类型一 线段、周长最值问题
1. 如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2-x-2的图象与x轴相交于点A、B,与y轴交于点C,过直线BC的下方抛物线上一动点P作PQ∥AC交线段BC于点Q,再过点P作PE⊥x轴于点E,交BC于点D. (1)求直线AC的解析式;
(2)求△PQD周长的最大值及此时点P的坐标;
(3)如图②,当△PQD的周长最大值时,在y轴上有两个动点M、N(M在N的上方),连接AM,PN,若MN=1,求PN+MN+AM的最小值.
第1题图
解:(1)令y=0,即x2-x-2=0, 解得x1=-1,x2=2, ∴A(-1,0),B(2,0), 令x=0,则y=-2, ∴C(0,-2),
设直线AC的解析式为y=kx+b(k≠0), ∵直线过点A、C,
k=-20kb∴,解得,
b2b=-2∴直线AC的解析式为y=-2x-2; (2)∵BO=CO,∠BOC=90°, ∴∠ABC=45°,∠ACO=∠EPQ, 1∴tan∠EPQ=tan∠ACO=2,
如解图①,过点Q作QH⊥PE,垂足为H.
1
设QH=a,则PH=2a,DH=a,PD=PH+DH=3a,a=3PD, ∵B(2,0),C(0,-2), ∴直线BC的解析式为y=x-2, 设P(m,m2-m-2),D(m,m-2), ∴PD=m-2-(m2-m-2)=-m2+2m,
5+2+3
∴C△PQD=PQ+QD+PD=(5+2+3)a=PD, 3
5+2+35+2+35+2+322C△PQD=PD=(-m+2m)=-(m-1)+3335+2+3
, 3
5+2+3
∴当m=1时,△PQD的周长最大,且最大值为,此时P(1,-32);
(3)把点A向下平移1个单位到点A′,则A′(-1,-1),如解图②,连接A′P,
∴AM+MN+PN的最小值=A′P+MN=5+1.
第1题解图① 第1题解图②
类型二 与面积有关的问题
12.在平面直角坐标系中,抛物线yx22x3与x轴交于A、B两点,与y2轴交于点C,连接BC. (1)求直线BC的解析式;
(2)如图①,点P是抛物线上位于第一象限内的一点,连接PC,PB,当△PBC面积最大时,一动点Q从点P出发,沿适当路径运动到y轴上的某个点G再沿
适当路径运动到x轴上的某个点H处,最后到达线段BC的中点F处停止.求当△PBC面积最大时,点P的坐标及点Q在整个运动过程中经过的最短路径的长;
(3)如图②,在(2)的条件下,当△PBC面积最大时,把抛物线 yx22x3向右平移使它的图象经过点P,得到新抛物线y,在新抛物线y上是否存在点E,使△ECB的面积等于△PBC的面积?若存在,请求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
12 第2题图
12
解:(1)∵抛物线yx22x3与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C, ∴令x=0, 得y=3, ∴C(0,3), 令y=0,
得0=yx22x3, 解得x=-2或x=32, ∴B(32,0), 设直线BC的解析式为y=kx+b,
32kb0∴, b3122k解得2, b3∴直线BC的解析式为y=-122x+3; 2(2)如解图①,设P(m,m22m3) (0<m<32), 过点P作PM∥y轴交BC于点M,
第2题解图①
∵直线BC的解析式为y=-∴M(m,-2m+3), 22x+3, 2∴PM=-23232291211m+2m+3-(-m+3)=-m2+m=-(m-)+, 2222224322932322272111PM·xB=[-(m-)+]×32=-(m-)+, 2428222432272时,S△PBC最大,最大值为, 28∴S△PBC=∴当m =∴点P(3232153,),M (,), 2242∵ B(32,0),C(0,3), ∴F(323,), 22∴点M和点F重合, 作点P(32321515,)关于y轴的对称点P(-,), 2244323233,)关于x的对称点F(,-), 2222再作点F(连接PF交y轴于点G,交x轴于点H,连接PG,FH,
