题目内容
【题目】如图①,点G是等边三角形AOB的外心,点A在第一象限,点B坐标为(4,0),连结OG.抛物线y=ax(x﹣2)+1+
的顶点为P.
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(1)直接写出点A的坐标与抛物线的对称轴;
(2)连结OP,求当∠AOG=2∠AOP时a的值.
(3)如图②,若抛物线开口向上,点C,D分别为抛物线和线段AB上的动点,以CD为底边构造顶角为120°的等腰三角形CDE(点C,D,E成逆时针顺序),连结GE.
①点Q在x轴上,当四边形GDQO为平行四边形时,求GQ的值;
②当GE的最小值为1时,求抛物线的解析式.
【答案】(1)A(2,2
),1;(2)﹣1或
;(3)①
;②y=(x﹣1)2+![]()
【解析】
(1)由等边三角形的性质可求点A坐标,由抛物线的性质可求对称轴;
(2)分两种情况讨论,由直角三角形的性质可求点P坐标,代入解析式可求a的值;
(3)①连接AG并延长AG交OB于H,由等边三角形外心的性质可求GH的长,由平行四边形的性质可得GD∥OB,GD=OQ,由平行线分线段成比例可求GD的长,由勾股定理可求解;
②在OB上截取OM=BD,连接CM,GM,GB,MD,GD,通过证明△GDE∽△MDC,可得
=
,则当GE最小值为1时,MC最小值为
,可得当点C与抛物线顶点P重合,且CM⊥OB时,CM有最小值,即可求点P坐标,代入解析式可求解.
解:(1)如图,连接AG并延长AG交OB于H,
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∵点B坐标为(4,0),
∴OB=4,
∵点G是等边三角形AOB的外心,
∴AH⊥OB,OA=OB=4,∠AOB=60°,
∴∠OAH=30°,
∴OH=
OA=2,AH=
OH=2
,
∴点A(2,2
),
∵抛物线y=ax(x﹣2)+1+
=ax2﹣2ax+1+
,
∴对称轴为:直线x=﹣
=1;
(2)如图,过点P作PN⊥OB于N,交AO于F,
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∴ON=1,
∵点G是等边三角形AOB的外心,
∴OG平分∠AOB,
∴∠AOG=30°=∠BOG,
当点P在△AOB内,
∵∠AOG=2∠AOP,
∴∠AOP=15°=∠POG,
∴∠PON=45°,
∵PN⊥OB,
∴∠PON=∠OPN=45°,
∴PN=ON=1,
∴点P坐标(1,1),
∴1=a(1﹣2)+1+
,
∴a=
,
当点P在△AOB外,
同理可得∠AOP'=15°,
∴∠P'ON=75°,
∴∠OP'N=15°=∠AOP',
∴OF=P'F,
∵∠AOB=60°,P'N⊥OB,
∴OF=2ON=2=P'F,FN=
ON=
,
∴P'N=P'F+FN=2+
,
∴点P坐标为(1,2+
),
∴2+
=a(1﹣2)+1+
,
∴a=﹣1,
综上所述:a=﹣1或
;
(3)如图,连接AG并延长AG交OB于H,
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∵点G是等边三角形AOB的外心,
∴AG=2GH,OH=BH=2,AH=2
,
∴GH=
,
∵四边形GDQO为平行四边形,
∴GD∥OB,GD=OQ,
∴
,
∴GD=
,
∴QH=
,
∴GQ=
=
=
;
②如图,在OB上截取OM=BD,连接CM,GM,GB,MD,GD,
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∵点G是等边三角形AOB的外心,
∴OG=GB,∠GOB=∠GBO=∠ABG=30°,
又∵OM=BD,
∴△OGM≌△BGD(SAS),
∴MG=GD,∠OGM=∠BGD,
∴∠OGB=∠MGD=180°﹣30°﹣30°=120°,
∴MD=
GD,∠GDM=30°,
∵△CDE中CE=DE,∠CED=120°,
∴CD=
DE,∠CDE=30°,
∴∠MDC=∠GDE,
,
∴△GDE∽△MDC,
∴
=
,
当GE最小值为1时,MC最小值为
,
∴当点C与抛物线顶点P重合,且CM⊥OB时,CM有最小值,
∴CM的最小值为顶点P的纵坐标,
∴点P坐标(1,
),
∴
=a(1﹣2)+1+
,
∴a=1,
∴抛物线的解析式为:y=x(x﹣2)+1+
=(x﹣1)2+
.
【点题】
考查了二次函数的性质、全等三角形的判定和性质、相似三角形的判定和性质、等边三角形的性质和垂线段最短等知识,解题关键是添加恰当辅助线构造全等三角形或相似三角形.