所属成套资源:2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版)
- 专题2.5 二次函数与线段最值面积最值综合应用(四大题型)-2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版) 试卷 2 次下载
- 专题2.6 二次函数与特殊三角形存在性综合问题(三大题型)-2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版) 试卷 2 次下载
- 专题2.8 二次函数重难点应用题归纳(六大题型)-2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版) 试卷 2 次下载
- 第二十二章 二次函数(易错30题7个考点)-2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版) 试卷 2 次下载
- 第二十二章 二次函数(压轴精选40题)-2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版) 试卷 2 次下载
专题2.7 二次函数与特殊四边形存在性综合问题(四大题型)-2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版)
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这是一份专题2.7 二次函数与特殊四边形存在性综合问题(四大题型)-2023-2024学年九年级数学上册期末复习《重难点题型》(人教版),文件包含专题27二次函数与特殊四边形存在性综合问题四大题型原卷版docx、专题27二次函数与特殊四边形存在性综合问题四大题型解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共70页, 欢迎下载使用。
【题型1 平行四边形存在性问题- 三定一动类型】
【题型2 平行四边形存在性问题-两定两动类型】
【题型3 矩形存在性问题】
【题型4 菱形存在性问题】
【模型一:平行四边形存在性】
线段中点坐标公式
2.平行四边形顶点公式:
分类:
三个定点,一个动点问题
已知三个定点的坐标,可设出抛物线上第四个顶点的坐标,运用平行四边形顶点坐标公式列方程(组)求解。这种题型由于三个定点构成的三条线段中哪条为对角线不清楚,往往要以这三条线段分别为对角线分类,分三种情况讨论;
两个定点、两个动点问题
这中题型往往比较特殊,一个动点在抛物线上,另一个动点在x轴(y轴)或对称轴或某一条直线上。设出抛物线上的动点坐标,另一个动点若在x轴上,纵坐标为0,则用平行四边形顶点纵坐标公式;若在y轴上,横坐标为0,则用平行四边形顶点横坐标公式。该动点哪个坐标已知就用与该坐标有关的公式。
方法总结:
这种题型,关键是合理有序分类:无论式三定一动,还是两定两动,统统把抛物线上的动点作为第四个动点,其余三个作为顶点,分别以这三个定点构成的三条线段为对角线分类,份三种情况讨论,然后运用平行四边形顶点坐标公式转化为方程(组),这种解法,不必画出平行四边形草图,只要合理分类,有序组合,从对角线入手不会漏解,条理清楚,而且适用范围广,其本质用代数的方法解决几何问题,体现的是分类讨论思想、属性结合的思想。
【模型二:矩形的存在性】
1.矩形的判定:
(1)有一个角是直角的平行四边形;
(2)对角线相等的平行四边形;
(3)有三个角为直角的四边形.
2.题型分析
矩形除了具有平行四边形的性质之外,还有“对角线相等”或“内角为直角”,因此相比起平行四边形,坐标系中的矩形满足以下3个等式:
(AC为对角线时)
因此在矩形存在性问题最多可以有3个未知量,代入可以得到三元一次方程组,可解.
确定了有3个未知量,则可判断常见矩形存在性问题至少有2个动点,多则可以有3个.下:
(1)2个定点+1个半动点+1个全动点;
(2)1个定点+3个半动点.
思路1:先直角,再矩形
在构成矩形的4个点中任取3个点,必构成直角三角形,以此为出发点,可先确定其中3个点构造直角三角形,再确定第4个点.对“2定+1半动+1全动”尤其适用.
【例题】已知A(1,1)、B(4,2),点C在x轴上,点D在平面中,且以A、B、C、D为顶点的四边形是矩形,求D点坐标.
解:点 C 满足以 A、B、C 为顶点的三角形是直角三角形,构造“两线一圆”可得满足条件的 点 C 有
在点 C 的基础上,借助点的平移思路,可迅速得到点 D 的坐标.
思路2:先平行,再矩形
当AC为对角线时,A、B、C、D满足以下3个等式,则为矩形:
其中第1、2个式子是平行四边形的要求,再加上式3可为矩形.表示出点坐标后,代入点坐标解方程即可.
无论是“2定1半1全”还是“1定3半”,对于我们列方程来解都没什么区别,能得到的都是三元一次方程组.
【模型三:菱形的存在形】
菱形的判定:有一组邻边相等的平行四边形是菱形.
2.坐标系中的菱形:
有 3 个等式,故菱形存在性问题点坐标最多可以有 3 个未知量,与矩形相同.
3.解题思路:
(1)思路 1:先等腰,再菱形
在构成菱形的 4 个点中任取 3 个点,必构成等腰三角形,根据等腰存在性方法可先确
定第 3 个点,再确定第 4 个点.
(2)思路 2:先平行,再菱形
设点坐标,根据平行四边形的存在性要求列出“”(AC、BD 为对角线),再结合一组邻
边相等,得到方程组.
方法总结:
菱形有一个非常明显的特点:任意三个顶点所构成的三角形必然是等腰三角形。
【题型1 平行四边形存在性问题- 三定一动类型】
【典例1】(2023•新会区二模)如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与y轴交于点B,与x轴分别交于点A、点
C,直线y=与抛物线相交于点B、点D(1,),已知点A坐标是(,0),点P是抛物线上一动点.
(1)求b、c的值;
(2)当点P位于直线BD上方何处时,△BPD面积最大?最大面积是多少?
(3)点M是直线BD上一动点,是否存在点M、点P使得四边形ABMP恰好为平行四边形?若存在,求出此时点M、点P的坐标.
【答案】(1)b=,c=1;
(2)△BPD面积取得最大值,点P坐标为;
(3)存在,、M(2,2).