27; 411(3) 如解图②,在抛物线yx22x3=-(x-2)2+4中, 2215151令y =,即=x22x3, 442此时PG +GH +HF最小,最小值为PF=解得x =232或x=, 22由平移知,抛物线y向右平移到y,则平移了∴y=-(x-22)2+4=-x2+22x, 设点E(n,-n2+22n), 过点E作EQ∥y轴交BC于点Q, ∵直线BC的解析式为y =-∴Q(n,-122n+3), 22x+3, 2322-=2个单位, 22121212∴EQ =n222n21n-3=n2526, 22∵△ECB的面积等于△PCB的面积, ∴EQ·xB=PM·xB, 由(2)知,PM =-(m-∴PM最大=, ∴EQ =PM最大, ∴129n52n6=, 2452211522117232或n=或n =或(舍), 2222121212329)2+, 2494解得n =∴E(或(5221192225221191822,)或(,) 2424727,). 24
第2题解图②
3.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2-x+m的图象交x轴于B、C
1212两点,一次函数y=ax+b的图象过点B,与抛物线相交于另一点A(4,3). (1)求m的值及一次函数的解析式;
(2)如图②,若点P为抛物线上的一个动点,且在直线AB下方,过P作PQ∥x轴,且PQ=4(点Q在点P右侧).以PQ为一边作矩形PQEF,且点E在直线AB上.点M是抛物线上另一个动点,且4S△BCM = 5S矩形
PQEF,当矩形
PQEF的周长最大时,求出此时点P和点M的坐标;
(3)如图②,在(2)的结论下,连接AP、BP,设QE交x轴于点D,现将矩形PQEF沿射线DB以每秒1个单位长度的速度平移,当点D到达点D时停止,记平移时间为t,平移后的矩形PQEF为PQEF,且QE分别交直线AB、x轴于点N、D,设矩形PQEF与△ABP的重叠部分面积为S,当NA=
5ND时,求S的值. 8
图① 图② 第3题图
解:(1)∵点A(4,3)在二次函数y=x2-x+m的图象上, ∴×16-×4+m =3,
解得m =-3,则二次函数的解析式为y=x2-x-3, 令y=0,得x2-x-3=0,
解得x1=-2,x2=3,则点B的坐标为(-2,0),点C的坐标为(3,0). ∵A(4,3),B(-2,0)在一次函数y=ax+b的图象上,
14ab3a∴,解得 2,
2ab0b11212121212121212∴一次函数的解析式为y=x+1;
(2)∵矩形PQEF的周长=2(PQ+EQ)=8+2EQ,要使周长最大,EQ边长最大即可.
设P(a,a2﹣a﹣3),-2<a<4,
1122111113∴EQ=a+3﹣(a2﹣a﹣3)=﹣(a﹣1)2+,
2222213∴当a=1时,EQ最大,且最大值为,∴P(1,﹣3),
213此时矩形PQEF的面积为4×=26,
2121212∴Q(a+4,a2﹣a﹣3),E(a+4,a+3),
12设在△BCM中,BC边上对应的高为h,由4S△BCM =5S矩形PQEF, 得4×·BC·h=5×26, ∵BC=5, ∴h=13.
设M点的横坐标为x,依题意得x2x3=13, 解得x=
112911291129,则点M的坐标为(,13)或(,13); 222121212(3)①当点N在线段AE上时,如解图,有DD′=t,OD′=5﹣t,D′(5﹣t,0),N(5﹣t,﹣t+),过点A作AH⊥ND′,垂足为H,
1272
第3题解图
∴AH∥x轴,
∴NH=﹣t+﹣3=﹣t+, ∴M(0,1), ∴OM=1,
12721212∴BM=5, ∴sin∠MBO=∵AH∥x轴, ∴∠NAH=∠MBO, ∴sin∠NAH =∴
1NH, NA51, 51, 5∴NA=5(﹣t+), ∵NA=
5ND′, 81212∴5(﹣t+)=解得t=,
171212517(﹣t+), 822∵BP的解析式为y=﹣x﹣2,
620,
77620∴J(,﹣),
77610∵M(,-),
7730∴MJ=,
79同理:IP=,
2111309∴S=S梯形+S△IPA=(MJ+IP)×|xP﹣xM|+IP×|xA﹣xM|=×(+)×(1
22272619723﹣)+××(4﹣1)=, 72298∴xJ=,yJ=﹣
②当点N在AB上时,
同理可得 S=×(2+)×+×(1+)×(∴综上所述,S的值为
72371
98或6.
