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2016年海南省海口市中考数学综合性压轴题含答案解析2016年海南省海口九年级数学综合性压轴题(第1题图)1.如图,抛物线y=12x2+bx+c与y轴交于点C(0,-4),与x轴交于点A,B,且B点的坐标为(2,0).(1)求该抛物线的表达式.(2)若点P是AB上的一动点,过点P作PE∥AC,交BC于E,连结CP,求△PCE面积的最大值.(3)若点D为OA的中点,点M是线段AC上一点,且△OMD为等腰三角形,求M点的坐标.解:(1)把点C(0,-4),B(2,0)的坐标分别代入y=12x2+bx+c中,得c=-4,12×22+2b+c=0,解得b=1,c=-4.∴该抛物线的表达式为y=12x2+x-4.(2)令y=0,即12x2+x-4=0,解得x1=-4,x2=2,∴点A(-4,0),S△ABC=12AB·OC=12.设点P的坐标为(x,0),则PB=2-x.∵PE∥AC,∴∠BPE=∠BAC,∠BEP=∠BCA,∴△PBE∽△ABC.∴S△PBES△ABC=(PBAB)2,即S△PBE12=(2-x6)2,化简,得S△PBE=13(2-x)2.S△PCE=S△PCB-S△PBE=12PB·OC-S△PBE=12·(2-x)·4-13(2-x)2=-13x2-23x+83=-13(x+1)2+3,∴当x=-1时,S△PCE的最大值为3.(3)△OMD为等腰三角形,可能有三种情形:(Ⅰ)当DM=DO时,如解图①所示.DO=DM=DA=2,∴∠OAC=∠AMD=45°,∴∠ADM=90°,∴点M的坐标为(-2,-2).,(第1题图解))(Ⅱ)当MD=MO时,如解图②所示.过点M作MN⊥OD于点N,则点N为OD的中点,∴DN=ON=1,AN=AD+DN=3,又∵△AMN为等腰直角三角形,∴MN=AN=3,∴点M的坐标为(-1,-3).(Ⅲ)当OD=OM时,∵△OAC为等腰直角三角形,∴点O到AC的距离为22×4=22,即AC上的点与点O之间的最小距离为22.∵22>2,∴OD=OM的情况不存在.综上所述,点M的坐标为(-2,-2)或(-1,-3).(第2题图)2.如图,抛物线y=-12x2+mx+n与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,抛物线的对称轴交x轴于点D,已知点A(-1,0),C(0,2).(1)求抛物线的表达式.(2)在抛物线的对称轴上是否存在点P,使△PCD是以CD为腰的等腰三角形?如果存在,直接写出点P的坐标;如果不存在,请说明理由.(3)点E时线段BC上的一个动点,过点E作x轴的垂线与抛物线交于点F,当点E运动到什么位置时,四边形CDBF的面积最大?求出四边形CDBF的最大面积及此时点E的坐标.解:(1)∵抛物线y=-12x2+mx+n经过点A(-1,0),C(0,2),∴-12-m+n=0,n=2,解得m=32,n=2.∴抛物线的表达式为y=-12x2+32x+2.(2)∵y=-12x2+32x+2,∴y=-12x-322+258,∴抛物线的对称轴是直线x=32.∴OD=32.∵点C(0,2),∴OC=2.在Rt△OCD中,由勾股定理,得CD=52.∵△CDP是以CD为腰的等腰三角形,如解图①,分别以C,D为圆心,CD长为半径画圆交对称轴于点P1,P2,P3,∴CP1=DP2=DP3=CD.作CH⊥x轴于H,∴HP1=HD=2,∴DP1=4.∴点P132,4,P232,52,P332,-52.(第2题图解)(3)当y=0时,0=-12x2+32x+2,解得x1=-1,x2=4,∴点B(4,0).设直线BC的表达式为y=kx+b,将B,C两点的坐标代入,得2=b,0=4k+b,解得k=-12,b=2.∴直线BC的表达式为y=-12x+2.