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2025年中考数学二轮复习压轴题培优练习 菱形存在问题(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 菱形存在问题(含答案),共27页。试卷主要包含了B,交y轴于C.等内容,欢迎下载使用。
如图,抛物线与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0),交y轴于C(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)P是直线BC上方的抛物线上的一个动点,设P的横坐标为t,P到BC的距离为h,求h与t的函数关系式,并求出h的最大值;
(3)设点M是x轴上的动点,在平面直角坐标系中,存在点N,使得以点A、C、M、N为顶点的四边形是菱形,直接写出所有符合条件的点N坐标.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴分别交于点A(﹣1,0)和点B,与y轴交于点C(0,3).
(1)求抛物线的解析式及对称轴;
(2)如图,点D与点C关于对称轴对称,点P在对称轴上,若∠BPD=90°,求点P的坐标;
(3)点M是抛物线上一动点,点N在抛物线的对称轴上,是否存在以A、B、M、N为顶点的四边形为菱形,若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
如图,抛物线y=ax2+bx+6(a≠0)与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,顶点为D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若在线段BC上存在一点M,使得∠BMO=45°,过点O作OH⊥OM交BC的延长线于点H,求点M的坐标;
(3)点P是y轴上一动点,点Q是在对称轴上一动点,是否存在点P,Q,使得以点P,Q,C,D为顶点的四边形是菱形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
如图,直线y=﹣2x+8分别交x轴,y轴于点B,C,抛物线y=﹣x2+bx+c过B,C两点,其顶点为M,对称轴MN与直线BC交于点N.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)如图1,点P是线段BC上一动点,过点P作PD⊥x轴于点D,交抛物线于点Q,问:是否存在点P,使四边形MNPQ为菱形?并说明理由;
(3)如图2,点G为y轴负半轴上的一动点,过点G作EF∥BC,直线EF与抛物线交于点E,F,与直线y=﹣4x交于点H,若,求点G的坐标.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2﹣x+c(a≠0)与x轴交于点A、B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C.OA、OB的长是不等式组的整数解(OA<OB),点D(2,m)在抛物线上.
(1)求抛物线的解析式及m的值;
(2)y轴上的点E使AE和DE的值最小,则OE= ;
(3)将抛物线向上平移,使点C落在点F处.当AD∥FB时,抛物线向上平移了 个单位;
(4)点M在在y轴上,平面直角坐标系内存在点N使以点A、B、M、N为顶点的四边形为菱形,请直接写出点N的坐标.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,其中A(﹣1,0),B(4,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)连接BC,在直线BC上方的抛物线上有一动点D,连接AD,与直线BC相交于点E,当DE:AE=4:5时,求tan∠DAB的值;
(3)点P是直线BC上一点,在平面内是否存在点Q,使以点P,Q,C,A为顶点的四边形是菱形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
在平面直角坐标系中,抛物线C1:y=﹣x2﹣4x﹣2的顶点为A,与y轴交于点B,将抛物线C1绕着平面内的某一点旋转180°得到抛物线C2,抛物线C2与y轴正半轴相交于点C.
(1)求A、B两点的坐标;
(2)若抛物线C2上存在点D,使得以A、B、C、D四点为顶点的四边形为菱形,请求出此时抛物线C2的表达式.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+2交x轴于点A、B,交y轴于点C.
(1)求△ABC的面积;
(2)如图,过点C作射线CM,交x轴的负半轴于点M,且∠OCM=∠OAC,点P为线段AC上方抛物线上的一点,过点P作AC的垂线交CM于点G,求线段PG的最大值及点P的坐标;
(3)将该抛物线沿射线AC方向平移eq \r(5)个单位后得到的新抛物线为y′=ax2+bx+c(a≠0),新抛物线y′与原抛物线的交点为E,点F为新抛物线y′对称轴上的一点,在平面直角坐标系中是否存在点Q,使以点A、E、F、Q为顶点的四边形为菱形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
如图1,抛物线y=ax2+bx+c与x轴相交于点B、C(点B在点C左侧),与y轴相交于点A.已知点B坐标为B(1,0),BC=3,△ABC面积为6.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,点P为直线AC下方抛物线上一动点,过点P作PD∥AB,交线段AC于点D.求PD长度的最大值及此时P点的坐标;
(3)如图2,将抛物线向左平移eq \f(7,2)个单位长度得到新的抛物线,M为新抛物线对称轴l上一点,N为平面内一点,使得以点A、B、M、N为顶点的四边形为菱形,请直接写出点N的坐标,并写出求解其中一个N点坐标的过程.
