专题63 二次函数背景下的倍、半角角度问题(讲+练)-备战2023年中考数学解题大招复习讲义(全国通用)
展开【例1】.如图1,抛物线y=x2+bx+c交x轴于A,B两点,其中点A的坐标为(1,0),与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)点D为y轴上一点,如果直线BD与直线BC的夹角为15°,求线段CD的长度;
(3)如图2,连接AC,点P在抛物线上,且满足∠PAB=2∠ACO,求点P的坐标.
解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c交x轴于点A(1,0),与y轴交于点C(0,﹣3),
∴,
解得:,
∴抛物线解析式为:y=x2+2x﹣3;
(2)∵抛物线y=x2+2x﹣3与x轴交于A,B两点,
∴点B(﹣3,0),
∵点B(﹣3,0),点C(0,﹣3),
∴OB=OC=3,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
如图1,当点D在点C上方时,
∵∠DBC=15°,
∴∠OBD=30°,
∴tan∠DBO==,
∴OD=×3=,
∴CD=3﹣;
若点D在点C下方时,
∵∠DBC=15°,
∴∠OBD=60°,
∴tan∠DBO==,
∴OD=3,
∴DC=3﹣3,
综上所述:线段CD的长度为3﹣或3﹣3;
(3)如图2,在BO上截取OE=OA,连接CE,过点E作EF⊥AC,
∵点A(1,0),点C(0,﹣3),
∴OA=1,OC=3,
∴AC===,
∵OE=OA,∠COE=∠COA=90°,OC=OC,
∴△OCE≌△OCA(SAS),
∴∠ACO=∠ECO,CE=AC=,
∴∠ECA=2∠ACO,
∵∠PAB=2∠ACO,
∴∠PAB=∠ECA,
∵S△AEC=AE×OC=AC×EF,
∴EF==,
∴CF===,
∴tan∠ECA==,
如图2,当点P在AB的下方时,设AP与y轴交于点N,
∵∠PAB=∠ECA,
∴tan∠ECA=tan∠PAB==,
∴ON=,
∴点N(0,﹣),
又∵点A(1,0),
∴直线AP解析式为:y=x﹣,
联立方程组得:,
解得:或,
∴点P坐标为:(﹣,﹣),
当点P在AB的上方时,同理可求直线AP解析式为:y=﹣x+,
联立方程组得:,
解得:或,
∴点P坐标为:(﹣,),
综上所述:点P的坐标为(﹣,)或(﹣,﹣).
变式训练
【变1-1】.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+x+c交x轴于点A、点B,交y轴于点C.直线y=﹣x+2经过于点C、点B,
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D为第一象限抛物线上一动点,过点D作y轴的平行线交线段BC于点E,交x轴于点Q,当DE=5EQ时,求点D的坐标;
(3)在(2)的条件下,点M为第二象限抛物线上一动点,连接DM,DM交线段OC于点H,点F在线段OB上,连接HF、DF、DC、DB,当HF=,∠CDB=2∠MDF时,求点M的坐标.
解:(1)针对于直线y=﹣x+2,令x=0,则y=2,
∴C(0,2),
令y=0,则0=﹣x+2,
∴x=4,
∴B(4,0),
将点B,C坐标代入抛物线y=ax2+x+c中,得
∴,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+2;
(2)如图1,由(1)知,抛物线的解析式为y=﹣x2+x+2,
设点D坐标为(m,﹣m2+m+2),
∵DE⊥x轴交BC于E,直线BC的解析式为y=﹣x+2,
∴D(m,﹣m+2),
∴DE=﹣m2+m+2﹣(﹣m+2)=﹣m2+m,DQ=﹣m+2,
∵DE=5EQ,
∴﹣m2+m=5(﹣m+2),
∴m=3或m=4(点B的横坐标,舍去),
∴D(3,3);
(3)如图2,
由(2)知,D(3,3),
由(1)知,B(4,0),C(0,2),
∴DB=,DC=,BC=2,
∴DC=DB,DB2+DC2=BC2,
∴△BDC是等腰直角三角形,
∴∠BDC=90°,
∵BDC=2∠FDM=90°,
∴∠FDM=45°,
过点D作DP⊥y轴于P,则DQ=DP,OP=3,
∴CP=1=BQ,
∴△DPC≌△DQB(SAS),
在CP的延长线取一点G,使PG=QF=n,
∴OF=3﹣n,OG=3+n,
∴△DPG≌△DQF(SAS),
∴DG=DF,∠PDG=∠QDF,
∴∠FDG=∠PDG+∠PDF=∠QDF+∠PDG=∠PDQ=90°
∴∠GDM=90°﹣∠FDM=45°=∠GDM,
∵DH=DH,
∴△GDH≌△FDH(SAS),
∴GH=FH=,
∴OH=OG﹣GH=3+n﹣=n+,
在Rt△HOF中,根据勾股定理得,(n+)2+(3﹣n)2=,
∴n=1或n=(此时,OH=n+=2,所以点H与点C重合,舍去),
∴H(0,),
∵C(3,3),
∴直线CH的解析式为y=x+①,
∵抛物线的解析式为y=﹣x2+x+2②,
联立①②解得,或(由于点M在第二象限,所以舍去),
∴M(﹣,).
【例2】.如图,直线y=x+c与x轴交于点B(4,0),与y轴交于点C,抛物线y=x2+bx+c经过点B,C,与x轴的另一个交点为点A.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是直线BC下方的抛物线上一动点,求四边形ACPB的面积最大时点P的坐标;
(3)若点M是抛物线上一点,请直接写出使∠MBC=∠ABC的点M的坐标.
