【題目】如圖1,已知開口向下的拋物線y1=ax2﹣2ax+1過點(diǎn)A(m,1),與y軸交于點(diǎn)C,頂點(diǎn)為B,將拋物線y1繞點(diǎn)C旋轉(zhuǎn)180°后得到拋物線y2,點(diǎn)A,B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別為點(diǎn)D,E.

(1)直接寫出點(diǎn)A,C,D的坐標(biāo);

(2)當(dāng)四邊形ABCD是矩形時(shí),求a的值及拋物線y2的解析式;

(3)在(2)的條件下,連接DC,線段DC上的動(dòng)點(diǎn)P從點(diǎn)D出發(fā),以每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度的速度運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)C停止,在點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的過程中,過點(diǎn)P作直線l⊥x軸,將矩形ABDE沿直線l折疊,設(shè)矩形折疊后相互重合部分面積為S平方單位,點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒,求S與t的函數(shù)關(guān)系.

【答案】(1)A(2,1)、C(0,1)、D(﹣2,1);(2)a=﹣,y2=x2+2x+1;(3)S=t2(0≤t≤1)或S=﹣(1<t≤2).

【解析】

試題分析:(1)直接將點(diǎn)A的坐標(biāo)代入y1=ax2﹣2ax+1得出m的值,因?yàn)橛蓤D象可知點(diǎn)A在第一象限,所以m≠0,則m=2,寫出A,C的坐標(biāo),點(diǎn)D與點(diǎn)A關(guān)于點(diǎn)C對(duì)稱,由此寫出點(diǎn)D的坐標(biāo);

(2)根據(jù)頂點(diǎn)坐標(biāo)公式得出拋物線y1的頂點(diǎn)B的坐標(biāo),再由矩形對(duì)角線相等且平分得:BC=CD,在直角△BMC中,由勾股定理列方程求出a的值得出拋物線y1的解析式,由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得出拋物線y2的解析式;

(3)分兩種情況討論:①當(dāng)0≤t≤1時(shí),S=S△GHD=S△PDH+S△PDG,作輔助線構(gòu)建直角三角形,求出PG和PH,利用面積公式計(jì)算;②當(dāng)1<t≤2時(shí),S=S直角三角形+S矩形﹣S不重合,這里不重合的圖形就是△GE′F,利用30°角和60°角的直角三角形的性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)論.

試題解析:(1)由題意得:

將A(m,1)代入y1=ax2﹣2ax+1得:am2﹣2am+1=1,

解得:m1=2,m2=0(舍),

∴A(2,1)、C(0,1)、D(﹣2,1);

(2)如圖1,由(1)知:B(1,1﹣a),過點(diǎn)B作BM⊥y軸,

若四邊形ABDE為矩形,則BC=CD,

∴BM2+CM2=BC2=CD2,

∴12+(﹣a)2=22

∴a=,

∵y1拋物線開口向下,

∴a=﹣,

∵y2由y1繞點(diǎn)C旋轉(zhuǎn)180°得到,則頂點(diǎn)E(﹣1,1﹣),

∴設(shè)y2=a(x+1)2+1﹣,則a=,

∴y2=x2+2x+1;

(3)如圖1,當(dāng)0≤t≤1時(shí),則DP=t,構(gòu)建直角△BQD,

得BQ=,DQ=3,則BD=2,

∴∠BDQ=30°,

∴PH=,PG=t,

∴S=(PE+PF)×DP=t2

如圖2,當(dāng)1<t≤2時(shí),EG=E′G=(t﹣1),E′F=2(t﹣1),

S不重合=(t﹣1)2

S=S1+S2﹣S不重合=+(t﹣1)﹣(t﹣1)2,

=﹣;

綜上所述:S=t2(0≤t≤1)或S=﹣(1<t≤2).

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