12925312921071﹣1)=. 36类型三 与特殊三角形有关的问题
4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣
22
x+x+22与x轴交于A、B2两点,交y轴于点C. (1)求线段AC的长度;
(2)P为线段BC上方抛物线上的任意一点,点E为(0,
﹣1),一动点Q从点P出发运动到y轴上的点G,再沿y轴运动到点E.当四边形ABPC的面积最大时,求PG+
2GE的最小值; 2(3)将线段AB沿x轴向右平移,设平移后的线段为A'B',直至A'P平行于y轴(点P为第(2)问中符合题意的P点),连接直线CB'.将△AOC绕着点O顺时针旋转,设旋转后A、C的对应点分别为A''、C',在旋转过程中直线A''C'与y轴交于点M,与线段CB'交于点N.当△CMN是以MN为腰的等腰三角形时,求CM的长度.
图① 图② 第4题图
解:(1)令y=0,得x=22或-2,令x=0,得y=22, ∴A(﹣2,0),B(22,0),C(0,22), ∴AC=10,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+22;
(2)如解图①,过点P作y轴的平行线交BC于点H,
第4题解图①
设点P的横坐标为m,则P(m,﹣∴PH=﹣
22
m+m+22),H(m,﹣m+22), 2222m+m+22-(﹣m+22)=﹣m2+2m. 22∵S四边形ABPC=S△ABC+S△PBC,S△ABC是个常量, ∴四边形ABPC的面积最大时,只需S△PBC最大即可, S△PBC=PH•xB=-m2+22m=-(m-2)2+2,
当m=2时,S△PBC取得最大值2,此时P(2,22), 过点E作RE⊥GR,使RE与y轴夹角为45°,则GR=则PG+
2GE=PG+GR, 22GE, 212当P、G、R三点共线时,PG+
2GE有最小值, 2易得直线ER的方程为y=﹣x﹣1, 则直线PR的解析式为y=x+2,
yx1联立,
yx221x2, 解得y212∴R(﹣即PG+
212162,),则PR=, 222262GE的最小值为; 22(3)①当MN=CM时,如解图②,过点C作CH⊥MN于点H,
第4题解图②
AB=2, AC14由勾股定理得,a2=x2+(a﹣x)2,解得x=a,
25CH4则tan∠CMH===tan∠AMA,
MH3设MN=CM=a,CH=x,tan∠MCN=
在△AMA中,AM=CO﹣CM=22﹣a,AA=2, tan∠CAA=2,
过点O作AK⊥AC′,则AK=AA· sinA″=则CM=22﹣5;
②当MN=CN时,如解图③,过点N作NS⊥CM于点S,
210,AM=5, 5
第4题解图③
设点N的横坐标为n, ∵tan∠MCN=
ABNS1==2,∴CS=n,CM=n, ACCS2∵∠MAA=∠MCC′=∠CMC′=∠AMA″, ∴AA=AM=22﹣n=2, ∴CM=n=2;
综上所述,CM的长度为22﹣5或2. 5. 如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-
32113x+x+3与y轴交993
于点A,点B在第一象限抛物线上,直线y=-3x+b与x轴交于点C,与y轴交于点A,点D在x轴上,BD=6,∠ODB=120°,连接OB、CB. (1)求点A、C两点的坐标;
(2)如图①,设点E是第一象限OB上方抛线线上一动点,过点E作EF∥y轴交OB于点F,过点E在EF的右侧作∠FEG=∠BOD,交OB于点G,求△EFG周长的最大值;
(3)如图②,将直线AC沿x轴向右平移,平移过程中直线AC交直线BC于点H,交x轴于点K,在平移过程中,是否存在某一时刻,使△KDH为等腰三角形?若存在,求出平移后点C的对应点K的坐标;若不存在,请说明理由.
