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2025年中考数学二轮复习压轴题培优练习 角的关系综合问题(含答案)
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这是一份2025年中考数学二轮复习压轴题培优练习 角的关系综合问题(含答案),共25页。
如图所示,抛物线y=﹣x2+bx+3经过点B(3,0),与x轴交于另一点A,与y轴交于点C.
(1)求抛物线所对应的函数表达式;
(2)如图,设点D是x轴正半轴上一个动点,过点D作直线l⊥x轴,交直线BC于点E,交抛物线于点F,连接AC、FC.
①若点F在第一象限内,当∠BCF=∠BCA时,求点F的坐标;
②若∠ACO+∠FCB=45°,则点F的横坐标为 .
已知抛物线y=ax2+bx+c(a<0)过点A(﹣1,0)和C(0,3),与x轴交于另一点B,顶点为D.
(1)求a、b满足的关系式;
(2)对于抛物线上的任意两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),当y1=y2时,恒有|x1﹣1|=|x2﹣1|.
①求抛物线解析式;
②AC与BD的延长线交于点H,在x轴上方的抛物线上是否存在点P,使得∠OPB=∠AHB.若存在,求出一个符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
已知二次函数y=x2+(k﹣2)x﹣2k.
(1)当此二次函数的图象与x轴只有一个交点时,求该二次函数的解析式;
(2)当k>0时,直线y=kx十2交抛物线于A,B两点(点A在点B的左侧),点P在线段AB上,过点P做PM垂直x轴于点M,交抛物线于点N.
①求PN的最大值(用含k的代数式表示);
②若抛物线与x轴交于E,F两点,点E在点F的左侧.在直线y=kx+2上是否存在唯一一点Q,使得∠EQO=90°?若存在,请求出此时k的值;若不存在,请说明理由.
如图,抛物线y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9)与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,已知点B(3,0).
(1)求直线BC及抛物线的函数表达式;
(2)P为x轴上方抛物线上一点.
①若S△PBC=S△ABC,请直接写出点P的坐标;
②如图,PD∥y轴交BC于点D,DE∥x轴交AC于点E,求PD+DE的最大值;
(3)Q为抛物线上一点,若∠ACQ=45°,求点Q的坐标.
如图1,在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,抛物线y=ax2+bx+4与x轴交于点A、B(点A在点B左侧),与y轴交于点C,直线y=﹣x+4经过B、C两点,OB=4OA.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图2,点P为第四象限抛物线上一点,过点P作PD⊥x轴交BC于点D,垂足为N,连接PC交x轴于点E,设点P的横坐标为t,△PCD的面积为S,求S与t的函数关系式;
(3)在(2)的条件下,如图3,过点P作PF⊥PC交y轴于点F,PF=PE.点G在抛物线上,连接PG,∠CPG=45°,连接BG,求直线BG的解析式.
如图1,抛物线y=ax2﹣x+c与x轴交于A(﹣2,0)、B(4,0)两点,与y轴交于点C,直线l与抛物线交于A、D两点,其中D点的横坐标为2.
(1)求抛物线的解析式以及直线AD的解析式;
(2)点P是抛物线上位于直线AD下方的动点,过点P作x轴,y轴的平行线,交AD于点E、F,当PE+PF取最大值时,求点P的坐标;
(3)如图2,连接AC,点Q在抛物线上,且满足∠QAB=2∠ACO,求点的坐标.
抛物线y=x2﹣4x+c与直线I:y=kx交于点G(1,m)和点H,﹣1≤m<0,直线x=m﹣1交直线l于点A,交抛物线于点B.
(1)求c和k的值(用含m的代数式表示);
(2)过点A作x轴的平行线交抛物线于M,N两点(M在N的左侧),交y轴于点C.求的取值范围;
(3)在(2)的条件下,过点B作x轴的平行线,与抛物线另一个交点为D,若点E是线段BD的中点,探究∠MEN与∠ABC的数量关系,并说明理由.
如图,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于点A(3,0),与y轴交于点B,点C在直线AB上,过点C作CD⊥x轴于点D(1,0),将△ACD沿CD所在直线翻折,使点A恰好落在抛物线上的点E处.
