中考数学二轮专题第09讲 四边形的存在性(教师版)
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这是一份中考数学二轮专题第09讲 四边形的存在性(教师版),共21页。试卷主要包含了平行四边形四顶点的坐标关系,平行四边形点的存在性问题解法等内容,欢迎下载使用。
中点坐标公式
如图1,在平面直角坐标系中,若点,,
且为线段中点,则点坐标为.
图1 图2
证明如下:
如图2,分别过点A,C作y轴平行线,过点B作x轴平行线,
分别交于点D和点E,则由图可得:,
即,解得,
故点的坐标为,可巧记为“中点对应平均数”.
一、平行四边形四顶点的坐标关系
如图3,在平行四边形ABCD中,有,
即相对两顶点的横纵坐标之和相等;
或者也可记为,
即对边两顶点之间的水平距离与垂直距离分别相等; 图3
证明:如图4,因为M点既是AC中点,也是BD中点,
由中点坐标公式可得:
,,
故有成立, 图4
利用此关系可以在二次函数解答题中进行相关点坐标求解.
二、平行四边形点的存在性问题解法
第一步:写出或设出三个顶点的坐标;
第二步:以“哪两个顶点相对”为分类标准,分三类讨论,利用上述模型,求出第四个顶点的坐标;
第三步:将第四个顶点坐标代入相应的函数关系式即可。
【例题1】(贵阳中考)如图,经过点C(0,﹣4)的抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴相交于A(﹣2,0),B两点.
(1)a > 0,b2﹣4ac > 0(填“>”或“<”);
(2)若该抛物线关于直线x=2对称,求抛物线的函数表达式;
(3)在(2)的条件下,连接AC,E是抛物线上一动点,过点E作AC的平行线交x轴于点F.是否存在这样的点E,使得以A,C,E,F为顶点所组成的四边形是平行四边形?若存在,求出满足条件的点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)a>0,b2﹣4ac>0;
(2)∵直线x=2是对称轴,A(﹣2,0),
∴B(6,0),
∵点C(0,﹣4),将A,B,C的坐标分别代入y=ax2+bx+c,
解得:a=,b=﹣,c=﹣4,
∴抛物线的函数表达式为y=x2﹣x﹣4;
(3)存在,理由为:
(i)假设存在点E使得以A,C,E,F为顶点所组成的四边形是平行四边形,
过点C作CE∥x轴,交抛物线于点E,过点E作EF∥AC,交x轴于点F,如图1所示,
则四边形ACEF即为满足条件的平行四边形,
∵抛物线y=x2﹣x﹣4关于直线x=2对称,
∴由抛物线的对称性可知,E点的横坐标为4,
又∵OC=4,
∴E的纵坐标为﹣4,
∴存在点E(4,﹣4);
(ii)假设在抛物线上还存在点E′,使得以A,C,F′,E′为顶点所组成的四边形是
平行四边形,过点E′作E′F′∥AC交x轴于点F′,
则四边形ACF′E′即为满足条件的平行四边形,
∴AC=E′F′,AC∥E′F′,如图2,过点E′作E′G⊥x轴于点G,
∵AC∥E′F′,∴∠CAO=∠E′F′G,
又∵∠COA=∠E′GF′=90°,AC=E′F′,∴△CAO≌△E′F′G,
∴E′G=CO=4,∴点E′的纵坐标是4,
∴4=x2﹣x﹣4,
解得:x1=2+2,x2=2﹣2,
∴点E′的坐标为(2+2,4),同理可得点E″的坐标为(2﹣2,4),
综上,点E的坐标为(4,﹣4),(2+2,4),(2﹣2,4).
【例题2】已知如图,矩形OABC的长OA=,宽OC=1,将△AOC沿AC翻折得△APC.
(1)求∠PCB的度数;
(2)若P,A两点在抛物线y=﹣x2+bx+c上,求b,c的值,并说明点C在此抛物线上;
(3)(2)中的抛物线与矩形OABC边CB相交于点D,与x轴相交于另外一点E,若点M是x轴上的点,N是y轴上的点,以点E、M、D、N为顶点的四边形是平行四边形,试求点M、N的坐标.
【解析】(1)在Rt△OAC中,OA=,OC=1,则∠OAC=30°,∠OCA=60°;
根据折叠的性质知:OA=AP=,∠ACO=∠ACP=60°;
∵∠BCA=∠OAC=30°,且∠ACP=60°,
∴∠PCB=30°.