第5题图 备用图
解:(1)当x=0时,y=3, ∴A(0,3),
3
将A(0,3)代入y=-3x+b中,得b=3, 3
∴y=-3x+3,
当y=0时,x=3,∴C(3,0);
(2)如解图①,延长EF交x轴于点M,过点B作BQ⊥x轴于点Q,
第5题解图①
∵∠ODB=120°,
∴∠BDQ=60°, ∵BD=6,
∴BQ=33,DQ=3, ∴B点的纵坐标为33,
代入抛物线解析式可求得B点的横坐标为9, ∴B(9,33),
3∴直线OB的解析式为y=3x, ∴∠BOD=30°, ∵EF∥y轴, ∴EM⊥x轴, ∵∠FEG=∠BOD, ∴△EFG∽△OFM, 31
∴EG=2EF,FG=2EF,
3+3
∴C△EFG=EF+EG+FG=2EF,
31133
设E(m,-9m2+9m+3),F(m,3m),
311333253
∴EF=yE-yF=-9m2+9m+3-3m=-9(m-4)2+9, 2533+325(1+3)
∴当m=4时,C△EFG最大=9×(2)=; 6(3)存在, 设DK=a,
∵AO=3,OC=3, ∴∠ACO=∠HKO=30°.
①当DH=DK=a时,如解图②,过点H作HN⊥CD于点N,
第5题解图②
∠DHK=∠DKH=30°, ∴∠HDN=60°,
131∴ND=2a,HN=2a,CN=3-2a, 3a233HN∴=a=6,解得a=2, CR3-2∴K(8,0);
②当KH=KD=a时,如解图③,过点H作HR⊥DK于点R, 133
则HR=2a,KR=2a,DR=a-2a,
HN∴=CR36+303114+30333
=6,解得a=,∴K(,0); 13133
3+a-2a
12a
2a33
当点K在点D左边时,设DK=KH=a,同理可得=6,
3-a-3a213-91053-45
解得a=46,K (,0), 46
第5题解图③
③∵∠HDK>∠HKD, ∴HD=HK不存在.
114+303105345综上所述,满足要求的K点坐标为(8,0)、(,0)或(,13
460).
6. 如图①,在平面直角坐标系中,抛物线y=
3211x﹣x+33与x轴交于点A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,过点C作CD∥x轴,且交抛物线于点D,连接AD,交y轴于点E,连接AC. (1)求S△ABD的值;
(2)如图②,若点P是直线AD下方抛物线上一动点,过点P作PF∥y轴交直线AD于点F,作PG∥AC交直线AD于点G,当△PGF的周长最大时,在线段DE上取一点Q,当PQ+QE的值最小时,求此时PQ+QE的值;
(3)如图③,M是BC的中点,以CM为斜边作直角△CMN,使CN∥x轴,MN∥y轴,将△CMN沿CB平移,记平移后的三角形为△CMN,当点N′落在x轴上即停止运动,将此时的△CMN绕点C逆时针旋转(旋转度数不超过180°),旋转过程中直线MN与直线CA交于点S,与y轴交于点T,与x轴交于点W,请问△CST是否能为等腰三角形?若能,请求出所有符合条件的WN的长度;若不能,请说明理由.