如解图②,过点C作CM⊥EF于点M,设点Ea,-12a+2,则Fa,-12a2+32a+2,∴EF=-12a2+32a+2--12a+2=-12a2+2a(0≤x≤4).∵S四边形CDBF=S△BCD+S△CEF+S△BEF=12BD·OC+12EF·CM+12EF·BN=12×52×2+12-12a2+2aa+12-12a2+2a(4-a).=-a2+4a+52=-(a-2)2+132(0≤x≤4).∴a=2时,S四边形CDBF的面积最大,S最大=132,此时点E(2,1).(第3题图)3.如图所示,Rt△ABC是一张放在平面直角坐标系中的纸片,点C与原点O重合,点A在x轴的正半轴上,点B在y轴的正半轴上,已知OA=3,OB=4.将纸片的直角部分翻折,使点C落在AB边上,记为点D,AE为折痕,E在y轴上.(1)在如图所示的直角坐标系中,求点E的坐标及AE的长.(2)线段AD上有一动点P(不与A,D重合)自点A沿AD方向以每秒1个单位长度向点D作匀速运动,设运动时间为t(s)(0<t<3),过点P作PM∥DE交AE于M点,过点M作MN∥AD交DE于N点,求四边形PMND的面积S与时间t之间的函数表达式.当t取何值时,S有最大值?最大值是多少?(3)当t(0<t<3)为何值时,A,D,M三点构成等腰三角形?并求出点M的坐标.解:(1)根据题意,得△AOE≌△ADE,∴OE=DE,∠ADE=∠AOE=90°,AD=AO=3,在Rt△AOB中,AB=32+42=5,设DE=OE=x,在Rt△BED中,根据勾股定理,得BD2+DE2=BE2,即22+x2=(4-x)2,解得x=32,∴点E0,32.在Rt△AOE中,AE=32+322=352.(2)∵PM∥DE,MN∥AD,且∠ADE=90°,∴四边形PMND是矩形.∵AP=t·1=t,∴PD=3-t.∵△AMP∽△AED,∴PMDE=APAD,∴PM=APAD·DE=t2,∴S矩形PMND=PM·PD=t2·(3-t),∴S矩形PMND=-12t2+32t或S矩形PMND=-12(t-32)2+98,当t=-322×-12=32时,S最大=98.(3)△ADM为等腰三角形有以下两种情况:(Ⅰ)当MD=MA时,点P是AD中点,∴AP=AD2=32,∴t=32÷1=32(s).∴当t=32时,A,D,M三点构成等腰三角形,过点M作MF⊥OA于F,如解图①,∵△APM≌△AFM,∴AF=AP=32,MF=MP=t2=34,∴OF=OA-AF=3-32=32,∴点M32,34.,(第3题图解))(Ⅱ)当AD=AM=3时,∵△AMP∽△AED,∴APAD=AMAE,∴AP3=3352,∴AP=655,∴t=655÷1=655(s).∴当t=655s时,A,D,M三点构成等腰三角形,过点M作MF⊥OA于点F.如解图②.∵△AMF≌△AMP,∴AF=AP=655,FM=PM=t2=355,∴OF=OA-AF=3-655,∴点M3-655,355.4.如图①,在矩形ABCD中,AB=5,AD=203,AE⊥BD,垂足是E.点F是点E关于AB的对称点,连结AF,BF.(第4题图)(1)求AE和BE的长.(2)若将△ABF沿着射线BD方向平移,设平移的距离为m(平移距离指点B沿BD方向所经过的线段长度).当点F分别平移到线段AB,AD上时,直接写出相应的m的值.(3)如图②,将△ABF绕点B顺时针旋转一个角α(0°<α<180°),记旋转中的△ABF为△A′BF′,在旋转过程中,设A′F′所在的直线与直线AD交于点P,与直线BD交于点Q.是否存在这样的P,Q两点,使△DPQ为等腰三角形?若存在,求出此时DQ的长;若不存在,请说明理由.解:(1)在Rt△ABD中,AB=5,AD=203,由勾股定理,得BD=AB2+AD2=52+2032=253.