如圖所示,直線l:y=3x+3與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B.把△AOB沿y軸翻折,點(diǎn)A落到點(diǎn)C,拋物線過點(diǎn)B、C和D(3,0).
(1)求直線BD和拋物線的解析式.
(2)若BD與拋物線的對稱軸交于點(diǎn)M,點(diǎn)N在坐標(biāo)軸上,以點(diǎn)N、B、D為頂點(diǎn)的三角形與△MCD相似,求所有滿足條件的點(diǎn)N的坐標(biāo).
(3)在拋物線上是否存在點(diǎn)P,使S△PBD=6?若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
(1)y=﹣x+3,y=x2﹣4x+3;(2)(0,0),(﹣3,0)或(0,﹣3);(3)存在,(4,3)或(﹣1,8).
【解析】
試題分析:(1)由待定系數(shù)法求出直線BD和拋物線的解析式;
(2)首先確定△MCD為等腰直角三角形,因?yàn)椤鰾ND與△MCD相似,所以△BND也是等腰直角三角形.如答圖1所示,符合條件的點(diǎn)N有3個(gè);
(3)如答圖2、答圖3所示,解題關(guān)鍵是求出△PBD面積的表達(dá)式,然后根據(jù)S△PBD=6的已知條件,列出一元二次方程求解.
試題解析:(1)∵直線l:y=3x+3與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,∴A(﹣1,0),B(0,3).
∵把△AOB沿y軸翻折,點(diǎn)A落到點(diǎn)C,∴C(1,0).
設(shè)直線BD的解析式為:y=kx+b,
∵點(diǎn)B(0,3),D(3,0)在直線BD上,∴,解得.
∴直線BD的解析式為:y=﹣x+3.
設(shè)拋物線的解析式為:y=a(x﹣1)(x﹣3),
∵點(diǎn)B(0,3)在拋物線上,∴3=a×(﹣1)×(﹣3),解得:a=1.
∴拋物線的解析式為:y=(x﹣1)(x﹣3)=x2﹣4x+3.
(2)∵拋物線的解析式為:y=x2﹣4x+3=(x﹣2)2﹣1,
∴拋物線的對稱軸為直線x=2,頂點(diǎn)坐標(biāo)為(2,﹣1).
直線BD:y=﹣x+3與拋物線的對稱軸交于點(diǎn)M,令x=2,得y=1,∴M(2,1).
設(shè)對稱軸與x軸交點(diǎn)為點(diǎn)F,則CF=FD=MN=1,∴△MCD為等腰直角三角形.
∵以點(diǎn)N、B、D為頂點(diǎn)的三角形與△MCD相似,∴△BND為等腰直角三角形.
如答圖1所示:
(I)若BD為斜邊,則易知此時(shí)直角頂點(diǎn)為原點(diǎn)O,∴N1(0,0).
(II)若BD為直角邊,B為直角頂點(diǎn),則點(diǎn)N在x軸負(fù)半軸上,∵OB=OD=ON2=3,∴N2(﹣3,0).
(III)若BD為直角邊,D為直角頂點(diǎn),則點(diǎn)N在y軸負(fù)半軸上,∵OB=OD=ON3=3,∴N3(0,﹣3).
∴滿足條件的點(diǎn)N坐標(biāo)為:(0,0),(﹣3,0)或(0,﹣3).
(3)存在,假設(shè)存在點(diǎn)P,使S△PBD=6,設(shè)點(diǎn)P坐標(biāo)為(m,n),
(I)當(dāng)點(diǎn)P位于直線BD上方時(shí),如答圖2所示,過點(diǎn)P作PE⊥x軸于點(diǎn)E,則PE=n,DE=m﹣3,
S△PBD=S梯形PEOB﹣S△BOD﹣S△PDE=(3+n)•m﹣×3×3﹣(m﹣3)•n=6,化簡得:m+n=7 ①.
∵P(m,n)在拋物線上,∴n=m2﹣4m+3,代入①式整理得:m2﹣3m﹣4=0,解得:m1=4,m2=﹣1.
∴n1=3,n2=8. ∴P1(4,3),P2(﹣1,8).
(II)當(dāng)點(diǎn)P位于直線BD下方時(shí),如答圖3所示,過點(diǎn)P作PE⊥y軸于點(diǎn)E,
則PE=m,OE=﹣n,BE=3﹣n,
S△PBD=S梯形PEOD+S△BOD﹣S△PBE=(3+m)•(﹣n)+×3×3﹣(3﹣n)•m=6,化簡得:m+n=﹣1 ②.
∵P(m,n)在拋物線上,∴n=m2﹣4m+3.
代入②式整理得:m2﹣3m+4=0,△=﹣7<0,此方程無解.∴此時(shí)點(diǎn)P不存在.
綜上所述,在拋物線上存在點(diǎn)P,使S△PBD=6,點(diǎn)P的坐標(biāo)為(4,3)或(﹣1,8).
考點(diǎn):1.二次函數(shù)綜合題;2.翻折問題;3.待定系數(shù)法的應(yīng)用;4.曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)與方程的關(guān)系;5.等腰直角三角形的判定和性質(zhì);6.相似三角形的性質(zhì);7.解一元二次方程;8.圖形面積計(jì)算;9.轉(zhuǎn)換思想、數(shù)形結(jié)合思想和分類思想的應(yīng)用.
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