资源描述
专题7 动点问题探究一
【专题解析】
动点问题研究的是在几何图形的运动中,一些图形位置、数量关系的“变”与“不变”的问题.常用的数学思想是方程思想、数学建模思想、函数思想、转化思想等;常用的数学方法有:分类讨论法、数形结合法等.
解答动点问题的题目要学会“动中找静”,即把动点问题变为静态问题来解决,寻找动点问题中的特殊情况.
(1)等腰三角形的存在性问题
如果问题中△ABC是等腰三角形,那么存在①AB=AC,②BA=BC,③CA=CB三种情况.已知腰长,画等腰三角形用圆规画圆;已知底边,用刻度尺、圆规画垂直平分线.解等腰三角形的存在性问题,有几何法与代数法,把几何法与代数法相结合,可以使得解题又快又好.
几何法一般分三步:分类、画图、计算;代数法一般也分三步:罗列三边长、分类列方程、解方程并检验.
(2)直角三角形的存在性问题
解决直角三角形的存在性问题,一般分三个步骤:第一步寻找分类标准,第二步列方程,第三步解方程并验根.
一般情况下,按照直角三角形直角顶点或者斜边分类,然后按照勾股定理或三角函数列方程;在平面直角坐标系中,常常利用两点间的距离公式列方程;有时候根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半列方程更简捷.
(3)平行四边形的存在性问题
解决平行四边形的存在性问题一般分三个步骤:第一步寻找分类标准,第二步画图,第三步计算.
难点在于寻找分类标准.寻找恰当的分类标准,可以使得解的个数不重复不遗漏,也可以使计算又好又快.
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三个顶点;如果已知两个定点,一般是把确定的一条线段按照边或角分为两种情况.
灵活应用中心对称的性质,可以使得解题简便.
【专题剖析】
类型一:等腰三角形的存在性问题
【例题】(2018重庆)(12.00分)抛物线y=﹣x2﹣x+与x轴交于点A,B(点A在点B的左边),与y轴交于点C,点D是该抛物线的顶点.
(1)如图1,连接CD,求线段CD的长;
(2)如图2,点P是直线AC上方抛物线上一点,PF⊥x轴于点F,PF与线段AC交于点E;将线段OB沿x轴左右平移,线段OB的对应线段是O1B1,当PE+EC的值最大时,求四边形PO1B1C周长的最小值,并求出对应的点O1的坐标;
(3)如图3,点H是线段AB的中点,连接CH,将△OBC沿直线CH翻折至△O2B2C的位置,再将△O2B2C绕点B2旋转一周在旋转过程中,点O2,C的对应点分别是点O3,C1,直线O3C1分别与直线AC,x轴交于点M,N.那么,在△O2B2C的整个旋转过程中,是否存在恰当的位置,使△AMN是以MN为腰的等腰三角形?若存在,请直接写出所有符合条件的线段O2M的长;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)分别表示C和D的坐标,利用勾股定理可得CD的长;
(2)令y=0,可求得A(﹣3,0),B(,0),利用待定系数法可计算直线AC的解析式为:y=,设E(x,),P(x,﹣x2﹣x+),表示PE的长,利用勾股定理计算AC的长,发现∠CAO=30°,得AE=2EF=,计算PE+EC,利用配方法可得当PE+EC的值最大时,x=﹣2,此时P(﹣2,),确定要使四边形PO1B1C周长的最小,即PO1+B1C的值最小,将点P向右平移个单位长度得点P1(﹣,),连接P1B1,则PO1=P1B1,再作点P1关于x轴的对称点P2(﹣,﹣),可得结论;
(3)先确定对折后O2C落在AC上,△AMN是以MN为腰的等腰三角形存在四种情况:
①如图4,AN=MN,证明△C1EC≌△B2O2M,可计算O2M的长;
②如图5,AM=MN,此时M与C重合,O2M=O2C=;
③如图6,AM=MN,N和H、C1重合,可得结论;
④如图7,AN=MN,过C1作C1E⊥AC于E证明四边形C1EO2B2是矩形,根据O2M=EO2+EM可得结论.
