(2)问:当t为何值时,△APQ为直角三角形;
(3)过点P作PE//y轴,交AB于点E,过点Q作QF//y轴,交抛物线于点F,连结EF,当EF//PQ时,求点F的坐标;
(4)设抛物线顶点为M,连结BP、BM、MQ,问:是否存在t的值,使以B、Q、M为顶点的三角形与以O、B、P为顶点的三角形相似?若存在,请求出t的值;若不存在,请说明理由. 图1动感体验
请打开几何画板文件名“15湘西26”,拖动点P在OA上运动,可以体验到,△APQ有两个时刻可以成为直角三角形,四边形EPQF有一个时刻可以成为平行四边形,△MBQ与△BOP有一次机会相似.思路点拨
1.在△APQ中,∠A=45°,夹∠A的两条边AP、AQ都可以用t表示,分两种情况讨论直角三角形APQ.2.先用含t的式子表示点P、Q的坐标,进而表示点E、F的坐标,根据PE=QF列方程就好了.3.△MBQ与△BOP都是直角三角形,根据直角边对应成比例分两种情况讨论.图文解析(1)由y=-x+3,得A(3, 0),B(0, 3).
将A(3, 0)、B(0, 3)分别代入y=-x2+bx+c,得???9?3b?c0?,?c?3. 解得??b?2,?c?3.
所以抛物线的解析式为y=-x2+2x+3.
(2)在△APQ中,∠PAQ=45°,AP=3-t,AQ=2t.分两种情况讨论直角三角形APQ:
①当∠PQA=90°时,AP=2AQ.解方程3-t=2t,得t=1(如图2). ②当∠QPA=90°时,AQ=2AP.解方程2t=2(3-t),得t=1.5(如图3).
图2 图3图4
图5
(3)如图4,因为PE//QF,当EF//PQ时,四边形EPQF是平行四边形. 所以EP=FQ.所以yE-yP=yF-yQ.因为xP=t,xQ=3-t,所以yE=3-t,yQ=t,yF=-(3-t)2+2(3-t)+3=-t2+4t.因为yE-yP=yF-yQ,解方程3-t=(-t2+4t)-t,得t=1,或t=3(舍去).所以点F的坐标为(2, 3). (4)由y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,得M(1, 4). 由A(3, 0)、B(0, 3),可知A、B两点间的水平距离、竖直距离相等,AB=3由B(0, 3)、M(1, 4),可知B、M两点间的水平距离、竖直距离相等,BM=所以∠MBQ=∠BOP=90°.因此△MBQ与△BOP相似存在两种可能:
①当BMBQ?OB923时,. ?.解得t?(如图5)OP432?2tt 2. 2.
②当BMBQ?2OP2t时,?.整理,得t-3t+3=0.此方程无实根. OB32?2t3P(t, 0),E(t, 3-t),Q(3
-t, t),按照P→E方向,将点Q向上平移,得F(3-t, 3).再将F(3-t, 3)代入y=-x2+2x+3,得t=1,或t=3.§1.2 因动点产生的等腰三角形
考点伸展第(3)题也可以用坐标平移的方法:由
问题
课前导学 我们先回顾两个画图问题:
1.已知线段AB=5厘米,以线段AB为腰的等腰三角形ABC有多少个?顶点C的轨迹是什么?2.已知线段AB=6厘米,以线段AB为底边的等腰三角形ABC有多少个?顶点C的轨迹是什么?已知腰长画等腰三角形用圆规画圆,圆上除了两个点以外,都是顶点C.
已知底边画等腰三角形,顶角的顶点在底边的垂直平分线上,垂足要除外. 在讨论等腰三角形的存在性问题时,一般都要先分类.
如果△ABC是等腰三角形,那么存在①AB=AC,②BA=BC,③CA=CB三种情况.
解等腰三角形的存在性问题,有几何法和代数法,把几何法和代数法相结合,可以使得解题又好又快.几何法一般分三步:分类、画图、计算.哪些题目适合用几何法呢?
如果△ABC的∠A(的余弦值)是确定的,夹∠A的两边AB和AC可以用含x的式子表示出来,那么就用几何法.①如图1,如果AB=AC,直接列方程;②如图2,如果BA=BC,那么1AC?ABcos?A;③如图3,如果CA=CB,那么
21AB?ACcos?A. 2代数法一般也分三步:罗列三边长,分类列方程,解方程并检验. 如果三角形的三个角都是不确定的,而三个顶点的坐标可以用含x的式子表示出来,那么根据两点间的距离公式,三边长(的平方)就可以罗列出来.
图1 图2 图3 图1 例 9 2014年长沙市中考第26题
如图1,抛物线y=ax2+bx+c(a、b、c是常数,a≠0)的对称轴为y轴,且经过(0,0)和(a,1)两点,点P在该抛物线上运动,以点P为圆心的⊙P16总经过定点A(0, 2). (1)求a、b、c的值;(2)求证:在点P运动的过程中,⊙P始终与x轴相交;(3)设⊙P与x轴相交于M(x1, 0)、N(x2, 0)两点,当△AMN为等腰三角形时,求圆心P的纵坐标.
