题目内容
【题目】如图所示,在平面直角坐标系xOy中,Rt△AOB的直角边OB,OA分别在x轴上和y轴上,其中OA=2,OB=4,现将Rt△AOB绕着直角顶点O按逆时针方向旋转90°得到△COD,已知一抛物线经过C、D、B三点.
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(1)该抛物线的解析式为 ;
(2)设点E是抛物线上位于第一象限的动点,过点E作EF⊥x轴于点F,并交直线AB于N,过点E再作EM⊥AB于点M,求△EMN周长的最大值;
(3)当△EMN的周长最大时,在直线EF上是否存在点Q,使得△QCD是以CD为直角边的直角三角形?若存在请求出点Q的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣
+x+4;(2)最大值为
;(3)存在,当点Q的坐标为(
,
)或(
,
)时,使得△QCD是以CD为直角边的直角三角形
【解析】
(1)设抛物线的解析式为
.由线段OA、OB的长度可得出点A、B的坐标,再由旋转的特性可得出点C、D的坐标,由点B、C、D三点的坐标利用待定系数法即可求出抛物线的解析式;
(2)在Rt△AOB中,求出∠ABO的正弦余弦值,再根据相似三角形的判定定理找出△EMN∽△BFN,从而得出∠MEN=∠FBN,用EN的长度来表示出EM和MN的长度,由点A、B的坐标利用待定系数法求出直线AB的函数解析式,设出点E的坐标为
(0<t<4),即可找出点N的坐标为
,从而得出线段EN的长度,将EN、MN、EM相加即可得出△EMN的周长,根据二次函数的性质可求出EN的最大值,由此即可得出结论;
(3)结合(2)的结论可知直线EF的解析式为
,分∠QDC=90°和∠DCQ=90°两种情况来考虑,利用相似三角形的性质找出相似边的比例关系来找出线段的长度,再根据点与点间的数量关系即可找出点Q的坐标.
解:(1)设抛物线的解析式为
.
∵OA=2,OB=4,
∴点A(0,2),点B(4,0),
由旋转的特性可知:
点C(﹣2,0),点D(0,4).
将点B(4,0)、点C(﹣2,0)、点D(0,4)代入到抛物线解析式得:
,解得:
.
∴该抛物线的解析式为
.
故答案为:
.
(2)依照题意画出图形,如图1所示.
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在Rt△AOB中,OA=2,OB=4,
∴AB=![]()
,
∴sin∠ABO=
,cos∠ABO=
.
∵EM⊥AB,EF⊥OB,
∴∠EMN=∠BFN=90°.
∵∠BNF=∠ENM,
∴△EMN∽△BFN,
∴∠MEN=∠FBN.
在Rt△EMN中,sin∠MEN=
,cos∠MEN=
,
∴MN=ENsin∠MEN=ENsin∠ABO=
EN,
EM=ENcos∠MEN=ENcos∠ABO=
EN.
∴C△EMN=EM+MN+EN=
EN+
EN+EN=
EN.
由(1)知A(0,2)、B(4,0),设直线AB的解析式为:y=kx+2,
∴4k+2=0,解得:k=
,
∴直线AB的解析式为:
.
设抛物线上点E的坐标为
(0<t<4),
∵EF⊥OB,
∴令y=
+2中x=t,y=
+2,
∴点N的坐标为(t,﹣
t+2),
∴EN=﹣
+t+4﹣(﹣
t+2)=﹣
+
t+2.
∴C△EMN=
(﹣
+
t+2)=﹣![]()
(0<t<4).
∴当
时,EN最大,此时C△EMN最大,
∴C△EMN最大为:
[﹣
+2]=
.
(3)由(2)知,当C△EMN取最大值时,EF的解析式为:x=
.
①若∠QDC=90°,过点Q作QG⊥y轴于点G,如图2所示.
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∵EF的解析式为:x=
,
∴QG=
,
∵∠QDG+∠DQG=90°,∠CDO+∠QDG=90°,
∴∠DGQ=∠CDO,
又∵∠QGD=∠DOC=90°,
∴△QDG∽△DCO,
∴
,
∴DG=2×
.
∴OG=OD﹣DG=4﹣
,
∴点Q的坐标为(
,
);
②若∠DCQ=90°,如图3所示.
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CF=
﹣(﹣2)=
,
∵∠QCF+∠OCD=90°,∠CDO+∠OCD=90°,
∴∠QCF=∠CDO,
又∵∠CFQ=∠DOC=90°,
∴△COD∽△QFC,
∴
,即
,
∴FQ=
,
∴点Q的坐标为(
,
).
综上所述,当点Q的坐标为(
,
)或(
,
)时,使得△QCD是以CD为直角边的直角三角形.
【题目】已知二次函数
,
与
的部分对应值如下表所示:
| … | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | … |
| … | 6 | 1 | -2 | -3 | -2 | m | … |
下面有四个论断:
①抛物线
的顶点为
;
②
;
③关于
的方程
的解为
;
④
.
其中,正确的有___________________