【解答】解:(1)如图1,过点D作DK⊥y轴于K,
当x=0时,y=,
∴C(0,),
y=﹣x2﹣x+=﹣(x+)2+,
∴D(﹣,),
∴DK=,CK=﹣=,
∴CD===;(4分)
(2)在y=﹣x2﹣x+中,令y=0,则﹣x2﹣x+=0,
解得:x1=﹣3,x2=,
∴A(﹣3,0),B(,0),
∵C(0,),
易得直线AC的解析式为:y=,
设E(x,),P(x,﹣x2﹣x+),
∴PF=﹣x2﹣x+,EF=,
Rt△ACO中,AO=3,OC=,
∴AC=2,
∴∠CAO=30°,
∴AE=2EF=,
∴PE+EC=(﹣x2﹣x+)﹣(x+)+(AC﹣AE),
=﹣﹣x+[2﹣()],
=﹣﹣x﹣x,
=﹣(x+2)2+,(5分)
∴当PE+EC的值最大时,x=﹣2,此时P(﹣2,),(6分)
∴PC=2,
∵O1B1=OB=,
∴要使四边形PO1B1C周长的最小,即PO1+B1C的值最小,
如图2,将点P向右平移个单位长度得点P1(﹣,),连接P1B1,则PO1=P1B1,
再作点P1关于x轴的对称点P2(﹣,﹣),则P1B1=P2B1,
∴PO1+B1C=P2B1+B1C,
∴连接P2C与x轴的交点即为使PO1+B1C的值最小时的点B1,
∴B1(﹣,0),
将B1向左平移个单位长度即得点O1,
此时PO1+B1C=P2C==,
对应的点O1的坐标为(﹣,0),(7分)
∴四边形PO1B1C周长的最小值为+3;(8分)
(3)O2M的长度为或或2+或2.(12分)
理由是:如图3,∵H是AB的中点,
∴OH=,
∵OC=,
∴CH=BC=2,
∴∠HCO=∠BCO=30°,
∵∠ACO=60°,
∴将CO沿CH对折后落在直线AC上,即O2在AC上,
∴∠B2CA=∠CAB=30°,
∴B2C∥AB,
∴B2(﹣2,),
①如图4,AN=MN,
∴∠MAN=∠AMN=30°=∠O2B2O3,
由旋转得:∠CB2C1=∠O2B2O3=30°,B2C=B2C1,
∴∠B2CC1=∠B2C1C=75°,
过C1作C1E⊥B2C于E,
∵B2C=B2C1=2,
∴=B2O2,B2E=,
∵∠O2MB2=∠B2MO3=75°=∠B2CC1,
∠B2O2M=∠C1EC=90°,
∴△C1EC≌△B2O2M,
∴O2M=CE=B2C﹣B2E=2﹣;
②如图5,AM=MN,此时M与C重合,O2M=O2C=,
③如图6,AM=MN,
∵B2C=B2C1=2=B2H,即N和H、C1重合,
∴∠CAO=∠AHM=∠MHO2=30°,
∴O2M=AO2=;
④如图7,AN=MN,过C1作C1E⊥AC于E,
∴∠NMA=∠NAM=30°,
∵∠O3C1B2=30°=∠O3MA,
∴C1B2∥AC,
∴∠C1B2O2=∠AO2B2=90°,
∵∠C1EC=90°,
∴四边形C1EO2B2是矩形,
∴EO2=C1B2=2,,
∴EM=,
∴O2M=EO2+EM=2+,
综上所述,O2M的长是或或2+或2.
【方法总结】本题考查二次函数综合题、一次函数的应用、轴对称变换、勾股定理、等腰三角形的判定等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,学会构建轴对称解决最值问题,对于第3问等腰三角形的判定要注意利用数形结合的思想,属于中考压轴题.
