题目内容
【题目】综合与探究:
如图1,抛物线
与
轴交于
两点(点
在点
的左侧),顶点为
,
为对称轴右侧抛物线的一个动点,直线
与
轴于点
,过点
作
,交
轴于点
.
![]()
(1)求直线
的函数表达式及点
的坐标;
(2)如图2,当
轴时,将
以每秒1个单位长度的速度沿
轴的正方向平移,当点
与点
重合时停止平移.设平移
秒时,在平移过程中
与四边形
重叠部分的面积为
,求
关于
的函数关系式,并写出自变量
的取值范围;
(3)如图3,过点
作
轴的平行线,交直线
于点
,直线
与
交于点
,设点
的横坐标为
.
①当
时,求
的值;
②试探究点
在运动过程中,是否存在值
,使四边形
是菱形?若存在,请直接写出点
的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
,
;(2)当
时,
;当
时,
;(3)①
或
,②![]()
【解析】
(1)先通过抛物线函数关系式求出与x轴的两个交点A、B的坐标以及顶点D的坐标,再利用待定系数可求得直线AD的函数表达式,令x=0,即可求得点C的坐标;
(2)先求出点P坐标
,通过平移可求得
,从而可得OF的长为
,当
时,重叠部分为△AOC,求出△AOC的面积即可,当
时,
平移
秒到
的位置,
交
于点
,如图,重叠部分为四边形
,根据
结合相似三角形的性质可表示出
的长,再根据四边形
的面积=
的面积-
的面积即可求出
关于
的函数关系式;
(3)①过点
作
轴于点
,交
于点
,利用点P、D的坐标表示出DN、NQ的长,再根据平行得
,结合
列出方程求解即可;
②当点P在第一象限时,过点P作PG⊥x轴于点G,易证△PGF∽△COA,故可设PG=4k,FG=3k,由勾股定理得PF=5k,由菱形得AF=PF=5k,故可表示出点P坐标,将点P坐标代入抛物线函数关系式列出方程求解即可,当点P在第四象限时,同理可得点P坐标.
解:(1)
,
当
时,
,解得
,
∵点
在点
的左侧,
∴
,
∵
,即
,
∴
,
设直线
的函数表达式为
,
∵直线
过点
,
∴
,解得
,
∴
,
当
时,
,
∴
.
(2)当
时,
,
解得:
,
∵点
在抛物线对称轴的右侧,
∴
,
∴
,
∴
,
当
时,
,
当
时,
平移
秒到
的位置,
交
于点
,如图,
![]()
则
,
∵
,
∴
,
又∵
,
∴
,
∴
,即
,
∴
,
∴![]()
![]()
![]()
![]()
=![]()
.
综上所述,当
时,
;
当
时,
;
(3)①如图,过点
作
轴于点
,交
于点
.
![]()
∵点
的横坐标为
,
∴
,
∵
,
∴
,
,
∵
轴,
∴
,
当
时,
,
∴
,即
,
当
时,
,
∵点
在抛物线对称轴的右侧,
∴
;
当
时,
,
∵点
在抛物线对称轴的右侧,
∴
,
综上所述,
或
,
②如图,当点P在第一象限时,过点P作PG⊥x轴于点G,
![]()
∵PF∥AC,
∴∠PFG=∠CAO
又∵∠PGF=∠COA=90°,
∴△PGF∽△COA,
∴
,
∴
,
∴
,
∴设PG=4k,FG=3k,则PF=5k,
∵四边形
是菱形
∴AF=PF=5k,
又∵点A(-2,0),
∴点P(-2+8k,4k)
∵点P在抛物线
的图像上,
∴
,
整理得![]()
解得
(舍去)
∴![]()
∴点P的坐标为
,
如图,当点P在第四象限时,过点P作PK⊥x轴于点K,
![]()
∵PF∥AC,
∴∠PFK=∠CAO,
又∵∠PKF=∠COA=90°,
∴△PKF∽△COA,
∴
,
∴
,
∴
,
∴设PK=4a,FK=3a,则PF=5a,
∵四边形
是菱形
∴AF=PF=5a,
又∵点A(-2,0),
∴点P(-2+2a,-4a)
∵点P在抛物线
的图像上,
∴
,
整理得![]()
解得
(舍去)
∴![]()
∴点P的坐标为
,
综上所述,存在
,使四边形
是菱形,此时点
的坐标为
.