解:(1)将点B坐标代入y=x+c并解得:c=﹣3,
故抛物线的表达式为:y=x2+bx﹣3,
将点B坐标代入上式并解得:b=﹣,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣x﹣3①;
(2)过点P作PH∥y轴交BC于点H,
设点P(x,x2﹣x﹣3),则点H(x,x﹣3),
S四边形ACPB=S△ABC+S△PCB,
∵S△ABC是常数,故四边形面积最大,只需要S△PCB最大即可,
S△PCB=×OB×PH=×4(x﹣3﹣x2+x+3)=﹣x2+6x,
∵﹣<0,∴S△PCB有最大值,此时,点P(2,﹣);
(3)过点B作∠ABC的角平分线交y轴于点G,交抛物线于M′,设∠MBC=∠ABC=2α,
过点B在BC之下作角度数为α的角,交抛物线于点M,
过点G作GK⊥BC交BC于点K,延长GK交BM于点H,则GB=BH,BC是GH的中垂线,
OB=4,OC=3,则BC=5,
设:OG=GK=m,则CK=CB﹣HB=5﹣4=1,
由勾股定理得:(3﹣m)2=m2+1,解得:m=,
则OG=GK=,GH=2OG=,点G(0,﹣),
在Rt△GCK中,GK=OG=,GC=OC﹣OG=3﹣=,
则cs∠CGK==,sin∠CGK=,
则点K(,﹣),点K是点GH的中点,则点H(,﹣),
则直线BH的表达式为:y=x﹣…②,
同理直线BG的表达式为:y=x﹣…③
联立①②并整理得:27x2﹣135x+100=0,
解得:x=或4(舍去4),
则点M(,﹣);
联立①③并解得:x=﹣,
故点M′(﹣,﹣);
故点M(,﹣)或(﹣,﹣).
变式训练
【变2-1】.如图,抛物线y=ax2+bx+4交x轴于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,交y轴于点C,连接BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线上一点,设P点的横坐标为m.
①当点P在第一象限时,过点P作PD⊥x轴,交BC于点D,过点D作DE⊥y轴,垂足为E,连接PE,当△PDE和△BOC相似时,求点P的坐标;
②请直接写出使∠PBA=∠ABC的点P的坐标.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+4交x轴于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,
∴,
解得,,
∴抛物线的解析式为:;
(2)令x=0,得=4,
∴C(0,4),
∴OC=4,
∵B(3,0),
∴OB=3,
设直线BC的解析式为y=kx+n(k≠0),则
,
解得,
∴直线BC的解析式为:y=,
设P(m,),则D(m,),
∴DP=,DE=m,
∴,
∵∠BOC=∠PDE=90°,
∴当△PDE和△BOC相似时,有两种情况:
当△PDE∽△BOC时,则,即=,
解得,m=,
∴P(,);
当△PDE∽△COB时,则,即=,
解得,m=2,
∴P(2,4).
综上,当△PDE和△BOC相似时,点P的坐标(,)或(2,4);
②过B作BP平分∠ABC,交抛物线于点P,交OC于点M,过M作MN⊥BC于点N,如图1,
则∠PBA=∠ABC,OM=MN,
在Rt△BOM和Rt△BNM中,
,
∴Rt△BOM≌Rt△BNM(HL),
∴BN=BO=3,
设OM=t,则MN=MO=t,CM=4﹣t,
CN=BC﹣BN=﹣3=2,
∵MN2+CN2=MC2,
∴t2+22=(4﹣t)2,
∴t=,
∴M(0,),
设BM的解析式为:y=mx+(m≠0),
代入B(3,0)得,m=,
∴直线BM的解析式为:y=﹣,
解方程组得,,,
∴P(,),
取M(0,)关于x轴的对称点,K(0,﹣),连接BK,延长BK,交抛物线于点P',如图2所示,
则∠ABP=∠ABC,
设直线BK的解析式为y=px(p≠0),
代入B(3,0)得,p=,
∴直线BK的解析式为:y=,
解方程组得,,
∴P'(,),
综上,使∠PBA=∠ABC的点P的坐标为(,)或(,).
【例3】.已知如图,抛物线y=ax2+bx﹣4(a≠0)交x轴于A、B两点(A点在B点的左侧),交y轴于点 C.已知OA=OC=2OB.
(1)求抛物线的解析式;
(2)已知直线y=2x+m,若直线与抛物线有且只有一个交点E,求△ACE的面积;
(3)在(2)的条件下,抛物线上是否存在点P,使∠PAB=∠EAC,若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)对于抛物线y=ax2+bx﹣4,
令x=0,则y=﹣4,
∴C(0,﹣4),
∴OC=4,
∵OA=OC=2OB,
∴OA=4,OB=2,
∴A(﹣4,0),B(2,0),
∵点A,B在抛物线y=ax2+bx﹣4上,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为y=x2+x﹣4;
(2)由(1)知,抛物线的解析式为y=x2+x﹣4①,
∵直线y=2x+m②与抛物线有且只有一个交点E,
联立①②得,,
∴x2﹣x﹣(4+m)=0,
∴△=1+4×(4+m)=0,
∴m=﹣,
∴x2﹣x﹣=0,
∴x1=x2=1,
∴E(1,﹣),
∴直线AE的解析式为y=﹣x﹣2
如图1,记直线AE与y轴的交点为F,则F(0,﹣2),
∴S△ACE=CF×|xE﹣xA|=×2×|1﹣(﹣4)|=5;
(3)由(2)知,E(1,﹣),
Ⅰ、当点P在x轴上方时,如图2,
将线段AE以点E为旋转中心顺时针旋转90°得到线段EG,连接AG,则∠EAG=45°,
在Rt△AOC中,OA=OC,
∴∠OAC=45°=∠EAG,
∴∠CAE=∠OAG,
∴点P是AG与抛物线的交点,
过点E作MN∥x,过点A作AM⊥MN于M,过点G作GN⊥MN于G,
∵A(﹣4,0),E(1,﹣),
∴AM=,ME=5,
∴∠AME=∠ENG=90°,
∴∠MAE+∠AEM=90°,
由旋转知,AE=EG,∠AEG=90°,
∴∠AEM+∠NEG=90°,
∴∠MAE=∠NEG,
∴△AME≌△ENG(AAS),
∴EN=AM=,GN=ME=5,
∴N(,﹣),G(,),
∴直线AG的解析式为y=x+③,
∵抛物线的解析式为y=x2+x﹣4④,
联立③④解得,或,
∴P(,),
Ⅱ、由Ⅰ知,点G的坐标为G(,),N(,﹣),
∴点G与点N关于x轴对称,
∴点P是直线AN与抛物线的交点,
∵A(﹣4,0),
∴直线AN的解析式为y=﹣x﹣⑤,
联立④⑤,解得,或,
∴P(,﹣),即满足条件的点P的坐标为P(,)或(,﹣).
变式训练
【变3-1】.如图,已知:抛物线y=a(x+1)(x﹣3)与x轴相交于A、B两点,与y轴的交于点C(0,﹣3).
(1)求抛物线的解析式的一般式.
(2)若抛物线上有一点P,满足∠ACO=∠PCB,求P点坐标.