∵S△ABD=12BD·AE=12AB·AD,∴AE=AB·ADBD=5×203253=4.在Rt△ABE中,AB=5,AE=4,由勾股定理,得BE=3.(第4题图解①)(2)设平移中的三角形为△A′B′F′,如解图①所示.由对称点性质可知,∠1=∠2.由平移性质可知,AB∥A′B′,∠4=∠5=∠1,B′F′=BF=3.①当点F′落在AB上时,∵AB∥A′B′,∴∠3=∠4,∴∠3=∠1=∠2,∴BB′=B′F′=3,即m=3;②当点F′落在AD上时,∵AB∥A′B′,∴∠6=∠2.∵∠1=∠2,∠5=∠1,∴∠5=∠6.又易知A′B′⊥AD,∴△B′F′D为等腰三角形,∴B′D=B′F′=3,∴BB′=BD-B′D=253-3=163,即m=163.(3)存在.理由如下:在旋转过程中,等腰△DPQ依次有以下4种情形:①如解图②所示,点Q落在BD延长线上,且PD=DQ,易知∠2=2∠Q.(第4题图解②)∵∠1=∠3+∠Q,∠1=∠2,∴∠3=∠Q,∴A′Q=A′B=5,∴F′Q=F′A′+A′Q=4+5=9.在Rt△BF′Q中,由勾股定理,得BQ=F′Q2+F′B2=92+32=310.(第4题图解③)∴DQ=BQ-BD=310-253.②如解图③所示,点Q落在BD上,且PQ=DQ,易知∠2=∠P.∵∠1=∠2,∴∠1=∠P,∴BA′∥PD,则此时点A′落在BC边上.∵∠3=∠2,∴∠3=∠1,∴BQ=A′Q,∴F′Q=F′A′-A′Q=4-BQ.在Rt△BQF′中,由勾股定理,得BF′2+F′Q2=BQ2,即32+(4-BQ)2=BQ2,解得BQ=258.∴DQ=BD-BQ=253-258=12524.③如解图④所示,点Q落在BD上,且PD=DQ,易知∠3=∠4.(第4题图解④)∵∠2+∠3+∠4=180°,∠3=∠4,∴∠4=90°-12∠2.∵∠1=∠2,∴∠4=90°-12∠1.∴∠A′QB=∠4=90°-12∠1,∴∠A′BQ=180°-∠A′QB-∠1=90°-12∠1,∴∠A′QB=∠A′BQ,∴A′Q=A′B=5,∴F′Q=A′Q-A′F′=5-4=1.在Rt△BF′Q中,由勾股定理,得BQ=F′Q2+F′B2=12+32=10,∴DQ=BD-BQ=253-10.④如解图⑤所示,点Q落在BD上,且PQ=PD,易知∠2=∠3.(第4题图解⑤)∵∠1=∠2,∠3=∠4,∠2=∠3,∴∠1=∠4,∴BQ=BA′=5,∴DQ=BD-BQ=253-5=103.综上所述,存在4组符合条件的点P,Q,使△DPQ为等腰三角形,其中DQ的长度分别为310-253,12524,253-10或103.5.如图所示,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=14(x-m)2-14m2+m的顶点为A,与y轴的交点为B,连结AB,AC⊥AB,交y轴于点C,延长CA到点D,使AD=AC,连结BD.作AE∥x轴,DE∥y轴,交于点E.(1)当m=2时,求点B的坐标.(2)求DE的长.(3)①设点D的坐标为(x,y),求y关于x的函数表达式.②过点D作AB的平行线,与第(3)①题确定的函数图象的另一个交点为P.当m为何值时,以A,B,D,P为顶点的四边形是平行四边形?,(第5题图))解:(1)当m=2时,y=14(x-2)2+1,把x=0代入y=14(x-2)2+1,得y=2,∴点B的坐标为(0,2).(2)延长EA,交y轴于点F,∵AD=AC,∠AFC=∠AED=90°,∠CAF=∠DAE,∴△AFC≌△AED,∴AF=AE.∵点A(m,-14m2+m),点B(0,m),∴AF=AE=|m|,BF=m-(-14m2+m)=14m2,∵∠ABF=90°-∠BAF=∠DAE,∠AFB=∠DEA=90°,∴△ABF∽△DAE,∴BFAF=AEDE,即14m2|m|=|m|DE,∴DE=4.