在平面直角坐標系xOy中,拋物線與x軸交於A,B兩點(點A在點B的左側),頂點為C(0,2).直線DB交y軸於點D,交拋物線於點P(4√3,6).
(1)求拋物線的表達式及點D的坐標;
(2)點E是拋物線上的動點,若以A,B,P,E為頂點的四邊形僅有一組對邊平行,求點E的坐標;
(3)連接AP,點F在直線AP上,設點F到直線DB的距離為m,點F到點D的距離為n,求m+n的最小值.
解:(1)∵拋物線頂點為C(0,2),∴設拋物線的解析式是y=ax2+2,又∵點P(4√3,-6)在拋物線上,∴a(4√3)2+2=-6,解得a=-16,∴拋物線的解析式為y=-16x2+2;令y=0,則-16x2+2=0,解得x1=-2√3,x2=2√3,∴點A(-2√3,0),點B(2√3,0),設直線DP的解析式為y=kx+b,則 {2√3k+b=04√3k+b=6,解得 {k=√3b=6,∴直線DP的解析式為y=-√3x+6,令x=0,則y=6,所以,點D的坐標為(0,6)
(2)①AP∥BE時,設直線AP的解析式為y=ex+f,則 {2√3e+f=04√3e+f=6,解得 e=√33f=2,所以,直線AP的解析式為y=-√33x-2,設直線BE的解析式為y=-√33x+g,則-√33×2√3+g=0,解得g=2,所以,直線BE的解析式為y=-√33x+2, y=√33x+2y=16x2+2得 {x1=0y1=2,{x2=2√3y2=0(為點B的坐標),所以點E的坐標為(0,2);
②AB∥PE時,∵拋物線關於y軸對稱,
∴點E為點P(4√3,-6)關於y軸的對稱點,
∴點E(-4√3,-6);
③BP∥AE時,∵直線DP的解析式為y=-√3x+6,
∴設直線AE的解析式為y=-
√3x+h,則-√3×(-2√3)+h=0,
解得h=-6,
∴直線AE的解析式為y=-√3x-6,
解:y=√3x6y=16x2+2,得
{x1=8√3y1=30,{x2=2√3y2=0(為點A坐標),
所以,點E坐標為(8√3,-30),
綜上所述,點E坐標為(0,2),(-4√3,-6),(8√3,-30);
(3)如圖,過點P作PM⊥x軸於點M,PN⊥y軸於點N,
∵A(-2√3,0),B(2√3,0),P(4√3,-6),
∴tan∠APM=AMPM=6√36=√3,tan∠BPM=BMPM=2√36=√33,
∴∠APM=60°,∠BPM=30°,
∴∠APB=∠APM-∠BPM=60°-30°=30°,
又∵PN∥AM,
∴∠APN=∠PAM=90°-60°=30°,
∴∠APB=∠APN,
點F在直線AP上,過點F作FH⊥PN於點H,根據角平分線的性質可得FH=m,
連接DF、DH,根據三角形的三邊關係,DF+FH>DH,
即m+n>DH,
所以,當點D、F、H三點共線時,m+n的最小值,
此時,點F為直線AP與y軸的交點,點H、N重合,
最小值m+n=6-(-6)=6+6=12.
試題剖析與解題方法:(1)設拋物線頂點式解析式y=ax2+1,然後把點P的坐標代入進行計算即可得解;求出拋物線與x軸的交點A、B,然後利用待定係數法求一次函數解析式求出直線DB的解析式,令x=0求出y的值即可得到點D的坐標;
(2)根據四邊形僅有一組對邊平行,分①AP∥BE,求出直線AP的解析式,再根據平行直線的解析式的k值相等求出直線BE的解析式,與拋物線解析式聯立求解即可得到點E的坐標;
②AB∥PE,根據拋物線的對稱性可得點E與點P關於y軸對稱;③BP∥AE,根據平行直線的解析式的k值相等求出AE的解析式,與拋物線解析式聯立求解即可得到點E的坐標;
(3)過點P作PM⊥x軸於點M,PN⊥y軸於點N,根據點A、B、P的坐標可以求出∠APM=60°,∠BPM=30°,∠APN=30°,然後求出PA是∠BPN的平分線,過點F作FH⊥PN於點H,連接DF、DH,根據角平分線上的點到角的兩邊的距離相等可得FH=m,根據三角形的三邊關係可得當點D、F、H三點共線時,m+n的值最小,此時,點F為直線AP與y軸的交點,m+n=PN,然後求解即可.
相關知識評析:
本題是二次函數的綜合題型,主要涉及待定係數法求函數解析式(二次函數與直線解析式),梯形的對邊平行的性質,解直角三角形求銳角的度數,角平分線上的點到角的兩邊的距離相等的性質,以及三角形的三邊關係。
歸納:(1)利用頂點式解析式求解比較簡單。(2)要注意分底邊的不同進行討論。(3)根據求出的角度的相等的角,利用角平分線的性質是解題的突破口.