(1)求抛物线解析式;
(2)连接BE,求△BCE的面积;
(3)抛物线上是否存在一点P,使∠PEA=∠BAE?若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
如图,抛物线y=mx2+3mx﹣2m+1的图象经过点C,交x轴于点A(x1,0),B(x2,0)(点A在点B左侧),且x2﹣x1=5,连接BC,D是AC上方的抛物线一点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接BC,CD,S△DCE:S△BCE是否存在最大值?若存在,请求出其最大值及此时点D的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)第二象限内抛物线上是否存在一点D,DF垂直AC于点F,使得△DCF中有一个锐角等于∠BAC的两倍?若存在,求点D的横坐标,若不存在,请说明理由.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C(0,3),与直线l:y=k(x﹣3)+3(k>0)交于D,E两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,连接BD,若△BDE的面积为6,求k的值;
(3)如图2,若直线l与抛物线交于M,N两点,与BC交于点P,且∠MBC=∠NBC.求P点的坐标.
\s 0 答案
解:(1)∵B(3,0)在抛物线y=﹣x2+bx+3上,
∴﹣32+3b+3=0,
∴b=2,
∴抛物线所对应的函数表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)①作点A关于直线BC的对称点G,AG交BC于点H,过点H作HI⊥x轴于点I,连接CG交抛物线于点F,此时,∠BCF=∠BCA,
y=﹣x2+2x+3,令x=0,则y=3,
令y=0,则﹣x2+2x+3=0,解得:x=3或=﹣1,
∴A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3).
∴OB=OC,AB=4,
∴△OCB是等腰直角三角形,则∠OCB=∠OBC=45°,
∴∠HAB=∠OBC=∠AHI=∠BHI=45°,
∴HI=AI=BI=eq \f(1,2)AB=2,
∴H(1,2),
∴G(3,4),
设直线CG的解析式为y=kx+3,
把G(3,4)代入得:4=3k+3,解得k=eq \f(1,3),
∴直线CF的解析式为y=eq \f(1,3)x+3,
∴,解得,
∴点F的坐标为(,);
②当点F在x轴上方时,如图,延长CF交x轴于N,
∵点B(3,0),点C(0,3),
∴OB=OC,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
∵A(﹣1,0),
∴OA=1,
∵∠ACO+∠FCB=45°,∠CBO=∠FCB+∠CNO=45°.
∴∠ACO=∠CNO,
∵∠COA=∠CON=90°,
∴△CAO∽△NCO,
∴,∴,
∴ON=9,
∴点N(9,0),
设直线CF的解析式为y=k′x+3,
把N(9,0)代入得:0=9k′+3,解得k′=﹣eq \f(1,3),
∴直线CF的解析式为y=﹣eq \f(1,3)x+3,
∴﹣eq \f(1,3)x+3=﹣x2+2x+3,∴x1=0(舍去),x2=eq \f(7,3),
∴点的横坐标为eq \f(7,3);
当点F在x轴下方时,如图,设CF与x轴交于点M,
∵∠ACO+∠FCB=45°,∠FCB+∠OCM=45°.
∴∠ACO=∠OCM,
∵OC=OC,∠COA=∠COM=90°,
∴△CAO≌△CMO(ASA),
∴OM=OA=1,
∴点M(1,0),
同理直线CF解析式为:y=﹣3x+3.
∴﹣3x+3=﹣x2+2x+3,∴x1=0(舍去),x2=5,
∴点的横坐标为5.
综上所述,点F的横坐标为eq \f(7,3)或5.
故答案为:eq \f(7,3)或5.
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a<0)过点A(﹣1,0)和C(0,3),
∴,∴a﹣b+3=0,
∴a﹣b=﹣3;
(2)①∵对于抛物线上的任意两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),当y1=y2时,恒有|x1﹣1|=|x2﹣1|,
∴该抛物线的对称轴为直线x=1.
∴=1.
∴b=﹣2a.
∵a﹣b=﹣3,
∴a﹣(﹣2a)=﹣3,
∴a=﹣1.
