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如图,已知抛物线经过A(4,0),B(2,3),C(0,3)三点. (1)求抛物线的解析式及对称轴. (2)在抛物线的对称轴上找一点M,使得MA+MB的值最小,并求出点M的坐标. (3)在抛物线上是否存在一点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
2019-05-07
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如图,已知抛物线
经过A(4,0),B(2,3),C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式及对称轴.
(2)在抛物线的对称轴上找一点M,使得MA+MB的值最小,并求出点M的坐标.
(3)在抛物线上是否存在一点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.____
优质解答
【分析】
(1)已知抛物线上三点A、B、C的坐标,利用待定系数法,可求得抛物线的解析式,继而由对称轴
,求得此抛物线的对称轴;
(2)由C、B两点的坐标,可知C、B两点关于抛物线的对称轴对称,则MC=MB,故求MA+MB的最小值,可求MA+MC的最小值,易知当点M是直线AC与对称轴的交点时,MA+MC的值最小;已知点A、C的坐标,利用待定系数法,可求得直线AC的解析式,进而求出点M的坐标;
(3)根据A、B、C三点的位置,易发现BC∥x轴,则抛物线与x轴的另一个交点可为点P,过点C作AB的平行线,交抛物线于一点,这一点可为点P,可证得这两种情况下,以点A、B、C、P为顶点的四边形是梯形,同时可求得点P的坐标.
(1)由抛物线
经过A(4,0)、B(2,3)、C(0,3)三点,得
解得
故抛物线的解析式为:
;
其对称轴为:
.
(2)由B(2,3),C(0,3),且对称轴为x=1,
可知点B、C是关于对称轴x=1的对称点.
如图1所示,连接AC,交对称轴x=1于点M,连接MB,
则MA+MB=MA+MC=AC,
根据两点之间线段最短,可知此时MA+MB的值最小.
设直线AC的解析式为y=kx+b,将A(4,0)、C(0,3)代入,得
解得
故直线AC的解析式为:
.
令x=1,得
.
故M点坐标为
.
(3)如图2所示,在抛物线上有两个点P满足题意:
①由BC∥x轴,令抛物线与x轴的另一个点为
,则BC∥A
.
抛物线解析式为:
.
令y=0,得
.
解得
,
.
∴
(-2,0).
∵
,BC=2,
∴
≠BC,
∴四边形
为梯形;
②过点C作C
∥AB,交抛物线于点
.
设
与x轴交于点N,
∵BC∥x轴,AB∥CN,
∴四边形ABCN为平行四边形,
∴AN=BC=2,
∴ON=2,
∴N(2,0).
设直线CN的解析式为y=kx+b,将点C、N的坐标代入,得
解得
∴直线CN的解析式为:
.
由点
既在直线CN:
上,又在抛物线:
上,
得方程
.
化简得:
.
解得
(舍去),
.
∴点
横坐标为6,
由直线y=
x+3,当x=6时,y=-6.
∴
(6,-6).
∵四边形ABCN是平行四边形,
∴AB=CN,
∵
≠CN,
∴
≠AB,
∴四边形
为梯形.
综上所述,在抛物线上存在一点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形,点P的坐标为(-2,0)或(6,-6).
【点评】
本题综合考查了二次函数的图象与性质、待定系数法求函数(二次函数和一次函数)的解析式、轴对称-最短路线问题以及梯形的定义与应用等知识点,属于代数几何综合题,有一定的难度.问题(3)为存在型问题,注意P点不止一个,此处为易错点.
【分析】
(1)已知抛物线上三点A、B、C的坐标,利用待定系数法,可求得抛物线的解析式,继而由对称轴
,求得此抛物线的对称轴;
(2)由C、B两点的坐标,可知C、B两点关于抛物线的对称轴对称,则MC=MB,故求MA+MB的最小值,可求MA+MC的最小值,易知当点M是直线AC与对称轴的交点时,MA+MC的值最小;已知点A、C的坐标,利用待定系数法,可求得直线AC的解析式,进而求出点M的坐标;
(3)根据A、B、C三点的位置,易发现BC∥x轴,则抛物线与x轴的另一个交点可为点P,过点C作AB的平行线,交抛物线于一点,这一点可为点P,可证得这两种情况下,以点A、B、C、P为顶点的四边形是梯形,同时可求得点P的坐标.
(1)由抛物线
经过A(4,0)、B(2,3)、C(0,3)三点,得
解得
故抛物线的解析式为:
;
其对称轴为:
.
(2)由B(2,3),C(0,3),且对称轴为x=1,
可知点B、C是关于对称轴x=1的对称点.
如图1所示,连接AC,交对称轴x=1于点M,连接MB,
则MA+MB=MA+MC=AC,
根据两点之间线段最短,可知此时MA+MB的值最小.
设直线AC的解析式为y=kx+b,将A(4,0)、C(0,3)代入,得
解得
故直线AC的解析式为:
.
令x=1,得
.
故M点坐标为
.
(3)如图2所示,在抛物线上有两个点P满足题意:
①由BC∥x轴,令抛物线与x轴的另一个点为
,则BC∥A
.
抛物线解析式为:
.
令y=0,得
.
解得
,
.
∴
(-2,0).
∵
,BC=2,
∴
≠BC,
∴四边形
为梯形;
②过点C作C
∥AB,交抛物线于点
.
设
与x轴交于点N,
∵BC∥x轴,AB∥CN,
∴四边形ABCN为平行四边形,
∴AN=BC=2,
∴ON=2,
∴N(2,0).
设直线CN的解析式为y=kx+b,将点C、N的坐标代入,得
解得
∴直线CN的解析式为:
.
由点
既在直线CN:
上,又在抛物线:
上,
得方程
.
化简得:
.
解得
(舍去),
.
∴点
横坐标为6,
由直线y=
x+3,当x=6时,y=-6.
∴
(6,-6).
∵四边形ABCN是平行四边形,
∴AB=CN,
∵
≠CN,
∴
≠AB,
∴四边形
为梯形.
综上所述,在抛物线上存在一点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形,点P的坐标为(-2,0)或(6,-6).
【点评】
本题综合考查了二次函数的图象与性质、待定系数法求函数(二次函数和一次函数)的解析式、轴对称-最短路线问题以及梯形的定义与应用等知识点,属于代数几何综合题,有一定的难度.问题(3)为存在型问题,注意P点不止一个,此处为易错点.
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