Question

把一塊三角板置于平面直角坐標(biāo)系中，三角板的直角頂點為P，兩直角邊與x軸交于A、B，如圖1，測得PA=PB，AB=2．以P為頂點的拋物線y=-（x-2）²+k恰好經(jīng)過A、B兩點，拋物線的對稱軸x=a與x軸交于點E．

（1）填空：a=______，k=______，點E的坐標(biāo)為______；
（2）設(shè)拋物線與y軸交于點C，過P作直線PM⊥y軸，垂足為M．如圖2，把三角板繞著點P旋轉(zhuǎn)一定角度，使其中一條直角邊恰好過點C，另一條直角邊與拋物線的交點為D，試問：點C、D、E三點是否在同一直線上？請說明理由．
（3）在（2）的條件下，若Q（m，n）為拋物線上的一動點，連接CF、QC，過Q作QF⊥PM，垂足為F．試探索：是否存在點Q，使得△QCF是以QC為腰的等腰三角形？若存在，請求出m的值；若不存在，請說明理由．

Answer 1

解：（1）∵拋物線y=-（x-2）²+k，
∴拋物線的對稱軸x=a=2，
∵三角板的直角頂點為P，兩直角邊與x軸交于A、B，PA=PB，AB=2，
∴PE=AB=1，
∴k=1，
∴E點坐標(biāo)為：（2，0），
故答案為：2，1，（2，0）；

（2）過D作DG⊥PM于點G，
則有∠DGP=∠PMC=90°
由題意可知，∠CPD=90°，即∠DPG+∠CPM=90°，
∵PM⊥y軸，
∴∠CPM+∠PCM=90°，
∴∠DPG=∠PCM，
∴△DPG∽△PCM，
∴，
（注：本式也可由tan∠DPG=tan∠PCM得到）
設(shè)點D坐標(biāo)為（t，-t²+4t-3），
則PG=t-2，DG=1-（-t²+4t-3）=t²-4t+4，
又∵PM=2，MC=4，
∴，
解得：，t₂=2（不合舍去）．
故點D坐標(biāo)為，
設(shè)直線CE的解析式為y=k₁x+b（k₁≠0），
由題意得，
解得
故直線CE的解析式為，
當(dāng)時，
則點D在直線CE上，即點C、D、E三點在同一直線上．

（3）存在．
由勾股定理可得：QC²=m²+（n+3）²，QF²=（n-1）²，CF²=m²+16，
當(dāng)QC=QF時，有QC²=QF²
則m²+（n+3）²=（n-1）²
解得：，
又∵Q（m，n）在拋物線上，
∴n=-m²+4m-3
∴，
解得：，m₂=4，
當(dāng)QC=CF時，有QC²=CF²，
∴m²+（n+3）²=m²+16，
解得n₁=-7，n₂=1（不合題意舍去）
由-m²+4m-3=-7，
解得：，
綜上所述，當(dāng)，4或時，△QCF是以QC為腰的等腰三角形．
分析：（1）利用等腰直角三角形的性質(zhì)得出PE的長以及利用頂點式求出對稱軸即可；
（2）首先過D作DG⊥PM于點G，得出△DPG∽△PCM，進而得出，即可求出D點坐標(biāo)，再求出直線CE的解析式進而得出D點是否在直線上；
（3）由勾股定理可得：QC²=m²+（n+3）²，QF²=（n-1）²，CF²=m²+16，再利用當(dāng)QC=QF時以及當(dāng)QC=CF時求出m的值即可．
點評：此題主要考查了二次函數(shù)的綜合應(yīng)用以及勾股定理和相似三角形的判定與性質(zhì)等知識，利用數(shù)形結(jié)合以及分類討論得出是解題關(guān)鍵．