【解答】解:(1)在y=x+1中,令x=0,得y=1,
∴B(0,1),
将A(,0),B(0,1)代入y=﹣x2+bx+c,
∴,
解得,
∴抛物线的方程为y=﹣x2+x+1;
(2)设点P坐标为(t,﹣t2+t+1),
过点P作x轴垂线,交直线y=x+1于点F(t,t+1),
∴PF=﹣t2+t+1﹣t﹣1=﹣t2+t,
∴S△BPD=(﹣t2+t)×1=﹣(t﹣)2+,
当t=时,△BPD面积取得最大值,此时点P坐标为;
(3)存在点M、点P使得四边形ABMP恰好为平行四边形,理由如下:
∵四边形ABMP是平行四边形,
∴AP∥BM,
设直线AP的解析式为y=x+m,
∴×(﹣)+m=0,
解得,
∴直线AP的解析式为,
当时,解得x=或x=﹣(舍),
∴,
∵四边形ABMP是平行四边形,
∴yM﹣yp=yB﹣yA=1,,
∴M(2,2),
∴存在点、M(2,2),使得四边形ABMP恰好为平行四边形.
【变式1-1】(2023•零陵区二模)如图,抛物线y=x2+bx+c经过点B(3,0),C(0,﹣2),直线l:y=﹣x﹣交y轴于点E,且与抛物线交于A,D两点,P为抛物线上一动点(不与A,D重合).
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P在直线l下方时,过点P作PM∥x轴交l于点M,PN∥y轴交l于点N,求PM+PN的最大值.
(3)设F为直线l上的点,以E,C,P,F为顶点的四边形能否构成平行四边形?若能,求出点F的坐标;若不能,请说明理由.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)把B(3,0),C(0,﹣2)代入y=x2+bx+c得,,
∴,
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣x﹣2;
(2)设P(m,m2﹣m﹣2),
∵PM∥x轴,PN∥y轴,M,N在直线AD上,
∴N(m,﹣m﹣),M(﹣m2+2m+2,m2﹣m﹣2),
∴PM+PN=﹣m2+2m+2﹣m﹣m﹣﹣m2+m+2=﹣m2+m+=﹣(m﹣)2+,
∴当m=时,PM+PN的最大值是;
(3)能,
理由:∵y=﹣x﹣交y轴于点E,
∴E(0,﹣),
∴CE=,
设P(m,m2﹣m﹣2),
若以E,C,P,F为顶点的四边形能构成平行四边形,
①以CE为边,∴CE∥PF,CE=PF,
∴F(m,﹣m﹣),
∴﹣m﹣﹣m2+m+2=,或m2﹣m﹣2+m+=,
∴m1=1,m2=0(舍去),m3=,m4=,
F1(1,﹣),F2(,),F3(,﹣),
②以CE为对角线,连接PF交CE于G,
∴CG=GE,PG=FG,
∴G(0,﹣),
设P(m,m2﹣m﹣2),则F(﹣m,m﹣),
∴×(m2﹣m﹣2+m﹣)=﹣,
∴m=1,m=0(舍去),
∴F4(﹣1,0),
综上所述,F(1,﹣),(,﹣),(,)、(﹣1,0),以E,C,P,F为顶点的四边形能构成平行四边形.
【变式1-2】(2022秋•青山湖区期末)如图,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且OA=2,OC=3.
(1)求抛物线的解析式;
(2)作Rt△OBC的高OD,延长OD与抛物线在第一象限内交于点E,求点E的坐标;
(3)在x轴上方的抛物线上,是否存在一点P,使四边形OBEP是平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)∵OA=2,
∴点A的坐标为(﹣2,0).
∵OC=3,
∴点C的坐标为(0,3).
∵把(﹣2,0),(0,3)代入y=﹣x2+bx+c,得解得
∴抛物线解析式为y=﹣x2+x+3;
(2)把y=0代入y=﹣x2+x+3,
解得x1=﹣2,x2=3
∴点B的坐标为(3,0),
∴OB=OC=3
∵OD⊥BC,
∴OD平分∠BOC
∴OE所在的直线为y=x
解方程组得,,
∵点E在第一象限内,
∴点E的坐标为(2,2).
(3)存在,如图1,过点E作x轴的平行线与抛物线交于另一点P,连接BE、PO,
把y=2代入y=﹣x2+x+3,
解得x1=﹣1,x2=2
∴点P的坐标为(﹣1,2),
∵PE∥OB,且PE=OB=3,
∴四边形OBEP是平行四边形,
∴在x轴上方的抛物线上,存在一点P(﹣1,2),使得四边形OBEP是平行四边形;
【变式1-3】(2023•成县三模)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A、B两点(A在B的左侧),与y轴交于点N,过A点的直线l:y=kx+n与y轴交于点C,与抛物线y=﹣x2+bx+c的另一个交点为D,已知A(﹣1,0),D(5,﹣6),P点为抛物线y=﹣x2+bx+c上一动点(不与A、D重合).
(1)求抛物线和直线l的解析式;
(2)当点P在直线l上方的抛物线上时,过P点作PE∥x轴交直线l于点E,作PF∥y轴交直线l于点F,求PE+PF的最大值;
(3)设M为直线l上的点,探究是否存在点M,使得以点N、C,M、P为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)将点A、D的坐标代入直线表达式得:,解得:,
故直线l的表达式为:y=﹣x﹣1,
将点A、D的坐标代入抛物线表达式,
同理可得抛物线的表达式为:y=﹣x2+3x+4;
(2)直线l的表达式为:y=﹣x﹣1,则直线l与x轴的夹角为45°,
即:则PE=PF,
设点P坐标为(x,﹣x2+3x+4)、则点F(x,﹣x﹣1),
PE+PF=2PF=2(﹣x2+3x+4+x+1)=﹣2(x﹣2)2+18,
∵﹣2<0,故PE+PF有最大值,
当x=2时,其最大值为18;
(3)NC=5,
①当NC是平行四边形的一条边时,
设点P坐标为(x,﹣x2+3x+4)、则点M(x,﹣x﹣1),
由题意得:|yM﹣yP|=5,即:|﹣x2+3x+4+x+1|=5,
解得:x=2或0或4(舍去0),
则点M坐标为(2+,﹣3﹣)或(2﹣,﹣3+)或(4,﹣5);
②当NC是平行四边形的对角线时,
则NC的中点坐标为(0,),
设点P坐标为(m,﹣m2+3m+4)、则点M(n,﹣n﹣1),
N、C,M、P为顶点的四边形为平行四边形,则NC的中点即为PM中点,
即:,解得:,
故点M(﹣4,3);
故点M的坐标为:(2+,﹣3﹣)或(2﹣,﹣3+)或(4,﹣5)或(﹣4,3).
