题目
如图,抛物线
y=ax2+bx+c经过点
A(−1,2)、
B(2,2)、
C(3,−2),点
P是抛物线
y=ax2+bx+c在
x轴上方图象上一点,动直线
y=−21x+t分别交
x轴、
y轴于点
D、
E.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)当以
A、
C、
P为顶点的三角形面积为
6时,求出
P点的坐标;
(3)当
t<0,点
Q在抛物线
y=ax2+bx+c上运动时,是否存在点
Q,使得以
D为直角顶点的
△QDE与
△DOE相似,若存在,请求出此时
t的值;若不存在,请说明理由.
知识点:点的坐标、二次函数的应用、锐角三角函数的定义、三角形的面积章节:第25章 锐角的三角比 / 第1节 锐角的三角比 / 25.1 锐角的三角比的意义
答案与解析
答案
(1)∵抛物线
y=ax2+bx+c经过点
A(−1,2)、
B(2,2)、
C(3,−2),
∴⎩⎨⎧a−b+c=24a+2b+c=29a+3b+c=−2,
解得:
⎩⎨⎧a=−1b=1c=4,
∴此抛物线的解析式为
y=−x2+x+4;
(2)设直线
AC的解析式为
y=kx+b,
∴{−k+b=23k+b=−2,
解得
{k=−1b=1,
∴直线
AC的解析式为
y=−x+1,
设
P(m,
−m2+m+4),过点
P作
PH⊥x轴,交
AC于
H,如图
1,

则
H(m,−m+1),
∴PH=−m2+m+4−(−m+1)=−m2+2m+3,
∵S△ACP=21×PH×(xC−xA)=21(−m2+2m+3)×4=−2m2+4m+6=6,
解得:
m1=0,
m2=2,
∴P点的坐标为
(0,4)或
(2,2);
(3)∵直线
y=−21x+t分别交
x轴、
y轴于点
D、
E.
∴D(2t,0),
E(0,t),且
t<0,
∴OD=−2t,
OE=−t,
∵∠EDF=∠DOE=∠FOD=90∘,
∴∠FDO+∠EDO=∠EDO+∠DEO=90∘,
∴∠FDO=∠DEO,
∴△DFO∽△EDO,
∴ODOF=OEOD,即
−2tOF=−t−2t,
∴OF=−4t,
∴F(0,−4t),
∴直线
DF的解析式为
y=2x−4t,
联立得
{y=2x−4ty=−x2+x+4,
解得:
{x1=2−1−16t+17y1=−1−16t+17−4t,
{x2=2−1+16t+17y2=−1+16t+17−4t,
∴Q1(2−1−16t+17,
−1−16t+17−4t),
Q2(2−1+16t+17,
−1+16t+17−4t),
∴Q1D=(2−1−16t+17−2t)2+(−1−16t+17−4t)2=25(−1−4t−16t+17),
同理可得:
Q2D=25(−1−4t+16t+17),
在
Rt△DEO中,
DE=OD2+OE2=(−2t)2+(−t)2=−5t,
当
△EDQ1∽△DOE时,如图
2,则
OEDQ1=ODDE,
∴DQ1⋅OD=DE⋅OE,
即
25(−1−4t−16t+17)×(−2t)=−5t⋅(−t),
解得:
t=2或
t=−98,
经检验,
t=2或
t=−98均是原方程的解,
∵t<0,
∴t=−98;
当
△Q2DE∽△DOE时,则
DEDQ2=OEOD,
∴DQ2⋅OE=OD⋅DE,
即
25(−1−4t+16t+17)×(−t)=−2t⋅(−5t),
解得:
t=−1,
经检验,
t=−1是原方程的解,
∴t=−1;
综上所述,抛物线上存在点
Q,使得以
D为直角顶点的
△QDE与
△DOE相似,
t的值为
−98或
−1.
解析
(1)∵抛物线
y=ax2+bx+c经过点
A(−1,2)、
B(2,2)、
C(3,−2),
∴⎩⎨⎧a−b+c=24a+2b+c=29a+3b+c=−2,
解得:
⎩⎨⎧a=−1b=1c=4,
∴此抛物线的解析式为
y=−x2+x+4;
(2)设直线
AC的解析式为
y=kx+b,
∴{−k+b=23k+b=−2,
解得
{k=−1b=1,
∴直线
AC的解析式为
y=−x+1,
设
P(m,
−m2+m+4),过点
P作
PH⊥x轴,交
AC于
H,如图
1,

则
H(m,−m+1),
∴PH=−m2+m+4−(−m+1)=−m2+2m+3,
∵S△ACP=21×PH×(xC−xA)=21(−m2+2m+3)×4=−2m2+4m+6=6,
解得:
m1=0,
m2=2,
∴P点的坐标为
(0,4)或
(2,2);
(3)∵直线
y=−21x+t分别交
x轴、
y轴于点
D、
E.
∴D(2t,0),
E(0,t),且
t<0,
∴OD=−2t,
OE=−t,
∵∠EDF=∠DOE=∠FOD=90∘,
∴∠FDO+∠EDO=∠EDO+∠DEO=90∘,
∴∠FDO=∠DEO,
∴△DFO∽△EDO,
∴ODOF=OEOD,即
−2tOF=−t−2t,
∴OF=−4t,
∴F(0,−4t),
∴直线
DF的解析式为
y=2x−4t,
联立得
{y=2x−4ty=−x2+x+4,
解得:
{x1=2−1−16t+17y1=−1−16t+17−4t,
{x2=2−1+16t+17y2=−1+16t+17−4t,
∴Q1(2−1−16t+17,
−1−16t+17−4t),
Q2(2−1+16t+17,
−1+16t+17−4t),
∴Q1D=(2−1−16t+17−2t)2+(−1−16t+17−4t)2=25(−1−4t−16t+17),
同理可得:
Q2D=25(−1−4t+16t+17),
在
Rt△DEO中,
DE=OD2+OE2=(−2t)2+(−t)2=−5t,
当
△EDQ1∽△DOE时,如图
2,则
OEDQ1=ODDE,
∴DQ1⋅OD=DE⋅OE,
即
25(−1−4t−16t+17)×(−2t)=−5t⋅(−t),
解得:
t=2或
t=−98,
经检验,
t=2或
t=−98均是原方程的解,
∵t<0,
∴t=−98;
当
△Q2DE∽△DOE时,则
DEDQ2=OEOD,
∴DQ2⋅OE=OD⋅DE,
即
25(−1−4t+16t+17)×(−t)=−2t⋅(−5t),
解得:
t=−1,
经检验,
t=−1是原方程的解,
∴t=−1;
综上所述,抛物线上存在点
Q,使得以
D为直角顶点的
△QDE与
△DOE相似,
t的值为
−98或
−1.