题目内容

17.已知抛物线的顶点(2,6),与y轴交于点A(0,2),点E是对称轴与x轴的交点,点B(n,0)是x轴上的动点,点B绕点A逆时针旋转90°得到点D,四边形ABCD是以AB、AD为边的正方形.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点B在x轴负半轴上,当抛物线经过正方形顶点C时,求n的值;
(3)点B在x轴正半轴上,
①如图2,当0<n<2时,试猜想线段OB与CE的数量关系并证明你的猜想;
②如图3,当抛物线经过正方形的顶点D时,请直接写出sin∠DCE的值.

分析 (1)由题意设抛物线的解析式为y=a(x-2)2+6,把点A(0,2)代入求出a即可.
(2)如图1,过点C作CH垂直于x轴,H为垂足.△AOB≌△CHB,推出点C的坐标为(n+2,n),由抛物线经过点C(n+2,n),列出方程即可解决问题.
(3)①如图2,当0<n<2时,过点C作CH垂直于x轴,H为垂足.由(2)可知△AOB≌△CHB,推出BH=AO=2,CH=BO=n,由点E的坐标为(2,0),推出OH=OB+BH=n+2,EH=OH-OE=n+2-2=n,推出CE=$\sqrt{E{H}^{2}+C{H}^{2}}$=$\sqrt{{n}^{2}+{n}^{2}}$=$\sqrt{2}$n,由此即可解决问题.
②如图3,分别过点C、D作CH垂直于x轴,DF垂直于y轴,H、F均为垂足.根据S△DCE=$\frac{1}{2}$•DE•EH=$\frac{1}{2}$•DC•CE•sin∠DCE,求出相关线段即可解决问题.

解答 解:(1)∵抛物线的顶点为(2,6),设抛物线的解析式为y=a(x-2)2+6,
∵抛物线经过点A(0,2),
∴4a+6=2,
∴a=-1,
∴抛物线的解析式为:y=-x2+4x+2.

(2)如图1,过点C作CH垂直于x轴,H为垂足.

∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC,∠ABC=90°,
∵∠HCB=90°-∠HBC=90°=∠ABO,
在△AOB和△CHB中,
$\left\{\begin{array}{l}{∠AOB=∠BHC}\\{∠HCB=∠ABO}\\{AB=BC}\end{array}\right.$,
∴△AOB≌△CHB,
∴BH=AO=2,
∴CH=BO=-n,(n<0)
∴OH=BO-BH=-n-2,
∴点C的坐标为(n+2,n).
∵抛物线经过点C(n+2,n),
∴-(n+2)2+4(n+2)+2=n,
即n2+n-6=0,
∴(n+3)(n-2)=0,
解得n=-3或n=2(舍去),
∴n的值为-3.

(3)①如图2,当0<n<2时,过点C作CH垂直于x轴,H为垂足.

由(2)可知△AOB≌△CHB,
∴BH=AO=2,CH=BO=n,
∵点E是对称轴与x轴的交点,
∴点E的坐标为(2,0),
∴OH=OB+BH=n+2,
∴EH=OH-OE=n+2-2=n,
∴CE=$\sqrt{E{H}^{2}+C{H}^{2}}$=$\sqrt{{n}^{2}+{n}^{2}}$=$\sqrt{2}$n,
∴CE=$\sqrt{2}$OB.

②如图3,分别过点C、D作CH垂直于x轴,DF垂直于y轴,H、F均为垂足.

∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD=BC=CD,∠DAB=∠ABC=90°,
∵∠FDA+∠FAD=90°,∠OAB+∠FAD=180°-∠DAB=180°-90°=90°,
∴∠FDA=∠OAB,
∴△FAD≌△OBA,
∴FD=OA=2,AF=OB=n,
∵点D在抛物线上,
∴点D为抛物线的顶点,
∴OF=DE=6,n=AF=OF-OA=6-2=4,
同理可证,BH=OA=2,CH=OB=n=4,OH=OB+BH=n+2=4+2=6,EH=OH-OE=6-2=4,
∴CD=AD=$\sqrt{A{F}^{2}+F{D}^{2}}$=$\sqrt{{4}^{2}+{2}^{2}}$=$\sqrt{20}$=2$\sqrt{5}$,
CE=$\sqrt{E{H}^{2}+C{H}^{2}}$=$\sqrt{{4}^{2}+{4}^{2}}$=4$\sqrt{2}$,
∴S△DCE=$\frac{1}{2}$•DE•EH=$\frac{1}{2}$×6×4=12,
∵S△DCE=$\frac{1}{2}$•DC•CE•sin∠DCE=$\frac{1}{2}$×2$\sqrt{5}$×4$\sqrt{2}$×sin∠DCE=4$\sqrt{10}$sin∠DCE,
∴4$\sqrt{10}$sin∠DCE=12,
∴sin∠DCE=$\frac{12}{4\sqrt{10}}$=$\frac{3}{10}$$\sqrt{10}$.

点评 本题考查二次函数综合题、正方形的性质、勾股定理、全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问题,学会用方程的思想思考问题,属于中考压轴题.

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