题目内容

14.已知抛物线y=$\frac{1}{4}$x2+$\frac{1}{4}$x-3交x轴于A,B两点,交y轴于点C,点P是直线AC上的一个动点,过点P作PQ⊥x轴,交抛物线于点Q,连结CQ.设点P的横坐标为m.
(1)求直线AC的解析式;
(2)是否存在点P,使得△PCQ是∠CPQ为顶角的等腰三角形,若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由;
(3)连结AQ,若∠AQC为钝角,m的取值范围是-4<m<0.

分析 (1)由抛物线解析式可求得A、C坐标,利用待定系数法可求得直线AC解析式;
(2)可用m分别表示出P、Q的坐标,则可用m表示出PQ、PC的长,由条件可得到关于m的方程,可求得m的值;
(3)以AC为直径作圆,当∠AQC为钝角时,则点Q应在圆内,结合图象可求得点Q的位置,可求得m的取值范围.

解答 解:
(1)在y=$\frac{1}{4}$x2+$\frac{1}{4}$x-3中,
令y=0可得:0=$\frac{1}{4}$x2+$\frac{1}{4}$x-3,解得x=-4或x=3,
∴A(-4,0),B(3,0),
令x=0可得y=-3,
∴C(0,-3),
设直线AC解析式为y=kx+b,
把A、C坐标代入可得$\left\{\begin{array}{l}{-4k+b=0}\\{b=-3}\end{array}\right.$,解得$\left\{\begin{array}{l}{k=-\frac{3}{4}}\\{b=-3}\end{array}\right.$,
∴直线AC解析式为y=-$\frac{3}{4}$x-3;
(2)∵P点在直线AC上,点Q在抛物线上,且P点横坐标为m,
∴P(m,-$\frac{3}{4}$m-3),Q(m,$\frac{1}{4}$m2+$\frac{1}{4}$m-3),
∴PQ=|$\frac{1}{4}$m2+$\frac{1}{4}$m-3-(-$\frac{3}{4}$m-3)|=|$\frac{1}{4}$m2+m|,
∵C(0,-3),
∴PC=$\sqrt{{m}^{2}+[-\frac{3}{4}m-3-(-3)]^{2}}$=$\frac{5}{4}$|m|,
当△PCQ是∠CPQ为顶角的等腰三角形时,则有PC=PQ,
∴|$\frac{1}{4}$m2+m|=$\frac{5}{4}$|m|,即$\frac{1}{4}$m2+m=±$\frac{5}{4}$m,
当$\frac{1}{4}$m2+m=$\frac{5}{4}$m时,解得m=0或m=1,
若m=0,则P、C重合,舍去,
∴m=1,
当$\frac{1}{4}$m2+m=-$\frac{5}{4}$m时,解得m=-6或m=0(舍去),
∴m=-6,
综上可知存在满足条件的点P,此时m的值为1或-6;
(3)以AC为直径作圆,如图,

当∠AQC为钝角时,则可知点Q在圆内,
∴点Q在线段AC下方的抛物线上,
∴-4<m<0,
故答案为:-4<m<0.

点评 本题为二次函数的综合应用,涉及待定系数法、等腰三角形的性质、勾股定理、圆周角定理及数形结合思想等知识点.在(1)中求得A、C的坐标是解题的关键,在(2)中用m表示出PQ、PC的长度是解题的关键,在(3)中确定出Q点所在的位置是解题的关键.本题考查知识点较多,综合性较强,难度适中.

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