所属成套资源:人教版数学九年级上册《二次函数》期末专项训练(2份,原卷版+解析版)
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人教版数学九上《二次函数》期末专项训练第09讲 二次函数中平行四边形的存在性问题专题探究(2份,原卷版+解析版)
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平行四边形存在性
1.知识储备:①平行四边形是中心对称图形
②中心对称图形的性质:对称中心平分中心对称图形内通过该点的任意线段,且使中心对称图形的面积被平分
③中点公式:
2.方法策略:
(1)有3个定点,找第4个点形成平行四边形时:
①设第4个点的坐标
②以3个定点组成的3条线段为对角线分类讨论
③以中心对称图形的性质为等量关系列式求解
例,如图所示,平面直角坐标系内有A、B、C三点,在平面内找第4个点,构成平行四边形;
有2个定点,且另外两个动点均在特殊的位置上时,方法策略同上。
【类题训练】
1.综合与实践
如图,抛物线y=2x2﹣4x﹣6与x轴交于A,B两点,且点A在点B的左侧,与y轴交于点C,点D是抛物线上的一动点.
(1)求A,B,C三点的坐标;
(2)如图2,当点D在第四象限时,连接BD,CD和BC,得到△BCD,当△BCD的面积最大时,求点D的坐标;
(3)点E在x轴上运动,以点B,C,D,E为顶点的四边形是平行四边形,请借助图1探究,直接写出点E的坐标.
【分析】(1)求出当y=0时x的值即可求出A、B的坐标,求出当x=0时y的值即可求出点C的坐标;
(2)如图,过点D作DH⊥x轴于点H,作DG⊥y轴于点G,连接OD.根据S△BCD=S△OCD+S△OBD﹣S△OBC推出,据此求解即可;
(3)分图3﹣1,3﹣2,3﹣3,3﹣4四种情况利用平行四边形的性质讨论求解即可.
【解答】解:(1)把y=0代入y=2x2﹣4x﹣6中,
得2x2﹣4x﹣6=0,
解得:x1=﹣1,x2=3,
∴点A的坐标是(﹣1,0),点B的坐标是(3,0),
把x=0代入y=2x2﹣4x﹣6中,得y=﹣6,
∴点C的坐标是(0,﹣6);
(2)设点D的坐标是(m,2m2﹣4m﹣6),
如图,过点D作DH⊥x轴于点H,作DG⊥y轴于点G,连接OD,
∴DG=m,DH=﹣2m2+4m+6,
∵点B的坐标是(3,0),点C的坐标是(0,﹣6),
∴OB=3,OC=6,
∵S△BCD=S△OCD+S△OBD﹣S△OBC,
∴,
化简,得,
∵﹣3<0,
∴当时,△BCD的面积最大为,
∴,
∴点D的坐标是;
(3)如图3﹣1所示,当四边形CDBE是平行四边形时,
则CD∥BE,CD=BE,
∴点D的纵坐标为﹣6,
令y=2x2﹣4x﹣6=﹣6,
解得:x=2或x=0(舍去),
∴D(2,﹣6),
∴BE=CD=2,
∴E(1,0);
如图3﹣2所示,当四边形CDEB是平行四边形时,可得E(5,0);
如图3﹣3所示,当四边形CBDE是平行四边形时,
设点D的坐标是(m,2m2﹣4m﹣6),点E的坐标为(n,0),
∴2m2﹣4m﹣6=6,
解得m=1+或m=1﹣(舍去),
∵点B的坐标是(3,0),点C的坐标是(0,﹣6),
∴BC==3,
∵OD=BC=3,
∴OD==3,
解得n=,
∴;
如图3﹣4所示,当四边形CBDE是平行四边形时,可求 ;
综上所述,点E的坐标为(1,0)或(5,0)或或.
2.如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3).
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若以点A为圆心,R为半径的圆与BC相切于点D,求切点D的坐标,以及R的值;
(3)若点E在x轴上,点F在抛物线上,是否存在以B、C、E、F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出所有点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)用待定系数法求解即可;
(2)过点A作AD⊥BC,交OC于点G,垂足为D 根据A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),得出∠AOG=∠BOC=∠ADB=90°,则∠OBC=∠OCB=∠GAO=45°,根据=,得出OG=1,求出直线AG的函数表达式为y=x+1,BC的函数表达式为y=﹣x+3,联立即可求出D(1,2)最后根据sin45°=,求出;
(3)根据平行四边形对角线互相平分的性质,进行分类讨论即可.
