题目如图,抛物线
y=−x2+bx+c与
x轴交于点
A(−3,0)和点
B,与
y轴交于点
C(0,3),点
D在抛物线上.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)当点
D在第二象限内,且
△ACD的面积为
3时,求点
D的坐标;
(3)在直线
BC上是否存在点
P,使
△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形?若存在,请直接写出点
P的坐标;若不存在,请说明理由.

知识点:二次函数的应用章节:第22章 二次函数 / 22.3 实际问题与二次函数
答案与解析
答案
(1)把
A(−3,0),
C(0,3)代入
y=−x2+bx+c得:
{−9−3b+c=0c=3,
解得
{b=−2c=3,
∴抛物线的解析式为
y=−x2−2x+3;
(2)过
D作
DK∥y轴交
AC于
K,如图:

由
A(−3,0),
C(0,3)得直线
AC解析式为
y=x+3,
设
D(t,
−t2−2t+3),则
K(t,t+3),
∴DK=−t2−2t+3−(t+3)=−t2−3t,
∵△ACD的面积为
3,
∴21DK⋅∣xA−xC∣=3,即
21(−t2−3t)×3=3,
解得
t=−1或
t=−2,
∴D的坐标为
(−1,4)或
(−2,3);
(3)在直线
BC上存在点
P,使
△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,理由如下:
在
y=−x2−2x+3中,令
y=0得
0=−x2−2x+3,
解得
x=−3或
x=1,
∴A(−3,0),
B(1,0),
由
B(1,0),
C(0,3)得直线
BC解析式为
y=−3x+3,
设
P(m,−3m+3),
D(n,
−n2−2n+3),
过
P作
PN⊥y轴于
N,过
D作
DM⊥y轴于
M,
①
∵OA=OC=3,
∴当
P与
C重合,
D与
A重合时,
△OPD是等腰直角三角形,如图:

此时
P(0,3);
②当
P在第一象限,
D在第四象限时,
∵△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,
∴OD=OP,
∠POD=90∘,
∴∠DOM=90∘−∠PON=∠OPN,
∵∠DMO=90∘=∠PNO,
∴△DOM≌△OPN(AAS),
∴DM=ON,
OM=PN,
∴{n=−3m+3n2+2n−3=m,
解得
{m=1825+193n=6−7−193(n小于
0,舍去)或
{m=1825−193n=6−7+193,
∴−3m+3=−3×1825−193+3=6−7+193,
∴P的坐标为(
1825−193,
6−7+193);
③当
P在第四象限,
D在第三象限时,如图:
∵△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,
∴OD=OP,
∠POD=90∘,
∴∠DOM=90∘−∠PON=∠OPN,
∵∠DMO=90∘=∠PNO,
∴△DOM≌△OPN(AAS),
∴PN=OM,
ON=DM,
同理可得
{m=n2+2n−33m−3=−n,
解得
{m=1825+193n=6−7−193或
{m=1825−193n=6−7+193(大于
0,舍去),
∴−3m+3=−3×1825+193+3=6−7−193,
∴P的坐标为(
1825+193,
6−7−193);
④当
P在第四象限,
D在第一象限,如图:
∵△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,
∴OD=OP,
∠POD=90∘,
∴∠DOM=90∘−∠PON=∠OPN,
∵∠DMO=90∘=∠PNO,
∴△DOM≌△OPN(AAS),
∴PN=OM,
ON=DM,
∴{m=−n2−2n+33m−3=n,
解得
{m=0n=−3(舍去)或
{m=911n=32,
∴−3m+3=−3×911+3=−32,
∴P的坐标为(
911,
−32);
综上所述,
P的坐标为
(0,3)或(
1825−193,
6−7+193)或(
1825+193,
6−7−193)或(
911,
−32).
解析
(1)把
A(−3,0),
C(0,3)代入
y=−x2+bx+c得:
{−9−3b+c=0c=3,
解得
{b=−2c=3,
∴抛物线的解析式为
y=−x2−2x+3;
(2)过
D作
DK∥y轴交
AC于
K,如图:

由
A(−3,0),
C(0,3)得直线
AC解析式为
y=x+3,
设
D(t,
−t2−2t+3),则
K(t,t+3),
∴DK=−t2−2t+3−(t+3)=−t2−3t,
∵△ACD的面积为
3,
∴21DK⋅∣xA−xC∣=3,即
21(−t2−3t)×3=3,
解得
t=−1或
t=−2,
∴D的坐标为
(−1,4)或
(−2,3);
(3)在直线
BC上存在点
P,使
△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,理由如下:
在
y=−x2−2x+3中,令
y=0得
0=−x2−2x+3,
解得
x=−3或
x=1,
∴A(−3,0),
B(1,0),
由
B(1,0),
C(0,3)得直线
BC解析式为
y=−3x+3,
设
P(m,−3m+3),
D(n,
−n2−2n+3),
过
P作
PN⊥y轴于
N,过
D作
DM⊥y轴于
M,
①
∵OA=OC=3,
∴当
P与
C重合,
D与
A重合时,
△OPD是等腰直角三角形,如图:

此时
P(0,3);
②当
P在第一象限,
D在第四象限时,
∵△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,
∴OD=OP,
∠POD=90∘,
∴∠DOM=90∘−∠PON=∠OPN,
∵∠DMO=90∘=∠PNO,
∴△DOM≌△OPN(AAS),
∴DM=ON,
OM=PN,
∴{n=−3m+3n2+2n−3=m,
解得
{m=1825+193n=6−7−193(n小于
0,舍去)或
{m=1825−193n=6−7+193,
∴−3m+3=−3×1825−193+3=6−7+193,
∴P的坐标为(
1825−193,
6−7+193);
③当
P在第四象限,
D在第三象限时,如图:
∵△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,
∴OD=OP,
∠POD=90∘,
∴∠DOM=90∘−∠PON=∠OPN,
∵∠DMO=90∘=∠PNO,
∴△DOM≌△OPN(AAS),
∴PN=OM,
ON=DM,
同理可得
{m=n2+2n−33m−3=−n,
解得
{m=1825+193n=6−7−193或
{m=1825−193n=6−7+193(大于
0,舍去),
∴−3m+3=−3×1825+193+3=6−7−193,
∴P的坐标为(
1825+193,
6−7−193);
④当
P在第四象限,
D在第一象限,如图:
∵△OPD是以
PD为斜边的等腰直角三角形,
∴OD=OP,
∠POD=90∘,
∴∠DOM=90∘−∠PON=∠OPN,
∵∠DMO=90∘=∠PNO,
∴△DOM≌△OPN(AAS),
∴PN=OM,
ON=DM,
∴{m=−n2−2n+33m−3=n,
解得
{m=0n=−3(舍去)或
{m=911n=32,
∴−3m+3=−3×911+3=−32,
∴P的坐标为(
911,
−32);
综上所述,
P的坐标为
(0,3)或(
1825−193,
6−7+193)或(
1825+193,
6−7−193)或(
911,
−32).