(3)①∵点A的坐标为(m,-14m2+m),∴点D的坐标为(2m,-14m2+m+4),∴x=2m,y=-14m2+m+4,∴y=-14·x22+12x+4,∴所求函数的表达式为y=-116x2+12x+4.②作PQ⊥DE于点Q,则△DPQ≌△BAF,(Ⅰ)当四边形ABDP为平行四边形时(如解图①),点P的横坐标为3m,点P的纵坐标为-14m2+m+4-14m2=-12m2+m+4,把点P(3m,-12m2+m+4)的坐标代入y=-116x2+12x+4,得-12m2+m+4=-116·(3m)2+12·3m+4,解得m=0(此时A,B,D,P在同一直线上,舍去)或m=8.,图①),图②),(第5题图解))(Ⅱ)当四边形ABPD为平行四边形时(如解图②),点P的横坐标为m,点P的纵坐标为-14m2+m+4+14m2=m+4,把点P(m,m+4)的坐标代入y=-116x2+12x+4,得m+4=-116m2+12m+4,解得m=0(此时A,B,D,P在同一直线上,舍去)或m=-8.综上所述,m的值为8或-8.拓展提高(第6题图)6.如图,在平面直角坐标系中,直线l平行x轴,交y轴于点A,第一象限内的点B在l上,连结OB,动点P满足∠APQ=90°,PQ交x轴于点C.(1)当动点P与点B重合时,若点B的坐标是(2,1),求PA的长.(2)当动点P在线段OB的延长线上时,若点A的纵坐标与点B的横坐标相等,求PA∶PC的值.(3)当动点P在直线OB上时,点D是直线OB与直线CA的交点,点E是直线CP与y轴的交点,若∠ACE=∠AEC,PD=2OD,求PA∶PC的值.解:(1)∵点P与点B重合,点B的坐标是(2,1),∴点P的坐标是(2,1).∴PA的长为2.(第6题图解①)(2)过点P作PM⊥x轴,垂足为M,过点P作PN⊥y轴,垂足为N,如解图①所示.∵点A的纵坐标与点B的横坐标相等,∴OA=AB.∵∠OAB=90°,∴∠AOB=∠ABO=45°.∵∠AOC=90°,∴∠POC=45°.∵PM⊥x轴,PN⊥y轴,∴PM=PN,∠ANP=∠CMP=90°.∴∠NPM=90°.∵∠APC=90°.∴∠APN=90°-∠APM=∠CPM.在△ANP和△CMP中,∵∠APN=∠CPM,PN=PM,∠ANP=∠CMP,∴△ANP≌△CMP.∴PA=PC.∴PA∶PC的值为1∶1.(3)①若点P在线段OB的延长线上,过点P作PM⊥x轴,垂足为M,过点P作PN⊥y轴,垂足为N,(第6题图解②)PM与直线AC的交点为F,如解图②所示.∵∠APN=∠CPM,∠ANP=∠CMP,∴△ANP∽△CMP.∴PAPC=PNPM.∵∠ACE=∠AEC,∴AC=AE.∵AP⊥PC,∴EP=CP.∵PM∥y轴,∴AF=CF,OM=CM.∴FM=12OA.设OA=x,∵PF∥OA,∴△PDF∽△ODA.∴PFOA=PDOD.∵PD=2OD,∴PF=2OA=2x.∵FM=12OA=12x.∴PM=52x.∵∠APC=90°,AF=CF,∴AC=2PF=4x.∵∠AOC=90°,∴OC=15x.∵∠PNO=∠NOM=∠OMP=90°,∴四边形PMON是矩形.∴PN=OM=152x.∴PA∶PC=PN∶PM=152x∶52x=155.②当点P在线段OB上,不合题意.③若点P在线段OB的反向延长线上,过点P作PM⊥x轴,垂足为M,过点P作PN⊥y轴,垂足为N,PM与直线AC的交点为F,如解图③所示.(第6题图解③)同理可得:PM=32x,CA=2PF=4x,OC=15x.∴PN=OM=12OC=152x.∴PA∶PC=PN∶PM=152x∶32x=153.综上所述,PA∶PC的值为155或153.(第7题图)7.如图,正方形OABC的边OA,OC在坐标轴上,点B的坐标为(-4,4).点P从点A出发,以每秒1个单位长度的速度沿x轴向点O运动;点Q从点O同时出发,以相同的速度沿x轴的正方向运动,规定点P到达点O时,点Q也停止运动.