Question

如圖，已知拋物線C₁：y=a（x+2）²-5的頂點為P，與x軸相交于A、B兩點（點A在點B的左邊），點B的橫坐標(biāo)是1．
（1）求P點坐標(biāo)及a的值；
（2）如圖（1），將拋物線C₁繞點B旋轉(zhuǎn)180°后得到拋物線C₂，求C₂的解析式；
（3）如圖（2），點Q是x軸正半軸上一點，將拋物線C₁繞點Q旋轉(zhuǎn)180°后得到拋物線C₃．拋物線C₃的頂點為N，與x軸相交于E、F兩點（點E在點F的左邊），當(dāng)以點P、N、F為頂點的三角形是直角三角形時，求點Q的坐標(biāo)？

Answer 1

解：（1）由拋物線C₁：y=a（x+2）²-5得，
頂點P的為（-2，-5），
∵點B（1，0）在拋物線C₁上，
∴0=a（x+2）²-5，
解得，a=；

（2）∵拋物線C₂是由拋物線C₁繞點B旋轉(zhuǎn)180°得到的，P點坐標(biāo)為（-2，-5）
∴頂點M的坐標(biāo)為（4，5）
∴設(shè)拋物線C₂的解析式為：y=a（x-4）²+5，
又拋物線C₂過點B（1，0），代入B點解得：a=-，
故C₂的解析式為：y=-（x-4）²+5．

（3）∵拋物線C₃由C₁繞點x軸上的點Q旋轉(zhuǎn)180°得到，
∴頂點N、P關(guān)于點Q成中心對稱，
∴點N的縱坐標(biāo)為5，
設(shè)點N坐標(biāo)為（m，5），
作PH⊥x軸于H，作NG⊥x軸于G
作PK⊥NG于K，
∵旋轉(zhuǎn)中心Q在x軸上，
∴EF=AB=2BH=6，
∴FG=3，點F坐標(biāo)為（m+3，0）．
H坐標(biāo)為（-2，0），K坐標(biāo)為（m，-5），
根據(jù)勾股定理得：
PN²=NK²+PK²=m²+4m+104，
PF²=PH²+HF²=m²+10m+50，
NF²=5²+3²=34，
①∠PNF=90°時，PN²+NF²=PF²，解得m=，
∴Q點坐標(biāo)為（ ，0）．
②當(dāng)∠PFN=90°時，PF²+NF²=PN²，解得m=，
∴Q點坐標(biāo)為（ ，0）．
③∵PN＞NK=10＞NF，
∴∠NPF≠90°
綜上所得，當(dāng)Q點坐標(biāo)為（ ，0）或（ ，0）時，以點P、N、F為頂點的三角形是直角三角形．
分析：（1）由拋物線C₁：y=a（x+2）²-5得頂點P的為（-2，-5），把點B（1，0）代入拋物線解析式，解得，a=；
（2）拋物線C₁繞點B旋轉(zhuǎn)180°后得到拋物線C₂，故可設(shè)拋物線C₂的解析式為：y=a（x-4）²+5，又拋物線過點B（1，0），代入即可求出答案；
（3）根據(jù)拋物線C₃由C₁繞點x軸上的點Q旋轉(zhuǎn)180°得點N的縱坐標(biāo)為5，設(shè)點N坐標(biāo)為（m，5），作PH⊥x軸于H，作NG⊥x軸于G，作PK⊥NG于K，可求得EF=AB=2BH=6，F(xiàn)G=3，點F坐標(biāo)為（m+3，0），H坐標(biāo)為（2，0），K坐標(biāo)為（m，-5），
根據(jù)勾股定理得：PN²=NK²+PK²=m²+4m+104，PF²=PH²+HF²=m²+10m+50，NF²=5²+3²=34．
分三種情況討論，利用勾股定理列方程求解即可．①當(dāng)2∠PNF=90°時，PN²+NF²=PF²，解得m=，即Q點坐標(biāo)為（ ，0）；
②當(dāng)∠PFN=90°時，PF²+NF²=PN²，解得m=，
∴Q點坐標(biāo)為（ ，0），
③PN＞NK=10＞NF，所以∠NPF≠90°
綜上所得，當(dāng)Q點坐標(biāo)為（ ，0）或（ ，0）時，以點P、N、F為頂點的三角形是直角三角形．
點評：本題結(jié)合三角形的性質(zhì)考查二次函數(shù)的綜合應(yīng)用，函數(shù)和幾何圖形的綜合題目，要利用直角三角形的性質(zhì)和二次函數(shù)的性質(zhì)把數(shù)與形有機的結(jié)合在一起，利用勾股定理作為相等關(guān)系求解．