题目内容
8.已知抛物线l:y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于点A、B(3,0)两点(点A在B的左侧),与y轴交于点C(0,3),对称轴为直线x=1,如图1.(1)求抛物线l的解析式;
(2)将抛物线l向下平移d个单位长度,使平移后所的抛物线的顶点落在△OBC内(包括△OBC的边界),求d的取值范围;
(3)如图2,设点P是抛物线l上任意一点,点D在直线x=-3上,问是否存在这样的点P,使得△PBD是以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
分析 (1)利用抛物线的对称性可求得点A的坐标,设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x-3),将点C的坐标代入可求得a的值;
(2)先求得直线BC的解析式,然后求得当x=1时,对应的函数值,平移后抛物线的解析式为y=-(x-1)2+4-d.抛物线的顶点在△OBC的内部(包括△OBC的边界),则0≤4-d≤2;
(3)过点P作PE⊥y轴,交直线x=-3与点E,过点B作BF⊥PE,垂足为F.先证明△EPD≌△FBP,依据全等三角形的性质可得到EP=FB.设点P的坐标为(x,-x2+2x+3),则PE=x+3,FB=|-x2+2x+3|,然后依据PE=FB可得到关于x的方程,然后可求得x的值,从而可得到点P的坐标.
解答 解:(1)∵B(3,0),对称轴为直线x=1,
∴A(-1,0).
设抛物线的解析式为y=a(x+1)(x-3),将点C的坐标代入得:-3a=3,解得:a=-1,
∴抛物线的解析式为y=-x2+2x+3.
(2)设直线BC的解析式为y=kx+3,将点B的坐标代入得:3k+3=0,解得k=-1,
∴直线BC的解析式为y=-x+3.
当x=1时,y=2.
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴平移后抛物线的解析式为y=-(x-1)2+4-d.
∵抛物线的顶点在△OBC的内部(包括△OBC的边界),
∴0≤4-d≤2,
∴2≤d≤4.
(3)如图:过点P作PE⊥y轴,交直线x=-3与点E,过点B作BF⊥PE,垂足为F.![]()
∵△BPD是以P为顶点的等腰直角三角形,
∴∠DPB=90°,DP=PB.
∴∠EPD+∠FPB=90°.
又∵∠EPD+∠EDP=90°,
∴∠FPB=∠EDP.
在△EPD和△FBP中,$\left\{\begin{array}{l}{∠FPB=∠EDP}\\{∠PED=∠PFB}\\{DP=PB}\end{array}\right.$,
∴△EPD≌△FBP.
∴EP=FB.
设点P的坐标为(x,-x2+2x+3),则PE=x+3,FB=|-x2+2x+3|,
∴x+3=|-x2+2x+3|.
∴x+3=-x2+2x+3或x+3=x2-2x-3.
解得:x=0或x=1或x=$\frac{3+\sqrt{33}}{2}$或x=$\frac{3-\sqrt{33}}{2}$.
当x=0时,y=3,
∴P(0,3).
当x=1时,y=4.
∴P(1,4).
当x=$\frac{3+\sqrt{33}}{2}$时,y=$\frac{-\sqrt{33}-9}{2}$,
∴P($\frac{3+\sqrt{33}}{2}$,$\frac{-\sqrt{33}-9}{2}$).
当x=$\frac{3-\sqrt{33}}{2}$时,y=$\frac{\sqrt{33}-9}{2}$.
∴P($\frac{3-\sqrt{33}}{2}$,$\frac{\sqrt{33}-9}{2}$).
综上所述,点P的坐标为P(0,3)或P(1,4)或P($\frac{3+\sqrt{33}}{2}$,$\frac{-\sqrt{33}-9}{2}$)或P($\frac{3-\sqrt{33}}{2}$,$\frac{\sqrt{33}-9}{2}$).
点评 本题主要考查的是二次函数的综合应用,解答本题主要应用了待定系数法求一次函数、二次函数的解析式、全等三角形的性质和判定,构造全等三角形,利用PE=BF列出关于x的方程是解题的关键.