(2)过P作PQ⊥OA于Q;
Rt△PAQ中,∠PAQ=60°,AP=;
∴OQ=AQ=,PQ=,
所以P(,);
将P、A代入抛物线的解析式中,得:
,解得;即y=﹣x2+x+1;
当x=0时,y=1,故C(0,1)在抛物线的图象上.
(3)①若DE是平行四边形的对角线,点C在y轴上,CD平行x轴,
∴过点D作DM∥CE交x轴于M,则四边形EMDC为平行四边形,
把y=1代入抛物线解析式得点D的坐标为(,1)
把y=0代入抛物线解析式得点E的坐标为(﹣,0)
∴M(,0);N点即为C点,坐标是(0,1);
②若DE是平行四边形的边,
过点A作AN∥DE交y轴于N,四边形DANE是平行四边形,∴DE=AN===2,
∵tan∠EAN=,∴∠EAN=30°,
∵∠DEA=∠EAN,∴∠DEA=30°,∴M(,0),N(0,﹣1);
同理过点C作CM∥DE交y轴于N,四边形CMDE是平行四边形,
∴M(﹣,0),N(0,1).
【例题3】(2020•河南模拟)如图,直线y=﹣2x+12与x轴交于点C,与y轴交于点B,抛物线y=3ax2+10x+3c经过B,C两点,与x轴交于另一点A,点E是直线BC上方抛物线上的一动点,过E作EF∥y轴交x轴于点F,交直线BC于点M.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求线段EM的最大值;
(3)在(2)的条件下,连接AM,点Q是抛物线对称轴上的动点,在抛物线上是否存在点P,使得以P,Q,A,M为顶点的四边形为平行四边形?如果存在,请直接写出P点坐标;如果不存在,请说明理由.
【解析】(1)直线y=﹣2x+12与x轴交于点C,与y轴交于点B,则点C、B的坐标分别为:(6,0)、(0,12),
抛物线y=3ax2+10x+3c经过B,C两点,则3c=12,
故抛物线的表达式为:y=3ax2+10x+12,
将点C的坐标代入上式并解得:a=﹣,故抛物线的表达式为:y=﹣2x2+10x+12;
(2)设点E(x,﹣2x2+10x+12),则点M(x,﹣2x+12),
EM=(﹣2x2+10x+12)﹣(﹣2x+12)=﹣2x2+12x,
∵﹣2<0,故EM有最大值,最大值为18,此时x=3;
(3)y=﹣2x2+10x+12,令y=0,则x=﹣1或6,故点A(﹣1,0),
由(2)知,x=3,则点M(3,6),设点P的横坐标为:m,点Q的坐标为:(,s),
①当AM是边时,
当点A向右平移4个单位向上平移6个单位得到点M,
同样,点P(Q)向右平移4个单位向上平移6个单位得到点得到点Q(P),
即m±4=,解得:m=﹣或,故点P(﹣,﹣)或(,﹣);
②当AM是对角线时,
由中点公式得:﹣1+2=m+,解得:m=﹣,故点P(﹣,);
综上,点P的坐标为:(﹣,﹣)或(,﹣)或(﹣,).
【例题4】如图,一次函数y=﹣x+5的图象与坐标轴交于A,B两点,与反比例函数y=的图象交于M,N两点,过点M作MC⊥y轴于点C,且CM=1,过点N作ND⊥x轴于点D,且DN=1.已知点P是x轴(除原点O外)上一点.
