题目内容

【题目】在平面直角坐标系xOy中,过y轴上一点A作平行于x轴的直线交某函数图象于点D,点P是x轴上一动点,连接DP,过点P作DP的垂线交y轴于点E(E在线段OA上,E不与点O重合),则称∠DPE为点D,P,E的“平横纵直角”.图1为点D,P,E的“平横纵直角”的示意图.如图2,在平面直角坐标系xOy中,已知二次函数图象与y轴交于点F(0,m),与x轴分别交于点B(﹣3,0),C(12,0).若过点F作平行于x轴的直线交抛物线于点N.

(1)点N的横坐标为  ;

(2)已知一直角为点N,M,K的“平横纵直角”,若在线段OC上存在不同的两点M1、M2,使相应的点K1、K2都与点F重合,试求m的取值范围;

(3)设抛物线的顶点为点Q,连接BQ与FN交于点H,当45°≤∠QHN≤60°时,求m的取值范围.

【答案】(1)9;(2);(3)m的取值范围为.

【解析】

(1)利用抛物线的对称性即可得出结论;
(2)方法1、先判断出以FN为直径的圆与OC有两个交点,得出|m|<,即可得出结论;

方法2、先判断出△MOK∽△NWM,得出y=x2+x,当y=m时转化出关于x的方程只有一个实数根即可得出结论;
(3)先确定出a=m.进而得出y=m(x+3)(x12)=m(x)2+m.再得出tan∠BQG==,借助30°≤∠BQG≤45°,即可得出结论.

解:(1)∵抛物线与x轴分别交于点B(﹣3,0),C(12,0),

∴此抛物线的对称轴为x=,

∵FN∥x轴,且F(0,m),

∴N(n,m)横坐标满足0+n=9,

∴n=9

故答案为:9,

(2)方法一:∵MK⊥MN,

∴要使线段OC上存在不同的两点M1、M2,使相应的点K1、K2都与点F重合,也就是使以FN为直径的圆与OC有两个交点,即r>|m|.

∵,

∴.

又∵m>0,

∴.

方法二:∵m>0,

∴点K在x轴的上方.

过N作NW⊥OC于点W,

设OM=x,OK=y,

则 CW=OC﹣OW=3,WM=9﹣x.

∵一直角为点N,M,K的“平横纵直角”,

∴∠NMK=90°,

∴∠OMK+∠NMW=90°,

∵∠OMK+∠OKM=90°,

∴∠OKM=∠WMN,

∵∠KOM=∠MWN=90°,

∴△MOK∽△NWM,

∴,

∴.

∴.

当y=m时,,

化为x2﹣9x+m2=0.

当△=0,即92﹣4m2=0,

解得时,

线段OC上有且只有一点M,使相应的点K与点F重合.

∵m>0,

∴线段OC上存在不同的两点M1、M2,使相应的点K1、K2都与点F重合时,m的取值范围为.

(3)设抛物线的表达式为:y=a(x+3)(x﹣12)(a≠0),

又∵抛物线过点F(0,m),

∴m=﹣36a.

∴.

∴.

过点Q作QG⊥x轴与FN 交于点R,

∴QG=m,

∵FN∥x轴,

∴∠QRH=90°,

∵tan∠BQG=,

,,

∴tan∠BQG==,

又45°≤∠QHN≤60°,

∴30°≤∠BQG≤45°,

∴当∠BQG=30°时,

∴tan30°=,

∴,

当∠BQG=45°时,tan45°=,

∴.

∴m的取值范围为.

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