如图,抛物线y=ax2+bx+4经过点A(﹣2,0),点B(4,0),与y轴交于点C,过点C作直线CD∥x轴,与抛物线交于点D,作直线BC,连接AC.
(1)求抛物线的函数表达式,并用配方法求抛物线的顶点坐标;
(2)E是抛物线上的点,求满足∠ECD=∠ACO的点E的坐标;
(3)点M在y轴上,且位于点C的上方,点N在直线BC上,点P为直线BC上方抛物线上一点,若以点C,M,N,P为顶点的四边形是菱形,求菱形的边长.
\s 0 答案
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c过A(﹣1,0)、B(3,0)、C(0,3)三点,
∴,解得 ,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(2)如图1,过点P作PD⊥x轴于点D,交BC于点E,PH⊥BC于点H,连接PB、PC,‘
∵B(3,0)、C(0,3),
∴OB=OC=3,BC=3eq \r(2),
设直线BC解析式为y=kx+n,
则,解得 ,
∴直线BC解析式为y=﹣x+3,
∵点P的横坐标为t,且在抛物线y=﹣x2+2x+3上,
∴P(t,﹣t2+2t+3),
又∵PD⊥x轴于点D,交BC于点E,
∴D(t,0),E(t,﹣t+3),
∴PE=(﹣t2+2t+3)﹣(﹣t+3)=﹣t2+3t,
∴S△PBC=eq \f(1,2)PE( xB﹣xC )=eq \f(1,2)(﹣t2+3t)×3=﹣eq \f(3,2)t2+eq \f(9,2)t,
又∵S△PBC=eq \f(1,2)BCPH=eq \f(1,2)×3 eq \r(2)h=eq \f(3\r(2),2)h,
∴eq \f(3\r(2),2)h=﹣eq \f(3,2)t2+eq \f(9,2)t,
∴h与t的函数关系式为:h=﹣eq \f(\r(2),2)t2+eq \f(3\r(2),2)t(0<t<3),
∵,
∴当t=eq \f(3,2)时,h有最大值为eq \f(9,8)eq \r(2);
(3)存在.①若AM为菱形对角线,如图2,
则AM与CN互相垂直平分,∴N(0,﹣3);
②若CM为菱形对角线,如图3和图4,
则CN=AM=AC=,∴N(﹣,3)或N(,3);
③若AC为菱形对角线,如图5,
则CN=AM=CM,设M(m,0),
由CM2=AM2,得m2+32=(m+1)2,解得m=4,
∴CN=AM=CM=5,
∴N(﹣5,3).
综上可知存在点N,使得以点A、C、M、N为顶点的四边形是菱形,符合条件的点N有4个:(0,﹣3)或(﹣eq \r(10),3)或(eq \r(10),3)或(﹣5,3).
解:(1)将点A(﹣1,0)、点C(0,3)代入y=﹣x2+bx+c,
∴,解得,
∴y=﹣x2+2x+3,
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴抛物线的对称轴为直线x=1;
(2)令﹣x2+2x+3=0,解得x=﹣1(舍去)或x=3,
∴B(3,0),
∵点D与点C关于对称轴对称,
∴D(2,3),
∴BD的中点H为(eq \f(5,2),eq \f(3,2)),BD=eq \r(10),
∵∠BPD=90°,
∴PH=eq \f(1,2)BD,
设P(1,t),
∴(eq \f(3,2))2+(eq \f(3,2)﹣t)2=eq \f(1,4)×10,解得t=1或t=2,
∴P(1,1)或(1,2);
(3)存在以A、B、M、N为顶点的四边形为菱形,理由如下:
设M(m,﹣m2+2m+3),N(1,n),
①当AB为菱形的对角线时,AM=AN,
∴,解得,
∴N(1,﹣4);
②当AM为菱形对角线时,AB=AN,
∴,此时无解;
③当AN为菱形对角线时,AB=AM,
∴,此时无解;
综上所述:N点坐标为(1,﹣4).