【解答】(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴该抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)过点A作AD⊥BC,交OC于点G,垂足为D,
∵A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴OA=1,OB=OC=3,
∵AB⊥OC,
∴∠AOG=∠BOC=∠ADB=90°,
∴∠OBC=∠OCB=∠GAO=45°,
在Rt△AOG中,=,
∴,
∴OG=1,
∴G(0,1),
设直线AG的函数表达式为y=kx+d,把点A(﹣1,0)和点G(0,1)代入得,,
解得:,
∴直线AG的函数表达式为y=x+1,
设直线BC的函数表达式为y=mx+n,
把点B(3,0)和点C(0,3)代入得,,
解得:,
∴直线BC的函数表达式为y=﹣x+3,
由题意得:,
解得:,
∴D(1,2),
在Rt△ABD中,=,
∴,
∴;
(3)存在以B、C、E、F为顶点的平行四边形.
设点F(t,﹣t2+2t+3),E(m,0),
根据题意可得B(3,0),C(0,3),
当BF为对角线时,
﹣t2+2t+3+0=0+3,
解得:t1=0(舍),t2=2,
∴F(2,3);
当BE为对角线时,
﹣t2+2t+3+3=0+0,
解得:,,
③当BC为对角线时,
﹣t2+2t+3+0=0+3,
解得:t1=0(舍),t2=2,
∴F(2,3);
综上:点F的坐标分别为(2,3)或)或.
3.如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c与平面直角坐标系交于点A(0,﹣4),B(﹣4,0),C(1,0).
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)如图2,作直线AB,点P是直线AB下方抛物线上的一动点,过点P作y轴的平行线交AB于点E,过点P作PD⊥AB于点D,求PE+PD的最大值及此时点P的坐标;
(3)在(2)中PE+PD取得最大值的条件下,将该抛物线沿水平方向向左平移2个单位,点P'为点P的对应点,平移后的抛物线与y轴交于点A',M为平移后的抛物线的对称轴上一点.在平移后的抛物线上确定一点N,使得以点P',A',M,N为顶点的四边形是平行四边形,写出所有符合条件的点N的坐标,并写出求解点N的坐标的其中一种情况的过程.
【分析】(1)用待定系数法可得抛物线的函数表达式为y=x2+3x﹣4;
(2)设直线AB解析式为y=kx+b1,把A(0,﹣4),B(﹣4,0)代入可得直线AB解析式为y=﹣x﹣4,设点P为(t,t2+3t﹣4),则E为(t,﹣t﹣4),根据PD=PE,可得PE+PD=PE+PE=(1+)PE,进而求得PE+PD=﹣(1+)(t+2)2+4+2,最后利用二次函数求最值的方法,求出最大值及点P坐标;
(3)将抛物线y=x2+3x﹣4向左平移2个单位得抛物线y=x2+7x+6,对称轴是直线x=﹣,即可得A'(0,6),P'(﹣4,﹣6),设M(﹣,n),N(r,r2+7r+6),分三种情况:①当A'P'、MN为对角线时,A'P'、MN的中点重合,②当A'M、P'N为对角线时,A'M、P'N的中点重合,③当A'N、P'M为对角线时,A'N、P'M的中点重合,求得点N的三个坐标.
【解答】解:(1)把点A(0,﹣4),B(﹣4,0),C(1,0)代入y=ax2+bx+c,
则得,
∴,
∴该抛物线的函数表达式为y=x2+3x﹣4.
(2)设直线AB为y=kx+b1则,
把点A(0,﹣4),B(﹣4,0)代入y=kx+b1,
∴,
解得,
∴直线AB的解析式为y=﹣x﹣4.
∵PE∥y轴,且PD⊥AB,
∴∠DPE=∠ABC,
∴PD=PE•cs∠DPE=PE•cs∠ABC,
∵OA=OB=4,
∴∠ABC=45°,
∴PD=PE,
∴PE+PD=PE+PE=(1+)PE,
设点P为(t,t2+3t﹣4),则E为(t,﹣t﹣4),
∴PE=﹣t﹣4﹣t2﹣3t+4)=﹣t2﹣4t,
∴PE+PD=(1+)PE=﹣(1+)(t2+4t)=﹣(1+)(t+2)2+4+2,
∵a=﹣(1+)<0,
∴当t=﹣2时,PE+PD有最大值4+2,
此时,点P的坐标为(﹣2,﹣6).