【变式1-4】(2023•岱岳区校级模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)的对称轴为直线x=﹣1,抛物线交x轴于A、C两点,与直线y=x﹣1交于A、B两点,直线AB与抛物线的对称轴交于点E.
(1)求抛物线的解析式.
(2)点P在直线AB上方的抛物线上运动,若△ABP的面积最大,求此时点P的坐标.
(3)在平面直角坐标系中,以点B、E、C、D为顶点的四边形是平行四边形,请直接写出符合条件点D的坐标.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)令y=0,可得:x﹣1=0,解得:x=1,
∴点A(1,0),
∵抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)的对称轴为直线x=﹣1,
∴﹣1×2﹣1=﹣3,即点C(﹣3,0),
∴,解得:,
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2﹣2x+3;
(2)∵点P在直线AB上方的抛物线上运动,
∴设点P(m,﹣m2﹣2m+3),
∵抛物线与直线y=x﹣1交于A、B两点,
∴,解得:,,
∴点B(﹣4,﹣5),
如图,过点P作PM∥y轴交直线AB于点M,
点M(m,m﹣1),
∴PM=﹣m2﹣2m+3﹣m+1=﹣m2﹣3m+4,
∴S△ABP=S△PBM+S△PMA
=(﹣m2﹣3m+4)(m+4)+(﹣m2﹣3m+4)(1﹣m)
=,
∴当m=时,△ABP的面积最大,
∴点P(,);
(3)当x=﹣1时,y=﹣1﹣1=﹣2,
∴点E(﹣1,﹣2),
如图,直线BC的解析式为y=5x+15,直线BE的解析式为y=x﹣1,直线CE的解析式为y=﹣x﹣3,
∵以点B、C、E、D为顶点的四边形是平行四边形,
∴直线D1D3的解析式为y=5x+3,直线D1D2的解析式为y=x+3,直线D2D3的解析式为y=﹣x﹣9,
联立得D1(0,3),
同理可得D2(﹣6,﹣3),D3(﹣2,﹣7),
综上所述,符合条件的点D的坐标为D1(0,3)或D2(﹣6,﹣3)或D3(﹣2,﹣7).
【题型2 平行四边形存在性问题-两定两动类型】
【典例2】(2023•芝罘区一模)如图,抛物线y=ax2+x+c经过坐标轴上A、B、C三点,直线y=﹣x+4过点B和点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)E是直线BC上方抛物线上一动点,连接BE、CE,求△BCE面积的最大值及此时点E的坐标;
(3)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、B、C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出所有满足条形的点P坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣x2+x+4;
(2)△BCE的面积有最大值4,E(2,4);
(3)存在,(3,)或(5,﹣)或(﹣3,﹣).
【解答】解:(1)当x=0时,y=4,
∴B(0,4),
当y=0时,x=4,
∴C(4,0),
将B、C点代入y=ax2+x+c,
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x+4;
(2)设直线BC的解析式为y=kx+4,
∴4k+4=0,
解得k=﹣1,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+4,
过E点作EG∥y轴交BC于点G,
设E(t,﹣t2+t+4),则G(t,﹣t+4),
∴EG=﹣t2+2t,
∴S△BCE=(﹣t2+2t)×4=﹣t2+4t=﹣(t﹣2)2+4,
当t=2时,△BCE的面积有最大值4,此时E(2,4);
(3)存在点P,使得以P、Q、B、C为顶点的四边形是平行四边形,理由如下:
∵y=﹣x2+x+4=﹣(x﹣1)2+,
∴抛物线的对称轴为直线x=1,
设Q(1,m),P(n,﹣n2+n+4),B(0,4),C(4,0),
①当PQ为平行四边形的对角线时,1+n=4,
解得n=3,
∴P(3,);
②当PB为平行四边形的对角线时,n=4+1=5,
∴P(5,﹣);
③当PC为平行四边形的对角线时,4+n=1,
解得n=﹣3,
∴P(﹣3,﹣);
综上所述:P点坐标为(3,)或(5,﹣)或(﹣3,﹣).
【变式2-1】(2023春•招远市期中)如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3).
(1)求该抛物线的表达式;
(3)若点E在x轴上,点F在抛物线上,是否存在以B、C、E、F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出所有点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)该抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)存在,点F的坐标分别为(2,3)或或.
【解答】(1)∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的图象经过点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴,
解得:,
∴该抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)存在以B、C、E、F为顶点的平行四边形.
设点F(t,﹣t2+2t+3),E(m,0),
根据题意可得B(3,0),C(0,3),
当BF为对角线时,
﹣t2+2t+3+0=0+3,
解得:t1=0(舍),t2=2,
∴F(2,3);
当BE为对角线时,
﹣t2+2t+3+3=0+0,
解得:,,
③当BC为对角线时,
﹣t2+2t+3+0=0+3,
解得:t1=0(舍),t2=2,
∴F(2,3);
综上:点F的坐标分别为(2,3)或)或.
【变式2-2】(2023•兴庆区校级模拟)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,过点A的直线l交抛物线于点C(2,m).
(1)求抛物线的解析式.
(2)点P是线段AC上一个动点,过点P作x轴的垂线交抛物线于点E,求线段PE最大时点P的坐标.
(3)点F是抛物线上的动点,在x轴上是否存在点D,使得以点A,C,D,F为顶点的四边形是平行四边形?如果存在,请直接写出所有满足条件的点D的坐标;如果不存在,请说明理由.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)将A(﹣1,0),B(3,0)代入y=x2+bx+c,
得到
解得,
∴y=x2﹣2x﹣3.
