题目内容

14.如图,在平面直角坐标系xOy中,直线y=kx+$\frac{8}{5}$与经过原点O的抛物线y=ax2+bx+c交于点A(1,1)和点B(-4,m),与y轴交于点C
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)设过点C的另一条直线与抛物线从左至右依次相交于E、F两点,若点E、F关于点C对称,求直线l的函数表达式和点E的坐标;
(3)在(2)的条件下,连接OA、OB、OE、AE,在坐标平面内是否存在这样的点P,使得以B、O、P为顶点的△BOP与△OAE相似(其中,△BOP的顶点O与△OAE的顶点A是对应顶点)?若存在,请求出所有符合条件的P点坐标;若不存在,请说明理由.

分析 (1)根据待定系数法可求直线AB:y=-$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$,将点B(-4,m)代入y=-$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$可得B(-4,4),再根据待定系数法可求抛物线;
(2)直线y=-$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$,令x=0,可求C(0,$\frac{8}{5}$),设过点C的直线l解析式为y=k′x+$\frac{8}{5}$,联立$\left\{\begin{array}{l}{y=k′x+\frac{8}{5}}\\{y=\frac{2}{5}{x}^{2}+\frac{3}{5}x}\end{array}\right.$,消去y并整理得2x2+(3-5k′)x-8=0,根据点E、F关于点C对称,得到点C是线段EF的中点,得到$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$=$\frac{5k′-3}{4}$=0,可求直线l:y=$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$,则2x2+(3-5×$\frac{3}{5}$)x-8=0,解得x=±2,进一步得到E(-2,$\frac{2}{5}$);
(3)如图所示,过点E作GH⊥AG于H,则AG=3,GH=1,EG=$\frac{3}{5}$,EH=$\frac{2}{5}$,OH=2,根据三角函数和三角形相似的判定和性质得到P点坐标,同理,点P关于直线OB:y=-x的对称点p′也符合题意,从而求解.

解答 解:(1)将点A(1,1)代入直线y=kx+$\frac{8}{5}$得k+$\frac{8}{5}$=1,解得k=-$\frac{3}{5}$,
则直线AB:y=-$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$,
将点B(-4,m)代入y=-$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$得m=-$\frac{3}{5}$×(-4)+$\frac{8}{5}$,解得m=4,
则B(-4,4),
∵抛物线y=ax2+bx+c经过点A,O,B,
∴$\left\{\begin{array}{l}{a+b+c=1}\\{16a-4b+c=4}\\{c=0}\end{array}\right.$,
解得a=$\frac{2}{5}$,b=$\frac{3}{5}$,c=0.
∴抛物线的函数表达式为y=$\frac{2}{5}$x2+$\frac{3}{5}$x;
(2)直线y=-$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$,令x=0,解得y=$\frac{8}{5}$,
则C(0,$\frac{8}{5}$),
设过点C的直线l解析式为y=k′x+$\frac{8}{5}$,
联立$\left\{\begin{array}{l}{y=k′x+\frac{8}{5}}\\{y=\frac{2}{5}{x}^{2}+\frac{3}{5}x}\end{array}\right.$,
消去y并整理得2x2+(3-5k′)x-8=0,
令E(x1,y1),F(x2,y2),则有x1+x2=$\frac{5k′-3}{2}$,
∵点E、F关于点C对称,
∴点C是线段EF的中点,
∴$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$=$\frac{5k′-3}{4}$=0,解得k′=$\frac{3}{5}$,
∴直线l:y=$\frac{3}{5}$x+$\frac{8}{5}$,
∴2x2+(3-5×$\frac{3}{5}$)x-8=0,
解得x=±2,
∵E在F的左侧,
∴E(-2,$\frac{2}{5}$);
(3)OA=$\sqrt{2}$,OB=4$\sqrt{2}$,OE=$\frac{2\sqrt{26}}{5}$,AE=$\frac{3\sqrt{26}}{5}$,
如图所示,过点E作GH⊥AG于H,则AG=3,GH=1,EG=$\frac{3}{5}$,EH=$\frac{2}{5}$,OH=2,
∴tan∠EAG=$\frac{EG}{AG}$=$\frac{1}{5}$=$\frac{EH}{OH}$=tan∠EOH,
∴∠EAG=∠EOH,
又∵∠OAG=∠BOH,
∴∠OAE=∠BOE,
∴存在点P,使得△BOP∽△OAE(O与A是对应点),
则射线OE的解析式为:y=$\frac{1}{5}$x,
∴设P(m,$\frac{1}{5}$m)(m<0),则OP=$\frac{\sqrt{26}}{5}$m,
∵△BOP∽△OAE(O与A是对应点),
∴$\frac{OP}{OB}$=$\frac{AE}{OA}$或$\frac{OP}{OB}$=$\frac{OA}{AE}$,即-$\frac{\frac{\sqrt{26}}{5}m}{4\sqrt{2}}$=$\frac{\frac{3\sqrt{26}}{5}}{\sqrt{2}}$或-$\frac{\frac{\sqrt{26}}{5}m}{4\sqrt{2}}$=$\frac{\sqrt{2}}{\frac{3\sqrt{26}}{5}}$,
解得m1=-12,m2=-$\frac{100}{39}$,
∴p1(-12,$\frac{12}{5}$),p2(-$\frac{100}{39}$,$\frac{20}{39}$),
同理,点p关于直线OB:y=-x的对称点p′也符合题意,
∴p3(-$\frac{12}{5}$,12),p4(-$\frac{20}{39}$,$\frac{100}{39}$).

点评 考查了二次函数综合题,解题的关键是熟练掌握待定系数法求直线的解析式,待定系数法求抛物线的解析式,对称的性质,三角函数,三角形相似的判定和性质等知识点,注意数形结合和方程思想的应用.

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