专题13 存在性-面积等量问题-中考数学压轴题满分突破之二次函数篇(全国通用)
展开中考数学压轴题--二次函数--存在性问题
第13节 面积等量问题的存在性
方法点拨
面积转化
例题演练
1.抛物线y=﹣x+3与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,连接BC.
(1)如图1,求直线BC的表达式;
(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△PCB面积最大时,一动点Q从点P从出发,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△PCB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△PCB面积最大时,把抛物线y=﹣x+3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△PCB的面积.若存在,请求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:∵抛物线y=﹣x+3与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,
∴令x=0,
∴y=3,
∴C(0,3),
令y=0,
∴0=﹣x+3,
∴x=﹣或x=3,
∴B(3,0),
设直线BC的解析式为y=kx+3,
∴3k+3=0,
∴k=﹣,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3;
(2)如图1,设P(m,﹣m2+m+3)(0<m<3),
过点P作PM∥y轴交BC于M,
∵直线BC的解析式为y=﹣x+3,
∴M(m,﹣m+3),
∴PM=﹣m2+m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+m=﹣(m﹣)2+,
∴S△PBC=[﹣(m﹣)2+]×3=﹣(m﹣)2+,
∴m=时,S△PBC的面积最大,最大值为,
即:点P(,),
∵B(3,0),C(0,3),
∴F(,),
∴点M和点F重合,
作点P(,)关于y轴的对称点P'(﹣,),
再作点F(,)关于x的对称点F'(,﹣),
连接P'F'交y轴于G,交x轴于H,连接PD,G,H,HF
此时PG+GH+HF最小,最小值为P'F'=;
(3)如图2,在抛物线y=﹣x+3=﹣(x﹣)2+4中,
令y=,
∴=﹣x+3,
∴x=或x=,
由平移知,抛物线y向右平移到y',则平移了﹣=个单位,y'=﹣(x﹣2)2+4=﹣x2+2,
设点E(n,﹣n2+2n),
过点E作EQ∥y轴交BC于Q,
∵直线BC的解析式为y=﹣x+3,
∴Q(n,﹣n+3),
∴EQ=|﹣n2+2n+n﹣3|=|n2﹣5n+6|
∵△ECB的面积等于△PCB的面积,
由(2)知,PM=﹣(m﹣)2+,
∴PM最大=
∴EQ=PM最大,
∴|n2﹣5n+6|=
∴n=或n=或n=或(舍),
∴E(,﹣)或(,﹣)或(,).
2.如图,抛物线y=mx2﹣2mx﹣3m(m>0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,点M为抛物线的顶点.
(1)求A,B两点的坐标;
(2)是否存在以BM为斜边的Rt△BCM的抛物线?若存在,请求出抛物线的解析式;如果不存在,请说明理由;
(3)在(2)的条件下,若抛物线上有一点P,连接PC交线段BM于Q点,且S△BPQ=S△CMQ,请写出点P的坐标.
【解答】解:(1)令y=0,则mx2﹣2mx﹣3m=0,
即x2﹣2x﹣3=0,
解得x1=﹣1,x2=3,
所以,点A(﹣1,0),B(3,0);
(2)令x=0,则y=﹣3m,
∴点C坐标为(0,﹣3m),
∵y=mx2﹣2mx﹣3m=m(x﹣1)2﹣4m,
∴抛物线的对称轴为直线x=1,顶点M坐标为(1,﹣4m),
∴BC2=32+(3m)2=9+9m2,BM2=(3﹣1)2+(4m)2=4+16m2,MC2=12+[(﹣3m﹣(﹣4m)]2=1+m2,
∵Rt△BCM以BM为斜边,
∴BC2+MC2=BM2,
即9+9m2+1+m2=4+16m2,
整理得,m2=1,
解得m=±1,
∵m>0,
∴m=1,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(3)在(2)的条件下,点C坐标为(0,﹣3),M(1,﹣4),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
则,
解得,
所以直线BC的解析式为y=x﹣3,
∵S△BPQ=S△CMQ,
∴S△BPQ+S△BCQ=S△CMQ+S△BCQ,
即S△BPC=S△BMC,
∴点P到BC的距离等于点M到BC的距离,
∴MP∥BC,
设MP的解析式为y=x+c,
则1+c=﹣4,
解得c=﹣5,
所以,直线MP的解析式为y=x﹣5,
联立,
解得(为点M坐标),,
所以,点P的坐标为(2,﹣3).
