内容正文:
专项27 二次函数与相似三角形有关的问题
关函数与相似三角形的问题一般 三个解决途径:
(1)求相似三角形的第三个顶点时, 先要分析已知三角形的边和角的特 点,进而得出已知三角形是否为特 殊三角形.根据未知三角形中已知 边与已知三角形的可能对应边分类 讨论;
(2)利用已知三角形中对应角,在未 知三角形中利用勾股定理、三角函 数来推导边的大小;
(3)若两个三角形的各边均未给出, 则应先设所求点的坐标进而用函数 解析式来表示各边的长度,之后利 用相似来列方程求解.
【典例1】(2019•娄底)如图,抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于点A(﹣1,0),点B(3,0),与y轴交于点C,且过点D(2,﹣3).点P、Q是抛物线y=ax2+bx+c上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)直线OQ与线段BC相交于点E,当△OBE与△ABC相似时,求点Q的坐标.
【解答】解:(1)函数的表达式为:y=a(x+1)(x﹣3),将点D坐标代入上式并解得:a=1,
故抛物线的表达式为:y=x2﹣2x﹣3…①;
(2)∵OB=OC=3,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
∵∠ABC=∠OBE,故△OBE与△ABC相似时,分为两种情况:
①当∠ACB=∠BOQ时,
AB=4,BC=3,AC=,
过点A作AH⊥BC于点H,
S△ABC=×AH×BC=AB×OC,解得:AH=2,
则sin∠ACB==,则tan∠ACB=2,
则直线OQ的表达式为:y=﹣2x…②,
联立①②并解得:x=或﹣,
故点Q(,﹣2)或(﹣,2),
②∠BAC=∠BOQ时,
tan∠BAC==3=tan∠BOQ,
则点Q(n,﹣3n),
则直线OQ的表达式为:y=﹣3x…③,
联立①③并解得:x=,
故点Q(,)或(,);
综上,当△OBE与△ABC相似时,Q的坐标为:(,﹣2)或(﹣,2)或(,)或(,).
【变式1-1】(2022•贵港)如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c经过A(0,3)和B(,﹣)两点,直线AB与x轴相交于点C,P是直线AB上方的抛物线上的一个动点,PD⊥x轴交AB于点D.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)若以A,P,D为顶点的三角形与△AOC相似,请直接写出所有满足条件的点P,点D的坐标.
【解答】解:(1)将A(0,3)和B(,﹣)代入y=﹣x2+bx+c,
,
解得,
∴该抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3;
(3)①当△AOC∽△DPA时,
∵PD⊥x轴,∠DPA=90°,
∴点P纵坐标是3,横坐标x>0,
即﹣x2+2x+3=3,解得x=2,
∴点D的坐标为(2,0);
∵PD⊥x轴,
∴点P的横坐标为2,
∴点P的纵坐标为:y=﹣22+2×2+3=3,
∴点P的坐标为(2,3),点D的坐标为(2,0);
②当△AOC∽△DAP时,
此时∠APG=∠ACO,
过点A作AG⊥PD于点G,
∴△APG∽△ACO,
∴,
设点P的坐标为(m,﹣m2+2m+3),则D点坐标为(m,﹣m+3),
则,
解得:m=,
∴D点坐标为(,1),P点坐标为(,),
综上,点P的坐标为(2,3),点D的坐标为(2,0)或P点坐标为(,),D点坐标为(,1).
【变式1-2】(2022•绵阳)如图,抛物线y=ax2+bx+c交x轴于A(﹣1,0),B两点,交y轴于点C(0,3),顶点D的横坐标为1.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在y轴的负半轴上是否存在点P使∠APB+∠ACB=180°,若存在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由;
(3)过点C作直线l与y轴垂直,与抛物线的另一个交点为E,连接AD,AE,DE,在直线l下方的抛物线上是否存在一点M,过点M作MF⊥l,垂足为F,使以M,F,E三点为顶点的三角形与△ADE相似?若存在,请求出M点的坐标,若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵顶点D的横坐标为1,
∴抛物线的对称轴为直线x=1,
∵A(﹣1,0),
∴B(3,0),
∴设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣3),
将C(0,3)代入抛物线的解析式,
则﹣3a=3,
解得a=﹣1,
∴抛物线的解析式为:y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3.
(2)存在,P(0,﹣1),理由如下:
∵∠APB+∠ACB=180°,
∴∠CAP+∠CBP=180°,
∴点A,C,B,P四点共圆,如图所示,
由(1)知,OB=OC=3,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
∴∠APC=∠ABC=45°,
∴△AOP是等腰直角三角形,
∴OP=OA=1,
∴P(0,﹣1).
(3)存在,理由如下:
由(1)知抛物线的解析式为:y=﹣x2+2x+3,
∴D(1,4),
由抛物线的对称性可知,E(2,3),
∵A(﹣1,0),
∴AD=2,DE=,A