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平行四边形的存在性问题2019
如果已知三个定点,探寻平行四边形的第四个顶点,符合条件的有3个点:以已知三个定点为三角形的顶点,过每个点画对边的平行线,三条直线两两相交,产生3个交点.
如果已知两个定点,一般是把确定的一条线段按照边或对角线分为两种情况.
根据平行四边形的对边平行且相等,灵活运用坐标平移,可以使得计算过程简便.
根据平行四边形的中心对称的性质,灵活运用坐标对称,可以使得解题简便.
引例1, 如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=-x2-2x+3与x轴交于A、B两点(A在B的左侧),与y轴交于点C,顶点为P,如果以点P、A、C、D为顶点的四边形是平行四边形,求点D的坐标.
引例2, 如图,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于A、B两点,点M在这条抛物线上,点P在y轴上,如果以点P、M、A、B为顶点的四边形是平行四边形,求点M的坐标.
1,(2017•泰安)如图,是将抛物线y=﹣x2平移后得到的抛物线,其对称轴为x=1,与x轴的一个交点为A(﹣1,0),另一个交点为B,与y轴的交点为C.
(1)求抛物线的函数表达式;(2)若点N为抛物线上一点,且BC⊥NC,求点N的坐标;
(3)点P是抛物线上一点,点Q是一次函数y=x+的图象上一点,若四边形OAPQ为平行四边形,这样的点P、Q是否存在?若存在,分别求出点P、Q的坐标;若不存在,说明理由.
2.(2017•菏泽)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+1交y轴于点A,交x轴正半轴于点B(4,0),与过A点的直线相交于另一点D(3,),过点D作DC⊥x轴,垂足为C.(1)求抛物线的表达式;(2)点P在线段OC上(不与点O、C重合),过P作PN⊥x轴,交直线AD于M,交抛物线于点N,连接CM,求△PCM面积的最大值;
(3)若P是x轴正半轴上的一动点,设OP的长为t,是否存在t,使以点M、C、D、N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
3.(2018•徐汇区二模)如图,已知直线y=﹣x+2与x轴、y轴分别交于点B、C,抛物线y=﹣+bx+c过点B、C,且与x轴交于另一个点A.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)点M是线段BC上一点,过点M作直线l∥y轴交该抛物线于点N,当四边形OMNC是平行四边形时,求它的面积;
(3)联结AC,设点D是该抛物线上的一点,且满足∠DBA=∠CAO,求点D的坐标.
4.(2018•杨浦区二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,直线y=x+4经过点A、C,点P为抛物线上位于直线AC上方的一个动点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图(1),当CP∥AO时,求∠PAC的正切值;
(3)∠当以AP、AO为邻边的平行四边形第四个顶点恰好也在抛物线上时,求出此时点P的坐标.
5.(2018•河南)如图,抛物线y=ax2+6x+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线y=x﹣5经过点B,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A的直线交直线BC于点M.
①当AM⊥BC时,过抛物线上一动点P(不与点B,C重合),作直线AM的平行线交直线BC于点Q,若以点A,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的横坐标;
②连接AC,当直线AM与直线BC的夹角等于∠ACB的2倍时,请直接写出点M的坐标.
6.(2018•浦东新区二模)已知平而直角坐标系xOy(如图),二次函数y=ax2+bx+4的图象经过A(﹣2,0)、B(4,0)两点,与y轴交于点C点.
(1)求这个二次函数的解析式;
(2)如果点E在线段OC上,且∠CBE=∠ACO,求点E的坐标;
(3)点M在y轴上,且位于点C上方,点N在直线BC上,点P为上述二次函数图象的对称轴上的点,如果以C、M、N、P为顶点的四边形是菱形,求点M的坐标.
7.(2017•成都)如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线C:y=ax2+bx+c与x轴相交于A,B两点,顶点为D(0,4),AB=4,设点F(m,0)是x轴的正半轴上一点,将抛物线C绕点F旋转180°,得到新的抛物线C′.
(1)求抛物线C的函数表达式;(2)若抛物线C′与抛物线C在y轴的右侧有两个不同的公共点,求m的取值范围.(3)如图2,P是第一象限内抛物线C上一点,它到两坐标轴的距离相等,点P在抛物线C′上的对应点P′,设M是C上的动点,N是C′上的动点,试探究四边形PMP′N能否成为正方形?若能,求出m的值;若不能,请说明理由.