3.已知抛物线C:y=﹣x2+x+2与x轴交于点A,B(点A在点B左侧),与y轴交于点K,顶点为D.
(Ⅰ)求点A,B,K,D的坐标;
(Ⅱ)若向下平移抛物线C,使顶点D落在x轴上,抛物线C上的点P平移后的对应点为P′,若OP′=OP,求点P的坐标;
(Ⅲ)点E(﹣2,n)在抛物线C上,则在抛物线C上是否存在一点Q,使△QBE的面积是△BEK面积的一半,若存在,求满足条件的点Q的坐标;若不存在,说明理由.
【解答】解:(Ⅰ)对于y=﹣x2+x+2①,令y=﹣x2+x+2=0,解得x=﹣1或2,令x=0,则y=2,
则点A、B、K的坐标分别为(﹣1,0)、(2,0)、(0,2),
∵y=﹣x2+x+2=﹣(x﹣)2+,
故点D的坐标为(,);
(Ⅱ)由平移的性质知,平移后的抛物线表达式为y=﹣(x﹣)2=﹣x2+x﹣,
设点P的坐标为(x,﹣x2+x+2),则点P′的坐标为(x,﹣x2+x﹣),
∵OP′=OP,
故点P、P′关于x轴对称,
即(﹣x2+x+2)+(x,﹣x2+x﹣)=0,
解得x=,
故点P的坐标为(,)或(,)
(Ⅲ)存在,理由:
当x=﹣2时,n=y=﹣x2+x+2,即点E的坐标为(﹣2,﹣4),
由点B、E的坐标得,直线BE的表达式为y=x﹣2,
①当点Q在BE上方时,
设直线EB交y轴于点P,则点P的坐标为(0,﹣2),
取PK的中点M,作直线m∥BE,则直线m和抛物线的交点即为所求的点Q,
由点K、P的坐标得,点M的坐标为(0,0),
故直线m的表达式为y=x②,
联立①②得:﹣x2+x+2=x,解得x=,
则点Q的坐标为(,)或(﹣,﹣);
②当点Q在BE的下方时,
同理可得,直线n的表达式为y=x﹣4,
同理可得,点Q的坐标为(,﹣4)或(﹣,﹣﹣4),
综上,点Q的坐标为(,)或(﹣,﹣)或(,﹣4)或(﹣,﹣﹣4).
4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C.
(1)求直线BC的解析式;
(2)若点P为抛物线上一动点,当点P运动到某一位置时,S△ABP=S△ABC,求此时点P的坐标.
(3)若将△AOC沿射线CB方向平移,平移后的三角形记为△A1O1C1,连接AA1,直线AA1交抛物线于M点,是否存在点C1,使得△AMC1为等腰三角形?若存在,直接写出C1点横坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)对于y=x2﹣2x﹣3①,令x=0,则y=﹣3,令y=x2﹣2x﹣3=0,解得x=﹣1或3,
故点A、B、C的坐标分别为(﹣1,0)、(3,0)、(0,﹣3),
设直线BC的表达式为y=kx+b,则,解得,
故直线BC的表达式为y=x﹣3;
(2)∵S△ABP=S△ABC,则|yP|=|yC|=×3=4,
则x2﹣2x﹣3=±4,
解得x=1±2或1,
故点P的坐标为(1,4)或(1﹣2,4)或(1,﹣4);
(3)存在,理由:
由BC的表达式知,直线BC与x轴的夹角为45°,则△AOC沿射线CB向右平移m个单位就向上平移了m个单位,
则点C1(m,m﹣3),
∵AA1∥BC,则设直线AA1的表达式为y=x+s,
将点A的坐标代入上式并解得s=1,
故直线AA1的表达式为y=x+1②,
联立①②并解得,即点M的坐标为(4,5),
由点A、M、C1的坐标的:AM2=50,MC12=(m﹣4)2+(m﹣8)2,AC12=(m+1)2+(,m﹣3)2,
当AM=MC1时,则AM2=(m﹣4)2+(m﹣8)2,解得m=6±;
当AM=AC1时,同理可得:m=1(舍去负值);
当MC1=AC1时,同理可得:m=3.5;
综上,点C1的横坐标为6+或6﹣或1+或3.5.
5.如图1,在平面直角坐标系xOy中,已知A、B两点的坐标分别为(﹣4,0)、(4,0),C(m,0)是线段AB上一动点(与A、B两点不重合),抛物线l1:y=ax2+b1x+c1(a>0)经过点A、C,顶点为D,抛物线l2:y=ax2+b2x+c2(a>0)经过点C、B,顶点为E,直线AD、BE相交于F.