(1)直接写出M、N的坐标及k的值;
(2)将线段CP绕点P按顺时针或逆时针旋转90°得到线段PQ,当点P滑动时,点Q能否在反比例函数的图象上?如果能,求出所有的点Q的坐标;如果不能,请说明理由;
(3)当点P滑动时,是否存在反比例函数图象(第一象限的一支)上的点S,使得以P、S、M、N四个点为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出符合题意的点S的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)由题意M(1,4),n(4,1),
∵点M在y=上,∴k=4;
(2)当点P滑动时,点Q能在反比例函数的图象上;
如图1,CP=PQ,∠CPQ=90°,
过Q作QH⊥x轴于H,易得:△COP≌△PHQ,
∴CO=PH,OP=QH,
由(2)知:反比例函数的解析式:y=;当x=1时,y=4,
∴M(1,4),∴OC=PH=4,设P(x,0),∴Q(x+4,x),
当点Q落在反比例函数的图象上时,
x(x+4)=4,x2+4x+4=8,x=﹣2±2,
当x=﹣2+2时,x+4=2+2,如图1,Q(2+2,﹣2+2);
当x=﹣2﹣2时,x+4=2﹣2,如图2,Q(2﹣2,﹣2﹣2);
如图3,CP=PQ,∠CPQ=90°,设P(x,0)
过P作GH∥y轴,过C作CG⊥GH,过Q作QH⊥GH,
易得:△CPG≌△PQH,
∴PG=QH=4,CG=PH=x,∴Q(x﹣4,﹣x),
同理得:﹣x(x﹣4)=4,解得:x1=x2=2,∴Q(﹣2,﹣2),
综上所述,点Q的坐标为(2+2,﹣2+2)或(2﹣2,﹣2﹣2)或(﹣2,﹣2).
(3)当MN为平行四边形对角线时,根据MN的中点的纵坐标为,可得点S的纵坐标为5,即S(,5);
当MN为平行四边形的边时,易知点S的纵坐标为3,即S(,3);故点S坐标为(,5)或(,3).
【例题5】(2020•安阳模拟)如图,直线y=x﹣4与x轴、y轴分别交于A,B两点,抛物线y=x2+bx+c经过A,B两点,与x轴的另一交点为C,连接BC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点M在抛物线上,连接MB,当∠MBA+∠CBO=45°时,求点M的横坐标;
(3)点P从点C出发,沿线段CA由C向A运动,同时点Q从点B出发沿线段BC由B向C运动,P,Q的运动速度都是每秒1个单位长度,当Q点到达C点时,P,Q同时停止运动,问在坐标平面内是否存在点D,使P,Q运动过程中的某些时刻t,以C,D,P,Q为顶点的四边形为菱形?若存在,直接写出t的值;若不存在,说明理由.
【解析】(1)直线解析式y=x﹣4,
令x=0,得y=﹣4;令y=0,得x=4.
∴A(4,0)、B(0,﹣4).
∵点A、B在抛物线y=x2+bx+c上,
∴,解得,∴抛物线解析式为:y=x2﹣x﹣4.
(2)设M(x,y),
令y=x2﹣x﹣4=0,解得:x=﹣3或x=4,∴C(﹣3,0).
①当BM⊥BC时,如答图2﹣1所示.
∵∠ABO=45°,
∴∠MBA+∠CBO=45°,故点M满足条件.
过点M1作M1E⊥y轴于点E,则M1E=x,OE=﹣y,
∴BE=4+y.
∵tan∠M1BE=tan∠BCO=,∴,
∴直线BM1的解析式为:y=x﹣4,∴∴(舍去),
∴点M1的坐标(,﹣)
②当BM与BC关于y轴对称时,如答图2﹣2所示.
∵∠ABO=∠MBA+∠MBO=45°,∠MBO=∠CBO,
∴∠MBA+∠CBO=45°,
故点M满足条件.
过点M2作M2E⊥y轴于点E,
则M2E=x,OE=y,
∴BE=4+y.
∵tan∠M2BE=tan∠CBO=,∴,
∴直线BM2的解析式为:y=x﹣4,∴∴(舍去),
∴点M2的坐标(5,),综上所述:点M的横坐标为:或5;
(3)设∠BCO=θ,则tanθ=,sinθ=,cosθ=.
假设存在满足条件的点D,设菱形的对角线交于点E,设运动时间为t.
①若以CQ为菱形对角线,如答图3﹣1.此时BQ=t,菱形边长=t.
∴CE=CQ=(5﹣t).在Rt△PCE中,cosθ===,解得t=.
②若以PQ为菱形对角线,如答图3﹣2.此时BQ=t,菱形边长=t.
∵BQ=CQ=t,∴t=,
③若以CP为菱形对角线,如答图3﹣3.此时BQ=t,菱形边长=5﹣t.
在Rt△CEQ中,cosθ===,
解得t=.
综上所述,当t=或或时,以C,D,P,Q为顶点的四边形为菱形.
1.(2016•扬州)如图1,二次函数y=ax2+bx的图象过点A(﹣1,3),顶点B的横坐标为1.
