题目内容
13.如图1,抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,点M是抛物线的顶点,直线y=-2x+4与x、y轴分别交于E、F两点.(1)求点A、C、M的坐标;
(2)如图2,点P为第一象限内抛物线上一点,过点P作直线AC的垂线,垂足为Q,求线段PQ的最大值;
(3)在第(2)小问中,当线段PQ的长度取得最大值时,将抛物线沿直线EF平移,平移后抛物线上点A、C、M的对应点分别为点A′、C′、M′,在平移过程中,是否存在△A′C′P是直角三角形,若存在,求出点M′的坐标;若不存在,请说明理由.
分析 (1)分别令x=0或y=0求出抛物线与坐标轴的交点坐标,利用配方法求出顶点坐标即可.
(2)如图2中,过点P作PN∥y轴交AC于N,则PQ=$\frac{\sqrt{2}}{2}$PN,求出PN的最大值即可.
(3)假设M′(1+m,4-2m),A′(3+m,-2m),C′(m,3-2m),则有A′C′2=18,A′P2=($\frac{3}{2}$+m)2+(2m+$\frac{15}{4}$)2,C′P2=(m-$\frac{3}{2}$)2+(2m+$\frac{3}{4}$)2,
分三种情形,利用勾股定理列出方程即可解决问题.
解答 解:(1)对于抛物线y=-x2+2x+3,
令x=0则y=3,∴点C坐标(0,3),
令y=0则-x2+2x+3=0,解得x=-1或3,
∴B(-1,0),A(3,0),
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴顶点M坐标(1,4).
∴A(3,0),C(0,3),M(1,4).
(2)如图2中,过点P作PN∥y轴交AC于N,则PQ=$\frac{\sqrt{2}}{2}$PN,![]()
设P(a,-a2+2a+3),
∵直线AC解析式为y=-x+3,
∴N(a,-a+3),
∴PN=-a2+3a(0<a<3),
∵a=-1<0,
∴当a=$\frac{3}{2}$时,PN的最大值=$\frac{9}{4}$,此时PQ的最大值为$\frac{9\sqrt{2}}{8}$.
(3)∵直线EF的解析式为y=-2x+4,
∴E(2,0),F(0,4),$\frac{OF}{OE}$=2,
∴直线EF上任意一点,横坐标每增大1个单位,纵坐标则减小2个单位,
∴可以假设M′(1+m,4-2m),A′(3+m,-2m),C′(m,3-2m),
则有A′C′2=18,A′P2=($\frac{3}{2}$+m)2+(2m+$\frac{15}{4}$)2,C′P2=(m-$\frac{3}{2}$)2+(2m+$\frac{3}{4}$)2,
①当∠C′A′P=90°时,∵A′C′2+A′P2=C′P2,
∴18+($\frac{3}{2}$+m)2+(2m+$\frac{15}{4}$)2=(m-$\frac{3}{2}$)2+(2m+$\frac{3}{4}$)2,
解得m=-$\frac{7}{4}$,
∴M′1(-$\frac{3}{4}$,$\frac{15}{2}$).
②当∠A′CP=90°时,∵A′C′2+C′P2=A′P2,
∴18+(m-$\frac{3}{2}$)2+(2m+$\frac{3}{4}$)2=($\frac{3}{2}$+m)2+(2m+$\frac{15}{4}$)2,
解得m=$\frac{1}{4}$,
∴M′2($\frac{5}{4}$,$\frac{7}{2}$).
③当∠A′PC′=90°时,∵A′P2+PC′2=A′C′2,
∴($\frac{3}{2}$+m)2+(2m+$\frac{15}{4}$)2+(m-$\frac{3}{2}$)2+(2m+$\frac{3}{4}$)2=18,
解得m=$\frac{-18±3\sqrt{31}}{20}$,
∴M′3($\frac{2+3\sqrt{31}}{20}$,$\frac{58-3\sqrt{31}}{10}$),M′4($\frac{2-3\sqrt{31}}{20}$,$\frac{58+3\sqrt{31}}{10}$),
综上所述,点M′的坐标为M′1(-$\frac{3}{4}$,$\frac{15}{2}$)或M′2($\frac{5}{4}$,$\frac{7}{2}$)或M′3($\frac{2+3\sqrt{31}}{20}$,$\frac{58-3\sqrt{31}}{10}$)或M′4($\frac{2-3\sqrt{31}}{20}$,$\frac{58+3\sqrt{31}}{10}$).
点评 本题考查二次函数综合题、一次函数、勾股定理、两点之间的距离公式等知识,解题的关键是学会构建二次函数解决最值问题,学会分类讨论,注意不能漏解,属于中考压轴题.
| A. | -34 | B. | -16 | C. | 16 | D. | 34 |