(1)若a=,m=﹣1,求抛物线l1、l2的解析式;
(2)若a=1,∠AFB=90°,求m的值;
(3)如图2,连接DC、EC,记△DAC的面积为S1,△ECB的面积为S2,△FAB的面积为S,问是否存在点C使得2S1•S2=a•S,若存在,请求出C的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)解:(1)将A、C点代入y=ax2+b1x+c1中,可得:,解得:,
∴抛物线L1解析式为y=x2++2;
同理可得:,解得:,
∴抛物线L2解析式为y=x2﹣x﹣2;
(2)如图,过点D作DG⊥x轴于点G,过点E作EH⊥x轴于点H,
由题意得:,解得:,
∴抛物线L1解析式为y=x2+(4﹣m)x﹣4m;
∴点D坐标为(,﹣),
∴DG=,AG=;
同理可得:抛物线L2解析式为y=x2﹣(m+4)x+4m;
∴EH=,BH=,
∵AF⊥BF,DG⊥x轴,EH⊥x轴,
∴∠AFB=∠AGD=∠EHB=90°,
∵∠DAG+∠ADG=90°,∠DAG+∠EBH=90°,
∴∠ADG=∠EBH,
∵在△ADG和△EBH中,
,
∴△ADG~△EBH,
∴=,
∴=,化简得:m2=12,
解得:m=±2;
(3)设L1:y=a(x+4)(x﹣m)=ax2+(4﹣m)ax﹣4ma,L2:y=a(x﹣4)(x﹣m)=ax2﹣(4+m)ax+4ma,
∴D(,﹣a),E(,﹣a),
∴直线AF的解析式为y=﹣x﹣2a(m+4),直线BF的解析式为y=﹣x+2a(m﹣4),
由,解得,
∴F(﹣m,),
∵2S1•S2=a•S,
∴2××(m+4)×a××(4﹣m)×=a××8×[﹣a],
整理得:(m2﹣16)2=64,
∴m2﹣16=±8,
解得m=±2或±2(舍弃),
∴C(2,0)或(﹣2,0);
6.如图,抛物线l1:y=﹣x2平移得到抛物线l2,且经过点O(0,0)和点A(4,0),l2的顶点为点B,它的对称轴与l2相交于点C,设l1、l2与BC围成的阴影部分面积为S,解答下列问题:
(1)求l2表示的函数解析式及它的对称轴,顶点的坐标.
(2)求点C的坐标,并直接写出S的值.
(3)在直线AC上是否存在点P,使得S△POA=S?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【参考公式:抛物线y=ax2+bx+c的对称轴是x=﹣,顶点坐标是(﹣,)】.
【解答】解:(1)设l2的函数解析式为y=﹣x2+bx+c,
把点O(0,0)和点A(4,0)代入函数解析式,得:
,
解得:,
∴l2表示的函数解析式为:y=﹣x2+4x,
∵y=﹣x2+4x=﹣(x﹣2)2+4,
∴l2的对称轴是直线x=2,顶点坐标B(2,4);
(2)当x=2时,y=﹣x2=﹣4,
∴C点坐标是(2,﹣4),
∵顶点坐标B(2,4),
∴S即是抛物线l1、l2与x轴组成的面积,
∴S=×2×(4+4)=8;
(3)存在.
理由:设直线AC表示的函数解析式为y=kx+n,
把A(4,0),C(2,﹣4)代入得:,
解得:,
∴y=2x﹣8,
设△POA的高为h,
S△POA=OA•h=2h=4,
设点P的坐标为(m,2m﹣8).
∵S△POA=S,且S=8,
∴S△POA=×8=4,
当点P在x轴上方时,得×4(2m﹣8)=4,
解得m=5,
∴2m﹣8=2.
∴P的坐标为(5,2).
当点P在x轴下方时,得×4(8﹣2m)=4.
解得m=3,
∴2m﹣8=﹣2,
∴点P的坐标为(3,﹣2).
综上所述,点P的坐标为(5,2)或(3,﹣2).
7.如图,已知正比例函数和反比例函数的图象都经过点A(﹣3,﹣3).
