【题目呈现】
如下图,已知抛物线y=ax²十bx十c(a≠0)的顶点坐标为Q(2,一1),且与y轴交于点C(0,3),与x轴交于A、B两点(点A在点B的右侧),点P是抛物线上一动点,从点C沿抛物线向点A运动(点P与A不重合),过点P作PD∥y轴交AC于点D.
(1)求该抛物线的函数解析式;
(2)当△ADP是直角三角形时,求点P的坐标;
(3)在问题(2)的结论下,若点E在x轴上,点F在抛物线上,问是否存在以A、P、E、F为顶点的平行四边形?若存在,求点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【思路分析】
(1)由于已知抛物线的顶点坐标,所以可设抛物线解析式为顶点式,然后将点C坐标代入,即可求出抛物线的解析式;
(2)由于PD∥y轴,所以∠ADP≠90°,若△ADP是直角三角形,只有两种情况:①以点P为直角顶点,此时AP⊥DP,P点位于x轴上(即与B点重合),可求P点坐标;②以点A为直角顶点,由于OA=OC,则∠OAC=45°,所以OA平分∠CAP,而DP∥y轴,所以D、P两点关于x轴对称,这时可求出直线AC的解析式,设出D、P两点相同的横坐标,纵坐标分别由直线AC和抛物线的解析式表示出来,而D、P两点关于x轴对称,纵坐标互为相反数,相加为零,可求出点P的坐标;
(3)很显然,当P、B两点重合时,不能构成符合条件的平行四边形,因为此时点E、P、A三点都在x轴上。所以只有②中的一种情况符合题意,由②知此时点P、Q重合,假设存在符合条件的平行四边形,则点F只能在x轴上方的抛物线上,此时PF为平行四边形的对角线,则F、P点的纵坐标互为相反数,将这一纵坐标代入抛物线的解析式,可求出点F的坐标。
【答案与解析】
解:(1)∵抛物线的顶点为Q(2,一1),∴设其解析式为y=a(x一2)²一1,又点C(0,3)在抛物线图象上,代入可得a(0一2)²一1=3,解得a=1,∴抛物线的解析式为y=(x一2)²一1,即y=x²一4x+3.
(2)∵DP∥y轴,∴∠ADP≠90°,∴分两种情况讨论:如下图
①当点P1为直角顶点时,点P1与点B重合,令y=0。得x²一4x十3=0,解得x1=1,x2=3,∵点A在点B的右侧,∴B(1,0),A(3,0),∴P1(1,0).
②当点A为△AP2D2的直角顶点时,∵OA=OC=3,∠AOC=90°,∴∠OAD2=45°,当∠D2AP2=90°时,∠OAP2=45°∴AO平分∠D2AP2,又P2D2∥y轴,∴P2D2⊥AO,∴点P2、D2关于x轴对称,易知直线AC的解析式为y=一x+3,又∵D2点在直线AC上,P2点在抛物线上,∴可设D2点坐标为(x,一x+3),P2点坐标为(x,x²一4x+3),∴(一x+3)十(x²一4x+3)=0,解之得x1=2,x2=3(舍去),当x=2时,y=x²一4x+3=2²一4×2十3=一1,∴P2点坐标为(2,一1)(即为抛物线的顶点Q.
综上所述,当△ADP为直角三角形时,点P的坐标为(1,0)或(2,一1).
(3)如下图
由题(2)知,当点P的坐标为P1(1,0)时,点E、P、A都在x轴上,不能构成否合条件的平行四边形,当点P的坐标为P2(2,一1)时,平移直线AP交x轴于点E,交抛物线于点F,当AP=AF时,四边形PAFE为平行四边形,此时PF为平行四边形的对角线,点F只能在x轴上方的抛物线上,点F与点P的纵坐标互为相反数,故可设点F为(x,1),∴x²一4X十3=1,解之得x1=2一√2,x2=2十√2,∴符合条件的点F的坐标为(2一√2,1)或(2+√2,1).
【反思】
有关二次函数的压轴题,类型基本相似,就是遇到不同的几何图形,考虑相应的性质,同时注意,特殊情况下的可能性与不可能性,灵活运用,平移,对称等性质,为解题带来方便。
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