(3)直线l:y=kx﹣k+2与抛物线交于E、F两点,当点B到直线l的距离最大时,求△BEF的面积.
解:(1)把C(0,﹣3)代入y=a(x+1)(x﹣3),
得﹣3a=﹣3,解得a=1,
所以抛物线解析式为y=(x+1)(x﹣3),即y=x2﹣2x﹣3;
(2)当点P在直线BC的下方时,如图1,过点B作BE⊥BC交CP的延长线于点E,过点E作EM⊥x轴于点M,
∵y=(x+1)(x﹣3),
∴y=0时,x=﹣1或x=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
∴,
∵OB=OC=3,
∴∠ABC=45°,BC=3,
∵∠ACO=∠PCB,
∴tan,
∴BE=,
∵∠CBE=90°,
∴∠MBE=45°,
∴BM=ME=1,
∴E(4,﹣1),
设直线CE的解析式为y=kx+b,
∴,
解得:,
∴直线CE的解析式为,
∴,
解得,
∴,
当点P在直线BC的上方时,过点B作BF⊥BC交CP于点F,如图2,
同理求出BF=,FN=BN=1,
∴F(2,1),
求出直线CF的解析式为y=2x﹣3,
∴,
解得:x1=0,x2=4,
∴P(4,5).
综合以上可得点P的坐标为(4,5)或();
(3)∵直线l:y=kx﹣k+2,
∴y﹣2=k(x﹣1),
∴x﹣1=0,y﹣2=0,
∴直线y=kx﹣k+2恒过定点H(1,2),如图3,连接BH,当BH⊥直线l时,点B到直线l的距离最大时,
求出直线BH的解析式为y=﹣x+3,
∴k=1,
∴直线l的解析式为y=x+1,
∴,
解得:,,
∴E(﹣1,0),F(4,5),
∴=10.
1.如图,已知直线AB:y=x﹣3与x、y轴分别交于A、B两点;抛物线y=x2﹣2x﹣m与y轴交于C点,与线段AB交于D、E两点(D在E左侧)
(1)若D、E重合,求m值;
(2)连接CD、CE,若∠BCD=∠BEC,求m值;
(3)连接OD,若OD=CE,求m值.
解:(1)把y=x﹣3代入抛物线y=x2﹣2x﹣m中,得x2﹣3x+3﹣m=0,
∵D、E重合,
∴△=9﹣4(3﹣m)=4m﹣3=0,
∴m=;
(2)∵y=x﹣3与x、y轴分别交于A、B两点;抛物线y=x2﹣2x﹣m与y轴交于C点,
∴B(0,﹣3),C(0,﹣m),
∴BC=3﹣m,
解方程组得,,,
∴,,
∴BD=,BE=,
∵∠BCD=∠BEC,∠CBD=∠EBC,
∴△BCD∽△BEC,
∴,即BC2=BD•BE,
∴,
解得,m=1或3,
当m=3时,B与C重合,不符合题意,舍去,
∴m=1;
(3)∵OD=CE,
∴OD2=CE2,
∴+,
即,
解得,m=0,或m=5,
当m=0时,无意义,应舍去,
当m=5+时,C点在B点下方,不合题意,舍去,
∴m=5﹣,
2.如图①,抛物线y=x2﹣(a+1)x+a与x轴交于A、B两点(点A位于点B的左侧),与y轴交于点C.已知△ABC的面积为6.
(1)求这条抛物线相应的函数表达式;
(2)在抛物线上是否存在一点P,使得∠POB=∠CBO,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图②,M是抛物线上一点,N是射线CA上的一点,且M、N两点均在第二象限内,A、N是位于直线BM同侧的不同两点.若点M到x轴的距离为d,△MNB的面积为2d,且∠MAN=∠ANB,求点N的坐标.
解:(1)当y=0时,x2﹣(a+1)x+a=0,
解得x1=1,x2=a,
∵点A位于点B的左侧,
∴点A坐标为(a,0),点B坐标为(1,0),
当x=0时,y=a,
∴点C坐标为(0,a),
∴AB=1﹣a,OC=﹣a,
∵△ABC的面积为6,
∴,
∴a1=﹣3,a2=4,
∵a<0,
∴a=﹣3,
∴y=x2+2x﹣3;
(2)设直线BC:y=kx﹣3,则0=k﹣3,
∴k=3;
①当点P在x轴上方时,直线OP的函数表达式为y=3x,
则,
∴,,
∴点P坐标为;
②当点P在x轴下方时,直线OP的函数表达式为y=﹣3x,
则
∴,,
∴点P坐标为,
综上可得 点P坐标为或;
(3)过点A作AE⊥BM于点E,过点N作NF⊥BM于点F,设AM与BN交于点G,延长MN与x轴交于点H;
∵AB=4,点M到x轴的距离为d,
∴S△AMB=×AB×d=×4×d=2d,
∵S△MNB=2d,
∴S△AMB=S△MNB,
∴,
∴AE=NF,
∵AE⊥BM,NF⊥BM,
∴四边形AEFN是矩形,
∴AN∥BM,
∵∠MAN=∠ANB,
∴GN=GA,
∵AN∥BM,
∴∠MAN=∠AMB,∠ANB=∠NBM,
∴∠AMB=∠NBM,
∴GB=GM,
∴GN+GB=GA+GM即BN=MA,
在△AMB和△NBM中
∴△AMB≌△NBM(SAS),
∴∠ABM=∠NMB,
∵OA=OC=3,∠AOC=90°,
∴∠OAC=∠OCA=45°,
又∵AN∥BM,
∴∠ABM=∠OAC=45°,
∴∠NMB=45°,
∴∠ABM+∠NMB=90°,
∴∠BHM=90°,
∴M、N、H三点的横坐标相同,且BH=MH,
∵M是抛物线上一点,
∴可设点M的坐标为(t,t2+2t﹣3),
∴1﹣t=t2+2t﹣3,
∴t1=﹣4,t2=1(舍去),
∴点N的横坐标为﹣4,
可设直线AC:y=kx﹣3,则0=﹣3k﹣3,
∴k=﹣1,
∴y=﹣x﹣3,
当x=﹣4时,y=﹣(﹣4)﹣3=1,
∴点N的坐标为(﹣4,1).
3.如图1,抛物线C1:y=ax2+c的顶点为A,直线l:y=kx+b与抛物线C1交于A,C两点,与x轴交于点B(1,0),且OA=2OB,S△OAC=4.