(2)将C点的横坐标x=2代入y=x2﹣2x﹣3,得y=﹣3,∴C(2,﹣3);
∴直线AC的函数解析式是y=﹣x﹣1.
设P点的横坐标为m(﹣1≤m≤2),则P、E的坐标分别为:P(m,﹣m﹣1),E(m,m2﹣2m﹣3);
∵P点在E点的上方,PE=(﹣m﹣1)﹣(m2﹣2m﹣3)=﹣m2+m+2,
=﹣(m﹣)2+,
∵﹣1<0,
∴当m=时,PE的最大值=,此时P(,﹣).
(3)存在.
理由:如图,设抛物线与y的交点为K,由题意K(0,﹣3),
∵C(2,﹣3),
∴CK∥x轴,CK=2,
当AC是平行四边形ACF1D1的边时,可得D1(﹣3,0).
当AC是平行四边形AF1CD2的对角线时,AD2=CK,可得D2(1,0),
当点F在x轴的上方时,令y=3,3=x2﹣2x﹣3,
解得x=1±,
∴F3(1﹣,3),F4(1+,3),
由平移的性质可知D3(4﹣,0),D4(4+,0).
综上所述,满足条件的点D的坐标为(﹣3,0)或(1,0)或(4﹣,0)或(4+,0).
【变式2-3】(2023•大庆一模)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.
【答案】见试题解答内容
【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)存在点P,点Q使四边形OAPQ是平行四边形,理由如下:
∵四边形OAPQ是平行四边形,则PQ=OA=1,且PQ∥OA,
设P(t,﹣t2+2t+3),把Q(t+1,﹣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(,)、(,).
或Q(t﹣1,﹣t2+2t+3)代入y=x+,则﹣t2+2t+3=(t﹣1)+,
解得t=﹣(舍去)或2(舍弃),
综上所述,P、Q的坐标是(0,3),(1,3)或(,),(,).
【变式2-4】(2023•三水区模拟)如图抛物线y=ax2+bx+3与x轴交于A(﹣3,0),B(1,0)两点,与y轴交于点C,顶点为D,连接AC、CD、AD.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)求△ACD的面积;
(3)若点Q在抛物线的对称轴上,抛物线上是否存在点P,使得以A、B、Q、P四点为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出满足条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)当x=0时,y=3,即C(0,3)
将A、C、B点坐标代入、及对称轴,得
,
解得,
抛物线的解析式y=﹣x2﹣2x+3;
(2)∵y=﹣x2﹣2x+3=﹣(x﹣1)2+4,得顶点坐标是(﹣1,4),
由勾股定理,得
AC2=32+(0﹣3)2=18,
CD2=(0+1)2+(3﹣4)2=2,
AD2=(﹣1+3)2+(4﹣0)2=20,
AC2+CD2=AD2,
∴△ACD是直角三角形,
S△ACD=AC•CD=××=3;
(3)①如图1,
平行四边形AQBP,由对角线互相平分,得P1(﹣1,4),Q(﹣1,﹣4);
②如图2,
▱ABQP,PQ=AB=4,﹣1﹣4=﹣5,
当x=﹣5时,y=﹣25+10+3=﹣12,即P2(﹣5,﹣12);
③如图3,
▱ABPQ,PQ=AB=4,P点的横坐标为﹣1+4=3,
当x=3时,y=﹣9﹣6+3=﹣12,即P3(3,﹣12),
综上所述:P1(﹣1,4),P2(﹣5,﹣12),P3(3,﹣12).
【题型3 矩形存在性问题】
【典例3】(2022•鱼峰区模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=x2+bx+c与坐标轴交于A(0,﹣2),B(4,0)两点,直线BC:y=﹣2x+8交y轴于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在第二象限内是否存在一点M,使得四边形ABCM为矩形?如果存在,求出点M的坐标;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x2﹣x﹣2; (2)点M坐标为(﹣4,6)
【解答】解:(1)把A(0,﹣2),B(4,0)代入抛物线y=x2+bx+c,
得,
解得:,
∴该抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣2;
(2)存在.过点C作AB的平行线,过点A作BC的平行线,两条直线相较于M,则M即为所求.
在y=﹣2x+8中,令x=0,则y=8,
∴C(0,8),
∵A(0,﹣2),B(4,0),
∴AB2=42+22=20,BC2=42+82=80,AC2=102=100,
∴AC2=AB2+BC2,
∴∠ABC=90°,
∵CM∥AB,AM∥BC,
∴四边形ABCM是矩形,
设直线AB的解析式为y=kx+m,
则,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=x﹣2,
∵CM∥AB,
∴直线CM的解析式为y=x+8,
∵AM∥BC,
∴直线BC的解析式为y=﹣2x﹣2,
联立方程组,
解得:,
∴点M坐标为(﹣4,6).
【变式3-1】(2022•随州)如图1,平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a<0)与x轴分别交于点A和点B(1,0),与y轴交于点C,对称轴为直线x=﹣1,且OA=OC,P为抛物线上一动点.
(1)直接写出抛物线的解析式;
(2)如图2,连接AC,当点P在直线AC上方时,求四边形PABC面积的最大值,并求出此时P点的坐标;
(3)设M为抛物线对称轴上一动点,当P,M运动时,在坐标轴上是否存在点N,使四边形PMCN为矩形?若存在,直接写出点P及其对应点N的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣x2﹣2x+3; (2)当m=﹣时,S的值最大,最大值为,此时P(﹣,);(3)P(﹣1,4),N(0,4)或P(,),N(,0)或P′(,),N′(,0).
