题目内容

2.如图,抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴相交于C点,顶点为D.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)连接BC,与抛物线的对称轴交于点E,点P为线段BC上的一个动点,过点P作PF⊥x轴,交抛物线于点F.设P的横坐标为m.
①用含m的代数式表示线段PF的长;
②当m为何值时,四边形PEDF为平行四边形,请说明理由
③当m为何值时,△PCF为直角三角形,直接写出结论.

分析 (1)令抛物线解析式中y=0,得出关于x的一元二次方程,解方程即可得出结论;
(2)①令抛物线解析式中x=0求出y值,即可得出点C的坐标,结合点B、C的坐标利用待定系数法求出直线BC的解析式,再由点P的横坐标为m找出点F、P的坐标,由此即可得出结论;
②利用配方法求出抛物线的对称轴以及顶点D的坐标,根据点D坐标即可得出点E坐标以及线段DE的长度,再根据平行四边形的性质可得出DE=PF,由此可得出关于m的一元二次方程,解方程即可得出结论;
③由PF⊥x轴可得出若要△PCF为直角三角形,则∠CFP=90°或∠PCF=90°.当∠CFP=90°时,可得出点C、F关于对称轴对称,根据点C的坐标以及抛物线对称轴的解析式即可得出m值;当∠PCF=90°时结合点B、C的坐标可得出△PCF为等腰直角三角形,根据等腰直角三角形的性质即可得出关于m的方程,解之即可得出m的值.综上即可得出结论.

解答 解:(1)令y=-x2+2x+3中y=0,
则有-x2+2x+3=(3-x)(x+1)=0,
解得:x1=-1,x2=3,
∵点A在点B的左侧,
∴点A(-1,0),点B(3,0).
(2)①令y=-x2+2x+3中x=0,则y=3,
∴点C(0,3).
设直线BC的解析式为y=kx+b,
将点B(3,0)、C(0,3)代入y=kx+b中,
得:$\left\{\begin{array}{l}{0=3k+b}\\{3=b}\end{array}\right.$,解得:$\left\{\begin{array}{l}{k=-1}\\{b=3}\end{array}\right.$,
∴直线BC的解析式为y=-x+3.
∵点P的横坐标为m,PF⊥x轴,
∴点P(m,-m+3),F(m,-m2+2m+3),
∴PF=-m2+2m+3-(-m+3)=-m2+3m(0≤m≤3).
②∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴抛物线的对称轴为x=1,顶点D(1,4),
将x=1代入y=-x+3中,得:y=2,
∴点E(1,2),
∴DE=4-2=2.
∵四边形PEDF为平行四边形,
∴DE=PF,即2=-m2+3m,
解得:m1=1(舍去),m2=2,
∴当m=2时,四边形PEDF为平行四边形.
③∵PF⊥x轴,
∴∠CPF<90°,
若要△PCF为直角三角形,则∠CFP=90°或∠PCF=90°.
(i)当∠CFP=90°时,
∵PF⊥x轴,∠CFP=90°,
∴CF∥x轴,
∴点C、F关于对称轴对称,
∵点C(0,3),抛物线对称轴为x=1,
∴m=2;
(ii)当∠PCF=90°时,
∵点B(3,0),点C(0,3),∠PCF=90°,
∴∠CPF=∠OCB=45°,
∴△PCF为等腰直角三角形,
∴PF=$\sqrt{2}$CP=-m2+3m=2m,
解得:m=1或m=0(舍去).
综上所述:当m为1或2时,△PCF为直角三角形.

点评 本题考查了解一元二次方程、待定系数法求函数解析式、平行四边形的性质以及直角三角形的性质,解题的关键是:(1)解关于x的一元二次方程;(2)①求出直线BC的解析式;②根据平行四边形的性质找出关于m的一元二次方程;③根据二次函数的对称性(等腰直角三角形的性质)解决问题.本题属于中档题,难度不大,解决该题型题目时,利用一次(或二次)函数图象上点的坐标特征找出点的坐标是关键.

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