(1)求直线l的解析式;
(2)求抛物线C1与x轴的交点坐标;
(3)如图2,将抛物线C1向下平移m(m>0)个单位得到抛物线C,且抛物线C的顶点为P,交x轴负半轴于点M,交射线BC于点N,NQ⊥x轴于点Q,当NP平分∠MNQ时,求m的值.
解:(1)∵B(1,0),
∴OB=1,
∵OA=2OB,
∴OA=2,
∴A(0,﹣2),
设直线l的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴直线l的解析式为y=2x﹣2;
(2)∵S△OAC=4,
∴,
∴xC=4,
∴y=8﹣2=6,
∴C(4,6),
将A(0,﹣2),C(4,6)代入y=ax2+c,
∴,
解得,
∴抛物线C1与的解析式为y=;
令y=0,,
解得x=±2,
∴抛物线C1与x轴的交点坐标为(2,0),(﹣2,0).
(3)设抛物线C表达式为:y=x2﹣2﹣m,设点M(n,0),
则n2﹣2﹣m=0,抛物线C表达式为:y=x2﹣n2…③,
联立②③并解得:x=2﹣n或2+n,则点N(2﹣n,2﹣2n),
则NQ=2﹣2n,MQ=2﹣2n,
∴△MNQ为等腰直角三角形,则∠MNQ=45°,
又点P(0,﹣n2),即点M(n,0),
设直线MN与y轴的交点为H,则OH=OM,则点H(0,﹣n),
作NK⊥y轴于点K,在△NKH中,NK=KH,
则NH=(2﹣n),又HP=OH+OP=n2﹣n,
∵PN为角平分线,则∠MNP=∠PNQ=22.5°,
故NH=HP,
则(2﹣n)=n2﹣n,
解得:n=2或﹣2(舍去2),
∵n2﹣2﹣m=0,解得:m=2.
4.如图,直线y=x+2与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=﹣x2+bx+c经过A、B两点,与x轴的另一个交点为C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点D是直线AB上方抛物线上的一动点,
①求D到AB的距离最大值及此时的D点坐标;
②若∠DAB=∠BAC,求D点的坐标.
解:(1)由y=x+2可得:
当x=0时,y=2;当y=0时,x=﹣4,
∴A(﹣4,0),B(0,2),
把A、B的坐标代入y=﹣x2+bx+c得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣x+2;
(2)①如图1,过点D作DN⊥AC于N,交AB于F,作DH⊥AB于H,
∵A(﹣4,0),B(0,2),
∴OA=4,OB=2,
∴AB===2,
∵∠FAN+∠AFN=90°,∠FDH+∠DFH=90°,∠AFN=∠DFH,
∴∠FAN=∠FDH,
∴cs∠FAN=cs∠FDH,
∴,
∴=,
∴DH=DF,
∴当DF有最大值时,DH有最大值,
设点D,F,
∴DF==﹣(m+2)2+2,
∴当m=﹣2时,DF有最大值为2,
∴DH的最大值为,
∴当点D(﹣2,3)时,D到AB的距离最大值为;
②如图2,延长CB,AD交于点E,
∵抛物线y=﹣x2﹣x+2与x轴交于点A,点C,
∴点C(1,0),
∴OC=1,
∵=,∠AOB=∠BOC,
∴△AOB∽△BOC,
∴∠BAO=∠CBO,
∵∠BAO+∠ABO=90°,
∴∠ABO+∠CBO=90°,
∴∠ABC=90°,
∵∠DAB=∠BAC,AB=AB,∠ABC=∠ABE=90°,
∴△ABC≌△ABE(ASA),
∴BC=BE,
∵B(0,2),点C(1,0),
∴点E(﹣1,4),
∴直线AE的解析式为y=x+,
联立方程组:,
解得:,,
∴点D(﹣,).
5.如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(﹣2,0)、B(8,0)两点,与y轴交于点C(0,4),连接AC、BC.
(1)求抛物线的表达式;
(2)D为抛物线上第一象限内一点,求△DCB面积的最大值;
(3)点P是抛物线上的一动点,当∠PCB=∠ABC时,求点P的坐标.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A(﹣2,0)、B(8,0)两点,与y轴交于点C(0,4),
∴,
解得:,
∴抛物线的表达式为y=﹣x2+x+4;
(2)如图,过点D作DE∥y轴交BC于点E,交x轴于点F,
∵B(8,0),C(0,4),
∴直线BC解析式为y=﹣x+4,
设D(m,﹣m2+m+4),
则E(m,﹣m+4),
∵D为抛物线上第一象限内一点,
∴DE=DF﹣EF=(﹣m2+m+4)﹣(﹣m+4)=﹣m2+2m,
∴△DCB面积=8×DE=4(﹣m2+2m)=﹣m2+8m=﹣(m﹣4)2+16,
∴当m=4时,△DCB面积最大,最大值为16;
(3)①当点P在BC上方时,如图,
∵∠PCB=∠ABC,
∴PC∥AB,
∴点C,P的纵坐标相等,
∴点P的纵坐标为4,
令y=4,则﹣x2+x+4=4,
解得:x=0或x=6,
∴P(6,4);
②当点P在BC下方时,如图,
设PC交x轴于点H,
∵∠PCB=∠ABC,
∴HC=HB.
设HB=HC=m,
∴OH=OB﹣HB=8﹣m,
在Rt△COH中,
∵OC2+OH2=CH2,
∴42+(8﹣m)2=m2,
解得:m=5,
∴OH=3,
∴H(3,0).
设直线PC的解析式为y=kx+n,
∴,
解得:,
∴y=﹣x+4,
∴,
解得:,,
∴P(,﹣).
综上所述,点P的坐标为(6,4)或(,﹣).
6.已知:在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx经过点A(5,0)、B(﹣3,4),抛物线的对称轴与x轴相交于点D.
(1)求抛物线的表达式;
(2)联结OB、BD.求∠BDO的余切值;
(3)如果点P在线段BO的延长线上,且∠PAO=∠BAO,求点P的坐标.
解:(1)将A(5,0),B(﹣3,4)代入y=ax2+bx,得:,
解得:,
∴所求抛物线的表达式为y=x2﹣x.
(2)∵抛物线的表达式为y=x2﹣x,
∴抛物线的对称轴为直线x=,
∴点D的坐标为(,0).
过点B作BC⊥x轴,垂足为点C,如图1所示.