连结BP,过点P作BP的垂线,与过点Q平行于y轴的直线l交于点D.连结BD,BD与y轴交于点E,连结PE.设点P运动的时间为t(s).(1)∠PBD的度数为__45°__,点D的坐标为(t,t)(用含t的式子表示).(2)当t为何值时,△PBE为等腰三角形?(3)探索△POE周长是否随时间t的变化而变化?若变化,说明理由;若不变,试求这个定值.解:(1)由题意,得AP=OQ=1×t=t,∴AO=PQ.∵四边形OABC是正方形,∴AO=AB=BC=OC,∠BAO=∠AOC=∠OCB=∠ABC=90°.∵DP⊥BP,∴∠BPD=90°.∴∠BPA=90°-∠DPQ=∠PDQ.∵AO=PQ,AO=AB,∴AB=QP.在△BAP和△PQD中,∵∠BAP=∠PQD=90°,∠BPA=∠PDQ,BA=PQ,∴△BAP≌△PQD.∴AP=QD,BP=PD.∵∠BPD=90°,BP=PD,∴∠PBD=∠PDB=45°.∵AP=t,∴QD=t.∴点D的坐标为(t,t).(2)①若PB=PE,则∠PBE=∠PEB=45°.∴∠BPE=90°.∵∠BPD=90°,∴∠BPE=∠BPD.∴点E与点D重合.∴点Q与点O重合.与条件"DQ∥y轴"矛盾,∴这种情况应舍去.②若EB=EP,则∠BPE=∠PBE=45°.∴∠BEP=90°.∴∠PEO=90°-∠BEC=∠EBC.在△POE和△ECB中,∵∠PEO=∠EBC,∠POE=∠ECB,PE=EB,∴△POE≌△ECB.∴OE=BC,OP=EC.∴OE=OC.∴点E与点C重合(即EC=0).∴点P与点O重合(即PO=0).∵点B(-4,4),∴AO=CO=4.此时t=AP÷1=AO÷1=4.③若BP=BE,在Rt△BAP和Rt△BCE中,∵BA=BC,BP=BE,∴Rt△BAP≌Rt△BCE(HL).∴AP=CE.∵AP=t,∴CE=t.∴PO=EO=4-t.∵∠POE=90°,∴PE=PO2+EO2=2(4-t).(第7题图解)延长OA到点F,使得AF=CE,连结BF,如解图所示.在△FAB和△ECB中,∵AB=CB,∠BAF=∠BCE=90°,AF=CE,∴△FAB≌△ECB.∴FB=EB,∠FBA=∠EBC.∵∠EBP=45°,∠ABC=90°,∴∠ABP+∠EBC=45°.∴∠FBP=∠FBA+∠ABP=∠EBC+∠ABP=45°.∴∠FBP=∠EBP.在△FBP和△EBP中,∵BF=BE,∠FBP=∠EBP,BP=BP,∴△FBP≌△EBP.∴FP=EP.∴EP=FP=FA+AP=CE+AP.∴EP=t+t=2t.∴2(4-t)=2t.解得t=42-4.∴当t为4或42-4时,△PBE为等腰三角形.(3)不变.同理于(2)③,易得PE=AP+CE,∴OP+PE+OE=OP+AP+CE+OE=AO+CO=4+4=8.∴△POE的周长是定值,该定值为8.8.如图①,在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点O在坐标原点,顶点A,C分别在x轴,y轴的正半轴上,且OA=2,OC=1,矩形对角线AC,OB相交于E,过点E的直线与边OA,BC分别交于点G,H.(1)①直接写出点E的坐标:1,12;②求证:AG=CH.(2)如图②,以O为圆心,OC为半径的圆弧交OA于D,若直线GH与弧CD所在的圆相切于矩形内一点F,求直线GH的函数表达式.(3)在(2)的结论下,梯形ABHG的内部有一点P,当⊙P与HG,GA,AB都相切时,求⊙P的半径.,(第8题图))解:(1)①根据矩形的性质和边长即可求出点E的坐标是1,12.②证明:∵四边形OABC是矩形,∴CE=AE,BC∥OA,∴∠HCE=∠EAG.在△CHE和△AGE中,∵∠HCE=∠EAG,CE=AE,∠HEC=∠GEA,∴△CHE≌△AGE,∴AG=CH.