题目内容

【题目】若凸四边形的两条对角线所夹锐角为60°,我们称这样的凸四边形为“美丽四边形”.

(1)若矩形ABCD是“美丽四边形”,且AB=3,则BC=   ;

(2)如图1,“美丽四边形”ABCD内接于⊙O,AC与BD相交于点P,且对角线AC为直径,AP=1,PC=5,求另一条对角线BD的长;

(3)如图2,平面直角坐标系中,已知“美丽四边形”ABCD的四个顶点A(﹣3,0)、C(2,0),B在第三象限,D在第一象限,AC与BD交于点O,且四边形ABCD的面积为,若二次函数y=ax2+bx+c(a、b、c为常数,且a≠0)的图象同时经过这四个顶点,求a的值.

【答案】(1)3或;(2)2;(3)或

【解析】

(1)根据矩形ABCD对角线相等且互相平分,再加上对角线夹角为60°,即出现等边三角形,所以得到矩形相邻两边的比等于tan60°.由于AB边不确定是较长还是较短的边,故需要分类讨论计算.
(2)过O点作OH垂直BD,连接OD,由∠DPC=60°可求得OH,在Rt△ODH中勾股定理可求DH,再由垂径定理可得BD=2DH.
(3)由BD与x轴成60°角可知直线BD解析为y=x,由二次函数图象与x轴交点为A、C可设解析式为y=a(x+3)(x-2),把两解析式联立方程组,消去y后得到关于x的一元二次方程,解即为点B、D横坐标,所以用韦达定理得到xB+xD和xBxD进而得到用a表示的(xB-xD)2.又由四边形面积可求得xB-xD=6,即得到关于a的方程并解方程求得a.

解:(1)设矩形ABCD对角线相交于点O

∴AC=BD,AO=CO,BO=DO,∠ABC=90°

∴AO=BO=CO=DO

∵矩形ABCD是“美丽四边形”∴AC、BD夹角为60°

i)如图,若AB=3为较短的边,则∠AOB=60°

∴△OAB是等边三角形

∴∠OAB=60°∴Rt△ABC中,tan∠OAB=∴BC=AB=3

ii)如图,若AB=3为较长的边,则∠BOC=60°

∴△OBC是等边三角形

∴OCB=60°∴Rt△ABC中,tan∠OCB=

∴BC=

故答案为:3或.

(2)过点O作OH⊥BD于点H,连接OD

∴∠OHP=∠OHD=90°,BH=DH=BD∵AP=1,PC=5

∴⊙O直径AC=AP+PC=6∴OA=OC=OD=3

∴OP=OA﹣AP=3﹣1=2

∵四边形ABCD是“美丽四边形”

∴∠OPH=60°∴Rt△OPH中,sin∠OPH=∴OH=OP=∴Rt△ODH中,DH=

∴BD=2DH=2

(3)过点B作BM⊥x轴于点M,过点D作DN⊥x轴于点N

∴∠BMO=∠DNO=90°

∵四边形ABCD是“美丽四边形”∴∠BOM=∠DON=60°

∴tan∠DON=,即

∴直线BD解析式为y=x

∵二次函数的图象过点A(﹣3,0)、C(2,0),即与x轴交点为A、C

∴用交点式设二次函数解析式为y=a(x+3)(x﹣2)

∵整理得:ax2+(a﹣)x﹣6a=0

∴xB+xD=﹣,xBxD=﹣6

∴(xB﹣xD)2=(xB+xD)2﹣4xBxD=(﹣)2+24

∵S四边形ABCD=S△ABC+S△ACD=ACBM+ACDN=AC(BM+DN)

=AC(yD﹣yB)=AC(xD﹣xB)=(xB﹣xD)

∴(xB﹣xD)=15

∴xB﹣xD=6∴(﹣)2+24=36

解得:a1=,a2=

∴a的值为或.

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