题目内容

在平面直角坐标系中,已知抛物线y=-
1
2
x2+bx+c(b,c为常数)的顶点为P,等腰直角三角形ABC的顶点A的坐标为(0,-1),C的坐标为(4,3),直角顶点B在第四象限.
(1)如图,若该抛物线过A,B两点,求b,c的值;
(2)平移(1)中的抛物线,使顶点P在直线AC上滑动,且与直线AC交于另一点Q.
①点M在直线AC下方,且为平移前(1)中的抛物线上的点,当以M,P,Q三点为顶点的三角形是以PQ为腰的等腰直角三角形时,求点M的坐标;
②取BC的中点N,连接NP,BQ.当
PQ
NP+BQ
取最大值时,点Q的坐标为
 
.
考点:二次函数综合题
专题:
分析:(1)先求出点B的坐标,然后利用待定系数法求出抛物线的函数表达式;
(2)①首先求出直线AC的解析式和线段PQ的长度,作为后续计算的基础.
若△MPQ为等腰直角三角形,因为PQ为直角边,所以点M到PQ的距离为2
2
.此时,将直线AC向右平移4个单位后所得直线(y=x-5)与抛物线的交点,即为所求之M点;
②由①可知,PQ=为定值,因此当NP+BQ取最小值时,有最大值.如答图2所示,作点B关于直线AC的对称点B′,由分析可知,当B′、Q、F(AB中点)三点共线时,NP+BQ最小,进而求出点Q的坐标.
解答:解:(1)由题意,得点B的坐标为(4,-1)
∵抛物线过点A(0,-1),B(4,-1)两点,
-1=c
-1=-
1
2
×42+4b+c
,
解得:
b=2
c=-1
;

(2)由(1)得 y=-
1
2
x2+2x-1
.
①∵A的坐标为(0,-1),C的坐标为(4,3).
∴直线AC的解析式为:y=x-1.
设平移前的抛物线的顶点为P0,可得P0(2,1),且P0在直线AC上.
∴AP0=2
2
,
∵点P在直线AC上滑动,且与直线AC交于另一点Q.
∴PQ=AP0=2
2
,
∵PQ为直角边,M到PQ的距离为2
2
(即为PQ的长).
由A(0,-1),B(4,-1),P0(2,1)可知:
△ABP0为等腰直角三角形,且BP0⊥AC,BP0=2
2
.
过点B作直线l1∥AC,直线l1与抛物线y=-
1
2
x2+2x-1的交点即为符合条件的点M.
∴可设直线l1的解析式为:y=x+b1.
又∵点B的坐标为(4,-1),
∴-1=4+b1.解得b1=-5.
∴直线l1的解析式为:y=x-5.
解方程组
y=x-5
y=-
1
2
x2+2x-1
,
解得:
x=4
y=-1
或
x=-2
y=-7
,
∴M1(4,-1),M2(-2,-7);
综上所述,所有符合条件的点M的坐标为:
M1(4,-1),M2(-2,-7);
②取点B关于AC的对称点B′,易得点B′的坐标为(0,3),BQ=B′Q.
连接QF,FN,QB′,易得FN∥PQ,且FN=PQ,
∴四边形PQFN为平行四边形.
∴NP=FQ.
∴NP+BQ=FQ+B′Q≥FB′
∴当B′、Q、F三点共线时,NP+BQ最小,则
PQ
NP+BQ
取最大值,
∴点Q的坐标为(
4
3
,
1
3
)
,
故答案为:(
4
3
,
1
3
)
.
点评:本题为二次函数中考压轴题,考查了二次函数的图象与性质、待定系数法、一次函数、几何变换(平移,对称)、等腰直角三角形、平行四边形、轴对称-最短路线问题等知识点,考查了存在型问题和分类讨论的数学思想,试题难度较大.
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