(3)∵将抛物线y=x2+3x﹣4向左平移2个单位得抛物线y=(x+2)2+3(x+2)﹣4=x2+7x+6,
∴新抛物线对称轴是直线x=﹣=﹣,
在y=x2+7x+6中,令x=0得y=6,
∴A'(0,6),
将P(﹣2,﹣6)向左平移2个单位得P'(﹣4,﹣6),
设M(﹣,n),N(r,r2+7r+6),
①当A'P'、MN为对角线时,A'P'、MN的中点重合,
∴,
解得r=﹣,
∴N(﹣,);
②当A'M、P'N为对角线时,A'M、P'N的中点重合,
∴,
解得r=,
∴N(,);
③当A'N、P'M为对角线时,A'N、P'M的中点重合,
∴,
解得r=﹣,
∴N(﹣,);
综上所述,N的坐标为:(﹣,)或(,)或(﹣,).
4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线C:y=ax2+bx﹣8与x轴交于A(﹣2,0)、B(4,0)两点,与y轴交于点C,点C、点D关于抛物线C,的对称轴对称.
(1)求抛物线C,的函数表达式及点D的坐标;
(2)将抛物线C,沿水平方向向右平移1个单位得到抛物线C1,C1与y轴交于点E,点D平移后的对应点为F,P为抛物线C,的对称轴上的动点.请问在抛物线C,上是否存在点Q,使得以点E,F,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,若存在,求出所有符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据一元二次方程根与系数的关系以及中点坐标公式求得抛物线中a、b的值,进而求得C点D点坐标;
(2)根据平面直角坐标系中函数图象平移的规律,左加右减,上加下减的规律,得到C1的解析式,结合已知条件一点的坐标平移的规律,左减右加,求得E点F点的坐标,设出P点Q点的坐标,根据平行四边形的性质对角线互相平分和中点坐标公式,求得Q和P的坐标,分三种情况求解.
【解答】解;(1)∵抛物线C:y=ax2+bx﹣8与x轴交于A(﹣2,0)、B(4,0)两点,
令y=0得:ax2+bx﹣8=0,其两根为:﹣2和4,
∴﹣2+4=﹣,﹣2×4=,
解得:a=1,b=﹣2,
∴抛物线C的函数表达式:y=x2﹣2x﹣8,
∵y=x2﹣2x﹣8与y轴交于C点,
∴x=0时,y=﹣8,则C(0.﹣8),
∵y=x2﹣2x﹣8对称轴为x=1,点C、点D关于抛物线y=x2﹣2x﹣8的对称轴对称,
∴D(2,﹣8);
(2)根据已知将抛物线C:y=x2﹣2x﹣8=(x﹣1)2﹣9沿水平方向向右平移1个单位得到抛物线C1,
∴抛物线C1:y=(x﹣1﹣1)2﹣9=(x﹣2)2﹣9即:C1:y=(x﹣2)2﹣9,
∵C1:y=(x﹣2)2﹣9与y轴交于点E,
则x=0时,y=﹣9,
∴E(0,﹣9),
∵D(2,﹣8)向右平移1个单位后的对应点为F,
∴F(3,﹣8),
∵P为抛物线C:y=x2﹣2x﹣8的对称轴x=1上的动点,
∴设P(1,m),
∵Q在抛物线C:y=x2﹣2x﹣8上,
设Q(n,n2﹣2n﹣8),
则E(0,﹣9),F(3,﹣8),P(1,m),Q(n,n2﹣2n﹣8),
当以点E,F,P,Q为顶点的四边形是平行四边形时有三种情况:
根据平行四边形的性质,两条对角线的交点也是两条对角线的中点,
①以PF、EF为邻边,此时PE、QF为对角线,
则PE的中点:(,)即(,),
则QF的中点:(,)即(,),
∴=,=,
解得:n=﹣2,m=1,
则Q(﹣2,0);
②以PE、EF为邻边,此时QE、PF为对角线,
同理可得QE中点(,),PF中点(2,),
∴=2,=,
解得:n=4,m=0,
则Q(4,0);
③以PE、PF为邻边,此时FE、PQ为对角线,
同理可得0+3=1+n,﹣9﹣8=m+n2﹣2n﹣8,
解得:n=2,m=﹣9,
则Q(2,﹣8),
综上所述:Q(﹣2,0),(4,0),(2,﹣8).