∴b=﹣2a=2.
∴抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3;
②在x轴上方的抛物线上存在点P,使得∠OPB=∠AHB,符合条件的点P的坐标为(0,3).理由:
令y=0,则﹣x2+2x+3=0,解:x=3或﹣1,
∴B(3,0).
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4).
设直线AC的解析式为y=dx+e,
∴,解得:,
∴直线AC的解析式为y=3x+3.
设直线BD的解析式为y=kx+n,
,解得:.
∴直线BD的解析式为y=﹣2x+6.
∴,解得:,
∴H(eq \f(3,5),eq \f(24,5)).
过点H作HE⊥OB于点E,过点A作AF⊥HB于点F,如图,
则HE=eq \f(24,5),OE=eq \f(3,5).∵B(3,0),A(﹣1,0),C(0,3),
∴OB=3,OC=3,OA=1.
∴BE=OB﹣OE=eq \f(12,5),AB=OA+OB=4.
∴BH=eq \f(12,5)eq \r(5).
∵∠HEB=∠OFB=90°,∠HBE=∠OBF,
∴△HEB∽△OFB,
∴,∴,
∴BF=eq \f(4\r(5),5),AF=eq \f(8\r(5),5).
∴HF=HB﹣BF=eq \f(8\r(5),5),
∴AF=HF,
∵AF⊥BD,
∴△AFH为等腰直角三角形,
∴∠AHB=45°.
∵OB=OC=3,∠COB=90°,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
∴当点P与点C重合时,满足∠OPB=∠AHB=45°,
∴在x轴上方的抛物线上存在点P,使得∠OPB=∠AHB,符合条件的点P的坐标为(0,3).
解:(1)当y=0时,x2+2(k﹣2)x﹣2k=0,
∴(x﹣2)(x+k)=0,
∴x1=2,x2=﹣k,
∵二次函数的图象与x轴只有一个交点,
∴k=﹣2,
∴该二次函数的解析式为y=x2﹣4x+4;
(2)①设点P的坐标为(m,km+2),则点N的坐标为(m,m2+(k﹣2)m﹣2k),
∴PN=km+2﹣[m2+(k﹣2)m﹣2k]=﹣m2+2m+2+2k=﹣(m﹣1)2+3+2k,
∴当m=1时,PN取得最大值,最大值为3+2k;
②如图,存在唯一的Q点,使∠EQO=90°:设直线y=kx+2交x周于G,交y轴于H,OE的中点记作I,作IQ⊥GH于Q,连接IH,
当IQ=eq \f(1,2)OE,∠EQO=90°且有唯一的点Q,
当y=0时,kx+2=0,
∴x=﹣,∴OG=,
当x=0时,y=2,
∴OH=2,
∴GH=,
由(1)知:OE=k,∴OI=IQ=,
∵S△GOH=S△HOI+S△GIH,
∴,
∴2×=2×+,
∴k=eq \f(4,3).
解:(1)将点B(3,0)代入y=mx2+(m2+3)x﹣(6m+9),
∴m2+m=0,
解得m=0(舍)或m=﹣1,
∴y=﹣x2+4x﹣3,
令x=0,则y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
设直线BC的函数表达式为y=kx+b,
将点B(3,0),C(0,﹣3)代入,
得,解得,
∴y=x﹣3;
(2)①如图1,过点A作AP∥BC,则S△PBC=S△ABC,
∵直线BC的解析式为y=x﹣3,
∴直线AP的表达式为y=x﹣1.