∵点B的坐标为(﹣3,4),点D的坐标为(,0),
∴BC=4,OC=3,CD=3+=,
∴ct∠BDO==.
(3)设点P的坐标为(m,n),过点P作PQ⊥x轴,垂足为点Q,如图2所示.
则PQ=﹣n,OQ=m,AQ=5﹣m.
在Rt△ABC中,∠ACB=90°,
∴ct∠BAC===2.
∵∠PAO=∠BAO,
∴ct∠PAO===2,即m﹣2n=5①.
∵BC⊥x轴,PQ⊥x轴,
∴∠BCO=∠PQA=90°,
∴BC∥PQ,
∴=,
∴=,即4m=﹣3n②.
由①、②得:,
解得:,
∴点P的坐标为(,﹣).
7.抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣3,0)和点B(2,0),与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P是该抛物线上的动点,且位于y轴的左侧.
①如图1,过点P作PD⊥x轴于点D,作PE⊥y轴于点E,当PD=2PE时,求PE的长;
②如图2,该抛物线上是否存在点P,使得∠ACP=∠OCB?若存在,请求出所有点P的坐标:若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(﹣3,0)和点B(2,0),
∴,
解得:,
∴抛物线解析式为:y=x2+x﹣6;
(2)①设点P(a,a2+a﹣6),
∵点P位于y轴的左侧,
∴a<0,PE=﹣a,
∵PD=2PE,
∴|a2+a﹣6|=﹣2a,
∴a2+a﹣6=﹣2a或a2+a﹣6=2a,
解得:a1=,a2=(舍去)或a3=﹣2,a4=3(舍去)
∴PE=2或;
②存在点P,使得∠ACP=∠OCB,
理由如下,
∵抛物线y=x2+x﹣6与y轴交于点C,
∴点C(0,﹣6),
∴OC=6,
∵点B(2,0),点A(﹣3,0),
∴OB=2,OA=3,
∴BC===2,
AC===3,
如图,过点A作AH⊥CP于H,
∵∠AHC=∠BOC=90°,∠ACP=∠BCO,
∴△ACH∽△BCO,
∴,
∴=,
∴AH=,HC=,
设点H(m,n),
∴()2=(m+3)2+n2,()2=m2+(n+6)2,
∴或,
∴点H(﹣,﹣)或(﹣,),
当H(﹣,﹣)时,
∵点C(0,﹣6),
∴直线HC的解析式为:y=﹣x﹣6,
∴x2+x﹣6=﹣x﹣6,
解得:x1=﹣2,x2=0(舍去),
∴点P的坐标(﹣2,﹣4);
当H(﹣,)时,
∵点C(0,﹣6),
∴直线HC的解析式为:y=﹣7x﹣6,
∴x2+x﹣6=﹣7x﹣6,
解得:x1=﹣8,x2=0(舍去),
∴点P的坐标(﹣8,50);
综上所述:点P坐标为(﹣2,﹣4)或(﹣8,50).
8.如图1,抛物线y=ax2+c与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,P为x轴下方抛物线上一点,若OC=2OA=4.
(1)求抛物线解析式;
(2)如图2,若∠ABP=∠ACO,求点P的坐标;
(3)如图3,点P的横坐标为1,过点P作PE⊥PF,分别交抛物线于点E,F.求点A到直线EF距离的最大值.
解:(1)∵CO=4,故c=﹣4,则抛物线的表达式为y=ax2﹣4,
∵OC=2OA=4,故点A(﹣2,0),则0=4a﹣4,解得a=1,
故抛物线的表达式为y=x2﹣4;
(2)过点A作x轴的垂线交BP的延长线于点Q,
在△BAQ和△COA中,
,
∴△BAQ≌△COA(AAS),
∴AQ=OA=2,
∴Q(﹣2,﹣2),
由点B、Q的坐标得,直线BQ解析式为y=x﹣1,
联立,
解得x1=2(舍去),x2=,
∴P(,);
(3)设E(x1,x12﹣4),F(x2,x22﹣4),P(1,﹣3),
由点P、E的坐标得,yPE=(x1+1)x﹣4﹣x1,
同理可得yPF=(x2+1)x﹣4﹣x2,
又∵PE⊥PF,
∴(x1+1)(x2+1)=﹣1,
∴x1x2+x1+x2+1=﹣1,
x1x2=﹣2﹣(x1+x2)(这里可以构造三垂模型如图3,利用相似三角形的性质得到).
同理可得EF的解析式为:yEF=(x1+x2)x﹣4﹣x1x2,
∴yEF=(x1+x2)x﹣4+2+(x1+x2)=(x1+x2)(x+1)﹣2,
∴直线EF恒过定点(﹣1,﹣2),设该点为R,
连接点AR,则AR为点A到直线EF距离的最大值,
∴AR=.
9.如图,已知二次函数y=﹣x2+bx+c的图象经过点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)M是抛物线上第一象限上的一点,连接AM,正好将△ABC的面积分成相等的两部分,求M点的坐标.
(3)抛物线上是否存在点P,使∠PAB=∠ABC,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)把A(﹣1,0),B(3,0)代入得:
,解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)作BC的中点N,连接AN并延长交抛物线于M,如图:
∵N为BC中点,
∴直线AN将△ABC的面积分成相等的两部分,即M是满足条件的点,
在y=﹣x2+2x+3中,令x=0得y=3,
∴C(0,3),
∵B(3,0),N为BC中点,
∴N(,),
设直线AN解析式为y=mx+n,将A(﹣1,0),N(,)代入得:
,解得,
∴直线AN解析式为y=x+,
解得或,
∴M(,),
答:M点的坐标(,);
(3)存在点P,使∠PAB=∠ABC,理由如下:
过A作AP∥BC交抛物线于P,交y轴于S,作S关于x轴的对称轴点T,作直线AT交抛物线于P',如图:
∵AP∥BC,
∴∠PAB=∠ABC,P是满足条件的点,
∵S关于x轴的对称轴点为T,
∴∠P'AB=∠PAB=∠ABC,即P'是满足条件的点,
由(2)知C(0,3),
设直线BC解析式为y=tx+3,将B(3,0)代入得:
3t+3=0,
∴t=﹣1,
∴直线BC解析式为y=﹣x+3,
由AP∥BC设直线AP解析式为y=﹣x+d,将A(﹣1,0)代入得:
1+d=0,解得d=﹣1,
∴直线AP解析式为y=﹣x﹣1,S(0,﹣1),
解得或,
∴P(4.﹣5),
∵S(0,﹣1),S关于x轴的对称轴点为T,
∴T(0,1),
设直线AT解析式为y=ex+1,将A(﹣1,0)代入得:
﹣e+1=0,解得e=1,
∴直线AT解析式为y=x+1,
解得或,
∴P'(2,3),
综上所述,点P的坐标为(4,﹣5)或(2,3).