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+6经过点A(﹣1,0),B(3,0)两点,
∴,解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣2x2+4x+6;
(2)由(1)得,点C(0,6),
设直线BC的解析式为y=kx+c,
∵直线BC经过点B(3,0),C(0,6),
∴,解得:
∴直线BC的解析式为y=﹣2x+6,
设点M的坐标为(m,﹣2m+6)(0<m<3),
如图1,过点M作MN⊥y轴于点N,过点H作HK⊥y轴于点K,
则∠MNO=∠OKH=90°,
∵OH⊥OM,
∴∠MOH=90°,
∵∠OMB=45°,
∴△MOH是等腰直角三角形,
∴OM=OH.
∵∠MON+∠KOH=90°,∠OHK+∠KOH=90°,
∴∠MON=∠OHK,
∴△OMN≌△HOK(AAS),
∴MN=OK,ON=HK.
∴H(﹣2m+6,﹣m),
∵点H(﹣2m+6,﹣m)在直线y=﹣2x+6上,
∴﹣2(﹣2m+6)=﹣m,解得:m=eq \f(6,5),
把m=eq \f(6,5)代入y=﹣2x+6得:y=eq \f(18,5),
∴当∠OMB=45°时,点M的坐标为(eq \f(6,5),eq \f(18,5));
(3)存在,理由如下:
∵抛物线的解析式为y=﹣2x2+4x+6=﹣2(x﹣1)2+8,顶点为D,
∴点D的坐标为(1,8),
分两种情况讨论:
①当CD为菱形的边时,如图2,过C作CE⊥DQ于E
∵C(0,6),D(1,8),
∴CD=eq \r(5),
∴DQ=CD=eq \r(5),
∴Q点的坐标为(1,8﹣eq \r(5))或(1,8+eq \r(5));
②当CD为菱形的对角线时,
如图3,设点Q(1,m),P(0,n),
∵C(0,6),D(1,8),
∴m+n=6+8=14,
∴n=14﹣m,
∴P(0,14﹣m),
∴PC=14﹣m﹣6=8﹣m,
∵CQ=,PC=CQ,
∴8﹣m=,解得:m=eq \f(27,4),
∴点Q的坐标为(1,eq \f(27,4));
综上所述,点Q的坐标为(1,8﹣eq \r(5))或(1,8+eq \r(5))或(1,eq \f(27,4)).
解:(1)∵直线y=﹣2x+8分别交x轴,y轴于点B,C,
∴B(4,0),C(0,8),
∵抛物线y=﹣x2+bx+c过B,C两点,
∴,解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+8;
(2)不存在点P,使四边形MNPQ为菱形.理由如下:
设P(t,﹣2t+8),
∵PD⊥x轴,
∴PD∥y轴,即PQ∥y轴,
则Q(t,﹣t2+2t+8),
∴PQ=﹣t2+2t+8﹣(﹣2t+8)=﹣t2+4t,
∵y=﹣x2+2x+8=﹣(x﹣1)2+9,
∴抛物线的顶点为M(1,9),对称轴为直线x=1,
∴N(1,6),
∴MN=9﹣6=3,MN∥y轴,
∴PQ∥MN,
要使四边形MNPQ为菱形,必须PQ=MN=PN,
由﹣t2+4t=3,解得:t=1或t=3,
当t=1时,点P与点N重合,点Q与点M重合,舍去;
当t=3时,P(3,2),Q(3,5),
∴PQ=5﹣2=3,
∴PQ=MN,
∵PQ∥MN,
∴四边形MNPQ是平行四边形,
∵PN=2eq \r(5),
∴PN≠MN,
故四边形MNPQ不能为菱形.
(3)如图(2),连接MG,过点H、E、F分别作y轴的垂线,垂足依次为K、L、T,
设G(0,m),
∵EF∥BC,直线BC:y=﹣2x+8,
∴直线EF的解析式为y=﹣2x+m,
∵直线EF与直线y=﹣4x交于点H,
∴,解得:,
∴H(﹣eq \f(1,2)m,2m),∴HK=﹣eq \f(1,2)m,GK=﹣m,
在Rt△GHK中,HG=﹣eq \f(\r(5),2)m,
∵直线EF与抛物线交于点E,F,
∴﹣x2+2x+8=﹣2x+m,
整理得:x2﹣4x+m﹣8=0,
∴xE+xF=4,xExF=m﹣8,
在Rt△BOC中,OB=4,OC=8,
∴BC=4eq \r(5),
∴sin∠BCO=eq \f(\r(5),5),
∵EF∥BC,
∴∠FGT=∠EGL=∠BCO,
∴sin∠FGT=sin∠EGL=sin∠BCO=eq \f(\r(5),5),
∴EG=﹣eq \r(5)xE,FG=eq \r(5)xF,
∴﹣===,
∵﹣=,∴=,解得:m=﹣8,
∴点G的坐标为(0,﹣8).