(1)求正比例函数和反比例函数的表达式;
(2)把直线OA向上平移后与反比例函数的图象交于点B(﹣6,m),与x轴交于点C,求m的值和直线BC的表达式;
(3)在(2)的条件下,直线BC与y轴交于点D,求以点A,B,D为顶点的三角形的面积;
(4)在(3)的条件下,点A,B,D在二次函数的图象上,试判断该二次函数在第三象限内的图象上是否存在一点E,使四边形OECD的面积S1与四边形OABD的面积S满足:S1=S?若存在,求点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)设正比例函数的解析式是y=kx,代入(﹣3,﹣3),得:﹣3k=﹣3,解得:k=1,
则正比例函数的解析式是:y=x;
设反比例函数的解析式是y=,把(﹣3,﹣3)代入解析式得:k1=9,
则反比例函数的解析式是:y=;
(2)m==﹣,则点B的坐标是(﹣6,﹣),
∵y=k3x+b的图象是由y=x平移得到,
∴k3=1,即y=x+b,
故一次函数的解析式是:y=x+;
(3)∵y=x+的图象交y轴于点D,
∴D的坐标是(0,),
作AM⊥y轴于点M,作BN⊥y轴于点N.
∵A的坐标是(﹣3,﹣3),B的坐标是(﹣6,﹣),
∴M的坐标是(0,﹣3),N的坐标是(0,﹣).
∴OM=3,ON=.
则MD=3+=,DN=+=6,MN=3﹣=.
则S△ADM=×3×=,S△BDN=×6×6=18,S梯形ABNM=×(3+6)×=.
则S四边形ABDM=S梯形ABNM+S△BDN=+18=,
S△ABD=S四边形ABDM﹣S△ADM=﹣=;
(4)设二次函数的解析式是y=ax2+bx+,
则,
解得:,
则这个二次函数的解析式是:y=x2+4x+;
点C的坐标是(﹣,0).
则四边形OABD的面积S=S△ABD+S△AOD=+××3=.
假设存在点E(x0,y0),使S1=S=×=.
∵四边形CDOE的顶点E只能在x轴的下方,
∴y0<0,
∴S1=S△OCD+S△OCE=××﹣×y0=﹣y0,
∴﹣y0=,
∴y0=﹣4,
∵E(x0,y0)在二次函数的图象上,
∴x02+4x0+=﹣4,
∴方程无解,
∴不存在.
8.如图,已知正比例函数和反比例函数的图象都经过点A(3,3).
(1)求正比例函数和反比例函数的解析式;
(2)把直线OA向下平移后与反比例函数的图象交于点B(6,m),求m的值和这个一次函数的解析式;
(3)第(2)问中的一次函数的图象与x轴、y轴分别交于C、D,求过A、B、D三点的三角形的面积.
(4)在第(3)问的条件下,二次函数的图象上是否存在点E,使四边形OECD的面积S1与四边形OABD的面积S满足:S1=S?若存在,求点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)设正比例函数的解析式是y=kx,代入(3,3),得:3k=3,解得:k=1,
则正比例函数的解析式是:y=x;
设反比例函数的解析式是y=,把(3,3)代入解析式得:k1=9,
则反比例函数的解析式是:y=;
(2)m==,则点B的坐标是(6,),
∵y=k3x+b的图象是由y=x平移得到,
∴k3=1,即y=x+b,
一次函数的解析式是:y=x﹣;
(3)∵y=x﹣的图象交y轴于点D,
∴D的坐标是(0,﹣),
作AM⊥y轴于点M,作BN⊥y轴于点N.
∵A的坐标是(3,3),B的坐标是(6,),
∴M的坐标是(0,3),N的坐标是(0,).
∴OM=3,ON=.
则MD=3+=,DN=+=6,MN=3﹣=.
则S△ADM=×3×=,S△BDN=×6×6=18,S梯形ABNM=(3+6)×=.
则S四边形ABDM=S梯形ABNM+S△BDN=+18=,
S△ABD=S四边形ABDM﹣S△ADM=﹣==;
(4)设二次函数的解析式是y=ax2+bx﹣,
则,
解得:,
则这个二次函数的解析式是:y=﹣x2+4x﹣;
点C的坐标是(,0).
则S=×6﹣×6×6﹣×3×3=45﹣18﹣﹣=.
假设存在点E(x0,y0),使S1=S=×=.
∵四边形CDOE的顶点E只能在x轴的上方,
∴y0>0,
∴S1=S△OCD+S△OCE=××+y0
=+y0,
∴+y0=,
∴y0=,
∵E(x0,y0)在二次函数的图象上,
∴﹣x02+4x0﹣=,
解得:x0=2或6.
