在平面直角坐标系xOy中,关于y轴对称的抛物线y=-
x2+(m-2)x+4m-7与x轴交于A、B
两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,P是这条抛物线上的一点(点P不在坐标轴上),且点P关于直线BC的对称点在x轴上,D(0,3)是y轴上的一点.
(1)求抛物线的解析式及点P的坐标;
(2)若E、F是 y 轴负半轴上的两个动点(点E在点F的上面),且EF=2,当四边形PBEF的周长最小时,求点E、F的坐标;
(3)若Q是线段AC上一点,且S△COQ=2S△AOQ,M是直线DQ上的一个动点,在x轴上方的平面内存在一点N,使得以 O、D、M、N为顶点的四边形是菱形,请你直接写出点N的坐标
分析:(1)本题需先根据已知条件求出抛物线的解析式,再根据A、B两点求出∠OBC的度数和∠OBD的度数,再证出直线BD与x轴关于直线BC对称,再设直线BD的解析式为y=kx+b,再把各点代入,最后求出结果即可. m−1
3 (2)本题可先过点P作PG⊥x轴于G,在PG上截取PH=2,证出四边形PHEF为平行四边形得出HE=PF,再根据已有的条件证出Rt△AOE∽Rt△AGH,最后即可求出点E、F的坐标.
(3)本题根据已有的条件,再结合图形,可以直接写出点N的坐标.
解答:
(1)∵抛物线y=−m−1 3 x2+(m-2)x+4m-7关于y轴对称,
∴m-2=0.
∴m=2.
∴抛物线的解析式是y=-1 3 x2+1
令y=0,得x=± 3
∴A(- 3 ,0),B( 3 ,0)
在Rt△BOC中,OC=1,OB= 3 ,可得∠OBC=30°.
在Rt△BOD中,OD=3,OB= 3 ,可得∠OBD=60°.
∴BC是∠OBD的角平分线.
∴直线BD与x轴关于直线BC对称.
因为点P关于直线BC的对称点在x轴上,
则符合条件的点P就是直线BD与抛物线y=-1 3 x2+1的交点.
设直线BD的解析式为y=kx+b.
∴ 3 k+b=0 b=3 ,
∴ k=− 3 b=3 ,
∴直线BD的解析式为y=− 3 x+3 ∵点P在直线BD上,设P点坐标为(x,− 3 x+3)
又因为点P在抛物线y=-1 3 x2+1上,
∴− 3 x+3=-1 3 x2+1
∴x1= 3 ,x2=2 3 .
∴y1=0,y2=-3
∴点P的坐标是(2 3 ,−3).
(2)过点P作PG⊥x轴于G,在PG上截取PH=2,连接AH与y轴交于点E,在y轴的负半轴上截取EF=2.
∵PH∥EF,PH=EF,
∴四边形PHEF为平行四边形,有HE=PF.
又∵PB、EF的长为定值,
∴此时得到的点E、F使四边形PBEF的周长最小.
∵OE∥GH,
∴Rt△AOE∽Rt△AGH.
∴OE GH =AO AG . ∴OE= 3 3 3 =1 3 .
∴OF=OE+EF=1 3 +2=7 3 .
∴点E的坐标为(0,-1 3 ),点F的坐标为(0,-7 3 ).
(3)点N的坐标是N1(3 8 3 ,3 2 )或N2(3 19 57 ,12 19
19 )或N3(−24 19 3 ,18 19 ).