题目内容

【题目】在平面直角坐标系中,O为坐标原点,过二次函数y=﹣x2+4x图象上的点A(3,3)作x轴的垂线交x轴于点B.

(1)如图1,P为线段OA上方抛物线上的一点,在x轴上取点C(1,0),点M、N为y轴上的两个动点,点M在点N的上方且MN=1.连接AC,当四边形PACO的面积最大时,求PM+MNNO的最小值.

(2)如图2,点Q(3,1)在线段AB上,作射线CQ,将△AQC沿直线AB翻折,C点的对应点为C',将△AQC'沿射线CQ平移3个单位得△A'Q'C″,在射线CQ上取一点M,使得以A'、M、C″为顶点的三角形是等腰三角形,求M点的坐标.

【答案】(1)最小值为;(2)点M坐标为(7,3),(,),(,),(13,6),(10,)

【解析】

(1)把四边形PACO沿OA分成△OAP与△OAC,由于△OAC三边确定,面积为定值,故△OAP面积最大时四边形面积也最大.过点P作x轴垂线交OA于D,设点P横坐标为t,则能用t表示PD的长,进而得到△OAP关于t的二次函数关系式,用公式法可求得t时△OAP面积最大,即求得此时点P坐标.把点P向下平移1个单位得P',易证四边形MNP'P是平行四边形,所以PM=P'N.过点O作经过第二、四象限的直线l,并使直线l与x轴夹角为60°,过点N作NG⊥直线l于点G,则由30°角所对直角边等于斜边一半可知NGNO.所以PM+MNNO可转化为P'N+NG+1,易得当点P'、N、G在同一直线上最小.把PD延长交直线l于点F,构造特殊Rt△P'FG和Rt△OEF,利用点P坐标和30°、60°的三角函数即可求得P'G的长.

(2)由点B、C、Q的坐标求CQ的长和点C'坐标;过点Q'作x轴的垂线段Q'H,易证△CBQ∽△CHQ',故有,求得CH、HQ'的长即求得点Q'坐标,进而得到向右向上平移的距离,求得点A'、C'的坐标.求直线CQ解析式,设CQ上的点M横坐标为m,用两点间距离公式可得用m表示A'M和C'M的长.因为△A'MC'是等腰三角形,分三种情况讨论,得到关于m的方程,求解即求得相应的m的值,进而得点M坐标.

(1)如图1,过点O作直线l,使直线l经过第二、四象限且与x轴夹角为60°;

过点P作PF⊥x轴于点E,交OA于点D,交直线l于点F;在PF上截取PP'=1;过点N作NG⊥直线l于点G

∵A(3,3),AB⊥x轴于点B

∴直线OA解析式为y=x,OB=AB=3

∵C(1,0)

∴S△AOCOCAB1×3,是定值

设P(t,﹣t2+4t)(0<t<3)

∴D(t,t)

∴PD=﹣t2+4t﹣t=﹣t2+3t

∴S△OAP=S△OPD+S△APDPDOEPDBEPDOB(t2﹣3t)

∴t时,S△OAP最大

此时,S四边形PACO=S△AOC+S△OAP最大

yP=﹣()2+3

∴P(,)

∴P'E=PE﹣PP'1,即P'(,)

∵点M、N在y轴上且MN=1

∴PP'=MN,PP'∥MN

∴四边形MNP'P是平行四边形

∴PM=P'N

∵∠NGO=90°,∠NOG=90°﹣60°=30°

∴Rt△ONG中,NGNO

∴PM+MNNO=P'N+NG+1

∴当点P'、N、G在同一直线上,即P'G⊥直线l时,PM+MNNO=P'G+1最小

∵OE,∠EOF=60°,∠OEF=90°

∴Rt△OEF中,∠OFE=30°,tan∠EOF

∴EFOE

∴P'F=P'E+EF

∴Rt△P'GF中,P'GP'F

∴P'G+11

∴PM+MNNO的最小值为

(2)延长A'Q'交x轴于点H

∵C(1,0),Q(3,1),QB⊥x轴于点B

∴CB=2,BQ=1

∴CQ

∵△AQC沿直线AB翻折得△AQC'

∴B(3,0)是CC'的中点

∴C'(5,0)

∵平移距离QQ'=3

∴CQ'=CQ+QQ'=4

∵QB∥Q'H

∴△CBQ∽△CHQ'

∴

∴CH=4CB=8,yQ'=HQ'=4BQ=4

∴xQ'=OC+CH=1+8=9

∴Q'(9,4)

∴点Q(3,1)向右平移6个单位,向上平移3个单位得到点Q'(9,4)

∴A'(9,6),C'(11,3)

∴A'C'

设直线CQ解析式为y=kx+b

∴ 解得:

∴直线CQ:yx

设射线CQ上的点M(m,m)(m>1)

∴A'M2=(9﹣m)2+(6m)2=(9﹣m)2+(m)2

C'M2=(11﹣m)2+(3m)2=(11﹣m)2+(m)2

∵△A'MC'是等腰三角形

①若A'M=A'C',则(9﹣m)2+(m)2=13

解得:m1=7,m2

∴M(7,3)或(,)

②若C'M=A'C',则(11﹣m)2+(m)2=13

解得:m1,m2=13

∴M(,)或(13,6)

③若A'M=C'M,则(9﹣m)2+(m)2=(11﹣m)2+(m)2

解得:m=10

∴M(10,)

综上所述,点M坐标为(7,3),(,),(,),(13,6),(10,).

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