类型二:直角三角形的存在性问题
【例题】(2018山东烟台)(14分)如图1,抛物线y=ax2+2x+c与x轴交于A(﹣4,0),B(1,0)两点,过点B的直线y=kx+分别与y轴及抛物线交于点C,D.
(1)求直线和抛物线的表达式;
(2)动点P从点O出发,在x轴的负半轴上以每秒1个单位长度的速度向左匀速运动,设运动时间为t秒,当t为何值时,△PDC为直角三角形?请直接写出所有满足条件的t的值;
(3)如图2,将直线BD沿y轴向下平移4个单位后,与x轴,y轴分别交于E,F两点,在抛物线的对称轴上是否存在点M,在直线EF上是否存在点N,使DM+MN的值最小?若存在,求出其最小值及点M,N的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法求解可得;
(2)先求得点D的坐标,过点D分别作DE⊥x轴、DF⊥y轴,分P1D⊥P1C、P2D⊥DC、P3C⊥DC三种情况,利用相似三角形的性质逐一求解可得;
(3)通过作对称点,将折线转化成两点间距离,应用两点之间线段最短.
【解答】解:(1)把A(﹣4,0),B(1,0)代入y=ax2+2x+c,得
,
解得:,
∴抛物线解析式为:y=,
∵过点B的直线y=kx+,
∴代入(1,0),得:k=﹣,
∴BD解析式为y=﹣;
(2)由得交点坐标为D(﹣5,4),
如图1,过D作DE⊥x轴于点E,作DF⊥y轴于点F,
当P1D⊥P1C时,△P1DC为直角三角形,
则△DEP1∽△P1OC,
∴=,即=,
解得t=,
当P2D⊥DC于点D时,△P2DC为直角三角形
由△P2DB∽△DEB得=,
即=,
解得:t=;
当P3C⊥DC时,△DFC∽△COP3,
∴=,即=,
解得:t=,
∴t的值为、、.
(3)由已知直线EF解析式为:y=﹣x﹣,
在抛物线上取点D的对称点D′,过点D′作D′N⊥EF于点N,交抛物线对称轴于点M
过点N作NH⊥DD′于点H,此时,DM+MN=D′N最小.
则△EOF∽△NHD′
设点N坐标为(a,﹣),
∴=,即=,
解得:a=﹣2,
则N点坐标为(﹣2,﹣2),
求得直线ND′的解析式为y=x+1,
当x=﹣时,y=﹣,
∴M点坐标为(﹣,﹣),
此时,DM+MN的值最小为==2.
【方法总结】本题是二次函数和几何问题综合题,应用了二次函数性质以及转化的数学思想、分类讨论思想.解题时注意数形结合.
类型三:平行四边形的存在性问题
【例题】(2018年山东省威海市)如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于点A(﹣4,0),B(2,0),与y轴交于点C(0,4),线段BC的中垂线与对称轴l交于点D,与x轴交于点F,与BC交于点E,对称轴l与x轴交于点H.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)求点D的坐标;
(3)点P为x轴上一点,⊙P与直线BC相切于点Q,与直线DE相切于点R.求点P的坐标;
(4)点M为x轴上方抛物线上的点,在对称轴l上是否存在一点N,使得以点D,P,M.N为顶点的四边形是平行四边形?若存在,则直接写出N点坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法问题可解;
(2)依据垂直平分线性质,利用勾股定理构造方程;
(3)由题意画示意图可以发现由两种可能性,确定方案后利用锐角三角函数定义构造方程,求出半径及点P坐标;
(4)通过分类讨论画出可能图形,注意利用平行四边形的性质,同一对角线上的两个端点到另一对角线距离相等.