5.综合与探究
如图1,抛物线与x轴交于点A(1,0),B(5,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)如图2,若P是直线BC下方抛物线上的一动点,连接PB,PC,过点P作 PD⊥BC于点D,求△PBC面积的最大值,并求出此时点P的坐标和线段PD的长;
(3)若E是抛物线上的任意一点,过点E作EQ∥y轴,交直线BC于点Q,抛物线上是否存在点E,使以E,Q,O,C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点Q的横坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将A(1,0)、B(5,0)代入y=ax2+bx+,列方程组并且解该方程组求出a、b的值,即可得到该抛物线的函数表达式为y=x2﹣3x+;
(2)先求得C(0,),则OC=,BC==,再求得直线BC为y=﹣x+,作PF∥y轴,交BC于点F,设P(x,x2﹣3x+),则F(x,﹣x+),所以PF=﹣x2+x,由=sin∠DFP=sin∠OCB==,得PD=PF,于是得S△PBC=BC•PD=﹣(x﹣)2+,可求得△PBC面积的最大值是,此时P(,﹣),PD的长是;
(3)由EQ∥OC,可知当EQ=OC=时,以E,Q,O,C为顶点的四边形是平行四边形,设点Q的横坐标为m,则Q(m,﹣m+),E(m,m2﹣3m+),所以EQ=|m2﹣3m++m﹣|=|m2﹣m|,则|m2﹣m|=,解方程求出m的值即可.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+经过点A(1,0)、B(5,0),
∴,解得,
∴抛物线的函数表达式为y=x2﹣3x+.
(2)抛物线y=x2﹣3x+,当x=0时,y=,
∴C(0,),OC=,
∵∠BOC=90°,OB=5,
∴BC===,
设直线BC的函数表达式为y=kx+,则5k+=0,解得k=﹣,
∴直线BC的函数表达式为y=﹣x+,
如图2,作PF∥y轴,交BC于点F,设P(x,x2﹣3x+)(0<x<5),则F(x,﹣x+),
∴PF=﹣x+﹣(x2﹣3x+)=﹣x2+x,
∵∠PDF=∠BOC=90°,∠DFP=∠OCB,
∴=sin∠DFP=sin∠OCB===,
∴PD=PF,
∴S△PBC=BC•PD=××(﹣x2+x)=﹣(x﹣)2+,
∴当x=时,S△PBC最大=,
当x=时,y=﹣×﹣3×+=﹣,PD=×(﹣×+×)=,
∴△PBC面积的最大值是,此时点P的坐标是(,﹣),PD的长是.
(3)存在,
如图3,∵EQ∥OC,
∴当EQ=OC=时,以E,Q,O,C为顶点的四边形是平行四边形,
设点Q的横坐标为m,则Q(m,﹣m+),E(m,m2﹣3m+),
∵EQ=|m2﹣3m++m﹣|=|m2﹣m|,
∴|m2﹣m|=,
由m2﹣m=,解得m1=,m2=;
由m2﹣m=﹣,解得m1=,m2=,
综上所述,存在符合条件的点E,点Q的横坐标为或或或.
6.如图,已知抛物线经过点A(﹣2,0),B(8,0),C(0,4)三点,点D与点C关于x轴对称,点P是x轴上的一个动点,设点P的坐标为(m,0),过点P做x轴的垂线l交抛物线于点Q,交直线于点M.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)已知点F(0,1),当点P在x轴上运动时,试求m为何值时,四边形DMQF是平行四边形?
(3)点P在线段AB运动过程中,是否存在点Q,使得以点B、Q、M为顶点的三角形与△BOD相似?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)待定系数法求解可得;
(2)先利用待定系数法求出直线BD解析式为y=x﹣4,则、,由QM∥DF且四边形DMQF是平行四边形知QM=DF,据此列出关于m的方程,解之可得;
(3)易知∠ODB=∠QMB,故分①∠DOB=∠MBQ=90°,利用△DOB∽△MBQ得,再证△MBQ∽△BPQ得,即,解之即可得此时m的值;②∠BQM=90°,此时点Q与点A重合,△BOD∽△BQM′,易得点Q坐标.
