题目内容
【题目】如图,抛物线
经过
的三个顶点,与
轴相交于
,点
坐标为
,点
是点
关于
轴的对称点,点
在
轴的正半轴上.
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(1)求该抛物线的函数解析式;
(2)点
为线段
上一动点,过点
作
轴,
轴, 垂足分别为点
,
,当四边形
为正方形时,求出点
的坐标;
(3)将(2) 中的正方形
沿
向右平移,记平移中的正方形
为正方形
,当点
和点
重合时停止运动, 设平移的距离为
,正方形的边
与
交于点
,
所在的直线与
交于点
, 连接
,是否存在这样的
,使
是等腰三角形?若存在,求
的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=-
x2+
;(2)点F的坐标为(1,1);(3)存在这样的t,使△DMN是等腰三角形,t的值为
,3-
或1
【解析】
(1)可得抛物线的对称轴为y轴,设顶点式y=ax2+
,将A点坐标代入即可求得抛物线解析式;
(2)先求出线段
的解析式,①当点F在第一象限时,设正方形OEFG的边长为p,则F(p,p),代入直线AC的解析式,就可求出点F的坐标;②当点F在第二象限时,同理可求出点F的坐标,此时点F不在线段AC上,故舍去;
(3)过点M作MH⊥DN于H,如图2,由题可得0≤t≤2.然后只需用t的代数式表示DN、DM2、MN2,分三种情况(①DN=DM,②ND=NM,③MN=MD)讨论就可解决问题.
(1)∵点B是点A关于y轴的对称点,
∴抛物线的对称轴为y轴,
∴抛物线的顶点为(0,
)故抛物线的解析式可设为y=ax2+
.
∵A(-1,2)在抛物线y=ax2+
上,
∴a+
=2,解得a=-
,
∴抛物线的函数解析式为y=-
x2+
.
(2) ①当点F在第一象限时,如图1,令y=0得,-
x2+
=0,
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解得x1=3,x2=-3,
∴点C的坐标为(3,0),
设直线AC的解析式为y=mx+n,则有
解得
,
∴直线AC的解析式为y=-
x+
.
设正方形OEFG的边长为p,则F(p,p),
∵点F(p,p)在直线y=-
x+
上,
∴-
p+
=p,解得p=1
∴点F的坐标为(1,1).
②当点F在第二象限时,则F(-p,p),
∵点F(-p,p)在直线y=-
x+
上,
∴
p+
=p,解得p=3,
∴点F的坐标为(-3,3),此时点F不在线段AC上,故舍去.
综上所述,点F的坐标为(1,1).
(3)过点M作MH⊥DN于点H,如图2,则OD=t,OE=t+1.
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∵点E和点C重合时停止运动,
∴0≤t≤2,
当x=t时,y=-
t+
,则N(t,-
t+
),DN=-
t+
,
当x=t+1时,y=-
(t+1)+
=-
t+1,则M(t+1,-
t+1),ME=-
t+1,
在Rt△DEM中,DM2=12+(-
t+1)2=
t2-t+2,
在Rt△NHM中,MH=1,NH=(-
t+
)-(-
t+1)=
,
∴MN2=12+(
)2=
,
①当DN=DM时,(-
t+
)2=
t2-t+2,解得t=
;
②当ND=NM时,-
t+
=
=
,解得t=3-
;
③当MN=MD时,
=
t2-t+2,解得t1=1,t2=3,
∵0≤t≤2,
∴t=1.
综上所述,存在这样的t,使△DMN是等腰三角形,t的值为
,3-
或1.