【解答】解:(1)∵抛物线过点A(﹣4,0),B(2,0)
∴设抛物线表达式为:y=a(x+4)(x﹣2)
把C(0,4)带入得
4=a(0+4)(0﹣2)
∴a=﹣
∴抛物线表达式为:y=﹣(x+4)(x﹣2)=﹣x2﹣x+4
(2)由(1)抛物线对称轴为直线x=﹣=﹣1
∵线段BC的中垂线与对称轴l交于点D
∴点D在对称轴上
设点D坐标为(﹣1,m)
过点C做CG⊥l于G,连DC,DB[来
∴DC=DB
在Rt△DCG和Rt△DBH中
∵DC2=12+(4﹣m)2,DB2=m2+(2+1)2
∴12+(4﹣m)2=m2+(2+1)2
解得:m=1
∴点D坐标为(﹣1,1)
(3)∵点B坐标为(2,0),C点坐标为(0,4)
∴BC=
∵EF为BC中垂线
∴BE=
在Rt△BEF和Rt△BOC中,
cos∠CBF=
∴
∴BF=5,EF=,OF=3
设⊙P的半径为r,⊙P与直线BC和EF都相切
如图:
①当圆心P1在直线BC左侧时,连P1Q1,P1R1,则P1Q1=P1R1=r1
∴∠P1Q1E=∠P1R1E=∠R1EQ1=90°
∴四边形P1Q1ER1是正方形
∴ER1=P1Q1=r1
在Rt△BEF和Rt△FR1P1中
tan∠1=
∴
∴r1=
∵sin∠1=
∴FP1=,OP1=
∴点P1坐标为(,0)
②同理,当圆心P2在直线BC右侧时,
可求r2=,OP2=7
∴P2坐标为(7,0)
∴点P坐标为(,0)或(7,0)
(4)存在
当点P坐标为(,0)时,
①若DN和MP为平行四边形对边,则有DN=MP
当x=时,y=﹣
∴DN=MP=
∴点N坐标为(﹣1,)
②若MN、DP为平行四边形对边时,M、P点到ND距离相等
则点M横坐标为﹣
则M纵坐标为﹣
由平行四边形中心对称性可知,点M到N的垂直距离等于点P到点D的垂直距离
当点N在D点上方时,点N纵坐标为
此时点N坐标为(﹣1,)
当点N在x轴下方时,点N坐标为(﹣1,﹣)
当点P坐标为(7,0)时,所求N点不存在.
故答案为:(﹣1,)、(﹣1,)、(﹣1,﹣)
【方法总结】本题综合考查二次函数、圆和平行四边形存在性的判定等相关知识,应用了数形结合思想和分类讨论的数学思想.
【真题训练】
1. (2018山东枣庄)(10分)如图1,已知二次函数y=ax2+x+c(a≠0)的图象与y轴交于点A(0,4),与x轴交于点B、C,点C坐标为(8,0),连接AB、AC.
(1)请直接写出二次函数y=ax2+x+c的表达式;
(2)判断△ABC的形状,并说明理由;
(3)若点N在x轴上运动,当以点A、N、C为顶点的三角形是等腰三角形时,请写出此时点N的坐标;
(4)如图2,若点N在线段BC上运动(不与点B、C重合),过点N作NM∥AC,交AB于点M,当△AMN面积最大时,求此时点N的坐标.
2.(2018泸州)如图11,已知二次函数y=ax2﹣(2a﹣)x+3的图象经过点A(4,0),与y轴交于点B.在x轴上有一动点C(m,0)(0<m<4),过点C作x轴的垂线交直线AB于点E,交该二次函数图象于点D.
(1)求a的值和直线AB的解析式;
(2)过点D作DF⊥AB于点F,设△ACE,△DEF的面积分别为S1,S2,若S1=4S2,求m的值;
(3)点H是该二次函数图象上位于第一象限的动点,点G是线段AB上的动点,当四边形DEGH是平行四边形,且▱DEGH周长取最大值时,求点G的坐标.
3.(2018内蒙古通辽)如图,抛物线y=ax2+bx﹣5与坐标轴交于A(﹣1,0),B(5,0),C(0,﹣5)三点,顶点为D.