【解答】解:(1)∵抛物线的对称轴是直线x=﹣1,抛物线交x轴于点A,B(1,0),
∴A(﹣3,0),
∴OA=OC=3,
∴C(0,3),
∴可以假设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x﹣1),
把(0,3)代入抛物线的解析式,得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)如图(2)中,连接OP.设P(m,﹣m2﹣2m+3),
S=S△PAO+S△POC+S△OBC,
=×3×(﹣m2﹣2m+3)××3×(﹣m)+×1×3
=(﹣m2﹣3m+4)
=﹣(m+)2+,
∵﹣<0,
∴当m=﹣时,S的值最大,最大值为,此时P(﹣,);
(3)存在,理由如下:
如图3﹣1中,当点N在y轴上时,四边形PMCN是矩形,此时P(﹣1,4),N(0,4);
如图3﹣2中,当四边形PMCN是矩形时,设M(﹣1,n),P(t,﹣t2﹣2t+3),则N(t+1,0),
由题意,,
解得,消去n得,3t2+5t﹣10=0,
解得t=,
∴P(,),N(,0)或P′(,),N′(,0).
综上所述,满足条件的点P(﹣1,4),N(0,4)或P(,),N(,0)或P′(,),N′(,0).
【变式3-2】(2023•沭阳县二模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2﹣2ax﹣3a(a>0)与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧),经过点A的直线l:y=kx+b与y轴交于点C,与抛物线的另一个交点为D,且CD=4AC.
(1)直接写出点A的坐标,并用含a的式子表示直线l的函数表达式(其中k、b用含a的式子表示).
(2)点E为直线l下方抛物线上一点,当△ADE的面积的最大值为时,求抛物线的函数表达式;
(3)设点P是抛物线对称轴上的一点,点Q在抛物线上,以点A、D、P、Q为顶点的四边形能否为矩形?若能,求出点P的坐标;若不能,请说明理由.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)令y=0,则ax2﹣2ax﹣3a=0,
解得x1=﹣1,x2=3
∵点A在点B的左侧,
∴A(﹣1,0),
如图1,作DF⊥x轴于F,
∴DF∥OC,
∴=,
∵CD=4AC,
∴==4,
∵OA=1,
∴OF=4,
∴D点的横坐标为4,
代入y=ax2﹣2ax﹣3a得,y=5a,
∴D(4,5a),
把A、D坐标代入y=kx+b得,
解得,
∴直线l的函数表达式为y=ax+a.
(2)如图2,过点E作EH∥y轴,交直线l于点H,
设E(x,ax2﹣2ax﹣3a),则H(x,ax+a).
∴HE=(ax+a)﹣(ax2﹣2ax﹣3a)=﹣ax2+3ax+4a,
∴S△ADE=S△AEH+S△DEH=(﹣ax2+3ax+4a)=﹣a(x﹣)2+a.
∴△ADE的面积的最大值为a,
∴a=,
解得:a=.
∴抛物线的函数表达式为y=x2﹣x﹣.
(3)已知A(﹣1,0),D(4,5a).
∵y=ax2﹣2ax﹣3a,
∴抛物线的对称轴为x=1,
设P(1,m),
①若AD为矩形的边,且点Q在对称轴左侧时,则AD∥PQ,且AD=PQ,
则Q(﹣4,21a),
m=21a+5a=26a,则P(1,26a),
∵四边形ADPQ为矩形,
∴∠ADP=90°,
∴AD2+PD2=AP2,
∴52+(5a)2+(1﹣4)2+(26a﹣5a)2=(﹣1﹣1)2+(26a)2,
即a2=,
∵a>0,
∴a=,
∴P1(1,),
②若点Q在对称轴右侧时,则AD∥PQ,且AD=PQ,
则Q点的横坐标为6,
此时QD显然不垂直于AD,不符合题意,舍去;
③若AD是矩形的一条对角线,则AD与PQ互相平分且相等.
∴xD+xA=xP+xQ,yD+yA=yP+yQ,
∴xQ=2,
∴Q(2,﹣3a).
∴yP=8a
∴P(1,8a).
∵四边形APDQ为矩形,
∴∠APD=90°
∴AP2+PD2=AD2
∴(﹣1﹣1)2+(8a)2+(1﹣4)2+(8a﹣5a)2=52+(5a)2
即a2=,
∵a>0,
∴a=
∴P2(1,4)
综上所述,以点A、D、P、Q为顶点的四边形能成为矩形,点P的坐标为(1,)或(1,4).
【变式3-3】(2022秋•绥中县期末)如图,二次函数y=﹣+bx+c的图象经过A(﹣2,0),B(0,4)两点.
(1)求这个二次函数的解析式,并直接写出顶点D的坐标;
(2)若该抛物线与x轴的另一个交点为C,点P为第一象限内抛物线上一点,求P点坐标为多少时,△BCP的面积最大,并求出这个最大面积.
(3)在直线CD上有点E,作EF⊥x轴于点F,当以O、B、E、F为顶点的四边形是矩形时,直接写出E点坐标.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)把A(﹣2,0),B(0,4)代入y=+bx+c得
,解得,
∴这个二次函数的解析式为y=﹣x2+x+4;
∵y=﹣x2+x+4=﹣(x﹣1)2+,
∴这个二次函数图象的顶点D的坐标为(1,);
(2)设P(m,),
令y=0,则,
解得x1=4,x2=﹣2,
∴C(4,0),
又∵A(﹣2,0),B(0,4),
∴OC=4,OA=2,OB=4,
设直线BC的解析式为y=kx+b.
∴,
解得:k=﹣1,b=4,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+4.
如图1所示:过点P作PM⊥x轴交直线BC于点M,交x轴于点N.
则M(m,﹣m+4),
∴PM=(m2+m+4)﹣(﹣m+4)=﹣m2+2m.
∴S△BCP=PM•OC==﹣(m﹣2)2+4.
∴当m=2时,△BCP面积的最大值为4.
此时点P的坐标为(2,4);
(3)设直线CD的解析式为y=mx+n,
∵D(1,),C(4,0),
∴,
解得,
∴直线CD的解析式为y=,
如图2,过点B作BE∥x轴交CD于点E,过点E作EF⊥x轴于点F,
则四边形OBEF为矩形,
∵B(0,4),
∴EF=4,
将y=4代入直线CD的解析式得,4=,
∴x=,
∴E(,4).