10.如图(1),抛物线y=ax2+(a﹣5)x+3(a为常数,a≠0)与x轴正半轴分别交于A,B(A在B的右边).与y轴的正半轴交于点C.连接BC,tan∠BCO=.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)如图(2),设抛物线的顶点为Q,P是第一象限抛物线上的点,连接PQ,AQ,AC,若∠AQP=∠ACB,求点P的坐标;
(3)如图(3),D是线段AC上的点,连接BD,满足∠ADB=3∠ACB,求点D的坐标.
解:(1)∵抛物线y=ax2+(a﹣5)x+3与y轴的正半轴交于点C,
∴C(0,3),
∴OC=3,
∵tan∠BCO=,
∴=,
∴OB=1,
∴B(1,0),
将B(1,0)代入y=ax2+(a﹣5)x+3,得a+a﹣5+3=0,
解得:a=1,
∴抛物线解析式为:y=x2﹣4x+3;
(2)如图(2)设PQ与x轴交于N.
∵y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴顶点Q (2,﹣1),
∵A (3,0),B (1,0),C (0,3),
∴AB=2,OC=OA=3,
∴∠CAO=45°,AC=3,
过Q作QH⊥x轴于H,则QH=AH=1,
∴∠QAH=45°,AQ=,
∴∠CAO=∠QAH=45°,
∵∠AQP=∠ACB,
∴△CAB∽△QAN,
∴=,即=,
∴AN=,
∴ON=3﹣=,
∴N (,0),
又Q(2,﹣1),
∴直线PQ解析式为:y=3x﹣7,
联立方程组,
解得:,;
∴P(5,8);
(3)如图(3)作BM⊥AC于M,当点D在线段CM上时,则∠ADB=3∠ACB,
∴∠CBD=2∠ACB,
作∠CBD的平分线BE交CD于点E,
∴∠CBD=2∠CBE,
∴∠ACB=∠CBE,
∴BE=CE,
∵y=x2﹣4x+3,
∴A(3,0),B(1,0),C(0,3),
∴直线AC的解析式为y=﹣x+3,∠OAC=∠OCA=45°,
设E(a,﹣a+3),则(a﹣1)2+(a﹣3)2=a2+a2,
解得:a=,
∴E(,),
设D(m,﹣m+3),
∵∠BCD=∠EBD,∠BDC=∠EDB,
∴△BCD∽△EBD,
∴BD2=CD•ED,
∴(m﹣1)2+(m﹣3)2=(m﹣)•m,
解得:m=,
∴D(,).
11.如图,抛物线y=(x﹣3)(x﹣2a)交x轴于A、B两点(点A在点B的左侧),=.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)如图①,连接BC,点P在抛物线上,且∠BCO=∠PBA.求点P的坐标;
(3)如图②,M是抛物线上一点,N为射线CB上的一点,且M、N两点均在第一象限内,B、N是位于直线AM同侧的不同两点,tan∠AMN=2,点M到x轴的距离为2L,△AMN的面积为5L,且∠ANB=∠MBN,请问MN的长是否为定值?如果是,请求出这个定值;如果不是,请说明理由.
解:(1)把y=0代入抛物线y=(x﹣3)(x﹣2a),
得x=3或x=2a,
∵点A在点B的左侧,
∴A(2a,0),B(3,0),
∵
∴
∴a=﹣1
∴抛物线的函数表达式为:y=x2﹣x﹣6;
(2)如图①,作线段BC的垂直平分线交y轴于点D,此时DC=DB
∵DC=DB,
∴∠DCB=∠DBC,
∴∠ODB=∠DCB+∠DBC=2∠BCO,
∵∠BCO=∠PBA
∴∠PBA=2∠BCO,
∴∠ODB=∠PBA,
∴tan∠ODB=tan∠PBA,
设P(m,m2﹣m﹣6),DC=DB=n,
∵C(0,﹣6),B(3,0),
∴OC=6,OB=3,
∴OD=6﹣n,
在Rt△BOD中,
(6﹣n)2+32=m2,
解得,
∴,
∵tan∠ODB=tan∠PBA
∴
即,
解得,
∴
∴点P的坐标为;
(3)MN的为定值,定值为5
∵A(﹣2,0),B(3,0),点M到x轴的距离为2L
∴,
∵S△AMN=5L
∴S△ABM=S△AMN
∵△ABM和△AMN同底AM,
∴点B、N到直线AM的距离相等,
∴AM∥BN,
∴∠MAN=∠ANB,∠AMB=∠MBN,∠ABC=∠MAB
∴∠ANB=∠MBN
∴∠MAN=∠AMB
∵tan∠ABC===2,tan∠AMN=2
∴△MAB≌△AMN(ASA),
∴MN=AB=5
∴MN的为定值,定值为5.
12.在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx﹣3过点A(﹣3,0),B(1,0),与y轴交于点C,顶点为点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P为直线CD上的一个动点,连接BC;
①如图1,是否存在点P,使∠PBC=∠BCO?若存在,求出所有满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;
②如图2,点P在x轴上方,连接PA交抛物线于点N,∠PAB=∠BCO,点M在第三象限抛物线上,连接MN,当∠ANM=45°时,请直接写出点M的坐标.
