题目内容

【题目】 如图,抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于A、B两点,交y轴正半轴于C点,D为抛物线的顶点,A(-1,0),B(3,0).

(1)求出二次函数的表达式.

(2)点P在x轴上,且∠PCB=∠CBD,求点P的坐标.

(3)在x轴上方抛物线上是否存在一点Q,使得以Q,C,B,O为顶点的四边形被对角线分成面积相等的两部分?如果存在,请直接写出点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.

【答案】(1)y=-x2+2x+3;(2)P(6,0)或P;(3)存在,点Q或.

【解析】

(1)将点A、B坐标代入解析式求出b、c的值即可得;

(2)∠PCB=∠CBD有两种情况,①P在B的右侧时,延长BD交y轴于点H,由∠OCB=∠OBC=45°,可证明∠HCB=∠CBP,从而△PCB≌△HBC,由直线BD即可求得:OH=OP=6,从而得到P点坐标;②P在B的左侧时,此时PC∥BD,根据一次函数解析式即可求出P;

(3)分以下两种情况分别求解,①点Q在y轴右侧时,由OB=OC,可得出OQ是∠BOC的平分线,联立二次函数解析式与直线OQ的解析式即可求解;②点Q在y轴左侧时,可得这条对角线只能是BQ,过点C作x轴的平行线EF,过点Q,B分别作EF的垂线,垂足分别为F,E,延长FQ交x轴于点G,设点Q的坐标为(m,n),根据S△BOQ=S△CBQ=S梯形FQBE-S△FCQ-S△BEC可得出关于m,n的关系式,再与二次函数的解析式联立即可求解.

解:(1)将点A(-1,0),B(3,0)代入y=-x2+bx+c得,

,解得,

∴二次函数的表达式为y=-x2+2x+3;

(2)①当点P在点B右侧时,延长BD交y轴于点H,

∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,∴点D的坐标为(1,4),

设直线BD的解析式为y=kx+b,则

,解得,即直线BD的解析式为y=-2x+6,

∴点H的坐标为(0,6),

∵OB=OC=3,∴∠OBC=∠OCB=45°,

∴∠HCB=∠CBP=135°,

又∠PCB=∠CBD,BC=BC,

∴△PCB≌△HBC,

∴CH=PB,

∴OH=OB=6,

故此时点P的坐标为(6,0);

②当点P(P′)在点B左侧时,

直线BD的表达式为:y=-2x+6,

∵∠P′CB=∠CBD,则P′C∥BD,

则直线P′C的表达式为:y=-2x+3,

当y=0,x=,故此时点P′的坐标为,

综上所述,点P的坐标为(6,0)或;

(3)存在.理由如下:①当点Q在y轴右侧时,以Q,C,B,O为顶点的四边形被对角线分成面积相等的两部分,这条对角线只能是OQ,S△COQ=S△BOQ,如图,

而OB=OC,故OQ是∠BOC的平分线,

即OQ的函数表达式为:y=x,

将y=x与y=-x2+2x+3联立得,

-x2+2x+3=x,解得x=(舍去负值),

故此时点Q的坐标为(,);

②当点Q在y轴左侧时,以Q,C,B,O为顶点的四边形被对角线分成面积相等的两部分,这条对角线只能是BQ,S△BOQ=S△CBQ,如图,过点C作x轴的平行线EF,过点Q,B分别作EF的垂线,垂足分别为F,E,延长FQ交x轴于点G,则QG⊥x轴,BE=CO=3=FG,BO=CE=3,

设点Q的坐标为(m,n),则QG=n,FQ=3-n,OG=FC=-m,

∴S△BOQ=×3×n,

S△CBQ=S梯形FQBE-S△FCQ-S△BEC=×(3-n+3)×(3-m)-×(-m)×(3-n)-×3×3=(9-3m-3n),

∴×3×n(9-3m-3n),即m+2n=3①,

又点Q在二次函数图象上得,n=-m2+2m+3②,

联立①②得,,解得(舍去),

∴点Q的坐标为(-,);

综上所述,点Q的坐标为或.

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