【变式3-4】(2023•菏泽一模)如图,抛物线与坐标轴相交于A(0,﹣2),B(4,0)两点,点D为直线AB下方抛物线上一动点,过点D作x轴的垂线,垂足为G;DG交直线AB于点E.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)求ED的最大值;
(3)过点B的直线y=﹣2x+8交y轴于点C,交直线DG于点F,H是y轴上一点,当四边形BEHF是矩形时,求点H的坐标.
【答案】(1);
(2)2;
(3)(0,3).
【解答】解:(1)∵抛物线与坐标轴相交于A(0,﹣2),B(4,0)两点,
∴,
解得,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)设直线AB的解析式为y=kx+d,把A(0,﹣2),B(4,0)代入得,
,
解得,
∴直线AB的解析式为,
设点D的坐标是,则点E的坐标是,
∴,
∴当m=2时,ED的最大值是2;
(3)过点B的直线y=﹣2x+8交y轴于点C,
当x=0时,y=8,
∴点C的坐标为(0,8),
∴OC=8,
∴AC=OA+OC=10,
∵四边形BEHF是矩形,
∴EH∥BF,EH=BF,
∴∠HEA=∠FBE,
∵过点D作x轴的垂线,垂足为G,
∴DF∥y轴,
∴∠HAE=∠FEB,∠HCF=∠EFB,
∴△HAE≌△FEB(AAS),
∴HA=FE,
∵HF∥BE,HF=BE,
∴∠CFH=∠FBE,
∴△CHF≌△FEB(AAS)
∴HC=FE,
∴,
∴HO=3,
∴点H的坐标是(0,3).
【变式3-5】(2023•辽宁一模)综合与探究
如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,点A,C的坐标分别为(﹣2,0),(0,4),连接AC,BC.点P是y轴右侧的抛物线上的一个动点.
(1)求抛物线的函数表达式,并直接写出点B的坐标;
(2)连接PA,交直线BC于点D,当线段AD的值最小时,求点P的坐标;
(3)点Q是坐标平面内一点,是否存在点Q,使得以点A,C,P,Q为顶点的四边形为矩形,若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣x2+x+4,B(4,0);
(2)P(2,4);
(3)存在,Q点坐标为(7,)或(1,﹣).
【解答】解:(1)将A(﹣2,0),C(0,4)代入y=﹣x2+bx+c,
∴,
∴,
∴y=﹣x2+x+4,
令y=0,则﹣x2+x+4=0,
解得x=﹣2或x=4,
∴B(4,0);
(2)当AD⊥BC时,AD的值最小,
∵OB=OC=4,
∴∠CBO=45°,
∴∠DAB=45°,
设P(t,﹣t2+t+4),
过点P作PM⊥x轴交于点M,
∴PM=AM,
∴﹣t2+t+4=t+2,
解得t=2或t=﹣2,
∵点P是y轴右侧的抛物线上,
∴P(2,4);
(3)在点Q,使得以点A,C,P,Q为顶点的四边形为矩形,理由如下:
设Q(x,y),P(m,﹣m2+m+4),
①当AQ为矩形对角线时,AQ=CP,
∴,
解得或(舍),
∴Q(7,);
②当AP为矩形对角线时,AP=CQ,
∴,
解得或(舍),
∴Q(1,﹣);
③当AC为矩形对角线时,AC=PQ,
∴,
解得(舍)或(舍);
综上所述:Q点坐标为(7,)或(1,﹣).
【变式3-6】(2023•莲湖区校级模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣5,0),B(﹣1,0)两点,与y轴交于点C(0,5),连接AC.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是x轴上一点,点E是平面内任意一点,当以点A、C、P、E为顶点的四边形是矩形时,求点P的坐标.
【答案】(1)y=x2+6x+5;
(2)P(5,0)或P(0,0).
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣5,0),B(﹣1,0)两点,
∴设y=a(x+5)(x+1),
把C(0,5)代入得:5a=5,
解得:a=1,
∴抛物线为:y=(x+5)(x+1)=x2+6x+5;
(2)如图,当AP为矩形ACPE对角线时,
∵A(﹣5,0),C(0,5),四边形ACPE为矩形,
∴∠ACP=90°,∠ACO=∠OAC=45°,
∴∠APC=∠PCO=45°,
∴OP=OC=5,
∴P(5,0);
当AC为矩形AECP对角线时,如图,
由矩形APCE可得∠PAE=90°,
此时P,O重合,
∴P(0,0);
综上:P(5,0)或P(0,0).
【题型4 菱形存在性问题】
【典例4】(2023•黑山县二模)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0),交y轴于C(0,3).
(1)求抛物线的表达式;
(2)P是直线BC上方的抛物线上的一个动点,设P的横坐标为t,当四边形OBPC的面积S最大时,求出面积的最大值及P点的坐标;
(3)设点M是x轴上的动点,在平面直角坐标系中,存在点N,使得以点A、C、M、N为顶点的四边形是菱形,直接写出所有符合条件的点N坐标.
【答案】(1)y=﹣x2+2x+3;
(2)S四边形OBPC的最大值=,P点的坐标(,);
(3)存在,N的坐标为(,3)或(﹣,3)或(0,﹣3).或(﹣5,3).
【解答】解:(1)抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0)、B(3,0),交y轴于C(0,3).
∴,
∴,
∴抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3.
(2)设直线BC的表达式为:y=kx+3,代入B(3,0)得,k=﹣1,
∴y=﹣x+3,
过P作PD∥y轴交BC于点Q,设P(x,﹣x2+2x+3),Q(x,﹣x+3),
∴PD=(﹣x2+2x+3)﹣(﹣x+3)=﹣x2+3x,
∴S四边形OBPC=S△PBC+S△OBC=×3×PD+×OB×OD=×3×(﹣x2+3x)+×3×3=﹣x2+x+=﹣(x﹣)2+,
∴当t=时,S四边形OBPC的最大值=,此时P点的坐标(,).