联立.解得 (舍)或,
∴P(2,1);
②由(1)知直线BC的表达式为y=x﹣3,
设直线AC的解析式为y=k'x+b',
∴,解得,
∴y=3x﹣3,
设点P(t,﹣t2+4t﹣3),则点D(t,t﹣3),,
∴PD=﹣t2+4t﹣3﹣(t﹣3)=﹣t2+3t,,
∴=﹣(t﹣)2+,
∴当时,PD+DE取最大值;
(3)如图2,在抛物线上取点Q,使∠ACQ=45°,
过点B作BM⊥BC,交CQ的延长线于点M,过点M作MN⊥x轴于点N,
∵B(3,0),C(0,﹣3)
∴OB=OC=3,BC=3eq \r(2),
∴△OBC为等腰直角三角形,
∴△BMN为等腰直角三角形,
∵∠ACQ=45°,
∴∠OCA=∠BCM,
∵A(1,0),
∴,∴,
∵,∴,
∴BN=NM=1,
∴M(4,﹣1),
∴直线CQ的解析式为y=eq \f(1,2)x﹣3,
设点Q(n,eq \f(1,2)n﹣3),∴eq \f(1,2)x﹣3=﹣n2+4n﹣3,
整理得:n2﹣eq \f(7,2)n=0,解得n=eq \f(7,2)或n=0(舍),
∴Q(eq \f(7,2),﹣eq \f(5,4)).
解:(1)在直线y=﹣x+4中,令x=0,则y=4,
∴C(0,4),
令y=0,则x=4,
∴B(4,0),
∴OB=4,
∵OB=4OA,
∴OA=1,
∴A(1,0),
将A(1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+4,
∴,解得,
∴y=x2﹣5x+4;
(2)∵点P的横坐标为t,
∴P(t,t2﹣5t+4)(1<t<4),
∵PD⊥x轴,
∴D(t,﹣t+4),
∴PD=﹣t+4﹣t2+5t﹣4=﹣t2+4t,
∴S=eq \f(1,2)×t×(﹣t2+4t)=﹣eq \f(1,2)t3+2t2;
(3)过点P作PM⊥y轴交于M,
∵PN⊥x轴,
∴∠NPM=90°,
∵PF⊥PC,
∴∠FPE=90°,
∴∠FPM=∠EPN,
∵PE=PF,
∴△PFM≌△PEN(ASA),
∴PM=PN,
∴t=﹣(t2﹣5t+4),
解得t=2,
∴P(2,﹣2),
∵PD∥OC,
∴∠OCA=∠CPD,
∵∠OCB=∠CPG=45°,
∴∠PCB=∠DPG,
又∵PD∥OC,
∴=,即=,解得EN=,
∴BE=2+=,过点E作EK⊥BC交于K,
∵∠OBC=45°,
∴EK=BK=,∴CK=4﹣=,
∴tan∠ECB==,
过点G作GH⊥PD交PD的延长线于点H,
设G(m,m2﹣5m+4),
∴=,
解得m=2(舍)或m=5,
∴G(5,4),
设直线BG的解析式为y=kx+n,
∴,解得,
∴y=4x﹣16.
解:(1)将A(﹣2,0),B(4,0)代入y=ax2﹣x+c,
得,解得,
∴抛物线解析式为y=eq \f(1,2)x2﹣x﹣4,
当x=2时,y=﹣4,
∴D(2,﹣4),
设直线AD的解析式为y=kx+b,
将A(﹣2,0)D(2,﹣4)代入,
得,解得,
∴直线AD的解析式为y=﹣x﹣2;
(2)根据题意作图,如图1,
在y=﹣x﹣2上,当x=0时,y=﹣2,
∴AD与y轴的交点M的坐标为(0,﹣2),
∴OA=OM,∠AOM=90°,
∴∠OAB=45°,
∵PE∥x轴,PF∥y轴,
∴∠PEF=∠OAB=45°,∠EPF=90°,
∴PF=PE,
设P(x,eq \f(1,2)x2﹣x﹣4),F(x,﹣x﹣2),∴PF=﹣eq \f(1,2)x2+2,
∵P在AD的下方,∴﹣2<x<2,
当x=0时,PF有最大值为2,此时PF+PE最大,
∴P(0,﹣4);
(3)在BO上截取ON=OA,连接CN,过点A作AH⊥CN,如图2,
∵点A(﹣2,0),点C(0,﹣4),
∴OA=2,OC=4,
∴AC=2eq \r(5),
∵ON=OA,∠CON=∠COA=90°,OC=OC,
∴△OCN≌△OCA(SAS),
∴∠ACO=∠NCO,CN=AC=2eq \r(5),
∴∠NCA=2∠ACO,
∵∠QAB=2∠ACO,
∴∠QAB=∠NCA,
∵S△ANC=eq \f(1,2)AN×OC=eq \f(1,2)AH×CN,
∴AH=eq \f(8\r(5),5),∴CH=eq \f(6\r(5),5),
∴tan∠NCA=eq \f(4,3),
如图3,当点Q在AB的下方时,设AQ与y轴交于点I,
∵∠QAB=∠NCA,
∴tan∠NCA=tan∠QAB=eq \f(4,3),∴OI=eq \f(8,3),∴点I(0,﹣eq \f(8,3)),
又∵点A(﹣2,0),
∴直线AQ解析式为:y=﹣eq \f(4,3)x﹣,联立方程组得:
,解得:或 (不合题意舍去),
∴点Q坐标为(eq \f(4,3),﹣eq \f(40,9)),
当点Q在AB的上方时,同理可求直线AQ解析式为:y=eq \f(4,3)x+eq \f(8,3),
联立方程组得:
,解得: (不合题意舍去)或,
∴点Q坐标为(,),
综上所述:点Q的坐标为(,﹣)或(,).