当x0=6时,点E(6,)与点B重合,这时CDOE不是四边形,故x0=6,(舍去).
∴E的坐标是(2,).
9.如图,已知正比例函数和反比例函数的图象都经过点A(3,3).
(1)求正比例函数和反比例函数的解析式;
(2)把直线OA向下平移后与反比例函数的图象交于点B(6,m),求m的值和这个一次函数的解析式;
(3)第(2)问中的一次函数的图象与x轴、y轴分别交于C、D,求过A、B、D三点的二次函数的解析式;
(4)在第(3)问的条件下,二次函数的图象上是否存在点E,使△OCE的面积S1与△OCD的面积S满足:S1=S?若存在,求点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)设正比例函数的解析式为y=ax,反比例函数的解析式为,
∵正比例函数和反比例函数的图象都经过点A(3,3),
∴3=3a,3=,
∴a=1,k=9,
∴正比例函数的解析式为y=x,反比例函数的解析式为y=.
(2)∵点B(6,m)在反比例函数上,
∴m=,
∴B点的坐标为(6,),
∵直线BD是直线OA平移后所得的直线,
∴可设直线BD的解析式为y=x+b,
将B点代入上面的关系式得:
,
∴b=,
∴这个一次函数的解析式为y=x﹣.
(3)令y=x﹣中的x=0得,y=,
∴D(0,),
令y=x﹣中的y=0得,x=,
∴C(,0),
设过A、B、D三点的二次函数的解析式为:
y=ax2+bx+c,
将A(3,3)、B(6,)、D(0,﹣)三点代入上面的关系式得:
,
解得:,
∴过A、B、D三点的二次函数的解析式为:,
(4)存在点E,使△OCE的面积S1与△OCD的面积S满足:S1=S,
∵,
∴S1=S=,
设E点的坐标为(x,y),
∵,
∴,
∴y=±3,
将y=3代入得:
x1=3,x2=5,
∴E1(3,3),E2(5,3),
将y=﹣3代入得:
,
∴,
∴存在4个点E,E1(3,3),E2(5,3),,使△OCE的面积S1与△OCD的面积S满足:S1=S.
10.如图,已知正比例函数和反比例函数的图象都经过点A(3,3).
(1)求正比例函数和反比例函数的解析式;
(2)把直线OA向下平移后与反比例函数的图象交于点B(6,m),求m的值和这个一次函数的解析式;
(3)第(2)问中的一次函数的图象与x轴、y轴分别交于C、D,求过A、B、D三点的二次函数的解析式;
(4)在第(3)问的条件下,二次函数在第一象限的图象上是否存在点E,使四边形OECD的面积S1与四边形OABD的面积S满足:S1=S?若存在,求点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)设正比例函数的解析式为y=k1x(k1≠0),
因为y=k1x的图象过点A(3,3),
所以3=3k1,解得k1=1.
这个正比例函数的解析式为y=x.
设反比例函数的解析式为y=(k2≠0),
因为y=的图象过点A(3,3),
所以3=,
解得k2=9.
这个反比例函数的解析式为y=.
(2)因为点B(6,m)在y=的图象上,
所以m==,
则点B(6,).
设一次函数解析式为y=k3x+b(k3≠0),
因为y=k3x+b的图象是由y=x平移得到的,
所以k3=1,即y=x+b.
又因为y=x+b的图象过点B(6,),
所以=6+b,
解得b=﹣,
∴一次函数的解析式为y=x﹣.
(3)因为y=x﹣的图象交y轴于点D,
所以D的坐标为(0,﹣).
设二次函数的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0).
因为y=ax2+bx+c的图象过点A(3,3)、B(6,)、和D(0,﹣),
所以,
解得,
这个二次函数的解析式为y=﹣x2+4x﹣.
(4)方法一:
∵交x轴于点C,
∴点C的坐标是(,0),
如图所示,连接OE,CE,过点A作AF∥x轴,交y轴于点F,过点B作BH∥y轴,交AF于点H,过点D作DG∥x轴,交直线BH于点G,则S=×6﹣×6×6﹣××3﹣×3×3=45﹣18﹣﹣=.
假设存在点E(x0,y0),使S1=S=.
∵四边形CDOE的顶点E只能在x轴上方,
∴y0>0,
∴S1=S△OCD+S△OCE==.
∴,
∴.
∵E(x0,y0)在二次函数的图象上,
∴.
解得x0=2或x0=6.
当x0=6时,点E(6,)与点B重合,这时CDOE不是四边形,故x0=6舍去,
∴点E的坐标为(2,).