解:(1)y=ax2+bx﹣3=a(x+3)(x﹣1),
解得:a=1,
故抛物线的表达式为:y=x2+2x﹣3;
(2)由抛物线的表达式知,点C、D的坐标分别为(0,﹣3)、(﹣1,﹣4),
由点C、D的坐标知,直线CD的表达式为:y=x﹣3①;
tan∠BCO=,则cs∠BCO=;
①当点P(P′)在点C的右侧时,
∵∠P'BC=∠BCO,
故P′B∥y轴,则点P′(1,﹣2);
当点P在点C的左侧时,
设直线PB交y轴于点H,过点H作HN⊥BC于点N,
∵∠P'BC=∠BCO,
∴△BCH为等腰三角形,则BC=2CH•cs∠BCO=2×CH×=,
解得:CH=,则OH=3﹣CH=,故点H(0,﹣),
由点B、H的坐标得,直线BH的表达式为:y=x﹣②,
联立①②并解得:,
故点P的坐标为(﹣5,﹣8);
②∵∠PAB=∠BCO,而tan∠BCO=,
故设直线AP的表达式为:y=x+s,将点A的坐标代入上式并解得:s=1,
故直线AP的表达式为:y=x+1③,
联立抛物线与③并解得:,故点N(,);
设△AMN的外接圆为圆R,
当∠ANM=45°时,则∠ARM=90°,设圆心R的坐标为(m,n),
∵∠GRA+∠MRH=90°,∠MRH+∠RMH=90°,
∴∠RMH=∠GAR,
∵AR=MR,∠AGR=∠RHM=90°,
∴△AGR≌△RHM(AAS),
∴AG=m+3=RH,RG=﹣n=MH,
∴点M(m+n,n﹣m﹣3),
将点M的坐标代入抛物线表达式得:n﹣m﹣3=(m+n)2+2(m+n)﹣3④,
由题意得:AR=NR,即(m+3)2+n2=(m﹣)2+(﹣n)2⑤,
联立④⑤并解得:,
故点M(﹣,﹣).
13.如图1,抛物线C:y=ax2+bx经过点A(﹣4,0)、B(﹣1,3)两点,G是其顶点,将抛物线C绕点O旋转180°,得到新的抛物线C′.
(1)求抛物线C的函数解析式及顶点G的坐标;
(2)如图2,直线l:y=kx﹣经过点A,D是抛物线C上的一点,设D点的横坐标为m(m<﹣2),连接DO并延长,交抛物线C′于点E,交直线l于点M,若DE=2EM,求m的值;
(3)如图3,在(2)的条件下,连接AG、AB,在直线DE下方的抛物线C上是否存在点P,使得∠DEP=∠GAB?若存在,求出点P的横坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)将A(﹣4,0)、B(﹣1,3)代入y=ax2+bx中,得
解得
∴抛物线C解析式为:y=﹣x2﹣4x,
配方,得:y=﹣x2﹣4x=﹣(x+2)2+4,∴顶点为:G(﹣2,4);
(2)∵抛物线C绕点O旋转180°,得到新的抛物线C′.
∴新抛物线C′的顶点为:G′(2,﹣4),二次项系数为:a′=1
∴新抛物线C′的解析式为:y=(x﹣2)2﹣4=x2﹣4x
将A(﹣4,0)代入y=kx﹣中,得0=﹣4k﹣,解得k=,
∴直线l解析式为y=x﹣,
设D(m,﹣m2﹣4m),∵D、E关于原点O对称,
∴OD=OE
∵DE=2EM
∴OM=2OD,
过点D作DF⊥x轴于F,过M作MR⊥x轴于R,
∴∠OFD=∠ORM,
∵∠DOF=∠MOR
∴△ODF∽△OMR
∴===2
∴OR=2OF,RM=2DF
∴M(﹣2m,2m2+8m)
∴2m2+8m=•(﹣2m)﹣,
解得:m1=﹣3,m2=,
∵m<﹣2
∴m的值为:﹣3;
(3)由(2)知:m=﹣3,
∴D(﹣3,3),E(3,﹣3),OE=3,
如图3,连接BG,在△ABG中,∵AB2=(﹣1+4)2+(3﹣0)2=18,BG2=2,AG2=20
∴AB2+BG2=AG2
∴△ABG是直角三角形,∠ABG=90°,
∴tan∠GAB===,
∵∠DEP=∠GAB
∴tan∠DEP=tan∠GAB=,
在x轴下方过点O作OH⊥OE,在OH上截取OH=OE=,
过点E作ET⊥y轴于T,连接EH交抛物线C于点P,点P即为所求的点;
∵E(3,﹣3),
∴∠EOT=45°
∵∠EOH=90°
∴∠HOT=45°
∴H(﹣1,﹣1),设直线EH解析式为y=px+q,
则,解得
∴直线EH解析式为y=﹣x,
解方程组,
∴x=或,
∴点P的横坐标为:或.
14.已知抛物线y=ax2+bx+5与x轴交于点A(1,0)和点B(5,0),顶点为M.点C在x轴的负半轴上,且AC=AB,点D的坐标为(0,3),直线l经过点C、D.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点P是直线l在第三象限上的点,联结AP,且线段CP是线段CA、CB的比例中项,求tan∠CPA的值;
(3)在(2)的条件下,联结AM、BM,在直线PM上是否存在点E,使得∠AEM=∠AMB?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+5与x轴交于点A(1,0),B(5,0),
∴,解得.
∴抛物线的解析式为y=x2﹣6x+5.
(2)∵A(1,0),B(5,0),
∴OA=1,AB=4.
∵AC=AB且点C在点A的左侧,
∴AC=4.
∴CB=CA+AB=8.
∵线段CP是线段CA、CB的比例中项,
∴=.
∴CP=4.
又∵∠PCB是公共角,
∴△CPA∽△CBP.
∴∠CPA=∠CBP.
过P作PH⊥x轴于H.
∵OC=OD=3,∠DOC=90°,
∴∠DCO=45°.
∴∠PCH=45°
∴PH=CH=CP=4,
∴H(﹣7,0),BH=12.
∴P(﹣7,﹣4).
∴tan∠CBP==,tan∠CPA=.
(3)∵抛物线的顶点是M(3,﹣4),
又∵P(﹣7,﹣4),
∴PM∥x轴.
当点E在M左侧,则∠BAM=∠AME.
过点A作AN⊥PM于点N,则N(1,﹣4).
∵∠AEM=∠AMB,
∴△AEM∽△BMA.
∴=.
∴=.
∴ME=5,
∴E(﹣2,﹣4).
当点E在M右侧时,记为点E′,
∵∠AE′N=∠AEN,
∴点E′与E 关于直线AN对称,则E′(4,﹣4).
综上所述,E的坐标为(﹣2,﹣4)或(4,﹣4).
15.如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A、B两点,与y轴的负半轴交于点C,已知抛物线的对称轴为直线x=,B、C两点的坐标分别为B(2,0),C(0,﹣3).点P为直线BC下方的抛物线上的一个动点(不与B、C两点重合).