(1)请直接写出抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)连接BC与抛物线的对称轴交于点E,点P为线段BC上的一个动点(点P不与B、C两点重合),过点P作PF∥DE交抛物线于点F,设点P的横坐标为m.
①是否存在点P,使四边形PEDF为平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
②过点F作FH⊥BC于点H,求△PFH周长的最大值.
4.(2018内江)如图,已知抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于点A(﹣3,0)和点B(1,0),交y轴于点C,过点C作CD∥x轴,交抛物线于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若直线y=m(﹣3<m<0)与线段AD、BD分别交于G、H两点,过G点作EG⊥x轴于点E,过点H作HF⊥x轴于点F,求矩形GEFH的最大面积;
(3)若直线y=kx+1将四边形ABCD分成左、右两个部分,面积分别为S1,S2,且S1:S2=4:5,求k的值.
【参考答案】
1. (2018山东枣庄)(10分)如图1,已知二次函数y=ax2+x+c(a≠0)的图象与y轴交于点A(0,4),与x轴交于点B、C,点C坐标为(8,0),连接AB、AC.
(1)请直接写出二次函数y=ax2+x+c的表达式;
(2)判断△ABC的形状,并说明理由;
(3)若点N在x轴上运动,当以点A、N、C为顶点的三角形是等腰三角形时,请写出此时点N的坐标;
(4)如图2,若点N在线段BC上运动(不与点B、C重合),过点N作NM∥AC,交AB于点M,当△AMN面积最大时,求此时点N的坐标.
【分析】(1)根据待定系数法即可求得;
(2)根据抛物线的解析式求得B的坐标,然后根据勾股定理分别求得AB2=20,AC2=80,BC10,然后根据勾股定理的逆定理即可证得△ABC是直角三角形.
(3)分别以A、C两点为圆心,AC长为半径画弧,与x轴交于三个点,由AC的垂直平分线与x轴交于一个点,即可求得点N的坐标;
(4)设点N的坐标为(n,0),则BN=n+2,过M点作MD⊥x轴于点D,根据三角形相似对应边成比例求得MD=(n+2),然后根据S△AMN=S△ABN﹣S△BMN
得出关于n的二次函数,根据函数解析式求得即可.
【解答】解:(1)∵二次函数y=ax2+x+c的图象与y轴交于点A(0,4),与x轴交于点B、C,点C坐标为(8,0),
∴,
解得.
∴抛物线表达式:y=﹣x2+x+4;
(2)△ABC是直角三角形.
令y=0,则﹣x2+x+4=0,
解得x1=8,x2=﹣2,
∴点B的坐标为(﹣2,0),
由已知可得,
在Rt△ABO中AB2=BO2+AO2=22+42=20,
在Rt△AOC中AC2=AO2+CO2=42+82=80,
又∵BC=OB+OC=2+8=10,
∴在△ABC中AB2+AC2=20+80=102=BC2
∴△ABC是直角三角形.
(3)∵A(0,4),C(8,0),
∴AC==4,
①以A为圆心,以AC长为半径作圆,交x轴于N,此时N的坐标为(﹣8,0),
②以C为圆心,以AC长为半径作圆,交x轴于N,此时N的坐标为(8﹣4,0)或(8+4,0)
③作AC的垂直平分线,交x轴于N,此时N的坐标为(3,0),
综上,若点N在x轴上运动,当以点A、N、C为顶点的三角形是等腰三角形时,点N的坐标分别为(﹣8,0)、(8﹣4,0)、(3,0)、(8+4,0).
(4)如图,
设点N的坐标为(n,0),则BN=n+2,过M点作MD⊥x轴于点D,
∴MD∥OA,
∴△BMD∽△BAO,
∴=,
∵MN∥AC
∴=,
∴=,
∵OA=4,BC=10,BN=n+2
∴MD=(n+2),
∵S△AMN=S△ABN﹣S△BMN
=BN•OA﹣BN•MD
=(n+2)×4﹣×(n+2)2
=﹣(n﹣3)2+5,
当n=3时,△AMN面积最大是5,
∴N点坐标为(3,0).