【解答】解:(1)由抛物线过点A(﹣2,0)、B(8,0)可设解析式为y=a(x﹣8)(x+2),
将点C(0,4)代入,得:4=﹣16a,
∴,
则抛物线解析式为;
(2)由题意知点D坐标为(0,﹣4),
设直线BD解析式为y=kx+b,
将D(0,﹣4)、B(8,0)代入,得:,
∴,
∴直线BD解析式为,
∵QM⊥x轴,P(m,0),
∴、,
则,
∵D(0,﹣4)、F(0,1),
∴DF=5,
∵DF∥QM,
∴当时,四边形DMQF是平行四边形,
解得:m=6或m=﹣2,
即m=6或m=﹣2时,四边形DMQF是平行四边形;
(3)如图所示:
∵QM∥DF,
∴∠ODB=∠QMB,
分以下两种情况:
①当∠DOB=∠MBQ=90°时,△DOB∽△MBQ,
∴,
∵∠MBQ=90°,
∴∠PBQ+∠MBP=90°,
∵∠BPQ=∠MPB=90°,
∴∠BMP=∠MBP=90°,
∴∠PBQ=∠BMP,
∴△MBQ∽△BPQ,
∴,即,
解得:m1=6或m2=8,
当m=8时,点P、Q、M均与点B重合,不能构成三角形,舍去,
∴m=6,
∴点Q的坐标为(6,4);
②当∠BQM=90°时,此时点Q与点A重合,△BOD∽△BQM′,
此时m=﹣2,
∴点Q的坐标为(﹣2,0);
综上,点Q的坐标为(6,4)或(﹣2,0)时,以点B、Q、M为顶点的三角形与△BOD相似.
7.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(2)点P是直线AC上方抛物线上任意一点,过点P分别作y轴、x轴的平行线,交直线AC于点Q,R,求QR的最大值及此时点P的坐标;
(3)在(2)中QR取得最大值的条件下,将该抛物线向右平移个3个单位,点B平移后的对应点为D,E为新抛物线对称轴上任意一点,在新抛物线上确定一点F,使得以点P,D,E,F为顶点的四边形是平行四边形,直接写出所有符合条件的点F的坐标.
【分析】(1)用待定系数法可得抛物线的函数表达式;
(2)运用待定系数法可得直线AC的表达式为y=x+3,可证得△OAC为等腰直角三角形,得出∠CAO=45°,由平行线性质可得∠PRQ=∠COA=45°,进而可得△PQR为等腰直角三角形,,设点P的坐标为(t,﹣t2﹣2t+3)(其中﹣3<t<0),则点Q(t,t+3),PQ=﹣t2﹣2t+3﹣(t+3)=﹣t2﹣3t=﹣(t+)2+,利用二次函数最值可得当时,PQ有最大值,即可得出答案;
(3)将抛物线y=﹣x2﹣2x+3向右平移3个单位后的新抛物线解析式为y=﹣(x﹣2)2+4,新抛物线y=﹣(x﹣2)2+4的对称轴为直线x=2,点B(1,0)平移后的对应点为D(4,0),设E(2,m),F(n,﹣n2+4n),分三种情况:①当PF、DE为对角线时,②当DF、EP为对角线时,③当EF、DP为对角线时,分别计算出参数n的值,即可求出F点坐标.
【解答】解:(1)∵抛物线与x轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,
∴,
解得:,
∴该抛物线的函数表达式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如图,PQ∥y轴,PR∥x轴,
在y=﹣x2﹣2x+3中,令x=0,得y=3.
∴点C的坐标为(0,3),
∴OC=3,
∵A(﹣3,0),
∴OA=3,
∴OA=OC,
∴△OAC为等腰直角三角形,
∴∠CAO=45°.
设直线AC的表达式为y=kx+m(k≠0),
∵A(﹣3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴直线AC的表达式为y=x+3,
∵PR∥x轴,
∴∠PRQ=∠COA=45°.