动感体验 请打开几何画板文件名“14长沙26”,拖动圆心P在抛物线上运动,
可以体验到,圆与x轴总是相交的,等腰三角形AMN存在五种情况.
思路点拨1.不算不知道,一算真奇妙,原来⊙P在x轴上截得的弦长MN=4是定值.
2.等腰三角形AMN存在五种情况,点P的纵坐标有三个值,根据对称性,MA=MN和NA=NM时,点P的纵坐标是相等的.
图文解析(1)已知抛物线的顶点为(0,0),所以y=ax2.所以b=0,c=0.
将(a,1)代入y=ax2,得1?a2.解得a?1(舍去了负值).
16164(2)抛物线的解析式为y?1x2,设点P的坐标为(x,1x2).
44已知A(0, 2),所以PA?而圆心P到x1141x2?(x2?2)2?x?4>x2.
4164轴的距离为1x2,所以半径PA>圆心P到x4轴的距离.
所以在点P运动的过程中,⊙P始终与x轴相交.
(3)如图2,设MN的中点为H,那么PH垂直平分MN.
在Rt△PMH中,PM2?PA2?1x4?4,PH2?(1x)2?1x4,所以MH2=4.
16416所以MH=2.因此MN=4,为定值.等腰△AMN存在三种情况:如图3,当AM=AN时,点P为原点O重合,此时点P的纵坐标为0.
图2 图3图4 图5
②如图4,当MA=MN时,在Rt△AOM中,OA=2,AM=4,所以OM=23.
此时x=OH=23?2.所以点P的纵坐标为1x2?1(23?2)2?(3?1)2?4?23.
44如图5,当NA=NM时,根据对称性,点P的纵坐标为也为4?23.
③如图6,当NA=NM=4时,在Rt△AON中,OA=2,AN=4,所以ON=23.
此时x=OH=23?2.所以点P的纵坐标为1x2?1(23?2)2?(3?1)2?4?23.
44如图7,当MN=MA=4时,根据对称性,点P的纵坐标也为4?23.
图6 图7
考点伸展如果点P在抛物线y?1x2上运动,以点P为圆心的⊙P总经过定点B(0,
41),那么在点P运动的过程中,⊙P始终与直线y=-1相切.这是因为: 设点P的坐标为(x,1x2).已知B(0, 1),所以PB?4111 x2?(x2?1)2?(x2?1)2?x2?1.
444而圆心P到直线y=-1的距离也为1x2?1,所以半径PB=圆心P到直线y4=-1的距离.所以在点P运动的过程中,⊙P始终与直线y=-1相切.
例 10 2014年湖南省张家界市中考第25题
如图1,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)过O、B、C三点,B、C坐标分别为(10, 0)和
1824(,?),以55OB为直径的⊙A经过C点,直线l垂直x轴于B点.(1)求直线
BC的解析式;(2)求抛物线解析式及顶点坐标; (3)点M是⊙A上一动点(不同于O、B),过点M作⊙A的切线,交y轴于点E,交直线l于点F,设线段ME长为m,MF长为n,请猜想mn的值,并证明你的结论;(4)若点P从O出发,以每秒1个单位的速度向点B作直线运动,点Q同时从B出发,以相同速度向点C作直线运动,经过t(0<t≤8)秒时恰好使△BPQ为等腰三角形,请求出满足条件的t值.图1
动感体验请打开几何画板文件名“14张家界25”,拖动点M在圆上运动,可以体验到,△EAF保持直角三角形的形状,AM是斜边上的高.拖动点Q在BC上运动,可以体验到,△BPQ有三个时刻可以成为等腰三角形.
思路点拨1.从直线BC的解析式可以得到∠OBC的三角比,为讨论等腰三角形BPQ作铺垫.2.设交点式求抛物线的解析式比较简便.3.第(3)题连结AE、AF容易看到AM是直角三角形EAF斜边上的高. 4.第(4)题的△PBQ中,∠B是确定的,夹∠B的两条边可以用含t的式子表示.分三种情况讨论等腰三角形.
图文解析(1)直线BC的解析式为y?3x?15.(2)因为抛物线与x轴交于O、
42B(10, 0)两点,设y=ax(x-10).代入点C(18,?24),得?24?a?18?(?32).解
555555. 24所以y?5x(x?10)?5x2?25x?5(x?5)2?125.抛物线
2424122424的顶点为(5,?125).(3)如图2,因为EF切⊙A于M,
24得a?所以AM⊥EF.由AE=AE,AO=AM,可得Rt△AOE≌Rt△AME.
所以∠1=∠2.同理∠3=∠4.于是可得∠EAF=90°.
所以∠5=∠1.由tan∠5=tan∠1,得MA?ME.
MFMA所以ME·MF=MA2,即mn=25.
图2 (4)在△BPQ中,cos∠B=4,BP=10-t,BQ=t.分三种情况讨论等腰三角
5形BPQ: