题目内容
【题目】在平面直角坐标系xOy中,正方形A1B1C1O,A2B2C2C1,A3B3C3C2,…,按如图的方式放置.点A1,A2,A3,…,An和点C1,C2,C3,…,Cn分别落在直线y=x+1和x轴上.抛物线L1过点A1,B1,且顶点在直线y=x+1上,抛物线L2过点A2,B2,且顶点在直线y=x+1上,…,按此规律,抛物线Ln过点An,Bn,且顶点也在直线y=x+1上,其中抛物线L2交正方形A1B1C1O的边A1B1于点D1,抛物线L3交正方形A2B2C2C1的边A2B2于点D2,…,抛物线Ln+1交正方形AnBnCnCn-1的边AnBn于点Dn(其中n≥2且n为正整数).
(1)直接写出下列点的坐标:B1________,B2________,B3________;
(2)写出抛物线L2、L3的解析式,并写出其中一个解析式求解过程,再猜想抛物线Ln的顶点坐标
(3)设A1D1=k1·D1B1,A2D2=k2·D2B2,试判断k1与k2的数量关系并说明理由.
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【答案】(1)B1(1,1),B2(3,2),B3(7,4).(2)(
,
);(3)k1=k2
【解析】试题解析:(1)由直线解析式可求得A1的坐标,由正方形的性质则可求得B1坐标,由题意可求得A2的横坐标,则可求得其纵坐标,再利用正方形的性质可求得B2的坐标,同理可求得B3的坐标;
(2)由对称性可求得抛物线的对称轴,则可求得其顶点坐标,再结合已知点的坐标可求得抛物线解析式,可写出L2、L3的解析式;利用An、Bn的变化规律,可求得抛物线Ln的顶点坐标;
(3)由抛物线L2的解析式可求得A1D1的长,则可求得k1,同理可求得k2,从而可求得两者之间的数量关系.
试题解析:解:
(1)∵A1在直线y=x+1上,∴A1的坐标为(0,1),∴A1B1=OA1=1,∴B1(1,1),∴A2横坐标为1,且在直线y=x+1上,∴A2(1,2),∴A2B2=A2C1=2,∴B2(3,2),同理B3(7,4),故答案为:(1,1);(3,2);(7,4);
(2)抛物线L2、L3的解析式分别为y=﹣(x﹣2)2+3,y=﹣
(x﹣5)2+6;
抛物线L2的解析式的求解过程如下:
对于直线y=x+1,设x=0,可得y=1,∴A1(0,1),∵四边形A1B1C1O是正方形,∴C1(1,0),又点A2在直线y=x+1上,∴可得点A2(1,2),又∵B2的坐标为(3,2),∴抛物线L2的对称轴为直线x=2,∴抛物线L2的顶点为(2,3),设抛物线L2的解析式为:y=a(x﹣2)2+3,∵L2过点B2(3,2),∴2=a×(3﹣2)2+3,解得a=﹣1,∴抛物线L2的解析式为y=﹣(x﹣2)2+3;
猜想抛物线Ln的顶点坐标为(3×2n﹣2﹣1,3×2n﹣2).
证明如下:
由正方形AnBnCnCn﹣1顶点An,Bn的坐标规律为An(2n﹣1﹣1,2n﹣1)与Bn(2n﹣1,2n﹣1),∴抛物线Ln的对称轴为直线x=
=3×2n﹣2﹣1,又顶点在直线y=x+1上,∴y=3×2n﹣2,∴抛物线Ln的顶点坐标为(3×2n﹣2﹣1,3×2n﹣2);
(3)k1与k2的数量关系为k1=k2.
理由如下:
由(2)得L2的解析式为y=﹣(x﹣2)2+3,当y=1时,1=﹣(x﹣2)2+3,解得x1=
,x2=
,∵0<A1D1<1,∴x=
,∴A1D1=
=
,∴D1B1=1﹣(
)=
,∴A1D1=
D1B1,即k1=
;
同理可求得A2D2=
=
,D2B2=2﹣(4﹣2
)=2
﹣2=2(
),∴A2D2=
D2B2,即k2=
,∴k1=k2.