解:(1)所给不等式组的解集为2≤x<4,其整数解为2,3,
∵OA、OB的长是所给不等式组的整数解,且OA<OB,
∴OA=2,OB=3,则A(﹣2,0),B(3,0),
∵点A、B在抛物线上,
∴,解得a=1,c=-6,
∴所求的抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣6,
∵点D(2,m)在抛物线上,
∴m=22﹣2﹣6=﹣4;
(2)如图1所示,连接AD交y轴于点E,则此时AE+ED最小,
设直线AD的解析式为y=kx+b(k≠0),
∵点A(﹣2,0),D(2,﹣4)在直线AD上,
∴,解得,
∴直线AD的函数解析式为y=﹣x﹣2,
当x=0时,y=﹣2,
即E(0.﹣2),
∴OE=|﹣2|=2,
故答案为:2;
(3)如图1,
∵AD∥FB,
∴△AEO∽△BFO,
∴=,
∵OE=OA=2,
∴OF=OB=3,
∵C(0,﹣6),
∴OC=|﹣6|=6,
∴CF=CO+OF=6+3=9,
∴抛物线向上平移9个单位,
故答案为:9;
(4)∵以A、B、M、N为顶点的四边形是菱形,对角线互相垂直且平分,
由∵OA≠OB,
∴AB与MN不能作为一组对角线,
∴分两种情况:
①以AM与BN为对角线时,如图2①和图2②,
如图2①,AB=OA+OB=2+3=5,
∵四边形ABMN是菱形,
∴MN∥AB∥x轴,MN=MB=AB=5,
在Rt△MBO中,OM=4,
∴M(0,4),
∴N(﹣5,4),
如图2②,同理可得:N(﹣5,﹣4),
②以AN与BM为对角线时,如图2③和图2④,
如图2③,菱形的边长仍为5,MN∥x轴,
∵MO=eq \r(21),
∴M(0,eq \r(21)),
∴N(5,eq \r(21)),
如图2④,同理可得:N(5,﹣eq \r(21)),
综上所述,①②两种情况,符合条件的点N的坐标为:
N1(﹣5,﹣4)、N2(﹣5,4)、N3(5,eq \r(21))、N4(5,﹣eq \r(21)).
解:将A(﹣1,0),B(4,0)代入y=ax2+bx+3,
得,解得,
∴解析式为;
(2)当x=0时,,
∴C(0,3),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
将B(4,0),C(0,3)分别代入得,解得:,
∴直线BC的解析式为:y=﹣eq \f(3,4)+3,
过点D作y轴的平行线,交直线BC与点F,交x轴于点H,
过点A作y轴的平行线,交直线BC与点G,
∵A(﹣1,0),
∴当x=﹣1时,y=eq \f(15,4),
∴G(-1,eq \f(15,4)),AG=eq \f(15,4),
∵AG∥y轴∥DF,
∴△DEF∽△AEG,
∴,∴=,∴DF=3,
设,,
∴,解得:t1=t2=2,
∴D(2,eq \f(9,2)),
∴DH=eq \f(9,2),AH=1+2=3,
在Rt△ADH中,tan∠DAB=eq \f(3,2);
(3)存在,分三种情况:①如图2,四边形ACPQ是菱形,则PC=AC,
设P(x,﹣eq \f(3,4)x+3),
∵A(﹣1,0),C(0,3),
∴得:x=±eq \f(4,5)eq \r(10),
当x=﹣eq \f(4,5)eq \r(10)时,P(﹣eq \f(4,5)eq \r(10),eq \f(3,5)eq \r(10)+3),
∴Q(﹣eq \f(4,5)eq \r(10)﹣1,eq \f(3,5)eq \r(10)),
当x=eq \f(4,5)eq \r(10)时,P(eq \f(4,5)eq \r(10),﹣eq \f(3,5)eq \r(10)+3),
∴Q(eq \f(4,5)eq \r(10)﹣1,﹣eq \f(3,5)eq \r(10));
②如图3,四边形APCQ是菱形,
∵BC=AB=5,
∴B在AC的垂直平分线上,
∴P与B重合,
∴Q(﹣5,3);
③如图4,四边形ACQP是菱形,同理得P(1.6,eq \f(9,5)),
∴Q(2.6,eq \f(24,5));
综上,点Q的坐标为(﹣eq \f(4,5)eq \r(10)﹣1,eq \f(3,5)eq \r(10))或(eq \f(4,5)eq \r(10)﹣1,﹣eq \f(3,5)eq \r(10))或(﹣5,3)或(2.6,eq \f(24,5)).