(3)存在点N,使得以点A、C、M、N为顶点的四边形是菱形,满足条件的N的坐标为(,3)或(﹣,3)或(0,﹣3)或(﹣5,3).理由如下:
A(﹣1,0)、C(0,3),AC=,当AC作为菱形的一条边时,如图,N(,3)或(﹣,3)或(0,﹣3).
当AC作为菱形的对角线时,设菱形的边长为x,在Rt△COM中,OC=3,CM=x,OM=AM﹣OA=x﹣1,由勾股定理得,32+(x﹣1)2=x2,
∴x=5,
∴N(﹣5,3).
综上,N(,3)或(﹣,3)或(0,﹣3).或(﹣5,3).
【变式4-1】(2023•孝义市三模)综合与探究:
如图,已知抛物线与x轴交于A,B两点(点A在点B的左边),与y轴交于点C.直线BC与抛物线的对称轴交于点E.将直线BC沿射线CO方向向下平移n个单位,平移后的直线与直线AC交于点F,与抛物线的对称轴交于点D.
(1)求出点A,B,C的坐标,并直接写出直线AC,BC的解析式;
(2)当△CDB是以BC为斜边的直角三角形时,求出n的值;
(3)直线BC上是否存在一点P,使以点D,E,F,P为顶点的四边形是菱形?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)A(﹣2,0),B(8,0),C(0,6),直线AC的解析式为y=3x+6,直线BC的解析式为y=﹣x+6;
(2);
(3)存在,(8,0)或(﹣,5).
【解答】解:(1)当y=0时,=0,
解得x=﹣2或x=8,
∴A(﹣2,0),B(8,0),
当x=0时,y=6,
∴C(0,6),
设直线AC的解析式为y=kx+6,
∴﹣2k+6=0,
解得k=3,
∴直线AC的解析式为y=3x+6,
设直线BC的解析式为y=k'x+6,
∴8k'+6=0,
解得k'=﹣,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+6;
(2)∵=﹣(x﹣3)2+,
∴抛物线的对称轴为直线x=3,
∴E(3,),
平移后的直线解析式为y=﹣x+6﹣n,
∴D(3,﹣n),
∴CD2=9+(n+)2,BD2=25+(﹣n)2,BC2=100,
∵△CDB是以BC为斜边的直角三角形,
∴100=9+(n+)2+25+(﹣n)2,
解得n=或n=(舍);
(3)存在点P,使以点D,E,F,P为顶点的四边形是菱形,理由如下:
当3x+6=﹣x+6﹣n时,解得x=﹣n,
∴F(﹣n,﹣n+6),
当EF、FD为邻边时,ED与FP为菱形的对角线,
∴ED⊥FP,
∴FP∥x轴,
∴P(6+n,﹣n+6),
∴﹣n+6=﹣(6+n)+6,
解得n=,
∴P(8,0);
当EF为菱形的对角线时,FP∥ED,
∴P(﹣n,n),
∴n=﹣×n+6,
解得n=5,
∴P(﹣,5);
综上所述:P点坐标为(8,0)或(﹣,5).
【变式4-2】(2023•灞桥区校级模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线L:y=ax2+bx﹣3与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,其对称轴直线l与x轴交于点D.
(1)求抛物线L的函数表达式.
(2)将抛物线L向左平移得到抛物线L',当抛物线L'经过原点时,与原抛物线的对称轴相交于点E,点F为抛物线L'对称轴上的一点,点M是平面内一点,若以点A,E,F,M为顶点的四边形是以AE为边的菱形,请求出满足条件的点M的坐标.
【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3;
(2)(0,5+2)或(0,5﹣2)或(﹣4,2)或(﹣4,﹣2).
【解答】解:(1)将点A(﹣1,0),B(3,0)代入y=ax2+bx﹣3,得
,
解得.
∴抛物线L的表达式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)∵将该抛物线L向左平移得到抛物线L′,抛物线L′经过原点,
∴抛物线向左平移3个单位长度得到抛物线L',
∴抛物线L'过点(﹣4,0),
设抛物线L'的解析式为y′=x2+px,
∴16﹣4p=0,解得p=4,
∴y′=x2+4x,对称轴为直线x=﹣2,
∵抛物线L′与原抛物线的对称轴相交于点E,原抛物线的对称轴为x=1,
∴E(1,5),
设F(﹣2,n),
∵以点A,E,F,M为顶点的四边形是以AE为边的菱形,
当AE=AF时,
∴AE2=AF2,
∴(﹣1﹣1)2+(0﹣5)2=(﹣1+2)2+n2,
∴n=±2,
∴F(﹣2,2)或(﹣2,﹣2),
∴点M的坐标为(0,5+2)或(0,5﹣2);
当AE=EF时,
∴AE2=EF2,
∴(﹣1﹣1)2+(0﹣5)2=(﹣2﹣1)2+(n﹣5)2,
∴n=5±2,
∴点M的坐标为(﹣4,2)或(﹣4,﹣2),
综上所述,点M的坐标为(0,5+2)或(0,5﹣2)或(﹣4,2)或(﹣4,﹣2).
【变式4-3】(2022秋•历下区期末)如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),B(4,0),与y轴交于点C,连接BC,点P为线段CB上一个动点(不与点C,B重合),过点P作PQ∥y轴交抛物线于点Q.
(1)求抛物线的表达式和对称轴;
(2)设P的横坐标为t,请用含t的式子表示线段PQ的长,并求出线段PQ的最大值;
(3)已知点M是抛物线对称轴上的一个点,点N是平面直角坐标系内一点,当线段PQ取得最大值时,是否存在这样的点M,N,使得四边形PBMN是菱形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣x2+3x+4,抛物线的对称轴为直线x=;
(2)PQ=﹣t2+4t,PQ的最大值为4;
(3)存在,点M的坐标为(,)或(,﹣).