答案
1,(2017•泰安)如图,是将抛物线y=﹣x2平移后得到的抛物线,其对称轴为x=1,与x轴的一个交点为A(﹣1,0),另一个交点为B,与y轴的交点为C.(1)求抛物线的函数表达式;(2)若点N为抛物线上一点,且BC⊥NC,求点N的坐标;(3)点P是抛物线上一点,点Q是一次函数y=x+的图象上一点,若四边形OAPQ为平行四边形,这样的点P、Q是否存在?若存在,分别求出点P、Q的坐标;若不存在,说明理由.
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【分析】(1)已知抛物线的对称轴,因而可以设出顶点式,利用待定系数法求函数解析式;
(2)首先求得B和C的坐标,易证△OBC是等腰直角三角形,过点N作NH⊥y轴,垂足是H,设点N纵坐标是(a,﹣a2+2a+3),根据CH=NH即可列方程求解;(3)四边形OAPQ是平行四边形,则PQ=OA=1,且PQ∥OA,设P(t,﹣t2+2t+3),代入y=x+,即可求解.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式是y=﹣(x﹣1)2+k.
把(﹣1,0)代入得0=﹣(﹣1﹣1)2+k,解得k=4,
则抛物线的解析式是y=﹣(x﹣1)2+4,即y=﹣x2+2x+3;
(2)在y=﹣x2+2x+3中令x=0,则y=3,即C的坐标是(0,3),OC=3.
∵B的坐标是(3,0),∴OB=3,∴OC=OB,则△OBC是等腰直角三角形.∴∠OCB=45°,
过点N作NH⊥y轴,垂足是H.
∵∠NCB=90°,∴∠NCH=45°,∴NH=CH,∴HO=OC+CH=3+CH=3+NH,
设点N坐标是(a,﹣a2+2a+3).∴a+3=﹣a2+2a+3,解得a=0(舍去)或a=1,
∴N的坐标是(1,4);
(3)∵四边形OAPQ是平行四边形,则PQ=OA=1,且PQ∥OA,
设P(t,﹣t2+2t+3),代入y=x+,则﹣t2+2t+3=(t+1)+,
整理,得2t2﹣t=0,解得t=0或.∴﹣t2+2t+3的值为3或.
∴P、Q的坐标是(0,3),(1,3)或(,)、(,).
综上所述,P、Q的坐标是(0,3),(1,3)或(,)、(,).
【点评】本题考查了待定系数法求二次函数解析式,以及等腰三角形、平行四边形的性质,注意到△OBC是等腰直角三角形是解题的关键.
2.(2017•菏泽)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+1交y轴于点A,交x轴正半轴于点B(4,0),与过A点的直线相交于另一点D(3,),过点D作DC⊥x轴,垂足为C.(1)求抛物线的表达式;(2)点P在线段OC上(不与点O、C重合),过P作PN⊥x轴,交直线AD于M,交抛物线于点N,连接CM,求△PCM面积的最大值;
(3)若P是x轴正半轴上的一动点,设OP的长为t,是否存在t,使以点M、C、D、N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【考点】HF:二次函数综合题.菁优网版权所有
【分析】(1)把B(4,0),点D(3,)代入y=ax2+bx+1即可得出抛物线的解析式;
(2)先用含t的代数式表示P、M坐标,再根据三角形的面积公式求出△PCM的面积与t的函数关系式,然后运用配方法可求出△PCM面积的最大值;
(3)若四边形DCMN为平行四边形,则有MN=DC,故可得出关于t的二元一次方程,解方程即可得到结论.
【解答】解:(1)把点B(4,0),点D(3,),代入y=ax2+bx+1中得,,
解得:,∴抛物线的表达式为y=﹣x2+x+1;
(2)设直线AD的解析式为y=kx+b,
∵A(0,1),D(3,),∴,∴,
∴直线AD的解析式为y=x+1,
设P(t,0), ∴M(t,t+1), ∴PM=t+1,
∵CD⊥x轴, ∴PC=3﹣t,
∴S△PCM=PC•PM=(3﹣t)(t+1),
∴S△PCM=﹣t2+t+=﹣(t﹣)2+,
∴△PCM面积的最大值是;
(3)∵OP=t,
∴点M,N的横坐标为t,
设M(t,t+1),N(t,﹣t2+t+1),
∴|MN|=|﹣t2+t+1﹣t﹣1|=|﹣t2+t|,CD=,
如图1,如果以点M、C、D、N为顶点的四边形是平行四边形,
∴MN=CD,即﹣t2+t=,整理得:3t2﹣9t+10=0,
∵△=﹣39, ∴方程﹣t2+t=无实数根,∴不存在t,
如图2,如果以点M、C、D、N为顶点的四边形是平行四边形,
∴MN=CD,即t2﹣t=, ∴t=,(负值舍去),
∴当t=时,以点M、C、D、N为顶点的四边形是平行四边形.