又∵PQ∥y轴,
∴△PQR为等腰直角三角形,
∴QR2=PQ2+PR2=2PQ2,
即.
设点P的坐标为(t,﹣t2﹣2t+3)(其中﹣3<t<0),则点Q(t,t+3),
∴PQ=﹣t2﹣2t+3﹣(t+3)=﹣t2﹣3t=﹣(t+)2+.
∵﹣1<0,
∴当时,PQ有最大值.
∴QR的最大值为.
此时,点P的坐标为;
(3)由题意得:将抛物线y=﹣x2﹣2x+3向右平移3个单位后的新抛物线解析式为y=﹣(x﹣2)2+4=﹣x2+4x,点B(1,0)平移后的对应点为D(4,0),
∵新抛物线y=﹣(x﹣2)2+4的对称轴为直线x=2,
∴设E(2,m),F(n,﹣n2+4n),
由(2)知P,
分情况讨论:
①当PF、DE为对角线时,则﹣+n=2+4,
解得:n=,
∴F1(,﹣);
②当DF、EP为对角线时,n+4=﹣+2,
解得:n=﹣,
∴F2(﹣,﹣);
③当EF、DP为对角线时,n+2=﹣+4,
解得:n=,
∴F3(,);
综上所述,点F的坐标为:F1(,﹣),F2(﹣,﹣),F3(,).
8.如图,二次函数的图象交x轴于点A(﹣2,0),B(8,0),交y轴于点C(0,4),连接AC,BC,点P是线
段OB上一动点,过点P作直线PD∥AC,交y轴于点D,交线段BC于点E,交x轴上方二次函数的图象于点F.
(1)求二次函数的表达式;
(2)当点P为线段DE的三等分点时,求点P的坐标;
(3)在线段OB上是否存在点P,使得四边形AEFC为平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)用待定系数法即可求解;
(2)由点P为线段DE的三等分点,则PE=2PD或PD=2PE,即或.即可求解;
(3)计算,得到,再计算平行四边形的面积,即可求解.
【解答】解:(1)∵二次函数的图象交x轴于点A(﹣2,0),B(8,0),
∴设二次函数的表达式为y=a(x+2)(x﹣8).
将点C(0,4)代入y=a(x+2)(x﹣8),得a(0+2)(0﹣8)=4,
解得:.
∴二次函数的表达式为;
(2)∵A(﹣2,0),B(8,0),C(0,4),
∴OA=2,OC=4,OB=8.
∴,.
∵,,
∴tan∠ACO=tan∠CBO.
∴∠ACO=∠CBO.
∴∠ACB=∠ACO+∠BCO=∠CBO+∠BCO=90°.
∵PD∥AC,
∴∠PEB=∠ACB=90°,∠ACO=∠ODP.
∴.
设OP=m,则OD=2m.
∴,PB=8﹣m.
∵,
∴,
∴.
∵点P为线段DE的三等分点,
∴PE=2PD或PD=2PE,
即或.
∴或.
∴点P的坐标为或;
(3)不存在,理由:
理由:假设在线段OB上存在点P,使得四边形AEFC为平行四边形,则.
连接FC,FB,OF,如解图2所示.
则.
∴.
设,
则.
整理,得d2﹣8d+20=0.
∵Δ=(﹣8)2﹣4×1×20=﹣16<0,
∴该方程无实数解.
∴假设不成立.
∴在线段OB上不存在点P,使得四边形AEFC为平行四边形.
9.如图,抛物线y=(a≠0)与x轴相交于点A(﹣1,0)和点B,与y轴相交于点C(0,3),作直线BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在直线BC上方的抛物线上存在点D,作DE⊥x轴交BC于点E,作DF⊥DE,使DF=OB,以DE,DF为邻边作矩形DEGF.当矩形DEGF的面积最大时,求点D的坐标;
(3)点P的坐标为(0,2),点Q的坐标为(2,3),点M在抛物线上,点N在直线BC上,当以P,Q,M,N为顶点的四边形是平行四边形时,请直接写出点N的坐标.
