Question

【題目】如圖，在平面直角坐標(biāo)系中，拋物線y=ax2+bx+與x軸交于A(-3,0)，B(1,0)兩點(diǎn)，與y軸交于點(diǎn)C，點(diǎn)D與點(diǎn)C關(guān)于拋物線的對稱軸對稱.

（1）求拋物線的解析式，并直接寫出點(diǎn)D的坐標(biāo)；

（2）如圖1，點(diǎn)P從點(diǎn)A出發(fā)，以每秒1個單位長度的速度沿A→B勻速運(yùn)動，到達(dá)點(diǎn)B時(shí)停止運(yùn)動.以AP為邊作等邊△APQ（點(diǎn)Q在x軸上方）.設(shè)點(diǎn)P在運(yùn)動過程中，△APQ與四邊形AOCD重疊部分的面積為S，點(diǎn)P的運(yùn)動時(shí)間為t秒，求S與t之間的函數(shù)關(guān)系式；

（3）如圖2，連接AC，在第二象限內(nèi)存在點(diǎn)M，使得以M、O、A為頂點(diǎn)的三角形與△AOC相似.請直接寫出所有符合條件的點(diǎn)M坐標(biāo).

Answer 1

【答案】（1）（﹣2， ）（2）（3）（﹣3， ），（﹣3，3），（﹣， ），（﹣， ）

【解析】分析：（1）直接代入求得函數(shù)解析式即可，由點(diǎn)D與C對稱求得點(diǎn)D坐標(biāo)即可；

（2）由特殊角的三角函數(shù)值得出∠DAP=60°，則點(diǎn)Q一直在直線AD上運(yùn)動，分別探討當(dāng)點(diǎn)P在線段AO上；點(diǎn)Q在AD的延長線上，點(diǎn)P在線段OB上以及點(diǎn)Q在AD的延長線上，點(diǎn)P在線段OB上時(shí)的重疊面積，利用三角形的面積計(jì)算公式求得答案即可；

（3）由于OC=，OA=3，OA⊥OC，則△OAC是含30°的直角三角形，分兩種情況探討：當(dāng)△AMO以∠AMO為直角的直角三角形時(shí)；當(dāng)△AMO以∠OAM為直角的直角三角形時(shí)；得出答案即可．

解析：（1）∵拋物線y=ax2+bx+經(jīng)過A（﹣3，0），B（1，0）兩點(diǎn)，

∴，

解得，

∴拋物線解析式為y=﹣x2﹣x+；

則D點(diǎn)坐標(biāo)為（﹣2， ）．

（2）∵點(diǎn)D與A橫坐標(biāo)相差1，縱坐標(biāo)之差為，則tan∠DAP=，

∴∠DAP=60°，

又∵△APQ為等邊三角形，

∴點(diǎn)Q始終在直線AD上運(yùn)動，當(dāng)點(diǎn)Q與D重合時(shí)，由等邊三角形的性質(zhì)可知：AP=AD=．

①當(dāng)0≤t≤2時(shí)，P在線段AO上，此時(shí)△APQ的面積即是△APQ與四邊形AOCD的重疊面積．

AP=t，

∵∠QAP=60°，

∴點(diǎn)Q的縱坐標(biāo)為tsin60°=t，

∴S=×t×t=t2．

②當(dāng)2＜t≤3時(shí)，如圖：

此時(shí)點(diǎn)Q在AD的延長線上，點(diǎn)P在OA上，

設(shè)QP與DC交于點(diǎn)H，

∵DC∥AP，

∴∠QDH=∠QAP=∠QHD=∠QPA=60°，

∴△QDH是等邊三角形，

∴S=S△QAP﹣S△QDH，

∵QA=t，

∴S△QAP=t2．

∵QD=t﹣2，

∴S△QDH=（t﹣2）2，

∴S=t2﹣（t﹣2）2=﹣．

③當(dāng)3＜t≤4時(shí)，如圖：

此時(shí)點(diǎn)Q在AD的延長線上，點(diǎn)P在線段OB上，

設(shè)QP與DC交于點(diǎn)E，與OC交于點(diǎn)F，過點(diǎn)Q作AP的垂涎，垂足為G，

∵OP=t﹣3，∠FPO=60°，

∴OF=OPtan60°=t﹣3），

∴S△FOP=×（t﹣3）（t﹣3）=（t﹣3）2，

∵S=S△QAP﹣S△QDE﹣S△FOP，S△QAP﹣S△QDE=t﹣．

∴S=t﹣﹣（t﹣3）2=t2+4t﹣．

綜上所述，S與t之間的函數(shù)關(guān)系式為

（3）∵OC=，OA=3，OA⊥OC，則△OAC是含30°的直角三角形．

①當(dāng)△AMO以∠AMO為直角的直角三角形時(shí)；如圖：

過點(diǎn)M2作AO的垂線，垂足為N，

∵∠M2AO=30°，AO=3，

∴M2O=，

又∵∠OM2N=M2AO=30°，

∴ON=OM2=，M2N=ON，

∴M2的坐標(biāo)為（﹣， ）．

同理可得M1的坐標(biāo)為（﹣， ）．

②當(dāng)△AMO以∠OAM為直角的直角三角形時(shí)；如圖：

∵以M、O、A為頂點(diǎn)的三角形與△OAC相似，

∴，或=，

∵OA=3，

∴AM=或AM=，

∵AM⊥OA，且點(diǎn)M在第二象限，

∴點(diǎn)M的坐標(biāo)為（﹣3， ）或（﹣3，3）．

綜上所述，符合條件的點(diǎn)M的所有可能的坐標(biāo)為（﹣3， ），（﹣3，3），（， ，（﹣， ）．