∴当△AMN面积最大时,N点坐标为(3,0).
【点评】本题是二次函数的综合题,解(1)的关键是待定系数法求解析式,解(2)的关键是勾股定理和逆定理,解(3)的关键是等腰三角形的性质,解(4)的关键是三角形相似的判定和性质以及函数的最值等.
2.(2018泸州)如图11,已知二次函数y=ax2﹣(2a﹣)x+3的图象经过点A(4,0),与y轴交于点B.在x轴上有一动点C(m,0)(0<m<4),过点C作x轴的垂线交直线AB于点E,交该二次函数图象于点D.
(1)求a的值和直线AB的解析式;
(2)过点D作DF⊥AB于点F,设△ACE,△DEF的面积分别为S1,S2,若S1=4S2,求m的值;
(3)点H是该二次函数图象上位于第一象限的动点,点G是线段AB上的动点,当四边形DEGH是平行四边形,且▱DEGH周长取最大值时,求点G的坐标.
【分析】(1)把点A坐标代入y=ax2﹣(2a﹣)x+3可求a,应用待定系数法可求直线AB的解析式;
(2)用m表示DE、AC,易证△DEF∽△AEC,S1=4S2,得到DE与AE的数量关系可以构造方程;
(3)用n表示GH,由平行四边形性质DE=GH,可得m,n之间数量关系,利用相似用GM表示EG,表示▱DEGH周长,利用函数性质求出周长最大时的m值,可得n值,进而求G点坐标.
【解答】解:(1)把点A(4,0)代入,得
0=a•42﹣(2a﹣)×4+3
解得
a=﹣
∴函数解析式为:y=
设直线AB解析式为y=kx+b
把A(4,0),B(0,3)代入
解得
∴直线AB解析式为:y=﹣
(2)由已知,
点D坐标为(m,﹣)
点E坐标为(m,﹣)
∴AC=4﹣m
DE=(﹣)﹣(﹣)=﹣
∵BC∥y轴
∴
∴AE=
∵∠DFA=∠DCA=90°,∠FBD=∠CEA
∴△DEF∽△AEC
∵S1=4S2
∴AE=2DE
∴
解得m1=,m2=4(舍去)
故m值为
(3)如图,过点G做GM⊥DC于点M
由(2)DE=﹣
同理HG=﹣
∵四边形DEGH是平行四边形
∴﹣=﹣
整理得:(n﹣m)[]=0
∵m≠n
∴m+n=4,即n=4﹣m
∴MG=n﹣m=4﹣2m
由已知△EMG∽△BOA
∴
∴EG=
∴▱DEGH周长L=2[﹣+]=﹣
∵a=﹣<0
∴m=﹣时,L最大.
∴n=4﹣=
∴G点坐标为(,),此时点E坐标为(,)
当点G、E位置对调时,依然满足条件
∴点G坐标为(,)或(,)
【点评】本题以二次函数图象为背景,综合考查三角形相似、平行四边形性质、二次函数最值讨论以转化的数学思想.
3.(2018内蒙古通辽)如图,抛物线y=ax2+bx﹣5与坐标轴交于A(﹣1,0),B(5,0),C(0,﹣5)三点,顶点为D.
(1)请直接写出抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)连接BC与抛物线的对称轴交于点E,点P为线段BC上的一个动点(点P不与B、C两点重合),过点P作PF∥DE交抛物线于点F,设点P的横坐标为m.
①是否存在点P,使四边形PEDF为平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
②过点F作FH⊥BC于点H,求△PFH周长的最大值.
【分析】(1)应用待定系数法;
(2)①求出直线BC解析式,表示PF.当PF=DE时,平行四边形存在.
②利用△PFH∽△BCO,应用相似三角形性质表示△PFH周长,应用函数性质讨论最值.