【解答】解:(1)设抛物线的表达式为:y=﹣(x﹣x1)(x﹣x2),
即y=﹣(x+1)(x﹣4)=﹣x2+3x+4,
则抛物线的对称轴为直线x=﹣=;
(2)设直线BC的表达式为:y=kx+4,
将点B的坐标代入上式得:0=4k+4,解得:k=﹣1,
故直线BC的表达式为:y=﹣x+4,
设点P(t,﹣t+4),则点Q(t,﹣t2+3t+4),
则PQ=(﹣t2+3t+4)﹣(﹣t+4)=﹣t2+4t,
∵﹣1<0,故PQ有最大值,
当t=2时,PQ的最大值为4;
(3)存在,理由:
当t=2时,点P(2,2),
设点M(,m),而点B(4,0);
∵四边形PBMN是菱形,
则BP=BM,即(4﹣2)2+22=(4﹣)2+m2,
解得:m=,
即点M的坐标为(,)或(,﹣).
【变式4-4】(2022•泰来县校级模拟)综合与探究.
如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴为x=1,且抛物线经过A(﹣1,0)、C(0,﹣3)两点,与x轴交于另一点B.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上求一点M,使得|BM﹣CM|最大,并求出此时点M的坐标;
(3)设点P为抛物线的对称轴x=1上的一动点,求使∠PCB=90°的点P的坐标.
(4)在对称轴上有一点M,平面内是否存在一点N,使以B、C、M、N为顶点的四边形是菱形?若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3;
(2)M(1,﹣6);
(3)P(1,﹣4);
(4)或或N(2,﹣2)或或.
【解答】解:(1)由A、B点关于x=1对称,A点坐标为(﹣1,0),得 B点坐标为(3,0).
将A、B、C点坐标代入抛物线解析式,
得,
解得 ,
这条抛物线所对应的函数关系式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)如图,连接AC并延长交抛物线的对称轴于M,A,B关于直线x=1对称,
则AM=BM,
∴|BM﹣CM|=|AM﹣CM|=AC,此时|BM﹣CM|最大,
∵A(﹣1,0),C(0,﹣3),
设直线AC为y=kx﹣3,
∴﹣k﹣3=0,
解得:k=﹣3,
∴直线AC为:y=﹣3x﹣3,
当x=1时,
y=﹣3﹣3=﹣6,
∴M(1,﹣6);
(3)∵抛物线的对称轴为直线x=1,
设P点坐标为(1,m),如图:
过P点作PD⊥y轴于D点,由OB=OC,
得∠OBC=∠OCB=45°.
∵∠PCB=90°,
∴∠OCB+∠PCD=90°,
∴∠PCD=∠DPC=45°.
∴PD=CD,即﹣3﹣m=1,
解得m=﹣4,
∴P(1,﹣4);
(4)存在,理由如下:
设M(1,n),而B(3,0),C(0,﹣3),
∴BC2=32+32=18,MC2=12+(n+3)2,MB2=(1﹣3)2+n2=n2+4,
①如图:
当MB为对角线时,则CB=CM,
∴1+(n+3)2=18,
解得:,
∴当时,由平移的性质可得:,
当时,由平移的性质可得:,
当BC为对角线时,则MC=MB,
∴1+(n+3)2=n2+4,
解得:n=﹣1,
∴M(1,﹣1),由平移的性质可得:N(2,﹣2),
如图,当MC为对角线时,则BM=BC,
∴n2+4=18,
解得:,
当时,由平移的性质可得:,
当,由平移的性质可得:,
综上:或或N(2,﹣2)或或.
【变式4-5】(2022秋•鹿邑县月考)如图,抛物线y=x2+2x﹣6与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,连接AC,BC.
(1)求A、B,C三点的坐标并直接写出直线AC,BC的函数表达式.
(2)点P是直线AC下方抛物线上的一个动点,过点P作BC的平行线l,交线段AC于点D.在直线l上是否存在点E,使得以点D,C,B,E为顶点的四边形为菱形,若存在,求出点E的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)A(﹣6,0),B(2,0),C(0,﹣6),y=﹣x﹣6;y=3x﹣6.
(2)存在;(﹣6,﹣8)或(2﹣2,2).
【解答】解:(1)当y=0时,x2+2x﹣6=0,
解得x1=﹣6,x2=2,
∴A(﹣6,0),B(2,0),当x=0时,y=﹣6,
∴C(0,﹣6),
∵A(﹣6,0),C(0,﹣6),
∴直线AC的函数表达式为y=﹣x﹣6.
∵B(2,0),C(0,6),
∴直线BC的函数表达式为y=3x﹣6.
(2)存在:设点D的坐标为(m,﹣m﹣6),其中﹣6<m<0,
∵B(2,0),C(0,﹣6),
∴BD2=(m﹣2)2+(m+6)2,BC2=22+62=40,
DC2=m2+(﹣m﹣6+6)2=2m2,
∵DE∥ϖ⊙BC,
∴当DE=BC时,以点D、C、B、E为顶点的四边形为平行四边形,分两种情况:
如图,当BD=BC时,四边形BDEC为菱形,
∴BD2=BC2
∴(m﹣2)2+(m+6)2=40,
解得:m1=﹣4,m2=0(舍去),
∴点D的坐标为(﹣4,﹣2),
点D向左移动2各单位长度,向下移动6个单位长度得到点E,
点E的坐标为(﹣6,﹣8);
如图,
当CD=CB时,四边形CBED为菱形,
∴CD2=CB2,
∴2m2=40,
解得:m1=﹣2,m2=2(舍去),
∴点D的坐标为(﹣2,2﹣6),
∵点D向右移动2个单位长度,向上移动6个单位长度得到点E,
∴点E的坐标为(2﹣2,2).
综上,存在点E,使得以点D、C,B,E为顶点的四边形为菱形,点E的坐标为(﹣6,﹣8)或(2﹣2,2).
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