【点评】本题考查的是二次函数的性质、待定系数法求函数解析式、平行四边形的判定,正确求出二次函数的解析式、利用配方法把一般式化为顶点式、求出函数的最值是解题的关键,注意菱形的判定定理的灵活运用.
3.(2018•徐汇区二模)如图,已知直线y=﹣x+2与x轴、y轴分别交于点B、C,抛物线y=﹣+bx+c过点B、C,且与x轴交于另一个点A.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)点M是线段BC上一点,过点M作直线l∥y轴交该抛物线于点N,当四边形OMNC是平行四边形时,求它的面积;
(3)联结AC,设点D是该抛物线上的一点,且满足∠DBA=∠CAO,求点D的坐标.
【分析】(1)根据直线解析式求出点B、C的坐标,然后利用待定系数法求二次函数解析式列式求解即可;
(2)设M(m,﹣m+2),则N(m,﹣+2),则MN=(﹣+2)﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m,根据MN=OC=2列方程可得M的横坐标,根据平行四边形的面积公式可得结论;
(3)分两种情况:
①当D在x轴的下方:根据AC∥BD,直线解析式k相等可设直线BD的解析式为:y=2x+b,把B(4,0)代入得直线BD的解析式为:y=2x﹣8,联立方程可得D的坐标;
②当D在x轴的上方,根据对称可得M的坐标,利用待定系数法求直线BM的解析式,与二次函数的交点,联立方程可得D的坐标.
【解答】解:(1)当x=0时,y=2,∴C(0,2),
当y=0时,﹣x+2=0,x=4,∴B(4,0),
把C(0,2)和B(4,0)代入抛物线y=﹣+bx+c中得:,
解得:,∴该抛物线的表达式:;
(2)如图1,∵C(0,2),∴OC=2,
设M(m,﹣m+2),则N(m,﹣+2),
∴MN=(﹣+2)﹣(﹣m+2)=﹣m2+2m,
∵MN∥y轴,当四边形OMNC是平行四边形时,MN=OC,
即﹣m2+2m=2,解得:m1=m2=2,∴S▱OCMN=OC×2=2×2=4;
(3)分两种情况:
当y=0时,﹣x+2=0,解得:x1=4,x2=﹣1,∴A(﹣1,0),
易得直线AC的解析式为:y=2x+2,
①当D在x轴的下方时,如图2,AC∥BD,∴设直线BD的解析式为:y=2x+b,
把B(4,0)代入得:0=2×4+b,b=﹣8,∴直线BD的解析式为:y=2x﹣8,
则2x﹣8=﹣x+2,解得:x1=﹣5,x2=4(舍),∴D(﹣5,﹣18);
②当D在x轴的上方时,如图3,作抛物线的对称轴交直线BD于M,将BE(图2中的点D)于N,
对称轴是:x=﹣=,
∵∠CAO=∠ABE=∠DAB,∴M与N关于x轴对称,直线BE的解析式:y=2x﹣8,
当x=时,y=﹣5,∴N(,﹣5),M(,5),
直线BM的解析式为:y=﹣2x+8,
﹣2x+8=﹣x+2,解得:x1=3,x2=4(舍),∴D(3,2),
综上所述,点D的坐标为:(﹣5,﹣18)或(3,2).
【点评】本题是对二次函数的综合考查,主要有直线与坐标轴的交点的求解,待定系数法求二次函数和一次函数解析式,两直线平行的关系,对称性等知识,(3)题有难度,采用分类讨论的思想解决问题.
4.(2018•杨浦区二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,直线y=x+4经过点A、C,点P为抛物线上位于直线AC上方的一个动点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图(1),当CP∥AO时,求∠PAC的正切值;
(3)∠当以AP、AO为邻边的平行四边形第四个顶点恰好也在抛物线上时,求出此时点P的坐标.