解:(1)∵抛物线y=x2﹣4x+c与直线I:y=kx交于点G(1,m),
∴m=12﹣4×1+c,m=k×1,
∴c=m+3,k=m;
(2)∵直线x=m﹣1交直线l于点A,
∴y=m(m﹣1)=m2﹣m,
∴A(m﹣1,m2﹣m),
∵直线x=m﹣1交抛物线于点B,
∴y=x2﹣4x+m+3=(m﹣1)2﹣4(m﹣1)+m+3=m2﹣5m+8,
∴B(m﹣1,m2﹣5m+8),
∴AB=﹣4m+8,
∵过点A作x轴的平行线交抛物线于M,N两点(M在N的左侧),交y轴于点C,
∴C(0,m2﹣m),点M的纵坐标与点A的纵坐标相等,
∴m2﹣m=x2﹣4x+m+3,
解得:x1=m+1,x2=﹣m+3,
∴M(m+1,m2﹣m),N(﹣m+3,m2﹣m),
∴AM=m+1﹣(m﹣1)=2,
∴==﹣2m+4,
∵﹣2<0,且﹣1≤m<0,
∴的值随着m的增大而减小,
当m=﹣1时,=﹣2×(﹣1)+4=6,
当m=0时,=﹣2×0+4=4,
∴4≤≤6;
(3)∠MEN=2∠ABC.理由如下:
∵BD∥x轴,
∴点D的纵坐标与点B的纵坐标相等,
∴m2﹣5m+8=x2﹣4x+m+3,解得:x1=m﹣1,x2=﹣m+5,
∴D(﹣m+5,m2﹣5m+8),
∵点E是线段BD的中点,
∴E(2,m2﹣5m+8),
如图,设直线x=2交直线MN于点F,则F(2,m2﹣m),
∴MF=NF=﹣m+1,EF=m2﹣5m+8﹣(m2﹣m)=﹣4m+8,
∵AC=0﹣(m﹣1)=﹣m+1,AB=﹣4m+8,
∴tan∠ABC==,
∵tan∠MEF==,tan∠NEF==,
∴∠MEF=∠NEF=∠ABC,
∴∠MEN=2∠ABC.
解:(1)∵将△ACD沿CD所在直线翻折,使点A恰好落在抛物线上的点E处,点A的坐标为(3,0),点D的坐标为(1,0),
∴点E的坐标为(﹣1,0).
将A(3,0),E(﹣1,0)代入y=ax2+bx+3,
得:,解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3.
(2)当x=0时,y=﹣1×(0)2+2×0+3=3,
∴点B的坐标为(0,3).
设直线AB的解析式为y=mx+n(m≠0),
将A(3,0),B(0,3)代入y=mx+n,
得:,解得:,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+3.
∵点C在直线AB上,CD⊥x轴于点D(1,0),当x=1时,y=﹣1×1+3=2,
∴点C的坐标为(1,2).