【解答】解:(1)把A(﹣1,0),B(5,0)代入抛物线y=ax2+bx﹣5
解得
∴y=x2﹣4x﹣5
∴顶点坐标为D(2,﹣9)
(2)①存在
设直线BC的函数解析式为y=kx+b(k≠0)
把B(5,0),C(0,﹣5)代入得
∴BC解析式为y=x﹣5
当x=m时,y=m﹣5
∴P(m,m﹣5)
当x=2时,y=2﹣5=﹣3
∴E(2.﹣3)
∵PF∥DE∥y轴
∴点F的横坐标为m
当x=m时,y=m2﹣4m﹣5
∴F(m,m2﹣4m﹣5)
∴PF=(m﹣5)﹣(m2﹣4m﹣5)=﹣m2+5m
∵E(2,﹣3),D(2,﹣9)
∴DE=﹣3﹣(﹣9)=6
如图,连接DF
∵PF∥DE
∴当PF=DE时,四边形PEDF为平行四边形
即﹣m2+5m=6
解得m1=3,m2=2(舍去)
当m=3时,y=3﹣5=2
此时P(3,﹣2)
∴存在点P(3,﹣2)使四边形PEDF为平行四边形.
②由题意
在Rt△BOC中,OB=OC=5
∴BC=5
∴C△BOC=10+5
∵PF∥DE∥y轴
∴∠FPE=∠DEC=∠OCB
∵FH⊥BC
∴∠FHP=∠BOC=90°
∴△PFH∽△BCO
∴
即C△PFH=
∵0<m<5
∴当m=﹣时,△PFH周长的最大值为
4.(2018内江)如图,已知抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于点A(﹣3,0)和点B(1,0),交y轴于点C,过点C作CD∥x轴,交抛物线于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若直线y=m(﹣3<m<0)与线段AD、BD分别交于G、H两点,过G点作EG⊥x轴于点E,过点H作HF⊥x轴于点F,求矩形GEFH的最大面积;
(3)若直线y=kx+1将四边形ABCD分成左、右两个部分,面积分别为S1,S2,且S1:S2=4:5,求k的值.
【考点】HF:二次函数综合题.
【分析】(1)利用待定系数法即可得出结论;
(2)先利用待定系数法求出直线AD,BD的解析式,进而求出G,H的坐标,进而求出GH,即可得出结论;
(3)先求出四边形ADNM的面积,再求出直线y=kx+1与线段CD,AB的交点坐标,即可得出结论.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx﹣3与x轴交于点A(﹣3,0)和点B(1,0),
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3;
(2)由(1)知,抛物线的解析式为y=x2+2x﹣3,
∴C(0,﹣3),
∴x2+2x﹣3=﹣3,
∴x=0或x=﹣2,
∴D(﹣2,﹣3),
∵A(﹣3,0)和点B(1,0),
∴直线AD的解析式为y=﹣3x﹣9,直线BD的解析式为y=x﹣1,
∵直线y=m(﹣3<m<0)与线段AD、BD分别交于G、H两点,
∴G(﹣m﹣3,m),H(m+1,m),
∴GH=m+1﹣(﹣m﹣3)=m+4,
∴S矩形GEFH=﹣m(m+4)=﹣(m2+3m)=﹣(m+)2+3,
∴m=﹣,矩形GEFH的最大面积为3.
(3)∵A(﹣3,0),B(1,0),
∴AB=4,
∵C(0,﹣3),D(﹣2,﹣3),
∴CD=2,
∴S四边形ABCD=×3(4+2)=9,
∵S1:S2=4:5,
∴S1=4,
如图,
设直线y=kx+1与线段AB相交于M,与线段CD相交于N,
∴M(﹣,0),N(﹣,﹣3),
∴AM=﹣+3,DN=﹣+2,
∴S1=(﹣+3﹣+2)×3=4,
∴k=
【点评】此题是二次函数综合题,主要考查了待定系数法,矩形的面积公式,梯形的面积公式,求出相关线段的长是解本题的关键.
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