【分析】(1)利用一次函数解析式确定C(0,4),A(﹣4,0),然后根据待定系数法求抛物线解析式;
(2)先确定抛物线的对称轴为直线x=﹣1,再利用对称性得到P(﹣2,4),作PH⊥AC于H,如图1,证明△OAC和△PCH为等腰直角三角形得到AC=4,PH=CH=,则AH=3,然后根据正切的定义求解;
(3)以AP、AO为邻边的平行四边形第四个顶点为点Q,如图2,利用平行四边形的性质得PQ∥OA,PQ=OA=4,设P(t,﹣t2﹣t+4),则Q(t+4,﹣t2﹣t+4),然后Q点坐标代入y=﹣x2﹣x+4得﹣(t+4)2﹣(t+4)+4=﹣t2﹣t+4,再解关于t的方程即可得到P点坐标.
【解答】解:(1)当x=0时,y=x+4=4,则C(0,4),
当y=0时,x+4=0,解得x=﹣4,则A(﹣4,0),
把A(﹣4,0),C(0,4)代入y=﹣x2+bx+c得,解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2﹣x+4;
(2)抛物线的对称轴为直线x=﹣=﹣1,
而PC∥OA,∴点P与点C关于直线x=﹣1对称,∴P(﹣2,4),PC=2,
作PH⊥AC于H,如图1,
∵OA=OC=4,∴△OAC为等腰直角三角形,∴∠OAC=45°,AC=4,
∵PC∥OA,∴∠PCA=∠OAC=45°,∴△PCH为等腰直角三角形,
∴PH=CH=×2=,∴AH=AC﹣CH=4﹣=3,
在Rt△PAH中,tan∠PAH===,即∠PAC的正切值为;
(3)以AP、AO为邻边的平行四边形第四个顶点为点Q,如图2,
∵四边形APQO为平行四边形,∴PQ∥OA,PQ=OA=4,
设P(t,﹣t2﹣t+4),则Q(t+4,﹣t2﹣t+4),
把(t+4,﹣t2﹣t+4)代入y=﹣x2﹣x+4得﹣(t+4)2﹣(t+4)+4=﹣t2﹣t+4,解得t=﹣3,∴此时P点坐标为(﹣3,).
【点评】本题考查了二次函数的综合题:熟练掌握二次函数图象上点的坐标特征、二次函数的性质、等腰直角三角形的性质和平行四边形的性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质.
5.(2018•河南)如图,抛物线y=ax2+6x+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线y=x﹣5经过点B,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A的直线交直线BC于点M.
①当AM⊥BC时,过抛物线上一动点P(不与点B,C重合),作直线AM的平行线交直线BC于点Q,若以点A,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的横坐标;
②连接AC,当直线AM与直线BC的夹角等于∠ACB的2倍时,请直接写出点M的坐标.
【分析】(1)利用一次函数解析式确定C(0,﹣5),B(5,0),然后利用待定系数法求抛物线解析式;
(2)①先解方程﹣x2+6x﹣5=0得A(1,0),再判断△OCB为等腰直角三角形得到∠OBC=∠OCB=45°,则△AMB为等腰直角三角形,所以AM=2,接着根据平行四边形的性质得到PQ=AM=2,PQ⊥BC,作PD⊥x轴交直线BC于D,如图1,利用∠PDQ=45°得到PD=PQ=4,设P(m,﹣m2+6m﹣5),则D(m,m﹣5),讨论:当P点在直线BC上方时,PD=﹣m2+6m﹣5﹣(m﹣5)=4;当P点在直线BC下方时,PD=m﹣5﹣(﹣m2+6m﹣5),然后分别解方程即可得到P点的横坐标;
②作AN⊥BC于N,NH⊥x轴于H,作AC的垂直平分线交BC于M1,交AC于E,如图2,利用等腰三角形的性质和三角形外角性质得到∠AM1B=2∠ACB,再确定N(3,﹣2),
AC的解析式为y=5x﹣5,E点坐标为(,﹣),利用两直线垂直的问题可设直线EM1的解析式为y=﹣x+b,把E(,﹣)代入求出b得到直线EM1的解析式为y=﹣x﹣,则解方程组得M1点的坐标;作直线BC上作点M1关于N点的对称点M2,如图2,利用对称性得到∠AM2C=∠AM1B=2∠ACB,设M2(x,x﹣5),根据中点坐标公式得到3=,然后求出x即可得到M2的坐标,从而得到满足条件的点M的坐标.