3535
图① 图② 图③ 第6题图
解:(1)令y=0,则23x2﹣33x+363=0, 解得x=∴A(
33或43. 233,0),B(43,0),C(0,33), 2∵CD∥AB,
∴S△ABD=S△ABC=•AB•OC=×(2)如解图①中,
12125345×33=; 24
第6题解图①
设P(m,∵A(
323211m﹣m+33). 113,33), 23,0),D(
∴直线AD的解析式为y=x﹣∵PF∥y轴, ∴F(m,m﹣∵PG∥AC,
∴△PGF的形状不变,
3493), 83493, 8∴PF的值最大时,△PFG的周长最大, ∵PF=m﹣∴当m=﹣
34933311733﹣(m2﹣m+33)=﹣m2+m﹣86283时,PF的值最大,此时P(
3, 3),
b7=2a2723,﹣
12作P关于直线DE的对称点P,连接PQ,PQ,作EN∥x轴,QM⊥EN于M,
∵△QEM∽△EAO, ∴
QMOE3==, QEAE5∴QM=QE,
35∴PQ+EQ=PQ+QM=PQ+QM,
∴当P′、Q、M共线时,PQ+EQ的值最小, 易知直线PP′的解析式为y=﹣x+
4253yx12736由,可得G(50y3x934843253, 635353,
393), 50∵PG=GP′,
791033,3), 505010396373+3=3, ∴P′M=50820036373. ∴PQ+EQ的最小值为
5200∴P′(
(3)①如解图②中,当CS=CT时,作CK平分∠OCA,作KG⊥AC于G.
第6题解图②
易知KO=KG, ∵
S△COKOK2OC==, S△CAKKAAC5332•=315﹣63, 225∴OK=
易证∠BWN=∠OCK, ∴tan∠BWN=tan∠OCK=∵BN=23, ∴WN=215+43.
②如解图③中,当TC=TS时,
BN31563=, WN33
第6题解图③
易证∠BWN=∠OAC, ∴tan∠BWN′=tan∠OAC=
BN33=, WN332∴WN=3,
③如解图④中,当TS=TC时,延长NB交直线AC于Q,作BG⊥AQ于G,QR⊥AB于R.
第6题解图④
∵TS=TC,
∴∠TSC=∠TCS=∠ACO,
∵∠TSC+∠SQN=90°,∠ACO+∠OAC=90°, ∴∠BQA=∠OAC=∠BAQ, ∴BA=BQ,
∴AG=GQ,设AQ=a,则易知BG=a,BQ=AB=∵·AQ•BG=•AB•QR, ∴QR=
2535a,BR=a, 5105a, 21212∴tan∠WBN=tan∠QBR==∴WN=
83. 343BN, WN④如解图⑤中,当CS=CT时,
第6题解图⑤
由①可知,在Rt△BN′W中,tan∠N′BW=∴NW=215﹣43.
综上所述,满足条件的WN′的长为215+43或3或7.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-83或215﹣43. 3NW31563=, BN333223x+x+3与x轴交于A、33B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,对称轴与x轴交于点D. (1)求直线BC的解析式;
(2)如图②,点P为直线BC上方抛物线上一点,连接PB、PC.当 △PBC的面积最大时,在线段BC上找一点E(不与B、C重合),使PE+BE的值最小,求点P的坐标和PE+BE的最小值; (3)如图③,点G是线段CB的中点,将抛物线y=﹣
32
x+ 3121223x+3沿x轴正方向平移得到新抛物线y,y经过点D,y的顶点为F.在3抛物线y的对称轴上,是否存在一点Q,使得△FGQ为直角三角形?若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
图 ① 图② 图③
解:(1)当x=0时,y=﹣
第7题图
3223x+x+3=3, 33∴点C的坐标为(0,3), 当y=0时,有﹣
3223x+x+3=0, 33解得x1=﹣1,x2=3, ∴点B的坐标为(3,0).
