最值问题;
(3)①由CO⊥x轴、QD⊥x轴、∠QBD=∠CBO,即可得出△BQD∽△BCO,即存在点E(0,0)使得△BQD∽△BCE;②过点C作EC⊥BC交x轴于点E,由EC⊥BC、QD⊥x轴、∠QBD=∠CBO,即可得出△BQD∽△BEC,再根据点B、C的坐标即可得出∠CBO=45°,利用等腰直角三角形的性质即可得出此时点E的坐标.综上即可得出结论.

解答 解:(1)∵抛物线y=ax2+3x+c经过A(-1,0),B(4,0)两点,
∴$\left\{\begin{array}{l}{a-3+c=0}\\{16a+12+c=0}\end{array}\right.$,解得:$\left\{\begin{array}{l}{a=-1}\\{c=4}\end{array}\right.$,
∴抛物线的解析式为y=-x2+3x+4.

(2)当x=0时,y=-x2+3x+4=4,
∴C(0,4).
设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0),
将B(4,0)、C(0,4)代入y=kx+b,
$\left\{\begin{array}{l}{4k+b=0}\\{b=4}\end{array}\right.$,解得:$\left\{\begin{array}{l}{k=-1}\\{b=4}\end{array}\right.$,
∴直线BC的解析式为y=-x+4.
过点P作x轴的垂线PQ交BC于Q,如图1所示.
∵点P的横坐标为t,
∴P(t,-t2+3t+4),Q(t,-t+4),
∴PQ=-t2+3t+4-(-t+4)=-t2+4t,
∴m=-t2+4t=-(t-2)2+4(0<t<4).
∴当t=2时,m取最大值,最大值为4.

(3)①∵CO⊥x轴,QD⊥x轴,∠QBD=∠CBO,
∴△BQD∽△BCO,
∴此时点E与点O重合,即E(0,0);
②过点C作EC⊥BC交x轴于点E,如图2所示.
∵EC⊥BC,QD⊥x轴,∠QBD=∠CBO,
∴△BQD∽△BEC.
∵B(4,0),C(0,4),
∴∠CBO=45°,
∴∠CEO=45°,
∴OE=OB,
∴E(-4,0).
综上所述:在x轴上存在点E,使以点B,C,E为顶点的三角形与△BQD相似,E点坐标为(0,0)或(-4,0).

点评 本题考查了二次函数综合题、待定系数法求一次(二次)函数解析式、二次函数图象上点的坐标特征、二次函数的性质以及相似三角形的判定,解题的关键是:(1)根据点A、B的坐标利用待定系数法求出抛物线的解析式;(2)根据点P的横坐标表示出点P、Q的坐标;(3)根据相似三角形的判定定理找出点E的位置.

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