【解答】解:(1)当x=0时,y=x﹣5=﹣5,则C(0,﹣5),
当y=0时,x﹣5=0,解得x=5,则B(5,0),
把B(5,0),C(0,﹣5)代入y=ax2+6x+c得,解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2+6x﹣5;
(2)①解方程﹣x2+6x﹣5=0得x1=1,x2=5,则A(1,0),
∵B(5,0),C(0,﹣5),∴△OCB为等腰直角三角形,∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵AM⊥BC,∴△AMB为等腰直角三角形,∴AM=AB=×4=2,
∵以点A,M,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,AM∥PQ,
∴PQ=AM=2,PQ⊥BC,
作PD⊥x轴交直线BC于D,如图1,则∠PDQ=45°,∴PD=PQ=×2=4,
设P(m,﹣m2+6m﹣5),则D(m,m﹣5),
当P点在直线BC上方时,
PD=﹣m2+6m﹣5﹣(m﹣5)=﹣m2+5m=4,解得m1=1,m2=4,
当P点在直线BC下方时,
PD=m﹣5﹣(﹣m2+6m﹣5)=m2﹣5m=4,解得m1=,m2=,
综上所述,P点的横坐标为4或或;
②作AN⊥BC于N,NH⊥x轴于H,作AC的垂直平分线交BC于M1,交AC于E,如图2,
∵M1A=M1C,∴∠ACM1=∠CAM1,∴∠AM1B=2∠ACB,
∵△ANB为等腰直角三角形,∴AH=BH=NH=2,∴N(3,﹣2),
易得AC的解析式为y=5x﹣5,E点坐标为(,﹣),
设直线EM1的解析式为y=﹣x+b,
把E(,﹣)代入得﹣+b=﹣,解得b=﹣,
∴直线EM1的解析式为y=﹣x﹣,
解方程组得,则M1(,﹣);
作直线BC上作点M1关于N点的对称点M2,如图2,则∠AM2C=∠AM1B=2∠ACB,
设M2(x,x﹣5),∵3=,∴x=,∴M2(,﹣),
综上所述,点M的坐标为(,﹣)或(,﹣).
【点评】本题考查了二次函数的综合题:熟练掌握二次函数图象上点的坐标特征、二次函数的性质、等腰直角的判定与性质和平行四边形的性质;会利用待定系数法求函数解析式;理解坐标与图形性质;会运用分类讨论的思想解决数学问题.
6.(2018•浦东新区二模)已知平而直角坐标系xOy(如图),二次函数y=ax2+bx+4的图象经过A(﹣2,0)、B(4,0)两点,与y轴交于点C点.
(1)求这个二次函数的解析式;
(2)如果点E在线段OC上,且∠CBE=∠ACO,求点E的坐标;
(3)点M在y轴上,且位于点C上方,点N在直线BC上,点P为上述二次函数图象的对称轴上的点,如果以C、M、N、P为顶点的四边形是菱形,求点M的坐标.
【分析】(1)利用待定系数法即可得出结论;
(2)先确定出OA=2,OC=4,进而求出BC,再得出和,进而建立方程.即可得出结论;
(3)①当MC为菱形MCNP的边时,先求出.进而得出,即可得出结论;
②当MC为菱形MCPN的边时,不存在,
③当MC为菱形MNCP的对角线时,先判断出CM、NP互相垂直平分,进而得出NQ=QP=1.MQ=QC,即可得出QN=CQ=1,MQ=CQ=1,即可得出结论.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+4与x轴交于点A(﹣2,0),B(4,0),
∴,解得,∴抛物线的解析式为,
(2)如图1,过点E作EH⊥BC于点H.
在Rt△ACO中,∵A(﹣2,0),∴OA=2,
,∴OC=4,
在Rt△COB中,∵∠COB=90°,OC=OB=4,∴.
∵EH⊥BC,∴CH=EH.∴在Rt△ACO中,,
∵∠CBE=∠ACO,在Rt△EBH中,.
设EH=k(k>0),则BH=2k,CH=k,.
∴.∴,∴,∴,∴,
(3)∵A(1,0),B(5,0),∴抛物线的对称轴为直线x=1,
①当MC为菱形MCNP的边时,
∴CM∥PN,∴∠PNC=∠NCO=45°.