设直线BC的解析式为y=kx+b(k≠0), 将B(3,0)、C(0,3)代入y=kx+b,得:
33kb0k,解得:3, b3b3∴直线BC的解析式为y=﹣
3x+3; 3(2)如解图①中,过点P作PM⊥x轴于点M,交直线BC于点F.作EN⊥x轴,
第7题解图①
设P(a,﹣∴PF=﹣
32233a+a+3),则F(a,﹣a+3), 33332
a+3a , 3∴S△PBC=×PF×3=﹣
32123233a+a , 22∴当a=时,S△PBC最大 , ∴P(,
3253), 4∵直线BC的解析式为y=﹣∴∠CBO=30°,EN⊥x轴, ∴EN=BE, ∴PE+BE=PE+EN,
12123x+3. 3∴根据两点之间线段最短和垂线段最短,则当P,E,N三点共线且垂直于x轴时,PE+BE值最小. ∴PE+BE=PE+EN=PM=(3)存在,点Q坐标为(3,
1253; 412323),(3,-),
25∵D是对称轴x=1与x轴的交点,G是BC的中点, ∴D(1,0),G(,
323), 2∴直线DG解析式y=3x﹣3, ∵抛物线y=﹣
3223343x+x+3=﹣(x﹣1)2+沿x轴正方向平移得3333到新抛物线y,y经过点D, ∴y'=﹣
343(x﹣3)2+3343), 33,
∴F(3,
∴对称轴为x=3, ∵△FGQ为直角三角形,
∴∠FGQ=90°或∠FQG=90°,∠GFQ=90°(不合题意,舍去) 当∠FQG=90°,则QG∥x轴;
∴Q(3,
3); 2当∠FGQ=90°,设点Q坐标(3,y), ∵FQ2=FG2+GQ2, ∴(
43433333﹣y)2=(3﹣)2+(﹣)2+(3﹣)2+(﹣y)2. 33222223, 5∴y=﹣
∴Q(3,﹣
23), 5323)或(3,﹣). 25224x+x+22与x轴交于A,33综上所述:Q的坐标可能为(3,
8.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-
B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,点D抛物线的顶点. (1)求直线BD的解析式;
(2)抛物线对称轴交x轴于点E,P为抛物线上一动点,过点P作PF⊥BD于点F,当线段PF的长最大时,连接PE,过点E作射线EM,且EM⊥EP,点G为射线EM上一动点(点G不与点E重合),连接PG,H为PG中点,连接AH,求AH的最小值;
(3)如图②,平移抛物线,使抛物线的顶点D在射线BD上移动,点B,D平移后的对应点分别为点B',D',y轴上有一动点M,连接MB',MD',△MB'D'是否能为等腰直角三角形?若能,请求出所有符合条件的M点的坐标;若不能,
请说明理由.
图① 图 ② 图③
第8题图
解:(1)对于抛物线y=﹣令y=0,得﹣
224x+x+22, 33
224x+x+22=0,解得x=﹣2或32, 33∴A(﹣2,0),B(32,0), ∵y=﹣
224282x+x+22=﹣(x﹣2)2+. 333382), 3∴D(2,
822kb设直线BD的解析式为y=kx+b (k≠0),则有3,
32kb04k3, 解得b42∴直线BD的解析式为y=﹣x+42; (2)如解图①中,设P(m,﹣于Q.
224m+m+22),连接PD、PB,作PQ⊥OB3343
第8题解图①
要求PF的最大值,易知当△PBD面积最大时,PF的值最大, S△PBD=S△PDE+S△PEB﹣S△EDB,
=×
1282282141×(m﹣2)+×22×(﹣m2+m+22)﹣×22× 333232232∵﹣<0,
3=﹣(m﹣22)2+,
43∴m=22时,△PBD的面积最大,PF的值最大, ∴此时P(22,22),
易知点H的运动轨迹是线段PE的垂直平分线, ∴当AH垂直PE的垂直平分线时,AH的值最小, 设AH交EM于K,
在Rt△EPQ中,PE=EQPQ=
2222222=10,
由△AKE∽△EQP, 得到
AKAE, EQPE210, 5∴AK=
易知HK=NE=PE=∴AH=AK+KH=
1210, 2910; 10(3)如解图②中,作MN⊥BD于N.
