题目内容

10.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=a(x+2)2+4交x轴于点A、B,交y轴于点D,点C是抛物线的顶点,连接AC、BC,OB=1,点P、Q分别是线段AB、AC上的动点(点P不与A、B点重合).

(1)求抛物线的函数关系式.
(2)如图①,若∠CPQ=∠CAB,是否存在点P使△CPQ为等腰三角形,并求点P的坐标.
(3)如图②,连接AD与抛物线的对称轴交于点M,在抛物线上是否存在一点N,使以点A、M、P、N为顶点的四边形为平行四边形?若存在,直接写出点N坐标;若不存在说明理由.

分析 (1)因为OB=1,所以B的坐标为(0,1),把将B(0,1)代入抛物线的解析式即可求出a的值;
(2)点P使△CPQ为等腰三角形,则由两种情况,一种是∠CPQ=∠CQP,另一种是∠CPQ=∠PCQ;
(3)若点A、M、P、N为顶点的四边形为平行四边形,所以N的纵坐标与M的纵坐标相同或相反,所以求出M的坐标即可,而求出直线AD的解析式后,将x=-2代入直线AD的解析式即可求出M的坐标.然后注意求出N的坐标后,还要讨论点P的位置是否在线段AB上.

解答 解:(1)∵OB=1,
∴B的坐标为(1,0),
把B(1,0)代入y=a(x+2)2+4,
∴0=9a+4,
∴a=-$\frac{4}{9}$,
∴抛物线的解析式为y=-$\frac{4}{9}$(x+2)2+4;

(2)当∠CPQ=∠CQP时,
∵∠CPQ=∠CAB,
∴∠CQP=∠CAB,
此时Q与A重合,
∴AC=PC,
∴由抛物线的对称性可知
此时P与B重合,不符合题意,
当∠CPQ=∠PCQ时,
∵∠CPQ=∠CAB,
∴∠PCQ=∠CAB,
∴AP=PC,
令y=0代入y=-$\frac{4}{9}$(x+2)2+4,
∴x=-5或x=1,
∴A(-5,0),
∵顶点C的坐标为(-2,4),
∴AP2=(x+5)2,
PC2=(x+2)2+42,
∴(x+5)2=(x+2)2+42,
∴x=-$\frac{5}{6}$,
∴P的坐标为(-$\frac{5}{6}$,0),
综上所述,当△CPQ为等腰三角形,点P的坐标为(-$\frac{5}{6}$,0);

(3)设点P的坐标为(m,0),-5<m<1
令x=0代入y=-$\frac{4}{9}$(x+2)2+4,
∴y=$\frac{20}{9}$,
∴D的坐标为(0,$\frac{20}{9}$),
设直线AD的解析式为y=kx+b,
把A(-5,0)和D(0,$\frac{20}{9}$)代入y=kx+b,
∴$\left\{\begin{array}{l}{\frac{20}{9}=b}\\{0=-5k+b}\end{array}\right.$,
解得:$\left\{\begin{array}{l}{k=\frac{4}{9}}\\{b=\frac{20}{9}}\end{array}\right.$,
∴直线AD的解析式为y=$\frac{4}{9}$x+$\frac{20}{9}$,
令x=-2代入y=$\frac{4}{9}$x+$\frac{20}{9}$,
∴y=$\frac{4}{3}$,
∴M的坐标为(-2,$\frac{4}{3}$),
当点N在x轴上方时,如图1,
此时,MN∥AP,
∴N的纵坐标为$\frac{4}{3}$,
把y=$\frac{4}{3}$代入y=-$\frac{4}{9}$(x+2)2+4,
∴x=-2±$\sqrt{6}$,
∴N的坐标为(-2$±\sqrt{6}$,$\frac{4}{3}$),
此时以点A、M、P、N为顶点的四边形为平行四边形时,
MN=AP=$\sqrt{6}$,
∴m+5=$\sqrt{6}$
∴m=-5+$\sqrt{6}$,符合题意;
当点N在x轴下方时,
过点N作NF⊥x轴于点F,
设抛物线的对称轴与x轴交于点E,
此时N的纵坐标为-$\frac{4}{3}$,
把y=-$\frac{4}{3}$代入y=-$\frac{4}{9}$(x+2)2+4,
∴x=-2±2$\sqrt{3}$,
当x=-2-2$\sqrt{3}$时,如图2,
以点A、M、P、N为顶点的四边形为平行四边形时,
此时AF=PE=2$\sqrt{3}$-3,
∴-2-m=2$\sqrt{3}$-3,
∴m=1-2$\sqrt{3}$,符合题意,
当x=-2+2$\sqrt{3}$时,如图3,
以点A、M、P、N为顶点的四边形为平行四边形时,
此时AE=PF=3,
∴m-(-2+2$\sqrt{3}$)=3,
∴m=1+2$\sqrt{3}$,不符合题意,
∴此情况不存在,
综上所述,当N的坐标为(-2$±\sqrt{6}$,$\frac{4}{3}$)或(-2-2$\sqrt{3}$,-$\frac{4}{3}$)时,点A、M、P、N为顶点的四边形为平行四边形.

点评 本题考查二次函数的综合问题,涉及待定系数法求解析式,等腰三角形的判定与性质,平行四边形的判定等知识,综合程度较高,考查学生灵活运用知识的能力.

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