解:(1)∵抛物线C1:y=﹣x2﹣4x﹣2=﹣(x+2)2+2,
∴顶点A(﹣2,2),
令x=0,可得y=﹣2,
∴B(0,﹣2).
(2)如图1中,当AB为菱形的边时,四边形ABCD是菱形,
由题意A(﹣2,2),B(0,﹣2),C(0,6),D(2,2),此时抛物线C1与C2关于T(0,2)成中心对称,
∴D(2,2)是抛物线C2的顶点,
∴抛物线C2的解析式为y=(x﹣2)2+2,即y=x2﹣4x+6.
如图2中,当AB是菱形的对角线时,四边形ADBC是菱形,
此时CA=BC,设C(0,m)则有,22+(2﹣m)2=(m+2)2,
∴m=eq \f(1,2),∴C(0,eq \f(1,2)),
∵AD=BC=eq \f(5,2),∴D(﹣2,﹣eq \f(1,2)),
设抛物线C2的解析式为y=x2+bx+eq \f(1,2),
把D(﹣2,﹣eq \f(1,2))代入y=x2+bx+eq \f(1,2),可得﹣eq \f(1,2)=4﹣2b+eq \f(1,2),解得b=eq \f(5,2),
∴抛物线C2的解析式为y=x2+eq \f(5,2)x+eq \f(1,2),
如图3中,当AB是菱形的边时,点C是抛物线的顶点(0,2eq \r(5)﹣2),可得抛物线的解析式为y=x2+2eq \r(5)﹣2.
综上所述,满足条件的抛物线的解析式为y=x2﹣4x+6或y=x2+eq \f(5,2)x+eq \f(1,2)或y=x2+2eq \r(5)﹣2.
解:(1)在y=﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+2中,令x=0,则y=2,
∴C(0,2),
∴OC=2,
令y=0,则﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+2=0,解得:x1=1,x2=﹣4,
∴A(﹣4,0),B(1,0),
∴AB=1﹣(﹣4)=5,
∴S△ABC=eq \f(1,2)ABOC=eq \f(1,2)×5×2=5;
(2)如图1,过点P作PN∥y轴,交AC于点T,交CM于点N,交x轴于点K,过点G作GH⊥PN于点H,则∠PNG=∠OCM,∠PHG=∠AKT=90°,
∵PG⊥AC,
∴∠PET=90°=∠AKT,
∴∠PTE+∠TPE=90°,∠OAC+∠ATK=90°,
∵∠PTE=∠ATK,
∴∠TPE=∠OAC,
∵∠OCM=∠OAC,
∴∠PNG=∠TPE=∠OAC,
∴PG=NG,
∵GH⊥PN,
∴PH=eq \f(1,2)PN,
∵tan∠OAC=tan∠OCM,
∴=,即=,
∴OM=1,
∴M(﹣1,0),
设直线OM的解析式为y=kx+b,
∵M(﹣1,0),C(0,2),
∴,解得:,
∴直线CM的解析式为y=2x+2,
设P(m,﹣eq \f(1,2)m2﹣eq \f(3,2)m+2),则N(m,2m+2),
∴PN=﹣eq \f(1,2)m2﹣eq \f(3,2)m+2﹣(2m+2)=﹣eq \f(1,2)m2﹣eq \f(7,2)m,
∴PH=eq \f(1,2)PN=﹣eq \f(1,4)m2﹣eq \f(7,4)m,
∵AC=2eq \r(5),
∴=cs∠TPE=cs∠OAC===,
∴PG=PH=﹣m2﹣m=﹣ (m+)2+,
∴当m=﹣eq \f(7,2),PG最大,最大值为,
故当点P坐标为(﹣eq \f(7,2),eq \f(9,8))时,PG最大,最大值为;
(3)抛物线y=﹣eq \f(1,2)x2﹣eq \f(3,2)x+2=﹣eq \f(1,2)(x+eq \f(3,2))2+,该抛物线沿射线AC方向平移eq \r(5)个单位,
实际上就是向右平移2个单位,向上平移1个单位,
平移后的解析式为:y=﹣eq \f(1,2)(x﹣eq \f(1,2))2+,对称轴为直线x=eq \f(1,2),
两个抛物线交于E点,
所以﹣eq \f(1,2)(x+eq \f(3,2))2+=﹣eq \f(1,2)(x﹣eq \f(1,2))2+,解得:x=﹣1,代入得y=3,
∴E(﹣1,3),
设F(eq \f(1,2),n),则AE2=(﹣1+4)2+32=18,AF2=(eq \f(1,2)+4)2+n2,EF2=(eq \f(1,2)+1)2+(n﹣3)2,