第8题解图②
∵B(32,0),D(2,
82), 3∴BD=
82102=, 223322当MN=BD时,存在△MB'D'为等腰直角三角形(只要D′或B′与N重合即可),
∵直线BD的解析式为y=﹣x+42,直线BD与y轴的交点H(0,42), ∵△HMN∽△DBE, ∴∴
MNHM=, BEBDHM102=, 310222343∴HM=
5092,
∴OM=HM﹣OH=∴M(0,﹣
1495092﹣42=
1492,
2),
862), 9点M关于H的对称点M′也满足条件,此时M′(0,
当M″是HM的中点时,M″是等腰三角形△M″B′D′的直角顶点, 此时M″(0,
112), 9综上所述,满足条件的点M的坐标为(0,﹣
862). 91492)或(0,
112)或(0,9类型四 与特殊四边形有关的问题
9.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2﹣x﹣3与x轴相交于A、B两点(点A在点B的左侧),过点A的直线交y轴于点D,且tan∠DAO=.
(1)求直线AD的解析式;
(2)如图①,若点P是抛物线上第四象限的一个动点,过点P作直线PF⊥x轴于点P,直线PF交AD于E;过点P作PG⊥AD于G,PG交x轴于点H,当△PGE的周长取得最大值时,求点P的坐标及四边形GEFH的
343834面积;
(3)如图②,在(2)的条件下,当△PGE的周长取得最大值时P停止运动,连接PA交直线CB于Q,将直线AD绕点Q旋转,旋转后的直线l与直线AD相交于点M,与直线CB相交于点N,当四边形QDMN为平行四边形时,求点M的坐标.
图① 图② 第9题图
解:(1)令y=0,则3x2﹣384x﹣3=0,解得∴A(﹣2,0),B(4,0), ∴OA=2, ∵tan∠DAO=3=DO4AO, ∴OD=32,
∴点D坐标(0,32), 设直线AD解析式为y=kx+b,
3代入A、D点坐标则有b2,
2kb0k3解得43, b2∴直线AD解析式为y=3x+342; (2)如解图①中,
备用图 x=﹣2或4,
第9题解图①
∵在点P移动过程中,∠PEG的大小不变, ∴PE最长时,△PEG的周长最大,
33344233333393∴PE=m+-(m2﹣m﹣3)=﹣m2+m+=﹣(m﹣2)2+6,
428482283∵﹣<0,
8设P(m,m2﹣m﹣3),则E(m,m+),
38∴m=2时,PE最长,△PEG的周长最长, 此时P(2,﹣3),E(2,3),F(2,0), ∵OD∥PE, ∴∠ADO=∠PEG, ∵∠AOD=∠PGE, ∴△AOD∽△PGE,
AODOAD, PGEGPE35∵OA=2,OD=,AD=,PE=6,
222418∴PG=,EG=,
55∴
∵∠HPF=∠EPG,∠PFH=∠PGE, ∴△PFH∽△PGE,
PHPFFH==, PEPGGE9∴PF=3,FH=,
4∴
∴S四边形GEFH=S△PGE﹣S△PFH=×122418191053×﹣×3×=; 5524200(3)如解图②中,作QH⊥AD于H,旋转后H的对应点为H′.设M点坐标(m,m+).
3432
第9题解图②
∵四边形QDMN是平行四边形, ∴DQ∥MN,DM∥QN, ∴∠QDH=∠DMN=∠QNH, ∵∠QHD=∠QHN=90°,QH=QH, ∴△QHD≌△QHN, ∴DQ=QN,
∴四边形QDMN是菱形,∴DQ=DM,
∵直线AP解析式为y=﹣
333x﹣,直线CN的解析式为y=x﹣3, 42433yxx142由,解得9, 3yyx344∴点Q坐标(1,﹣), ∵DQ=DM,
∴12+(+)2=m2+(m)2, 解得m=±241, 52413241324132413,+)或(﹣,﹣+). 5205202294329434∴点M的坐标为(
10.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-x2-x-3交x轴于A,B两点(点A在点B的左侧),交y轴于点C. (1)求直线AC的解析式;
(2)①点P是直线AC上方抛物线上的一动点(不与点A,点C重合),过点P作PD⊥AC于点D,求PD的最大值;
1272②当线段PD的长度最大时,点Q从点P出发,先以每秒一个单位的速度沿适当的路径运动到y轴上的点M处,再沿MC以每秒10个单位的速度运动到点C停止.当点Q在整个运动中用时最少时,求点M的坐标;
(3)将△BOC沿直线BC平移,点B平移后的对应点为点B,点O平移后的对应点为点O,点C平移后的对应点为点C,点S是坐标平面内一点,若以A、C、O、S为顶点的四边形是菱形,求出所有符合条件的点S的坐标.