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)点P在该二次函数的图象上,点Q在x轴上,若以A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,求点P的坐标;
【解析】(1)∵二次函数y=ax2+bx的图象过点A(﹣1,3),顶点B的横坐标为1,
则有解得,∴二次函数y=x2﹣2x,
(2)由(1)得,B(1,﹣1),
∵A(﹣1,3),
∴直线AB解析式为y=﹣2x+1,AB=2,
设点Q(m,0),P(n,n2﹣2n)
∵以A、B、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,
①当AB为对角线时,根据中点坐标公式得,则有,解得或,
∴P(1+,2)和(1﹣,2)
②当AB为边时,根据中点坐标公式得解得或
∴P(1+,4)或(1﹣,4).
故答案为P(1+,2)或(1﹣,2)或P(1+,4)或(1﹣,4).
2.(2018春•吴中区期中)如图1,已知直线y=2x分别与双曲线y=,y=交于第一象限内P,Q两点,且OQ=PQ.
(1)则P点坐标是 (2,4) ;k= 2 .
(2)如图2,若点A是双曲线y=在第一象限图象上的动点,AB∥x轴,AC∥y轴,分别交双曲线y=于点B,C;
①连接BC,请你探索在点A运动过程中,△ABC的面积是否变化,若不变,请求出△ABC的面积;若改变,请说明理由;
②若点D是直线y=2x上的一点,请你进一步探索在点A运动过程中,以点A,B,C,D为顶点的四边形能否为平行四边形?若能,求出此时点A的坐标;若不能,请说明理由.
【解析】(1)过点Q作QE⊥x轴,垂足为E,过点P作PF⊥x轴,垂足为F,如图1,
联立 ,解得:或.
∵x>0,∴点P的坐标为(2,4).∴OF=2,PF=4.
∵QE⊥x轴,PF⊥x轴,∴QE∥PF.
∴△OEQ∽△OFP.
∴==.
∵OQ=PQ
∴OF=2OE=2,PF=2EQ=4.
∴OE=1,EQ=2.∴点Q的坐标为(1,2).
∵点Q(1,2)在双曲线y=上,∴k=1×2=2.∴k的值为2.
故答案为(2,4),2.
(2)①如图2,
设点A的坐标为(a,b),
∵点A(a,b)在双曲线y=上,∴b=.
∵AB∥x轴,AC∥y轴,
∴xC=xA=a,yB=yA=b=.
∵点B、C在双曲线y=上,∴xB==,yC=.
∴点B的坐标为(,),点C的坐标为(a,).
∴AB=a﹣=,AC=﹣=.
∴S△ABC=•AB•AC=××=.
∴在点A运动过程中,△ABC的面积不变,始终等于.
②当AC为平行四边形的一边,
Ⅰ.当点B在点Q的右边时,如图3,
∵四边形ACBD是平行四边形,
∴AC∥BD,AC=BD.
∴xD=xB=.∴yD=2xD=.∴DB=﹣.
∵AC=﹣=,∴=﹣.解得:a=±2.
经检验:a=±2是该方程的解.
∵a>0,∴a=2.∴b==.∴点A的坐标为(2,).
Ⅱ.当点B在点Q的左边且点C在点Q的右边时,如图4,
∵四边形ACDB是平行四边形,∴AC∥BD,AC=BD.∴xD=xB=a.
∴yD=2xD=.∴DB=﹣.
∵AC=,∴=﹣,解得:a=±2.
经检验:a=±2是该方程的解.
∵a>0,∴a=2.∴b==4.∴点A的坐标为(2,4).
当AC为平行四边形的对角线,
此时点B、点C都在点Q的左边,如图5,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥CD,AB=CD.∴yD=yC=.∴xD==.∴CD=﹣a.
∵AB=a﹣=,∴=﹣a.解得:a=±.
经检验:a=±是该方程的解.
∵a>0,∴a=.∴b==4.∴点A的坐标为(,4 ).
综上所述:当点A、B、C、D为顶点的四边形为平行四边形时,此时点A的坐标为
(2,)或(2,4)或(,4 ).
3.(2019春•常熟市期中)如图,平面直角坐标系中,一次函数y=﹣x+b的图象与反比例函数y=﹣在第二象限内的图象相交于点A,与x轴的负半轴交于点B,与y轴的负半轴交于点C.
