1.如图,抛物线的顶点为P(1,4),且与y轴交于C(0,3),与x轴交于点A、B,过点P作直线PD∥x轴,交y轴于点D.
(1)求抛物线的对应函数表达式;
(2)在抛物线上取一点M,过点M作直线PD的垂线,垂足为N,使得以P、M、N为顶点的三角形与△PBC相似,求出点M的坐标;
(3)在直线PB上是否存在一点Q,使得∠PQC=2∠PBC?若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)由题意,可设抛物线的对应函数表达式为y=a(x﹣1)2+4(a≠0)
将C(0,3)代入,得3=a(0﹣1)2+4
∴a=﹣1
∴抛物线的对应函数表达式为y=﹣(x﹣1)2+4,即y=﹣x2+2x+3
(2)当y=0时,0=﹣x2+2x+3,得x1=﹣1,x2=3
∴A(﹣1,0),B(3,0)
又∵C(0,3)
∴OB=OC=3
又∵∠BOC=90°
∴∠BCO=45°,BC=3
∵在△PDC中,∠PDC=90°,PD=CD=1
∴∠PCD=45°,PC
∴∠PCB=180°﹣∠BCO﹣∠PCD=180°﹣45°﹣45°=90°
∴∠PCB=∠PNM=90°
可设点M的坐标为(t,﹣t2+2t+3)
当t>1时,PN=t﹣1,MN=4﹣(﹣t2+2t+3)=(t﹣1)2
①当△PNM∽△PCB时
∴
∴t1=1(舍去),t2=4
∴M(4,﹣5)
②当△MNP∽△PCB时
∴
∴t1=1(舍去),t2
∴,
由抛物线的对称性可得,当t<1时,M(﹣2,﹣5)或,
综上可得,满足条件的点M的坐标为M(4,﹣5),,(﹣2,﹣5)或,
(3)①由∠PQC=2∠PBC,∠PCB=90°,以PB为直径作圆,如图,点B,P,C在圆Q上,圆心为Q,得Q为PB的中点,
∵P(1,4),B(0,3)
∴Q坐标为(2,2)
②可设直线PB的解析式为:y=kx+b,将点P,点B代入解得直线PB的解析式为:y=﹣2x+6
过点C作CH⊥PB交PB于H,点C坐标为(0,3),可设直线CH的关系式为:yx+b,解得得直线CH的关系式为yx+3
交点H的坐标为:,解得,
即点H的坐标为,
∴设点Q关于直线CH对称的点为:(x,y)
得,,解得
即可得满足点Q的坐标为(2,2)或
2.如图1,抛物线y2与x轴相交于A、B两点(点A在点B的右侧),与y轴相交于点C,对称轴与x轴相交于点H,与AC相交于点T.
(1)点P是线段AC上方抛物线上一点,过点P作PQ∥AC交抛物线的对称轴于点Q,当△AQH面积最大时,点M、N在y轴上(点M在点N的上方),MN,点G在直线AC上,求PM+NGGA的最小值.
(2)点E为BC中点,EF⊥x轴于F,连接EH,将△EFH沿EH翻折得△EF'H,如图所示,再将△EF'H沿直线BC平移,记平移中的△EF'H为△E'F″H',在平移过程中,直线E'H'与x轴交于点R,则是否存在这样的点R,使得△RF'H'为等腰三角形?若存在,求出R点坐标.
解:(1)如图1,抛物线y2与x轴相交于A、B两点(点A在点B的右侧),
∴A(6,0);B(﹣2,0);C(0,2),
∴直线AC的解析式为:,
∵tan∠CAO,
∴∠CAO=30°
过P点作PT′∥QT,交AC于T′,
设P,T′,
则PT′m+2(m+2)(m﹣3)2
∵PQ∥AC,
∴四边形QTT′P是平行四边形,
∴QT=PT′,
当△AQH面积最大时,HQ最大,即PT′最大,
即m=3时,△AQH面积最大,
此时P点坐标为.
