题目内容
【题目】图1,抛物线与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0),顶点为D(1,﹣4),点P为y轴上一动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在y轴的负半轴上是否存在点P,使△BDP是等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,点
在抛物线上,求
的最小值.
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【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3;(2)点P坐标为(0,﹣
)或(0,﹣
﹣4)或(0,﹣1);(3)![]()
【解析】
(1)由已知抛物线顶点坐标为D,设抛物线的解析式为y=a(x﹣1)2﹣4,再把点A代入即可求得二次项系数a的值,由此即可求得抛物线的解析式;(2)由点B、D坐标可求BD的长.设点P坐标为(0,t),用t表示BP2,DP2.对BP=BD、DP=BD、BP=DP三种情况进行分类讨论计算,解方程求得t的值并讨论是否合理即可;(3)由点B、C坐标可得∠BCO=45°,所以过点P作BC垂线段PQ即构造出等腰直角△PQC,可得PQ=
PC,故有MP+
PC=MP+PQ.过点M作BC的垂线段MH,根据垂线段最短性质,可知当点M、P、Q在同一直线上时,MP+
PC=MP+PQ=MH最小,即需求MH的长.连接MB、MC构造△BCM,利用y轴分成△BCD与△CDM求面积和即得到△BCM面积,再由S△BCM=
BCMH即求得MH的长.
解:(1)∵抛物线顶点为D(1,﹣4),
∴设抛物线的解析式为y=a(x﹣1)2﹣4,
∵A(﹣1,0)在抛物线上
∴4a﹣4=0,解得:a=1
∴抛物线的解析式为y=(x﹣1)2﹣4=x2﹣2x﹣3
(2)在y轴的负半轴上存在点P,使△BDP是等腰三角形.
∵B(3,0),D(1,﹣4)
∴BD2=(3﹣1)2+(0+4)2=20
设y轴负半轴的点P坐标为(0,t)(t<0)
∴BP2=32+t2,DP2=12+(t+4)2
①若BP=BD,则9+t2=20
解得:t1=
(舍去),t2=﹣![]()
②若DP=BD,则1+(t+4)2=20
解得:t1=
-4(舍去),t2=﹣
﹣4
③若BP=DP,则9+t2=1+(t+4)2
解得:t=﹣1
综上所述,点P坐标为(0,﹣
)或(0,﹣
﹣4)或(0,﹣1)
(3)连接MC、MB,MB交y轴于点D,过点P作PQ⊥BC于点Q,过点M作MH⊥BC于点H
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∵x=0时,y=x2﹣2x﹣3=﹣3;
∴C(0,﹣3);
∵B(3,0),∠BOC=90°;
∴∠OBC=∠OCB=45°,BC=3
∵∠PQC=90°
∴Rt△PQC中,sin∠BCO=
=![]()
∴PQ=
PC,
∴MP+
PC=MP+PQ;
∵MH⊥BC于点H,
∴当点M、P、Q在同一直线上时,MP+
PC=MP+PQ=MH最小,
∵M(﹣
,m)在抛物线上
∴m=(﹣
)2﹣2×(﹣
)﹣3=
∴M(﹣
,
)
设直线MB解析式为y=kx+b
∴
,
解得:
,
∴直线MB:y=﹣
x+
,
∴MB与y轴交点D(0,
),
∴CD=
﹣(﹣3)=
,
∴S△BCM=S△BCD+S△CDM=
CDBO+
CD|xM|=
CD(xB﹣xM)=
×
×(3+
)=
,
∵S△BCM=
BCMH,
∴MH=
=
,
∴MP+
PC的最小值为
.