(1)求∠BCO的度数;
(2)若y轴上一点M的纵坐标是4,且AM=BM,求点A的坐标;
(3)在(2)的条件下,若点P在y轴上,点Q是平面直角坐标系中的一点,当以点A、M、P、Q为顶点的四边形是菱形时,请直接写出点Q的坐标.
【解析】(1)∵一次函数y=﹣x+b的图象交x轴于B,交y轴于C,则B(b,0),C(0,b),
∴OB=OC=﹣b,
∵∠BOC=90°
∴△OBC是等腰直角三角形,
∴∠BCO=45°.
(2)如图1中,作MN⊥AB于N.
∵M(0,4),MN⊥AC,直线AC的解析式为y=﹣x+b,
∴直线MN的解析式为y=x+4,
由,解得,∴N(,),
∵MA=MB,MN⊥AB,
∴NA=BN,设A(m,n),
则有,解得,∴A(﹣4,b+4),
∵点A在y=﹣上,∴﹣4(b+4)=﹣4,
∴b=﹣3,∴A(﹣4,1).
(3)如图2中,
由(2)可知A(﹣4,1),M(0,4),∴AM==5,
当菱形以AM为边时,AQ=AQ′=5,AQ∥OM,可得Q(﹣4,﹣4),Q′(﹣4,6),
当A,Q关于y轴对称时,也满足条件,此时Q(4,1)
当AM为菱形的对角线时,设P″(0,b),
则有(4﹣b)2=42+(b﹣1)2,
∴b=﹣.∴AQ″=MP″=,∴Q″(﹣4,),
综上所述,满足条件的点Q坐标为(﹣4,﹣4)或(﹣4,6)或(﹣4,)或(4,1).
5.(2013•黔西南州模拟)已知抛物线经过点A(2,0),设顶点为P,与X轴的另一交点B.
(1)求b的值和点P、点B的坐标;
(2)在直线上是否存在点D,使四边形OPBD为平行四边形?若存在,求出点D的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)∵抛物线y=x2+bx+6经过A(2,0),
∴0=×22+b×2+6,解得b=﹣4,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣4x+6.
∵y=x2﹣4x+6=(x2﹣8x)+6=(x﹣4)2﹣2,
∴顶点P的坐标为(4,﹣2),
令y=0,得x2﹣4x+6=0,解得x1=2,x2=6.
∴点B的坐标是(6,0);
(2)在直线y=x上存在点D,使四边形OPBD为平行四边形.理由如下:
设直线PB的解析式为y=kx+b,
把B(6,0),P(4,﹣2)分别代入,得
,解得,
∴直线PB的解析式为y=x﹣6.
∵直线OD的解析式为y=x,
∴直线PB∥OD.
设直线OP的解析式为y=mx,把P(4,﹣2)代入,
得4m=﹣2,解得m=﹣.
如果OP∥BD,那么四边形OPBD为平行四边形.
设直线BD的解析式为y=﹣x+n,
将B(6,0)代入,得0=﹣3+n,解得n=3,
∴直线BD的解析式为y=﹣x+3.
解方程组,得,
∴D点的坐标为(2,2).
5.(2017•宿迁)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2﹣2x﹣3交x轴于A,B两点(点A在点B的左侧),将该抛物线位于x轴上方曲线记作M,将该抛物线位于x轴下方部分沿x轴翻折,翻折后所得曲线记作N,曲线N交y轴于点C,连接AC、BC.
(1)求曲线N所在抛物线相应的函数表达式;
(2)求△ABC外接圆的半径;
(3)点P为曲线M或曲线N上的一动点,点Q为x轴上的一个动点,若以点B,C,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,求点Q的坐标.