当AE=AF时,18=20.25+n2,此方程无实数根;
当AE=EF时,18=n2﹣6n+11.25,解得:n1=3﹣eq \f(3\r(7),2),n2=3+eq \f(3\r(7),2),
则F1(eq \f(1,2),3﹣eq \f(3\r(7),2)),对应的Q1(﹣eq \f(5,2),﹣eq \f(3\r(7),2));
F2(eq \f(1,2),3+eq \f(3\r(7),2)),对应的Q2(﹣eq \f(5,2),eq \f(3\r(7),2));
当AF=EF时,20.25+n2=n2﹣6n+11.25,解得:n=﹣eq \f(3,2),
F3(eq \f(1,2),﹣eq \f(3,2)),对应的Q3(﹣eq \f(11,2),eq \f(9,2));
综上所述,Q点的坐标为(﹣eq \f(5,2),﹣eq \f(3\r(7),2))或(﹣eq \f(5,2),eq \f(3\r(7),2))或(﹣eq \f(11,2),eq \f(9,2)).
解:(1)∵S△ABC=eq \f(7,2)BCOA=6,BC=3,B(1,0),
∴OA=4,C(4,0),
∴A(0,4),
∴,解得,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣5x+4;
(2)如图,过点P作PE∥y轴交AC于点E,作DF⊥PE于F,
∵OC=OA=4,则∠OAC=∠DEF=45°.
∴DF=EF,
∵PD∥AB,
∴∠ABO=∠DGB=∠HGP.
∵∠ABO+∠OAB=90°,∠HGP+∠DPE=90°,
∴∠OAB=∠DPE.
∴tan∠DPE=tan∠OAB=eq \f(1,4),
∴,
∴PF=4DF.
∵EF=DF.
∴PE=PF﹣EF=3DF.
∴DF=eq \f(1,3)PE,
又在Rt△PDF中,由勾股定理得:PD=eq \r(17)DF=eq \f(1,3)eq \r(17)PE.
设点P(t,t2﹣5t+4),
∵C(4,0),A(0,4),
∴直线AC解析式为:y=﹣x+4,
∴点E坐标为(t,﹣t+4)
∴PE=yE﹣yP=﹣t+4﹣(t2﹣5t+4)=﹣t2+4t,
∴PD=eq \f(1,3)eq \r(17)PE=eq \f(1,3)eq \r(17)(﹣t2+4t)=﹣eq \f(1,3)eq \r(17)(t﹣2)2+eq \f(4,3)eq \r(17),
∵﹣eq \f(1,3)eq \r(17)<0,
∴当t=2时,PD有最大值eq \f(4,3)eq \r(17),
此时点P(2,﹣2);
(3)∵y=x2﹣5x+4=(x﹣eq \f(5,2))2﹣eq \f(9,4),该抛物线向左移动eq \f(7,2)个单位,
∴新抛物线的解析式为:y′=(x+1)2﹣eq \f(9,4),
∴新抛物线的对称轴为直线x=﹣1,
设M(﹣1,t);
当线段AB为菱形的对角线时,MA=MB,
∵A(0,4),B(1,0),
∴MA2=12+(4﹣t)2=t2﹣8t+17,MB2=t2+4,
∴t2﹣8t+17=t2+4,解得t=,
∴M(﹣1,),
∵A(0,4),B(1,0),
∴0+1﹣(﹣1)=2,0+4﹣=,
∴N(2,);
当线段AB为菱形的边时,
∵A(0,4),B(1,0),
∴MA2=12+(4﹣t)2=t2﹣8t+17,AB2=17,MB2=t2+4,
①当MA=AB时,
MA2=AB2,即t2﹣8t+17=17,
∴t=0或t=8;
∴M(﹣1,0)或(﹣1,8);
∵直线AB为y=﹣4x+4,
当x=﹣1时,y=8,
∴(﹣1,8)在直线AB上,不合题意,舍去,
∵A(0,4),B(1,0),
∴﹣1+1=0,0﹣4=﹣4,
∴N(0,﹣4);
②当BA=BM时,
BA2=BM2,即17=t2+4,
∴t=eq \r(13)或t=﹣eq \r(13);
∴M(﹣1,eq \r(13))或(﹣1,﹣eq \r(13));
∵A(0,4),B(1,0),
∴﹣1﹣1=﹣2,
∴N(﹣2,eq \r(13)+4)或(﹣2,﹣eq \r(13)+4);
综上,点N的坐标为(2,)或(0,﹣4)或(﹣2,eq \r(13)+4)或(﹣2,﹣eq \r(13)+4).