【分析】(1)用待定系数法可得抛物线的解析式为y=﹣x2+x+3;
(2)求出B(4,0),直线BC函数表达式为y=﹣x+3,由DF=OB,得DF=2,设D(m,﹣m2+m+3),可得S矩形DEGF=2(﹣m2+3m)=﹣m2+6m=﹣(m﹣2)2+6,根据二次函数性质可得答案;
(3)设M(p,﹣p2+p+3),N(q,﹣q+3),又P的坐标为(0,2),点Q的坐标为(2,3),①当MN,PQ为对角线时,MN,PQ的中点重合,,②当MP,NQ为对角线时,,③当MQ,NP为对角线时,,即可解得答案.
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),C(0,3)代入y=ax2+x+c得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+3;
(2)在y=﹣x2+x+3中,令y=0得0=﹣x2+x+3,
解得x=﹣1或x=4,
∴B(4,0),
由B(4,0),C(0,3)得直线BC函数表达式为y=﹣x+3,
∵DF=OB,
∴DF=2,
设D(m,﹣m2+m+3),则E(m,﹣m+3),
∴DE=﹣m2+m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m,
∴S矩形DEGF=2(﹣m2+3m)=﹣m2+6m=﹣(m﹣2)2+6,
∵﹣<0,
∴当m=2时,S矩形DEGF取最大值,最大值为6,
此时D的坐标为(2,);
(3)设M(p,﹣p2+p+3),N(q,﹣q+3),
又P的坐标为(0,2),点Q的坐标为(2,3),
①当MN,PQ为对角线时,MN,PQ的中点重合,
∴,
解得或,
∴N(,)或(,);
②当MP,NQ为对角线时,
,
方程组无实数解,这种情况不存在;
③当MQ,NP为对角线时,
,
解得或,
∴N(,)或(,);
综上所述,N的坐标为(,)或(,)或(,)或(,).
10.如图1,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+mx+3与x轴交于A,B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C,且OB=OC.抛物线的对称轴交抛物线于点D,交直线BC于点E.
(1)求抛物线的解析式及点A的坐标;
(2)P(n,0)是x轴上一动点,过点P作PQ∥y轴交直线BC于点F,交抛物线于点G.
①是否存在点P,使以D、E、F、G为顶点的四边形是平行四边形,若存在,求n的值,若不存在,请说明理由;
②如图2,点M在直线PQ上(点M在x轴上方),且PM=3.5个单位长度,若线段PM与直线BC和抛物线都有交点,请直接写出n的取值范围.
【分析】(1)待定系数法求出函数解析式,令y=0,求出x的值即可;
(2)①求出D点坐标,E点坐标,进而得到当D、E、F、G为顶点的四边形是平行四边形时,DE∥GF且DE=GF,分点G在点F的上方和点G在点F的下方,两种情况进行求解即可;
②求出当y=3.5时,对应的直线BC的自变量的值以及抛物线对应的点的横坐标,利用数形结合的思想,进行求解即可.
【解答】解:(1)依题意:点C的坐标为(0,3),即OC=3,
∵OB=OC,
∴OB=3,即点B的坐标为(3,0),
将点B(3,0)代入抛物线y=﹣x2+mx+3中,
∴﹣32+3m+3=0,
解得m=2,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+2x+3;
令﹣x2+2x+3=0,
解得:x=﹣1或x=3,
∴点A的坐标为(﹣1,0);
(2)①存在点P,使以D、E、F、G为顶点的四边形是平行四边形,n的值为2或n=,理由如下:
设直线BC的解析式为:y=kx+b(k≠0),
∵B(3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴D(1,4),
∴E(1,2),DE=2,
假设存在点P(n,0),使以D、E、F、G为顶点的四边形是平行四边形,则DE∥GF且DE=GF,
∴DE=GF=2,
若点G在点F的上方,
﹣n2+2n+3﹣(﹣n+3)=2,即n2﹣3n+2=0,
得n=1(舍)或n=2,
若点G在点F的下方,
(﹣n+3)﹣(﹣n2+2n+3)=2,即n2﹣3n﹣2=0,
得n=,
综上,存在三个满足条件的点P,n=2或n=;
②∵直线BC:y=﹣x+3,
当y=3.5时:3.5=﹣x+3,
解得:x=﹣0.5,
∵抛物线:y=﹣x2+2x+3,
当y=3.5时:3.5=﹣x+2x+3,
解得:x=1±;
如图:线段PM与直线BC和抛物线都有交点时,
n的取值范围为:﹣0.5≤n≤1﹣或1+≤n≤3.
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