【解析】
(1)在y=x2﹣2x﹣3中,令y=0可得x2﹣2x﹣3=0,解得x=﹣1或x=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0),
令x=0可得y=﹣3,
又抛物线位于x轴下方部分沿x轴翻折后得到曲线N,
∴C(0,3),
设曲线N的解析式为y=ax2+bx+c,
把A、B、C的坐标代入可得,解得,
∴曲线N所在抛物线相应的函数表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)设△ABC外接圆的圆心为M,则点M为线段BC、线段AB垂直平分线的交点,
∵B(3,0),C(0,3),
∴线段BC的垂直平分线的解析式为y=x,
又线段AB的垂直平分线为曲线N的对称轴,即x=1,
∴M(1,1),
∴MB==,
即△ABC外接圆的半径为;
(3)设Q(t,0),则BQ=|t﹣3|
①当BC为平行四边形的边时,如图1,则有BQ∥PC,
∴P点纵坐标为3,
即过C点与x轴平行的直线与曲线M和曲线N的交点即为点P,x轴上对应的即为点Q,
当点P在曲线M上时,在y=x2﹣2x﹣3中,令y=3可解得x=1+或x=1﹣,
∴PC=1+或PC=﹣1,
当x=1+时,可知点Q在点B的右侧,可得BQ=t﹣3,
∴t﹣3=1+,解得t=4+,
当x=1﹣时,可知点Q在点B的左侧,可得BQ=3﹣t,
∴3﹣t=﹣1,解得t=4﹣,
∴Q点坐标为(4+,0)或(4﹣,0);
当点P在曲线N上时,在y=﹣x2+2x+3中,令y=3可求得x=0(舍去)或x=2,
∴PC=2,
此时Q点在B点的右侧,则BQ=t﹣3,
∴t﹣3=2,解得t=5,
∴Q点坐标为(5,0);
②当BC为平行四边形的对角线时,
∵B(3,0),C(0,3),
∴线段BC的中点为(,),设P(x,y),
∴x+t=3,y+0=3,解得x=3﹣t,y=3,
∴P(3﹣t,3),
当点P在曲线M上时,则有3=(3﹣t)2﹣2(3﹣t)﹣3,解得t=2+或t=2﹣,
∴Q点坐标为(2+,0)或(2﹣,0);
当点P在曲线N上时,则有3=﹣(3﹣t)2+2(3﹣t)+3,解得t=3(Q、B重合,舍去)或t=1,
∴Q点坐标为(1,0);
综上Q点坐标为(4+,0)或(4﹣,0)或(5,0)或(2+,0)或(2﹣,0)或(1,0).
6.(2020•山西模拟)综合与探究.
如图1,抛物线y=x2﹣x﹣2与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,经过点B的直线交y轴于点E(0,2).
(1)求A,B,C三点的坐标及直线BE的解析式.
(2)如图2,过点A作BE的平行线交抛物线于点D,点P是抛物线上位于线段AD下方的一个动点,连接PA,PD,求OAPD面积的最大值.
(3)若(2)中的点P为抛物线上一动点,在x轴上是否存在点Q,使得以A,D,P,Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)令y=0,则x2﹣x﹣2=0,解得x=4或x=﹣1,
∴A(﹣1,0),B(4,0),
令x=0,则y=﹣2,∴C(0,﹣2),
设直线BE的解析式为y=kx+b,
将B(4,0)、E(0,2)代入得,,解得:,∴y=﹣x+2;
(2)由题意可设AD的解析式为y=﹣x+m,
将A(﹣1,0)代入,得到m=﹣,∴y=﹣x﹣,
联立,解得:,,∴D(3,﹣2),
过点P作PF⊥x轴于点F,交AD于点N,过点D作DG⊥x轴于点G.
∴S△APD=S△APN+S△DPN=PN•AF+PN•FG=PN(AF+FG)=PN•AG=×4PN=2PN,
设P(a,﹣a2﹣a﹣2),则N(a,﹣a﹣),
∴PN=﹣a2+a+,
∴S△APD=﹣a2+2a+3=﹣(a﹣1)2+4,
∵﹣1<0,﹣1<a<3,
∴当a=1时,△APD的面积最大,最大值为4;
(3)存在;
①当PD与AQ为平行四边形的对边时,
∵AQ∥PD,AQ在x轴上,
∴P(0,﹣2),
∴PD=3,
∴AQ=3,
∵A(﹣1,0),
∴Q(2,0)或Q(﹣4,0);
②当PD与AQ为平行四边形的对角线时,
PD与AQ的中点在x轴上,
∴P点的纵坐标为2,
∴P(,2)或P(,2),
∴PD的中点为(,0)或(,0),
∵Q点与A点关于PD的中点对称,
∴Q(,0)或Q(,0);
综上所述:点Q的坐标为(2,0)或(﹣4,0)或(,0)或(,0).
7.(2016•南充)如图,抛物线与x轴交于点A(﹣5,0)和点B(3,0).与y轴交于点C(0,5).有一宽度为1,长度足够的矩形(阴影部分)沿x轴方向平移,与y轴平行的一组对边交抛物线于点P和Q,交直线AC于点M和N.交x轴于点E和F.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点M和N都在线段AC上时,连接MF,如果sin∠AMF=,求点Q的坐标;
(3)在矩形的平移过程中,当以点P,Q,M,N为顶点的四边形是平行四边形时,求点M的坐标.
