题目内容

【题目】如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A和点B,与y轴交于点C,点B坐标为(4,0),点C坐标为(0,4),点D是抛物线的顶点,过点D作x轴的垂线,垂足为E,连接BD.

(1)求抛物线的解析式及点D的坐标;

(2)点F是抛物线上的动点,当∠FBA=2∠BDE时,求点F的坐标;

(3)若点P是x轴上方抛物线上的动点,以PB为边作正方形PBGH,随着点P的运动,正方形的大小、位置也随着改变,当顶点G或H恰好落在y轴上时,请直接写出点P的横坐标.

【答案】(1)y=﹣x2+x+4;;(2)F(﹣,﹣)或(,);(3)P的横坐标为或2或0或2﹣

【解析】

(1)将点B、C的坐标代入抛物线表达式,即可求出解析式;将解析式化为顶点式即可得出点D的坐标;
(2)在线段DE上取点M,使MD=MB,此时∠EMB=2∠BDE,则∠FBA=∠EMB,即可求解;
(3)分点P在对称轴右侧、点P在对称轴左侧两种情况,利用三角形全等求解即可.

(1)将点B(4,0)、C(0,4)的坐标代入抛物线表达式得:

,解得:,

故抛物线的表达式为:y=-x2+x+4=-(x﹣1)2+;

点D的坐标为

(2)如图1,在线段DE上取点M,使MD=MB,此时∠EMB=2∠BDE,

设ME=a,

由(1)得顶点D的坐标为(1,),

∵点B、C的坐标分别为(4,0)、(0,4),

∴BE= BO-EO=4-1=,

∴BM=MD=DE-ME=,

在Rt△BME中,ME2+BE2=BM2,即a2+32=(﹣a)2,解得:a=,

∴tan∠EMB==,

过点F作FN⊥x轴于点N,设点F(m,﹣m2+m+4),则FN=|﹣m2+m+4|,

∵∠FBA=2∠BDE,

∴∠FBA=∠EMB,

∴tan∠FBA=tan∠EMB=,

∵点B(4,0)、点E(1,0),

∴BE=3,BN=4﹣m,

∴tan∠FBA=,

解得:m=4(舍去)或﹣或,

故点F(﹣,﹣)或(,);

(3)①当点P在对称轴右侧时,

(Ⅰ)当点H在y轴上时,如图2,

∵∠MPB+∠CPH=90°,∠CPH+∠CHP=90°,

∴∠CHP=∠MPB,

∵∠BMP=∠PNH=90°,PH=BP,

∴△BMP≌△PNH(AAS),

∴MB=PC,

设点P(x,y),则x=y=﹣x2+x+4,

解得:x=或x=(舍去负值),

故点P的横坐标为;

(Ⅱ)当点G在y轴上时,如图3,

过点P作PR⊥x轴于点R,

同理可得:△PRB≌△BOG(AAS),

∴PR=OB=4,

即yP=4=﹣x2+x+4,

解得:x=2;

②当点P在对称轴左侧时,

同理可得:点P的横坐标为0或2﹣;

综上,点P的横坐标为或2或0或2﹣.

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