解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c的图象经过点A(﹣2,0),点B(4,0),
∴得,∴解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+x+4,
∵,
∴抛物线的顶点坐标为(1,eq \f(9,2));
(2)如图1,
设满足条件的点在抛物线上:
①当点E位于直线CD下方时,过点E作EF⊥直线CD,垂足为F.
则F(t,4),CF=t,,
根据题意,当∠ECD=∠ACO时,tan∠ACO=tan∠ECD,
即,∴,解得t1=0(舍去),t2=3,
∴;
②当点E'位于直线CD上方时,过点E'作E'F'⊥直线CD,垂足为F'.
则F'(s,4),CF'=s,E'F'=﹣eq \f(1,2)s2+s+4﹣4=﹣eq \f(1,2)s2+s,
根据题意,当∠ECD=∠ACO时,tan∠ACO=tan∠ECD,
即,∴,解得s1=0(舍去),s2=1.
∴E’(1,eq \f(9,2)),
所以,点E的坐标为(3,eq \f(5,2))或(1,eq \f(9,2));
(3)①CM为菱形的边,如图2,在第一象限内取点P′,过点P′作P′N′∥y轴,交BC于N′,过点P′作P′M′∥BC,交y轴于M′,
∴四边形CM′P′N′是平行四边形,
∵四边形CM′P′N′是菱形,
∴P′M′=P′N′,
过点P′作P′Q′⊥y轴,垂足为Q′,
∵OC=OB,∠BOC=90°,
∴∠OCB=45°,
∴∠P′M′C=45°,
设点P′(m,﹣eq \f(1,2)m2+m+4),
在Rt△P′M′Q′中,P′Q′=m,P′M′=eq \r(2)m,
∵B(4,0),C(0,4),
∴直线BC的解析式为y=﹣x+4,
∵P′N′∥y轴,
∴N′(m,﹣m+4),
∴P′N′=﹣eq \f(1,2)m2+m+4﹣(﹣m+4)=﹣eq \f(1,2)m2+2m,
∴eq \r(2)m=﹣eq \f(1,2)m2+2m,∴m=0(舍)或m=4﹣2eq \r(2),
菱形CM′P′N′的边长为eq \r(2)(4﹣2eq \r(2))=4eq \r(2)﹣4.
②CM为菱形的对角线,如图3,
在第一象限内抛物线上取点P,过点P作PM∥BC,
交y轴于点M,连接CP,过点M作MN∥CP,交BC于N,
∴四边形CPMN是平行四边形,连接PN交CM于点Q,
∵四边形CPMN是菱形,
∴PQ⊥CM,∠PCQ=∠NCQ,
∵∠OCB=45°,
∴∠NCQ=45°,
∴∠PCQ=45°,
∴∠CPQ=∠PCQ=45°,
∴PQ=CQ,
设点P(n,﹣eq \f(1,2)n2+n+4),
∴CQ=n,OQ=n+4,
∴n+4=﹣eq \f(1,2)n2+n+4,∴n=0(舍),
∴此种情况不存在.
综上,菱形的边长为4eq \r(2)﹣4.
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