题目内容

3.如图,已知抛物线C1:y=ax2+4ax+4a-5的顶点为D,与x轴相交于A、B两点(点A在点B的左边),且AB=6.
(1)求抛物线C1的解析式及顶点D的坐标;
(2)将直线y=-$\frac{1}{3}$x沿y轴向下平移m个单位(m>0),若平移后的直线与抛物线C1相交于点M、N(点M在点N的左边),且MN=$\sqrt{10}$,求m的值;
(3)点P是x轴正半轴上一点,将抛物线C1绕点P旋转180°后得到抛物线C2,抛物线C2的顶点为C,与x轴相交于E、F两点(点E在F的左边),当以点D、C、F为顶点的三角形是直角三角形时,求点C的坐标.

分析 (1)根据函数值相等的两点关于对称轴对称,可得A、B点坐标,根据待定系数法,可得函数解析式;
(2)根据消元解方程组,可得5x2+23x+9m-45=0,根据根与系数的关系,可得(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2,根据勾股定理,可得关于m的方程,根据解方程,可得答案;
(3)根据勾股定理,可得MN2=(n+2)2+(5+5)2,ME2=(n+5)2+52,NE2=(n+3-n)2+52=34,根据勾股定理的逆定理,可得关于n的方程,根据解方程,可得n的值,可得C点坐标.

解答 解:(1)抛物线y=a(x+2)2-5,得
对称轴为x=-2.
由抛物线y=a(x+2)2-5与x轴相交于A、B两点,且AB=6,得
-2+3=1,即B(1,0),-2-3=-5,即A(-5,0),
将A点坐标代入函数解析式,得
9a-5=0,解得m=$\frac{5}{9}$,
抛物线的解析式y=$\frac{5}{9}$(x+2)2-5,顶点D(-2,-5);
(2)如图1,
设MN的解析式为y=-$\frac{1}{3}$x-m,M(x1,y1),N(x2,y2).
联立MN与抛物线,得
$\left\{\begin{array}{l}{y=\frac{5}{9}(x+2)^{2}-5}\\{y=-\frac{1}{3}x-m}\end{array}\right.$,
化简,得
5x2+23x+9m-45=0.
x1+x2=-$\frac{23}{5}$,x1x2=$\frac{9m-45}{5}$.
(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2=(-$\frac{23}{5}$)2-4×$\frac{9m-45}{5}$.
(y1-y2)2=(kx1-kx2)2=k2(x1+x2)2=(-$\frac{1}{3}$)2[(-$\frac{23}{5}$)2-4×$\frac{9m-45}{5}$]
由MN=$\sqrt{10}$$\sqrt{({x}_{1}-{x}_{2})^{2}+({y}_{1}-{y}_{2})^{2}}$,得
(-$\frac{23}{5}$)2-4×$\frac{9m-45}{5}$+(-$\frac{1}{3}$)2[(-$\frac{23}{5}$)2-4×$\frac{9m-45}{5}$]=10,
化简,得180m=1204,
解得m=$\frac{301}{45}$;
(3)由旋转的性质,得
C(n,5),F(n+3,0),P(n-3,0).
F、A关于P点对称,得
点坐标($\frac{n-2}{2}$,0).
DC2=(n+2)2+(5+5)2,DF2=(n+5)2+52,CF2=(n+3-n)2+52=34;
①当CD2+DF2=CF2时,(n+2)2+(5+5)2+(n+5)2+52=34,
化简,得n2+7n+60=0,△=72-4×1×60=-191<0,方程无解;
②如图2,

当CD2+CF2=DF2时,(n+2)2+(5+5)2+34=(n+5)2+52,
化简,得6n=88,解得n=$\frac{44}{3}$,
$\frac{n-2}{2}$=$\frac{\frac{44}{3}-2}{2}$=$\frac{19}{3}$,
此时C点坐标为($\frac{19}{3}$,0);
③如图3,
当CF2+DF2=CD2时,(n+5)2+52+34=(n+2)2+(5+5)2,
化简,得6n=20,
解得n=$\frac{10}{3}$,
$\frac{n-2}{2}$=$\frac{\frac{10}{3}-2}{2}$=$\frac{2}{3}$,
此时C点坐标为($\frac{2}{3}$,0).
综上所述:若以点M、N、E为顶点的三角形是直角三角形时,点C的坐标($\frac{19}{3}$,0),($\frac{2}{3}$,0).

点评 本题考查了二次函数综合题,利用函数值相等的两点关于对称轴对称得出A、B点坐标是解题关键,又利用了待定系数法求函数解析式;利用代入消元法得出5x2+23x+9m-45=0是解题关键,又利用了勾股定理得出关于m的方程;利用了旋转的性质,利用勾股定理得出关于n的方程是解题关键,要分类讨论,以防遗漏

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