∵点P在二次函数的对称轴上,∴点P的横坐标为1,点N的横坐标为1.
∴.
∵四边形MCNP是菱形,∴,∴,∴,
②当MC为菱形MCPN的边时,不存在,
③如图2,当MC为菱形MNCP的对角线时,
设NP交CM于点Q,∴CM、NP互相垂直平分,∴NQ=QP=1.MQ=QC,
∵点N在直线BC上,∠NCM=∠OCB=45°.
在Rt△CQN中,∴∠NCQ=∠CNQ=45°,∴QN=CQ=1,∴MQ=CQ=1,∴CM=2,
∴OM=OC+CM=4+2=6,∴M(0,6),
∴综上所述或 M(0,6).
【点评】此题是二次函数综合题,主要考查了待定系数法,锐角三角函数,线段垂直平分线的判定和性质,特殊直角三角形的性质,用分类讨论的思想是解本题的关键.
7.(2017•成都)如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线C:y=ax2+bx+c与x轴相交于A,B两点,顶点为D(0,4),AB=4,设点F(m,0)是x轴的正半轴上一点,将抛物线C绕点F旋转180°,得到新的抛物线C′.(1)求抛物线C的函数表达式;
(2)若抛物线C′与抛物线C在y轴的右侧有两个不同的公共点,求m的取值范围.
(3)如图2,P是第一象限内抛物线C上一点,它到两坐标轴的距离相等,点P在抛物线C′上的对应点P′,设M是C上的动点,N是C′上的动点,试探究四边形PMP′N能否成为正方形?若能,求出m的值;若不能,请说明理由.
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【分析】(1)由题意抛物线的顶点D(0,4),A(﹣2,0),设抛物线的解析式为y=ax2+4,把A(2,0)代入可得a=﹣,由此即可解决问题;
(2)由题意抛物线C′的顶点坐标为(2m,﹣4),设抛物线C′的解析式为y=(x﹣2m)2﹣4,由,消去y得到x2﹣2mx+2m2﹣8=0,由题意,抛物线C′与抛物线C在y轴的右侧有两个不同的公共点,则有,解不等式组即可解决问题;
(3)情形1,四边形PMP′N能成为正方形.作PE⊥x轴于E,MH⊥x轴于H.由题意易知P(2,2),当△PFM是等腰直角三角形时,四边形PMP′N是正方形,推出PF=FM,∠PFM=90°,易证△PFE≌△FMH,可得PE=FH=2,EF=HM=2﹣m,可得M(m+2,m﹣2),理由待定系数法即可解决问题;情形2,如图,四边形PMP′N是正方形,同法可得M(m﹣2,2﹣m),利用待定系数法即可解决问题.
【解答】解:(1)由题意抛物线的顶点D(0,4),A(﹣2,0),设抛物线的解析式为y=ax2+4,
把A(﹣2,0)代入可得a=﹣,∴抛物线C的函数表达式为y=﹣x2+4.(2)由题意抛物线C′的顶点坐标为(2m,﹣4),设抛物线C′的解析式为y=(x﹣2m)2﹣4,
由,消去y得到x2﹣2mx+2m2﹣8=0,
由题意,抛物线C′与抛物线C在y轴的右侧有两个不同的公共点,
则有,解得2<m<2,
∴满足条件的m的取值范围为2<m<2.
(3)结论:四边形PMP′N能成为正方形.
理由:1情形1,如图,作PE⊥x轴于E,MH⊥x轴于H.
由题意易知P(2,2),当△PFM是等腰直角三角形时,四边形PMP′N是正方形,
∴PF=FM,∠PFM=90°,
易证△PFE≌△FMH,可得PE=FH=2,EF=HM=2﹣m,
∴M(m+2,m﹣2),
∵点M在y=﹣x2+4上,
∴m﹣2=﹣(m+2)2+4,解得m=﹣3或﹣﹣3(舍弃),
∴m=﹣3时,四边形PMP′N是正方形.
情形2,如图,四边形PMP′N是正方形,同法可得M(m﹣2,2﹣m),
把M(m﹣2,2﹣m)代入y=﹣x2+4中,2﹣m=﹣(m﹣2)2+4,解得m=6或0(舍弃),
∴m=6时,四边形PMP′N是正方形.
综上,四边形PMP′N能成为正方形,m=﹣3或6.
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平行四边形的存在性问题
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