题目内容
20.在直角坐标系中,放置一个如图1所示的Rt△OAB,∠OAB=90°,OB=2,∠AOB=30°,二次函数y=ax2+bx-3a图象的顶点为B,且与x轴交于点C.(1)求二次函数的表达式及点C的坐标;
(2)如图2,点D是线段OB上的一个动点,过点D作直线DE⊥OB交y轴正半轴于点E,将△AOB在直线DE下方的部分沿DE向上折叠,设OD=t,折叠后与△AOB重叠部分的面积为S,求S与t的函数表达式,并求出S的最大值;
(3)如图1,若点P是y轴上的动点,在二次函数的图象上是否存在点Q,使得以B、C、P、Q四点为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
分析 (1)求出顶点B的坐标,运用顶点坐标公式求出a,b的值即可的解析式;
(2)分三段讨论:0<t≤1,1<t<$\frac{3}{2}$,$\frac{3}{2}$≤t<2;
(3)分①BC是平行四边形的边时,先求出BC的长度,再根据平行四边形的对边相等求出点Q的横坐标,然后利用抛物线解析式计算求出纵坐标,从而得解;②BC是对角线时,根据平行四边形的对角线互相平分求出点Q的横坐标,然后利用抛物线解析式计算求出纵坐标,从而得解.
解答 解:(1)∵∠OAB=90°,OB=2,∠AOB=30°,![]()
∴AB=1,OA=$\sqrt{3}$,
∴B(1,$\sqrt{3}$),
∴-$\frac{b}{2a}$=1,$\frac{4a×3a-{b}^{2}}{4a}=\sqrt{3}$,
解得:a=-$\frac{\sqrt{3}}{4}$,b=$\frac{\sqrt{3}}{2}$,
∴y=-$\frac{\sqrt{3}}{4}$x2+$\frac{\sqrt{3}}{2}$x+$\frac{3\sqrt{3}}{4}$,
令y=0,得方程-$\frac{\sqrt{3}}{4}$x2+$\frac{\sqrt{3}}{2}$x+$\frac{3\sqrt{3}}{4}$=0,
解得x=3或x=-1![]()
∴C(3,0);
(2)设折叠后点O落在点F处,
当0<t≤1时,重叠部分为△DEF,如图1所示
DE=$\frac{\sqrt{3}}{3}$t,
∴S=$\frac{1}{2}$•OD•DE=$\frac{\sqrt{3}}{6}$t2,此时S的最大值为$\frac{\sqrt{3}}{6}$;
当1<t<$\frac{3}{2}$时,重叠部分为四边形BDEG,如图2所示,
∴S=S△DEF-S△BGF![]()
=$\frac{\sqrt{3}}{6}$t2-$\frac{1}{2}$•(2t-2)•$\frac{\sqrt{3}}{2}$(2t-2)
=-$\frac{5\sqrt{3}}{6}$t2+2$\sqrt{3}$t-$\sqrt{3}$
=-$\frac{5\sqrt{3}}{6}$(t-$\frac{6}{5}$)2+$\frac{\sqrt{3}}{5}$
此时S的最大值为$\frac{\sqrt{3}}{5}$;
当$\frac{3}{2}$≤t<2时,重叠部分为△BDG,如图3所示,
∴S=$\frac{1}{2}$(2-t)•$\sqrt{3}$(2-t)=$\frac{\sqrt{3}}{2}$(2-t)2![]()
此时S的最大值为$\frac{\sqrt{3}}{8}$,
综上所述,S的最大值为$\frac{\sqrt{3}}{5}$;
(3)存在,
∵B(1,$\sqrt{3}$),C(3,0)
∴BC=$\sqrt{(3-1)^{2}+(\sqrt{3}-0)^{2}}$=$\sqrt{7}$,
如图4所示,若四边形BCPQ为平行四边形,则BC∥PQ,BC=PQ,
∴△BCM≌△PQN,
∴QN=CM=2,
∴Q(-2,-$\frac{5\sqrt{3}}{4}$);
如图5所示,若四边形BCQP为平行四边形,则BC∥PQ,BC=PQ,![]()
∴QN=CM=2,
∴Q(2,$\frac{3\sqrt{3}}{4}$);
如图6所示,若四边形BQCP为平行四边形,则PB∥CQ,PB=CQ,
∴BM=CN=1,
∴ON=4,
∴QN=-$\frac{5\sqrt{3}}{4}$
综上所述,Q1(-2,-$\frac{5\sqrt{3}}{4}$),Q2(2,$\frac{3\sqrt{3}}{4}$),Q3(4,-$\frac{5\sqrt{3}}{4}$).![]()
点评 本题是二次函数综合题型,主要考查了待定系数法求二次函数解析式,三角形的面积求法,平行四边形对边相等,对角线互相平分的性质,分类讨论思想的运用.
| A. | 12 | B. | 24 | C. | 36 | D. | 48 |
| A. | 等于5cm | B. | 等于6cm | C. | 等于4cm | D. | 小于或等于4cm |