∵点A的坐标为(3,0),点B的坐标为(0,3),点C的坐标为(1,2),点E的坐标为(﹣1,0),
∴AE=4,OB=3,CD=2,
∴S△BCE=S△ABE﹣S△ACE=eq \f(1,2)AEOB﹣eq \f(1,2)AECD=eq \f(1,2)×4×3﹣eq \f(1,2)×4×2=2,
∴△BCE的面积为2.
(3)存在,理由如下:
∵点A的坐标为(3,0),点B的坐标为(0,3),
∴OA=OB=3.
在Rt△AOB中,∠AOB=90°,OA=OB,
∴∠BAE=45°.
∵点P在抛物线上,
∴设点P的坐标为(m,﹣m2+2m+3).
①当点P在x轴上方时记为P1,过点P1作P1M⊥x轴于点M,
在Rt△EMP1中,∠P1EA=45°,∠P1ME=90°,
∴EM=P1M,即m﹣(﹣1)=﹣m2+2m+3,
解得:m1=﹣1(不合题意,舍去),m2=2,
∴点P1的坐标为(2,3);
②当点P在x轴下方时记为P2,过点P2作P2N⊥x轴于点N,
在Rt△ENP2中,∠P2EN=45°,∠P2NE=90°,
∴EN=P2N,即m﹣(﹣1)=﹣(﹣m2+2m+3),
解得:m1=﹣1(不合题意,舍去),m2=4,
∴点P2的坐标为(4,﹣5).
综上所述,抛物线上存在一点P,使∠PEA=∠BAE,点P的坐标为(2,3)或(4,﹣5).
解:(1)∵抛物线y=mx2+3mx﹣2m+1的图象交x轴于点A(x1,0),B(x2,0),
∴x1,x2是方程mx2+3mx﹣2m+1=0的两根,
∴x1+x2=﹣3,x1x2=.
∵x2﹣x1=5,
∴=25.即:﹣4x1x2=25,
∴9﹣4×=25.解得:m=﹣eq \f(1,2).
∴抛物线的解析式为y=﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+2.
(2)S△DCE:S△BCE存在最大值eq \f(4,5),此时点D的坐标为(﹣2,3),理由:
令y=0,则﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+2=0,解得:x=﹣4或1,
∴A(﹣4,0),B(1,0),令x=0,则y=2,∴C(0,2).
设直线AC的解析式为y=kx+b,
∴,解得:,
∴直线AC的解析式为y=eq \f(1,2)x+2.
过点D作DH⊥x轴于点H,交AC于点M,过点B作BN⊥x轴于点B,交直线AC于点N,如图,
则DM∥BN,∴△EDM∽△EBN,
∴.
设D(a,﹣eq \f(1,2)a2﹣eq \f(3,2)a+2),则M(a,﹣eq \f(1,2)a+2),
∴DM=(﹣eq \f(1,2)a2﹣eq \f(3,2)a+2)﹣(﹣eq \f(1,2)a+2)=﹣eq \f(1,2)a2﹣2a.
当x=1时,y=eq \f(1,2)×1+2=eq \f(5,2),∴N(1,eq \f(5,2)).∴BN=eq \f(5,2).
∵等高的三角形的面积比等于底的比,
∴S△DCE:S△B∁E=.
∴S△DCE:S△B∁E=﹣eq \f(1,5)a2﹣eq \f(4,5)a=﹣eq \f(1,5)(a+2)2+eq \f(4,5),
∵﹣eq \f(1,5)<0,
∴当a=﹣2时,S△DCE:S△BCE有最大值为eq \f(4,5),此时点D(﹣2,3);
(3)第二象限内抛物线上存在一点D,DF垂直AC于点F,使得△DCF中有一个锐角等于∠BAC的两倍,点D的横坐标为﹣2或﹣,理由:
∵A(﹣4,0),B(1,0),C(0,2),
∴OA=4,OB=1,OC=2,
∴AC=2eq \r(5),BC=eq \r(5),AB=OA+OB=5.
∵AC2+BC2=25=AB2,
∴△ABC为直角三角形,∠ACB=90°.
