(1)求二次函数y=ax2+2x+c的表达式;
(2)连接PO,PC,并把△POC沿y轴翻折,得到四边形POP'C.若四边形POP'C为菱形,请求出此时点P的坐标;
(3)当点P运动到什么位置时,四边形ACPB的面积最大?求出此时P点的坐标和四边形ACPB的最大面积.
解(1)将点B和点C的坐标代入函数解析式,得
二次函数的解析是为y=-x2+2x+3.
(2)若四边形POP'C为菱形,则点P在线段CO的垂直平分线上,
解得 -
图1
如图1,连接PP',则PE⊥CO,垂足为E,
∵C(0,3), ∴E ,
∴点P的纵坐标 ,当y= 时,
即-x2+2x+3= , 解得
- x1= ,x2= (不合题意,舍),∴点
P的坐标为
.
图2
(3)如图2,
P在抛物线上,设P(m,-m2+2m+3), 设直线BC的解析式为y=kx+b,
将点B和点C的坐标代入函数解析式,得
解得 -
直线BC的解析为y=-x+3,过点P作x轴的垂线,交BC于点Q,交x轴于点F, 设点Q的坐标为(m,-m+3),
PQ=-m2+2m+3-(-m+3)=-m2+3m. 当y=0时,-x2+2x+3=0,
解得x1=-1,x2=3,OA=1,AB=3-(-1)=4, S四边形ABPC=S△ABC+S△PCQ+S△PBQ = AB·OC+ PQ·OF+ PQ·FB = ×4×3+ (-m2+3m)×3
=- -
,
当m= 时,四边形ABPC的面积最大.
当m= 时,-m2+2m+3= ,即P点的坐标为 . 当点P的坐标为 时,四边形ACPB的最大面积值为 .
4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c与x轴交于A(-1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,点D是该抛物线的顶点. (1)求抛物线的解析式和直线AC的解析式;
(2)请在y轴上找一点M,使△BDM的周长最小,求出点M的坐标;
(3)试探究:在拋物线上是否存在点P,使以点A,P,C为顶点,AC为直角边的三角形是直角三角形?若存在,请求出符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
解(1)设抛物线解析式为y=a(x+1)(x-3),
即y=ax2-2ax-3a,
∴-2a=2,解得a=-1,
∴抛物线解析式为y=-x2+2x+3; 当x=0时,y=-x2+2x+3=3,则C(0,3), 设直线AC的解析式为y=px+q,
把A(-1,0),C(0,3)代入得 - 解得 ∴直线AC的解析式为y=3x+3.
(2)∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴顶点D的坐标为(1,4),
作B点关于y轴的对称点B',连接DB'交y轴于M,如图1,则B'(-3,0),
∵MB=MB',
∴MB+MD=MB'+MD=DB',此时MB+MD的值最小,而BD的值不变, ∴此时△BDM的周长最小, 易得直线DB'的解析式为y=x+3, 当x=0时,y=x+3=3,
∴点M的坐标为(0,3). (3)存在.
过点C作AC的垂线交抛物线于另一点P,如图2,
∵直线AC的解析式为y=3x+3, ∴直线PC的解析式可设为y=- x+b, 把C(0,3)代入得b=3,
∴直线PC的解析式为y=- x+3,
- 则此时P点坐标为 ; 解方程组 解得 或 - 过点A作AC的垂线交抛物线于另一点P,直线PC的解析式可设为y=- x+b,
把A(-1,0)代入得 +b=0,解得b=- ,
∴直线PC的解析式为y=- x- ,
- - 则此时P点坐标为解方程组 解得 或
- - - - ,综上所述,符合条件的点P的坐标为 或 - .
5.在平面直角坐标系xOy中(如图).已知抛物线y=- x2+bx+c经过点A(-1,0)和点B ,顶点为C,点D在其对称轴上且位于点C下方,将线段DC绕点D按顺时针方向旋转90°,点C落在抛物线上的点P处. (1)求这条抛物线的表达式; (2)求线段CD的长;
(3)将抛物线平移,使其顶点C移到原点O的位置,这时点P落在点E的位置,如果点M在y轴上,且以O,D,E,M为顶点的四边形面积为8,求点M的坐标.
解(1)把A(-1,0)和点
B 代入
y=- x2+bx+c得
- -
解得
∴抛物线解析式为y=- x2+2x+ . (2)∵y=- (x-2)2+ ,
∴C ,抛物线的对称轴为直线x=2,
如图,设CD=t, 则D - ,
∵线段DC绕点D按顺时针方向旋转90°,点C落在抛物线上的点P处, ∴∠PDC=90°,DP=DC=t, ∴P - ,
把P - 代入y=- x2+2x+ 得- (2+t)2+2(2+t)+ -t, 整理得t2-2t=0,解得t1=0(舍去),t2=2,
∴线段CD的长为2.
(3)P点坐标为 ,D点坐标为 ,
∵抛物线平移,使其顶点C 移到原点O的位置,∴抛物线向左平移2个单位,向下平移 个单位,
而P点 向左平移2个单位,向下平移 个单位得到点E,
∴E点坐标为(2,-2),设M(0,m), 当m>0时, ·2=8,
解得m= ,此时M点坐标为 ;
当m<0时, - ·2=8,解得m=- ,此时M点坐标为 - ; 综上所述,M点的坐标为 或 - .
6.如图,抛物线y=ax2-5ax+c与坐标轴分别交于点A,C,E三点,其中A(-3,0),C(0,4),点B在x轴上,AC=BC,过点B作BD⊥x轴交抛物线于点D,点M,N分别是线段CO,BC上的动点,且CM=BN,连接MN,AM,AN. (1)求抛物线的解析式及点D的坐标; (2)当△CMN是直角三角形时,求点M的坐标; (3)试求出AM+AN的最小值.
- 解(1)把A(-3,0),C(0,4)代入y=ax-5ax+c得 解得
2
∴抛物线解析式为y=- x2+ x+4; ∵AC=BC,CO⊥AB, ∴OB=OA=3,∴B(3,0), ∵BD⊥x轴交抛物线于点D, ∴D点的横坐标为3,
当x=3时,y=- ×9+ ×3+4=5,
∴D点坐标为(3,5).
(2)在Rt△OBC中,BC= =5,
设M(0,m),则BN=4-m,CN=5-(4-m)=m+1,∵∠MCN=∠OCB,
∴当 时,△CMN∽△COB,则∠CMN=∠COB=90°,即
- ,解得m= ,
此时M点坐标为
;
当
时,△CMN∽△CBO, 则∠CNM=∠COB=90°,即 - ,解得m= ,此时M点坐标为
;
综上所述,M点的坐标为
或 . (3)连接DN,AD,如图,
∵AC=BC,CO⊥AB, ∴OC平分∠ACB, ∴∠ACO=∠BCO,
∵BD∥OC,∴∠BCO=∠DBC, ∵DB=BC=AC=5,CM=BN, ∴△ACM≌△DBN,∴AM=DN, ∴AM+AN=DN+AN,
而DN+AN≥AD(当且仅当点A,N,D共线时取等号),
∴DN+AN的最小值= , ∴AM+AN的最小值为 .