(2)连结DE并延长交CB于M,如解图①.∵OD=OC=1=12OA,∴D是OA的中点,在△CME和△ADE中,∵∠MCE=∠DAE,CE=AE,∠MEC=∠DEA,∴△CME≌△ADE,∴CM=AD=2-1=1.∵BC∥OA,∠COD=90°,∴四边形CMDO是矩形,∴MD⊥OD,MD⊥CB,∴MD切⊙O于点D.∵HG切⊙O于F,点E1,12,∴可设CH=HF=x,FE=ED=12=ME.在Rt△MHE中,有MH2+ME2=HE2,即(1-x)2+122=12+x2,解得x=13,∴点H13,1,OG=2-13=53.又∵点G53,0,设直线GH的表达式是y=kx+b,把点G,H的坐标代入,得0=35k+b,且1=13k+b,解得k=-34,b=54,∴直线GH的函数表达式为y=-34x+54.(3)连结BG,如解图②,在△OCH和△BAG中,∵CH=AG,∠HCO=∠GAB,OC=AB,,(第8题图解))∴△OCH≌△BAG,∴∠CHO=∠AGB.∵∠HCO=90°,∴HC切⊙O于C,HG切⊙O于F,∴OH平分∠CHF,∴∠CHO=∠FHO=∠BGA.∵△CHE≌△AGE,∴HE=GE.在△HOE和△GBE中,∵EH=EG,∠HEO=∠GEB,OE=BE,∴△HOE≌△GBE,∴∠OHE=∠BGE.∵∠CHO=∠FHO=∠BGA,∴∠BGA=∠BGE,即BG平分∠FGA.∵⊙P与HG,GA,AB都相切,∴圆心P必在BG上,过P作PN⊥GA,垂足为N,则△GPN∽△GBA,∴PNBA=GNGA,设半径为r,则r1=13-r13,解得r=14.∴⊙P的半径是14.9.如图,在平面直角坐标系中,已知点A的坐标是(4,0),且OA=OC=4OB,动点P在过A,B,C三点的抛物线上.(第9题图)(1)求抛物线的表达式.(2)是否存在点P,使得△ACP是以AC为直角边的直角三角形?若存在,求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,说明理由.(3)过动点P作PE垂直y轴于点E,交直线AC于点D,过点D作x轴的垂线.垂足为F,连结EF,当线段EF的长度最短时,求出点P的坐标.解:(1)由点A(4,0),可知OA=4.∵OA=OC=4OB,∴OC=OA=4,OB=1,∴点C(0,4),B(-1,0).设抛物线的表达式是y=ax2+bx+x,则a-b+c=0,16a+4b+c=0,c=4,解得a=-1,b=3,c=4.则抛物线的表达式是y=-x2+3x+4.(2)存在.如解图①.第一种情况,当以C为直角顶点时,过点C作CP1⊥AC,交抛物线于点P1.过点P1作y轴的垂线,垂足是M.∵∠ACP1=90°,∴∠MCP1+∠ACO=90°.∵∠ACO+∠OAC=90°,∴∠MCP1=∠OAC.∵OA=OC,∴∠MCP1=∠OAC=45°,∴∠MCP1=∠MP1C,∴MC=MP1.设点P(m,-m2+3m+4),则m=-m2+3m+4-4,解得:m1=0(舍去),m2=2.∴-m2+3m+4=6,即点P(2,6).第二种情况,当点A为直角顶点时,过点A作AP2⊥AC交抛物线于点P2,过点P2作y轴的垂线,垂足是N,AP2交y轴于点F.∴P2N∥x轴.∵∠CAO=45°,∴∠OAP=45°,∴∠FP2N=45°,AO=OF.∴P2N=NF.设点P2(n,-n2+3n+4),则-n=-(-n2+3n+4)-4,解得n1=-2,n2=4(舍去),∴-n2+3n+4=-6,则点P2的坐标是(-2,-6).综上所述,点P的坐标是(2,6)或(-2,-6).(第9题图解)(3)如解图②,连结OD,由题意可知,四边形OFDE是矩形,则OD=EF.根据垂线段最短,可得当OD⊥AC时,OD最短,即EF最短.由(1)可知,在Rt△AOC中,OC=OA=4,则AC=OC2+OA2=42,根据等腰三角形的性质,D是AC的中点.