图① 图② 备用图 第10题图
解:(1)对于抛物线y=-x2-x-3,令x=0,得y=﹣3, ∴C(0,﹣3),
令y=0,得x2+7x+6=0,解得x=﹣6或﹣1, ∵点A在点B的左侧, ∴A(﹣6,0),B(﹣1,0), 设直线AC的解析式为y=kx+b,则有b3,
6kb0127211k解得2,∴直线AC的解析式为y=﹣x﹣3;
2b3(2)①如解图①中,设P(m,-m2-m-3),连接PA、PC,作PK∥y轴交AC于K,则K(m,﹣m﹣3).
121272
第10题解图①
∵PD⊥AC,AC =35,
∴PD最大时,△PAC的面积最大,
∵S△PAC=×(﹣m2﹣m-3+m+3)×6=﹣(m+3)2+又∵﹣<0,
∴m=﹣3时,△PAC的面积最大,最大值为此时P(﹣3,3),×AC·PD=∴PD=
95; 5121272123227, 23227, 21227, 2②如解图②中,在x轴上取一点N(1,0),作直线CN,作PK⊥直线CN于K交y轴于M.
第10题解图②
∵OC=3,ON=1, ∴CN=10, ∴sin∠OCN=∴MK=
1ONMK==, CNCM10CM, 10∵点Q在整个运动的时间=PM+
CM=PM+MK=PK, 10根据垂线段最短可知,点M即为所求的点, ∵直线CN的解析式为y=3x﹣3,PK⊥CN, ∴直线PK的解析式为y=﹣x+2, ∴M(0,2);
(3)①如解图③和④中,当四边形ACSO'是菱形时,设AS交CO于K,AC=AO=35,
13
第10题解图③ 第10 题解图④
∵点O′在直线y=﹣3x上,A(﹣6,0),设O′(m,﹣3m),
22(m6)(3m)∴+=(35)2,
解得m=∴O′(
6314, 10631418914631418914,)或(,), 10101010又∵C(0,-3),根据中点坐标公式可得 K(
631412914631412914,)或(,), 20202020∵AK=KS, ∴S(
②如解图⑤和⑥中,当四边形ACOS是菱形时,设CS交AO于K,AC=
54314129145431412914,)或(,); 10101010CO=35,
第10题解图⑤ 第10题解图⑥
∵点O′在直线y=﹣3x上,C(0,﹣3),设O′(m,﹣3m),
2(35)∴m2+(﹣3m+3)2=,
解得m=3或﹣,
18), 5391∴K(﹣,﹣)或(﹣,),
225565∴O(3,﹣9)或(﹣,
65∵CK=KS,
∴S(﹣3,﹣6)或(﹣ ,
9533); 5③如解图⑦中,当四边形ASCO是菱形时,SO垂直平分线段AC,
第10题解图⑦
直线SO的解析式为y=2x+,
99xy2x10由, 2,解得27yy3x1092927,), 10103∵KS=KO,K(-3,-),
25157∴S(﹣,﹣),
1010∴O(﹣
综上所述,满足条件的点S坐标为S(
543141291454314,)或(,101010129149335157)或(﹣3,﹣6)或(﹣,)或(﹣,﹣); 10551010
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