【解析】(1)∵抛物线与x轴交于点A(﹣5,0),B(3,0),
∴可以假设抛物线为y=a(x+5)(x﹣3),把点(0,5)代入得到a=﹣,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣x+5.
(2)作FG⊥AC于G,设点F坐标(m,0),
则AF=m+5,AE=EM=m+6,FG=(m+5),FM==,
∵sin∠AMF=,∴=,
∴=,整理得到2m2+19m+44=0,
∴(m+4)(2m+11)=0,∴m=﹣4或﹣5.5(舍弃),
∴点Q坐标(﹣4,).
(3)①当MN是对角线时,点M在y轴的右侧,设点F(m,0),
∵直线AC解析式为y=x+5,
∴点N(m,m+5),点M(m+1,m+6),
∵QN=PM,
∴﹣m2﹣m+5﹣m﹣5=m+6﹣[﹣(m+1)2﹣(m+1)+5],解得m=﹣3+或﹣3﹣(舍弃),
此时M(﹣2+,3+),
当MN是对角线时,点N在点A的左侧时,设点F(m,0).
∴m+5﹣(﹣m2﹣m+5)=[﹣(m+1)2﹣(m+1)+5]﹣(m+6),
解得m=﹣3﹣或﹣3+(舍弃),
此时M(﹣2﹣,3﹣)
②当MN为边时,设点Q(m,﹣m2﹣m+5)则点P(m+1,﹣m2﹣m+6),
由题意:﹣m2﹣m+6=﹣(m+1)2﹣(m+1)+5,解得m=﹣3.
∴点M坐标(﹣2,3),
综上所述以点P,Q,M,N为顶点的四边形是平行四边形时,点M的坐标为(﹣2,3)或(﹣2+,3+)或(﹣2﹣,3﹣).
8.(2017春•亭湖区校级期中)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与直线y=x+1交于A、B两点,其中点A在y轴上,点B的横坐标是4,P为抛物线上一动点,过点P作PC⊥AB,垂足为点C,设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P在直线AB上方的抛物线上,用含m的代数式表示线段PC的长,并求出线段PC的最大值及此时点P的坐标;
(3)若P是抛物线上任意一点,且满足0°<∠PAB≤45°,请直接写出:
①点P的横坐标m的取值范围;
②纵坐标为整数的点P为“巧点”,求“巧点”的个数.
【解析】(1)由题意A(0,1),B(4,3),
把A(0,1),B(4,3)代入y=﹣x2+bx+c得到,解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+1.
(2)作PF⊥x轴于F,交AB于E,直线AB交x轴于D.
由题意D(﹣2,0),A(0,1),
设P(m,﹣m2+m+1),则E(m,m+1),PE=﹣m2+4m
∴OA=1,OD=2,AD=,
∵PF∥OA,
∴∠DAO=∠DEF=∠PEC,
∵∠AOD=∠PCE=90°,
∴△PCE∽△DOA,
∴=,∴=,∴PC=﹣(m2﹣4m),
∵PC=﹣(m2﹣4m)=﹣(m﹣2)2+,
∵﹣<0,∴m=2时,PC有最大值.最大值为,此时P(2,6);
(3)①如图2中,取点F(1,4),连接AF、FB,
∵A(0,1),B(4,3),
∴AF==,FB==,AB==2,
∴AF=FB,AF2+BF2=AB2,
∴△FAB是等腰直角三角形,
∴∠FAB=45°,设直线AF交抛物线于P,
∴直线AF的解析式为y=3x+1,
由解得或,
∵A(0,1),
∴P(,),
当P′A⊥PA时,
直线P′A的解析式为y=﹣+1,
,解得或,
∴P′(,﹣)
∴观察图象可知,满足条件0°<∠PAB≤45°的点P的横坐标≤m<4或4<m≤.
②观察图象可知点P的纵坐标的范围3<yp≤或﹣≤yP<3
∴整数yp为4,5,6,0,1,2,又点P的横坐标≤m<4或4<m≤.
∴对应的点P有7个,对应的点P的纵坐标为0,1,2,4,5,6,6,
∴“巧点”的个数为7个.
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