方法二:
过点O作BD的垂线,垂足为H,设E(t,﹣),
∵OH⊥CD,∴OH=,
∵SOECD=S△OEC+S△OCD===,
∵OA∥BD,
∴SOABD==,
∵S1=S,
∴=,
∴t1=2,t2=6,
∴E1(2,),E2(6,),
∵E2(6,)在直线CD上,故舍去,
∴E(2,).
11.如图,抛物线经过点A(﹣6,0),B(﹣2,0),C(0,3),
(1)求该抛物线的解析式;
(2)过C点作x轴的平行线交抛物线于点D,请直接写出D的坐标;
(3)在该抛物线是否存在点P,使?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)设抛物线解析式为y=a(x+6)(x+2),
把C(0,3)代入得a×6×2=3,解得a=,
∴抛物线解析式为y=(x+6)(x+2),
即y=x2+2x+3;
(2)∵CD∥x轴,
∴C点和D点的纵坐标都为3,
当y=3时,x2+2x+3=3,解得x1=0,x2=﹣8,
∴D点坐标为(﹣8,3);
故答案为(﹣8,3);
(3)存在.
设P(x,x2+2x+3)
∵,
∴×8×|x2+2x+3﹣3|=××4×3,
整理得|x2+2x|=4,
解方程x2+2x=4得 x1=﹣4﹣4,x2=﹣4+4,此时P点坐标为(﹣4﹣4,7)或(﹣4+4,7);
解方程x2+2x=﹣4得 x1=x2=﹣4,此时E点坐标为(﹣4,﹣1).
综上所述,P点坐标为(﹣4﹣4,7)或(﹣4+4,7)或(﹣4,﹣1).
12.如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线y=ax2﹣5ax+c交x轴于A,B两点,交y轴于点C,且OB=OC=8.
(1)求a,c的值.
(2)点P为第一象限内抛物线上一点,连接AP交y轴于点D,设点P的横坐标为t,线段CD的长为d,求d与t之间的函数关系式,并写出自变量t的取值范围.
(3)在(2)的条件下,点Q为抛物线上一动点,当tan∠PAB=时,是否存在点Q,使得S△APQ=S△ABC?若存在,请直接写出点Q的横坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)由函数的图象及OB=OC=8,得B(8,0)、C(0,﹣8),
把B(8,0)、C(0,﹣8)代入y=ax2﹣5ax+c,
得,解得,
∴a、c的值分别为、﹣8.
(2)如图1,作PE⊥x轴于点E.
由(1)得,抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣8,
∴P(t,t2﹣t﹣8),E(t,0);
当y=0时,由x2﹣x﹣8=0,得x1=﹣3,x2=8,
∴A(﹣3,0);
∵OD∥PE,
∴△ADO∽△APE,
∴,
∴,
整理,得OD=t﹣8,
∵CD=OD+OC=t﹣8+8=t,点P在第一象限,
∴d=t(t>8).
(3)存在.
∵AB=8﹣(﹣3)=11,OC=8,
∴S△ABC=×11×8=44,
∴S△APQ=S△ABC=×44=110;
∵=tan∠PAB=,OA=3,
∴OD=×3=1;
设直线AP的解析式为y=kx+1,则0=﹣3k+1,解得k=,
∴y=x+1;
由,得,,
∴P(9,4),E(9,0).
过点Q作QF⊥x轴于点G,交AP点于F,
设Q(x,x2﹣x﹣8),则F(x,x+1).
如图2,当点Q在x轴的下方,则QF=x+1﹣x2+x+8=﹣x2+2x+9,AE=9﹣(﹣3)=12,
∵S△APQ=QF•AG+QF•GE=QF•AE,
∴110=×12(﹣x2+2x+9),
整理,得x2﹣6x+28=0,
∵△=(﹣6)2﹣4×1×28=﹣76<0
∴此方程无解;
如图3,点Q在x轴的上方,且点Q在第二象限,则S△APQ=QF•EG﹣QF•AG=QF•AE;
如图4,点Q在x轴的上方,且点Q在第一象限,则S△APQ=QF•AG﹣QF•EG=QF•AE;
QF=x2﹣x﹣8﹣x﹣1=x2﹣2x﹣9,AE=9﹣(﹣3)=12,
∴110=×12(x2﹣2x﹣9),
整理,得x2﹣6x﹣82=0,
解得x1=3﹣,x2=3+.
综上所述,点Q的横坐标为3﹣或3+.
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