取AB的中点P,连接OP,则P(﹣eq \f(3,2),0),
∴OP=eq \f(3,2).∴PA=PB=PC=eq \f(5,2),
∴∠BAC=∠PCA.
∵∠CPB=∠BAC+∠PCA,
∴∠CPB=2∠BAC.
过点D作DR⊥y轴于点R,延长交AC于点G,如图,
①当∠DCF=2∠BAC时,
设D(m,﹣eq \f(1,2)m2﹣eq \f(3,2)m+2),则DR=﹣m,OR=﹣eq \f(1,2)m2﹣eq \f(3,2)m+2,
∴CR=OR﹣OC=﹣eq \f(1,2)m2﹣eq \f(3,2)m.
∵DR⊥y轴,OA⊥y轴,
∴DR∥AB,
∴∠G=∠BAC.
∵∠DCF=∠G+∠CDG,∠DCF=2∠BAC,
∴∠CDG=∠G=∠BAC.
∵tan∠BAC=,∴tan∠CDR=eq \f(1,2).
∴,得:m=﹣2或0(舍去),
∴m=﹣2.
∴点D的横坐标为﹣2;
②当∠FDC=2∠BAC时,
∵∠CPB=2∠BAC,
∴∠FDC=∠CPB.
∵tan∠CPB=eq \f(4,3),∴tan∠FDC=eq \f(4,3),
∵tan∠FDC=,∴,
设FC=4n,则DF=3n,∴CD=5n.
∵tan∠G=tan∠BAC=eq \f(1,2),
∴tan∠G=,
∴FG=6n.
∴CG=FG﹣FC=2n.
∵tan∠G=,∴RC=n,
∴DR==n,∴,
解得:a=﹣eq \f(29,11)或0(舍去),
∴a=﹣eq \f(29,11),即点D的横坐标为﹣eq \f(29,11),
综上,第二象限内抛物线上存在一点D,DF垂直AC于点F,使得△DCF中有一个锐角等于∠BAC的两倍,点D的横坐标为﹣2或﹣eq \f(29,11).
解:(1)∵抛物线与x轴交于点A(﹣1,0),B(3,0),
∴设y=a(x+1)(x﹣3),把C(0,3)代入得,3=a×(0+1)×(0﹣3),
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)∵直线l:y=k(x﹣3)+3,当x=3时,y=3,
∴点F(3,3)是直线l上一定点,
如图1,连接BF,则BF∥y轴,BF=3,
∵S△BDF﹣S△BEF=S△BDE=6,
∴eq \f(1,2)BF(3﹣xD)﹣eq \f(1,2)BF(3﹣xE)=6,即eq \f(3,2)(xE﹣xD)=6,
∴xE﹣xD=4,
联立得:﹣x2+2x+3=k(x﹣3)+3,
整理得:x2+(k﹣2)x﹣3k=0,
∴xD+xE=2﹣k,xDxE=﹣3k,
∵(xD+xE)2﹣4xDxE=(xE﹣xD)2,
∴(2﹣k)2﹣4×(﹣3k)=42,解得:k1=﹣4+2eq \r(7),k2=﹣4﹣2eq \r(7),
∵k>0,∴k=﹣4+2eq \r(7);
(3)设M(x1,﹣x12+2x1+3),N(x2,﹣x22+2x2+3),
如图2,分别过点M、N作ME⊥x轴于点E,NQ⊥BF于点Q,
∵C(0,3),B(3,0),
∴OB=OC,
∵∠BOC=90°,
∴∠OBC=45°,∠CBQ=45°,
∵∠MBC=∠NBC,
∴∠MBE=∠NBQ,
∴tan∠MBE=tan∠NBQ,
∴=,
∴=,即=,
∴x1+x2+x1x2=0,
由(2)知:x1+x2=2﹣k,x1x2=﹣3k,
∴2﹣k﹣3k=0,解得:k=eq \f(1,2),
∴直线l的解析式为y=eq \f(1,2)(x﹣3)+3,
设直线BC的解析式为y=mx+n,
则,解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
联立方程组得,解得:,
∴P点的坐标为(1,2).
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