过点G作GE⊥x轴于E,作x轴关于直线AC的对称直线l,E的对称点为E′,将PM沿y轴向下平移个单位至P′N,作点P′关于y轴的对称点P″,过P″作P″S⊥l于S,则有
PM+NGGA=P″N+NG+GE′≥P″S
∵P′(3,),P″与P′关于y轴对称
∴P″(﹣3,),
∵∠CAO=30°,直线l与x轴关于直线AC对称
∴∠CAS=∠CAO=30°,
∴∠SAO=60°
直线l的解析式为y=kx+b,则k=﹣tan∠SAO=﹣tan60°
∴yx+b,将A(6,0)代入得:06+b,解得:b=6,
∴直线l的解析式为yx+6,
∵P″S⊥l
∴∠P″SA=90°
过点P″作P″K∥x轴交AS于K,则K(,),
∴P″K(﹣3),
∵P″K∥x轴
∴∠P″KS=∠SAO=60°
∵sin∠SAO
∴P″S=P″K•sin∠SAOsin60°,′
∴PM+NGGA的最小值;
(2)∵y2(x﹣2)2
∴抛物线对称轴为直线x=2,
∴H(2,0),
由(1)知:A(6,0);B(﹣2,0);C(0,2),
∵点E为BC中点,EF⊥x轴于F,
∴E(﹣1,),F(﹣1,0)
∴F′(,)
∵
∴△EF′H沿直线BC平移,各个点横纵坐标变化为,设△EF′H沿直线BC平移后的△E′F″H′各顶点坐标分别为
E′(﹣1+t,t),H′(2+t,t)
则直线E′H′解析式为yxt,令y=0,则x=2+4t
∴R(2+4t,0),
∴H′R2=[(2+t)﹣(2+4t)]2+(t﹣0)2=12t2,
H′F′2=[2+t)]2+(t)2=4t2﹣6t+9,
F′R216t2+12t+9,
∵△RF'H'为等腰三角形,
∴H′R2=H′F′2或H′F′2=F′R2或F′R2=H′R2,
①当H′R2=H′F′2时,则12t2=4t2﹣6t+9,解得:t1,t2
此时,R(﹣4,0)或R(5,0)
②当H′F′2=F′R2时,则4t2﹣6t+9=16t2+12t+9,解得:t=0或,
t=0不符合题意,t与①重复
③当F′R2=H′R2时,16t2+12t+9=12t2,解得:t1=t2,与①重复
综上所述,点R的坐标为R(﹣4,0)或R(5,0).
3.如图1,抛物线y=x2﹣3与x轴交于AB两点(点A在点B的右侧),与y轴交于点C,连接AC.点Q是线段AC上的动点,过Q作直线l∥x轴,直线1与∠BAC的平分线交于点M,与∠CAx的平分线交于点N.
(1)P是直线AC下方抛物线上一动点,连接PA,PC,当△PAC的面积最大时,求PQAM的最小值;
(2)如图2,连接MC,NC,当四边形AMCN为矩形时,将△AMN沿着直线AC平移得到△A'M'N',边A'M'所在的直线与y轴交于D点,若△DM'N'为等腰三角形时,求OD的长.
解:(1)由已知可得A(,0),B(,0),C(0,﹣3)
设P(m,m2﹣3)
S△PAC=S△POC+S△AOP﹣S△AOC
当m时,△PAC的面积有最大值,此时点P坐标(,)
如图,作AH⊥MN,AHAM
AH长为点Q到x轴的距离
PQAM=PQ+AH
(2)当四边形AMCN为矩形时,MN=AC,点Q为AC与MN中点
有题意可知,直线AC的解析式l1为yx﹣3
过点M与AC平行的直线解析式l2为yx
过点N与AC平行的直线解析式l3为yx﹣6
直线AM的解析式l4为y
设点N'(n,n﹣6),M'(n﹣2,n﹣6)
设直线A'M'的解析式为y
将点M'代入可得b
直线A'M'的解析式为y
则DM'2=(n﹣2)2+(6)2
DN'2=(n)2+(6)2
M'N'2=(n﹣n+2)2+(66)2=12
①当DM'=DN'时,DM'2=DN'2
解得n
OD=2
②当DM'=M'N'时,DM'2=M'N'2
12
解得n=0或
OD=6或0
③当DN'=M'N'时,DN'2=M'N'2
12
解得n=±3
OD
综上所述,OD的长为2或6或
4.如图,AB是⊙O的直径,C为⊙O上一点,连接AC,CE⊥AB于点E,D是直径AB延长线上一点,且∠BCE=∠BCD.
(1)求证:CD是⊙O的切线;
(2)若AD=8,,求CD的长.
(1)证明:连接OC,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∵CE⊥AB,
∴∠CEB=90°,
∴∠ECB+∠ABC=∠ABC+∠CAB=90°,
∴∠A=∠ECB,
∵∠BCE=∠BCD,
∴∠A=∠BCD,
∵OC=OA,
∴∠A=∠ACO,
∴∠ACO=∠BCD,
∴∠ACO+∠BCO=∠BCO+∠BCD=90°,
∴∠DCO=90°,
∴CD是⊙O的切线;
(2)解:∵∠A=∠BCE,
∴tanAtan∠BCE,
设BC=k,AC=2k,
∵∠D=∠D,∠A=∠BCD,
∴△ACD∽△CBD,
∴,
∵AD=8,
∴CD=4.
5.如图,C,D为⊙O上两点,且在直径AB两侧,连结CD交AB于点E,G是上一点,∠ADC=∠G.
(1)求证:∠1=∠2.
(2)点C关于DG的对称点为F,连结CF.当点F落在直径AB上时,CF=10,tan∠1,求⊙O的半径.
解:(1)∵∠ADC=∠G,
∴,
∵AB为⊙O的直径,
∴,
∴∠1=∠2;
(2)如图,连接DF,
∵,AB是⊙O的直径,
∴AB⊥CD,CE=DE,
∴FD=FC=10,
∵点C,F关于DG对称,
∴DC=DF=10,
∴DE=5,
∵tan∠1,
∴EB=DE•tan∠1=2,
∵∠1=∠2,
∴tan∠2,
∴AE,
∴AB=AE+EB,
∴⊙O的半径为.