(1)求此抛物线的解析式;
(2)如图1,连接PB、PC得到△PBC,问是否存在着这样的点P,使得△PBC的面积最大?如果存在,求出面积的最大值和此时点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
(3)如图2,连接AP交线段BC于点D,点E为线段AD的中点,过点D作DM⊥AB于点M,DN⊥AC于点N,连接EM、EN,则在点P的运动过程中,∠MEN的大小是否为定值?如果是,求出这个定值;如果不是,请说明理由.
解:(1)∵对称轴为直线x=,
∴﹣=,
∵B(2,0),C(0,﹣3)在抛物线上,
∴,
解得,
∴y=x2﹣x﹣3;
(2)存在点P,使得△PBC的面积最大,
设P(m,m2﹣m﹣3),
连接OP,则S△POC=×OC×m=m,
S△POB=×OB×(﹣m2+m+3)=﹣m2+m+3,
∴S四边形OCPB=S△OPC+S△POB=﹣m2+3m+3,
∵S△OBC=×OC×OB=3,
∴S△PBC=S四边形OCPB﹣S△BOC=﹣(m﹣)2+,
∴当m=时,△PBC的面积最大,最大值为,此时点P的坐标为(,﹣3);
(3)∠MEN为定值.
当y=0时,x2﹣x﹣3=0,
解得x=﹣或x=2,
∴A(﹣,0),
在Rt△AOC中,tan∠OAC==,
∴∠MAC=60°,
∵DM⊥AB,DN⊥AC,E是AD的中点,
∴ME=NE=AE=DE,
∴点M、A、D、N在以E为圆心的圆上,
由圆周角定理可得∠MEN=2∠MAC=120°,
∴∠MEN为定值.
16.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),交y轴于点C,点D为抛物线的顶点,对称轴与x轴交于点E.
(1)连接BD,点M是线段BD上一动点(点M不与端点B,D重合),过点M作MN⊥BD,交抛物线于点N(点N在对称轴的右侧),过点N作NH⊥x轴,垂足为H,交BD于点F,点P是线段OC上一动点,当MN取得最大值时,求HF+FP+PC的最小值;
(2)在(1)中,当MN取得最大值,HF+FP+PC取得最小值时,把点P向上平移个单位得到点Q,连接AQ,把△AOQ绕点O顺时针旋转一定的角度α(0°<α<360°),得到△A′OQ′,其中边A′Q′交坐标轴于点G.在旋转过程中,是否存在一点G,使得∠Q'=∠Q'OG?若存在,请直接写出所有满足条件的点Q′的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)如图1
∵抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴交于点A,B(点A在点B的左侧),交y轴于点C
∴令y=0解得:x1=﹣1,x2=3,令x=0,解得:y=﹣3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),C(0,﹣3)
∵点D为抛物线的顶点,且==1,==﹣4
∴点D的坐标为D(1,﹣4)
∴直线BD的解析式为:y=2x﹣6,
由题意,可设点N(m,m2﹣2m﹣3),则点F(m,2m﹣6)
∴|NF|=(2m﹣6)﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+4m﹣3
∴当m==2时,NF 取到最大值,此时MN取到最大值,此时HF=2,
此时,N(2,﹣3),F(2,﹣2),H(2,0)
在x轴上找一点K(,0),连接CK,过点F作CK的垂线交CK于点J点,交y轴于点P,
∴sin∠OCK=,直线KC的解析式为:y=,且点F(2,﹣2),
∴PJ=PC,直线FJ的解析式为:y=
∴点J(,)
∴FP+PC的最小值即为FJ的长,且|FJ|=
∴|HF+FP+PC|min=;
(2)由(1)知,点P(0,),
∵把点P向上平移个单位得到点Q
∴点Q(0,﹣2)
∴在Rt△AOQ中,∠AOG=90°,AQ=,取AQ的中点G,连接OG,则OG=GQ=AQ=,此时,∠AQO=∠GOQ
把△AOQ绕点O顺时针旋转一定的角度α(0°<α<360°),得到△A′OQ′,其中边A′Q′交坐标轴于点G
①如图2
G点落在y轴的负半轴,则G(0,﹣),过点Q'作Q'I⊥x轴交x轴于点I,且∠GOQ'=∠Q'
则∠IOQ'=∠OA'Q'=∠OAQ,
∵sin∠OAQ===
∴sin∠IOQ'===,解得:|IO′|=
∴在Rt△OIQ'中根据勾股定理可得|OI|=
∴点Q'的坐标为Q'(,﹣);
②如图3,
当G点落在x轴的正半轴上时,同理可得Q'(,)
③如图4
当G点落在y轴的正半轴上时,同理可得Q'(﹣,)
④如图5
当G点落在x轴的负半轴上时,同理可得Q'(﹣,﹣).
综上所述,所有满足条件的点Q′的坐标为:(,﹣),(,),(﹣,),(﹣,﹣).
17.如图所示,二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象(记为抛物线L)与y轴交于点C,与x轴分别交于点A、B,点A、B的横坐标分别记为x1,x2,且0<x1<x2.
(1)若a=c,b=﹣3,且过点(1,﹣1),求该二次函数的表达式;
(2)若关于x的一元二次方程ax2+bx+c=0的判别式Δ=4.求证:当b<﹣时,二次函数y1=ax2+(b+1)x+c的图象与x轴没有交点.
(3)若AB2=,点P的坐标为(﹣,﹣1),过点P作直线l垂直于y轴,且抛物线的L的顶点在直线l上,连接OP、AP、BP,PA的延长线与抛物线L交于点D,若∠OPB=∠DAB,求x0的最小值.
解:(1)由题意得:y=ax2﹣3x+a,
∵函数过点(1,﹣1),
∴a﹣3+a=﹣1,
∴a=c=1,
∴y=x2﹣3x+1;
(2)由题意,一元二次方程ax2+bx+c=0的判别式Δ=4.
∴Δ=b2﹣4ac=4,
∴4ac=b2﹣4,
在函数中,,
∵,
∴2b+5<0,
即函数图象与x轴没有交点;
(3)因为函数顶点在直线l上,则有,
即b2﹣4ac=4a①,
∵,
∴,
即,
∴,
由①得:②,
∵∠OAP=∠DAB,∠OPB=∠DAB,
∴∠OAP=∠OPB,
∵∠OAP=∠OBP+∠APB,∠OPB=∠OPA+∠APB,
∴∠OBP=∠OPA,
则△OAP∽△OPB.
∴,
∴OA•OB=OP2,
∴.
∴,
∴.
由②得:,
∴,
∴当c=1时,.
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