图5 图6
(3)当A、D、E三点共线时,BD=45或125. 5考点伸展
第(3)题的思路是这样的:
如图7,当点E在AD的延长线上时,四边形ABCD是矩形,此时BD=AC=45. 如图8,当点E在AD上时,在Rt△ACD中,AC=45,DC=4,所以AD=8. 因此AE=AD-ED=8-2=6. 由
AE52125=,得BD=. AE?BD255
图7 图8
11
例 2015年河南省中考第23题
如图1,边长为8的正方形ABCD的两边在坐标轴上,以点C为顶点的抛物线经过点A,点P是抛物线上A、C两点间的一个动点(含端点),过点P作PF⊥BC于点F.点D、E的坐标分别为(0, 6)、(-4, 0),联结PD、PE、DE.
(1)直接写出抛物线的解析式; (2)小明探究点P的位置发现:当点P与点A或点C重合时,PD与PF的差为定值.进而猜想:对于任意一点P,PD与PF的差为定值.请你判断该猜想是否正确,并说明理由;
(3)小明进一步探究得出结论:若将“使△PDE的面积为整数” 的点P记作“好点”,则存在多个“好点”,且使△PDE的周长最小的点P也是一个“好点”.
请直接写出所有“好点”的个数,并求出△PDE周长最小时“好点”的坐标.
图1 备用图
动感体验
请打开几何画板文件名“15河南23”,拖动点P在A、C两点间的抛物线上运动,观察S随P变化的图像,可以体验到,“使△PDE的面积为整数” 的点P共有11个.
思路点拨
1.第(2)题通过计算进行说理.设点P的坐标,用两点间的距离公式表示PD、PF的长.
2.第(3)题用第(2)题的结论,把△PDE的周长最小值转化为求PE+PF的最小值.
图文解析
(1)抛物线的解析式为y??x2?8.
(2)小明的判断正确,对于任意一点P,PD-PF=2.说理如下: 设点P的坐标为(x,?x2?8),那么PF=yF-yP=x2.
而FD2=x2+(?x2?8?6)2?x2+(x2?2)2?(x2?2)2,所以FD=x2?2. 因此PD-PF=2为定值. (3)“好点”共有11个.
在△PDE中,DE为定值,因此周长的最小值取决于FD+PE的最小值.
而PD+PE=(PF+2)+PE=(PF+PE)+2,因此当P、E、F三点共线时,△PDE的周长最小(如图2).
此时EF⊥x轴,点P的横坐标为-4. 所以△PDE周长最小时,“好点”P的坐标为(-4, 6).
18181818181818
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图2 图3
考点伸展
第(3)题的11个“好点”是这样求的:
如图3,联结OP,那么S△PDE=S△POD+S△POE-S△DOE. 因为S△POD=OD?(?xP)??3x,S△POE=OE?yP??S△PDE=?3x?121212x?16,S△DOE=12,所以 41211x?16?12=?x2?3x?4=?(x?6)2?13. 444因此S是x的二次函数,抛物线的开口向下,对称轴为直线x=-6.
如图4,当-8≤x≤0时,4≤S≤13.所以面积的值为整数的个数为10.
当S=12时,方程?(x?6)2?13?12的两个解-8, -4都在-8≤x≤0范围内. 所以“使△PDE的面积为整数” 的 “好点”P共有11个.
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图4
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例 2014年河南省中考第23题
如图1,抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于A(-1, 0)、
3B(5, 0)两点,直线y??x?3与y轴交于点C,与x轴交于
4点D,点P是x轴上方的抛物线上的一个动点,过点P作PF⊥x轴于点F,交直线CD于点E.设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若PE=5EF,求m的值;
(3)若点E′是点E关于直线PC的对称点,是否存在点P,使点E′落在y轴上?若存在,请直接写出相应的点P
的坐标;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“14河南23”,拖动点P运动,可以体验到,PE与EF的比值,有两个时刻等于5.当点E′落在y轴上时,四边形PE′CE是菱形.
思路点拨
1.用含有m的式子表示PE、EF的长,注意EF存在两种情况.
2.第(3)题我们这样来思考:假如点E′落在了点C上方的某个位置,那么∠EC E′其实是确定的,作角平分线就得到了点P的位置.点P确定了,就可以确定点E、E′的准确位置.此时比较容易观察到菱形PE′CE.根据EC=EP解方程的时候,转化为m的四次方程,把这个四次方程用开平方法转化为两个二次方程.解得到m的四个根.
这四个根的几何意义是当点E′在C上方时,角平分线所在直线与抛物线有两个交点;当点E′在C下方时,角平分线所在直线与抛物线也有两个交点.注意舍去x轴下方的解.
图文解析
(1)因为抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于A(-1, 0)、B(5, 0)两点, 所以y=-(x+1)(x-5)=-x2+4x+5.
3(2)点P的横坐标为m,那么P(m,-m2+4m+5),E(m,?m?3),F(m, 0).
4319所以PE?(?m2?4m?5)?(?m?3)??m2?m?2.
44若PE=5EF,存在两种情况:
3193如图2,当E在F上方时,EF??m?3.解方程?m2?m?2?5(?m?3),
44413得m=2,或m?(点P在x轴下方,舍去).
23193如图3,当E在F下方时,EF?m?3.解方程?m2?m?2?5(m?3),
444得m?1?691?69,或m?(点P在x轴下方,舍去). 2214
图2 图3 111(3)点P的坐标为(?,),或(4,5),或(3?11,211?3).
24考点伸展
第(3)题的思路是这样的:
如图4,当点E′落在y轴上时,四边形PE′CE是菱形.这是因为: 根据对称性,CE=CE′,∠PCE=∠PCE′.
又因为PE//CE′,所以∠PCE=∠CPE′.所以∠PCE′=∠CPE′. 所以CE′=PE′.所以四边形PE′CE是平行四边形. 所以四边形PE′CE是菱形.
3325219由E(m,?m?3)、C(0, 3),得EC2?m2?(?m)2?m.而PE??m2?m?2,由
44164EP=EC,可得两个方程:
1951解方程?m2?m?2?m,得m??,或m=4(如图4所示).
442195解方程?m2?m?2??m,得m?3?11,或m?3?11(点P在x轴下方,舍去)
44(如图5所示).
图4 图5
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