又∵DF∥OC,∴DF=12OC=2,∴点P的纵坐标是2.则-x2+3x+4=2,解得x=3±172,∴当EF最短时,点P的坐标是3+172,0或3-172,0.10.已知在平面直角坐标系xOy中,O是坐标原点,以P(1,1)为圆心的⊙P与x轴,y轴分别相切于点M和点N,点F从点M出发,沿x轴正方向以每秒1个单位长度的速度运动,连结PF,过点PE⊥PF交y轴于点E,设点F运动的时间是t(s)(t>0)(第10题图)(1)若点E在y轴的负半轴上(如图所示),求证:PE=PF.(2)在点F运动的过程中,设OE=a,OF=b,试用含a的代数式表示b.(3)作点F关于点M的对称点F′,经过M,E和F′三点的抛物线的对称轴交x轴于点Q,连结QE.在点F运动的过程中,是否存在某一时刻,使得以点Q,O,E为顶点的三角形与以点P,M,F为顶点的三角形相似?若存在,请直接写出t的值;若不存在,请说明理由.(第10题图解①)解:(1)证明:如解图①,连结PM,PN,∵⊙P与x轴,y轴分别相切于点M和点N,∴PM⊥MF,PN⊥ON,且PM=PN,∴∠PMF=∠PNE=90°,且∠NPM=90°.∵PE⊥PF,∴∠NPE=∠MPF=90°-∠MPE.在△PMF和△PNE中,∵∠NPE=∠MPF,PN=PM,∠PNE=∠PMF,∴△PNE≌△PMF(A).∴PE=PF.(2)①当t>1时,点E在y轴的负半轴上,如解图①,由(1)得△PNE≌△PMF,∴NE=MF=t,PM=PN=1,∴b=OF=OM+MF=1+t,a=OE=NE-ON=t-1,∴b-a=1+t-(t-1)=2,∴b=2+a.②0<t≤1时,如解图②,点E在y轴的正半轴或原点上,同理可证△PMF≌△PNE,∴b=OF=OM+MF=1+t,a=ON-NE=1-t,∴b+a=1+t+1-t=2,∴b=2-a.,(第10题图解))(3)分情况讨论:①当0<t<1时,如解图③.∵点F(1+t,0),点F和点F′关于点M对称,∴点F′(1-t,0).∵经过M,E和F′三点的抛物线的对称轴交x轴于点Q,∴点Q1-12t,0,∴OQ=1-12t.由(1),得△PNE≌△PMF,∴NE=MF=t,∴OE=1-t.当△OEQ∽△MPF时,有OEMP=OQMF,∴1-t1=1-12tt,无解.当△OEQ∽△MFP时,有OEMF=OQMP,∴1-tt=1-12t1,解得t1=2-2,t2=2+2(舍去).(第10题图解④)②如解图④,当1<t<2时,∵点F(1+t,0),点F和点F′关于点M对称,∴点F′(1-t,0).∵经过M,E,F′三点的抛物线的对称轴交x轴于点Q,∴点Q1-12t,0,∴OQ=1-12t.由(1)得△PNE≌△PMF,∴NE=MF=t,∴OE=t-1.当△OEQ∽△MPF时,有OEMP=OQMF,∴t-11=1-12tt,解得t=1+174或t=1-174(舍去);当△OEQ∽△MFP时,有OEMF=OQMP,∴t-1t=1-12t1,解得t=2或t=-2(舍去).(第10题图解⑤)③如解图⑤,当t>2时,∵点F(1+t,0),点F和点F′关于点M对称,∴点F′(1-t,0)∵经过M,E,F′三点的抛物线的对称轴交x轴于点Q,∴点Q1-12t,0,∴OQ=12t-1,由(1)得△PMF≌△PNE∴NE=MF=t,∴OE=t-1.当△OEQ∽△MPF时,有OEMP=OQMF,∴t-11=12t-1t,无解;当△OEQ∽△MFP时,有OEMP=OQMF,∴t-1t=12t-11,解得t=2±2或t=2-2(舍去),综上所述,当t=2-2,1+174,2,2+2时,使得以点Q,O,E为顶点的三角形与以点P,M,F为顶点的三角形相似.
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