内容正文:
类型四 直角三角形问题(含矩形问题)
函数微技能——分类讨论思想确定动点位置
一阶
例8 如图,已知抛物线交x轴于A、B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,连接AC.
探究1:在抛物线对称轴上找一点P,使得△ACP为直角三角形;
例8题图①
解:①若AC为Rt△ACP的直角边时,在图①中画出所有满足条件的点P的示意图(保留作图痕迹);
①满足条件的点P如解图①所示,即P1,P2;
例8题图①
例8题解图①
【方法总结】二次函数中直角三角形的存在性一般要分情况讨论;以探究1为例,若AC为Rt△ACP的直角边,
作图方法:___________________________________________________,
所找点P为____________________________;
若AC为Rt△ACP的斜边,
作图方法:_____________________,
所找点P为_____________________________.
分别过点A、C作AC的垂线,垂线与抛物线对称轴的交点
以AC的中点D为圆心
AC长为直径作圆
对称轴与⊙D的交点
②若AC为Rt△ACP的斜边,在图②中画出所有满足条件的点P的示意图(保留作图痕迹);
例8题图②
②满足条件的点P如解图②所示,即P3,P4;
例8题解图②
探究2:在抛物线上找一点E,使得△BCE为直角三角形.在图③中画出所有满足条件的点E的示意图(保留作图痕迹);
例8题图③
满足条件的点E如解图③所示即E1,E2;
例8题解图③
探究3: 在抛物线上找一点E,平面内找一点Q,使得以E、Q、B、C为顶点的四边形为矩形.在图④中画出所有满足条件的点E、Q的示意图(保留作图痕迹).
例8题图④
满足条件的点E、Q如解图④所示,即E3、E4、Q1、Q2.
例8题解图④
【方法总结】二次函数中矩形的存在性问题可考虑将其转化为直角三角形的问题,如探究3中,只需先画出△BCE为直角三角形的点E,再确定Rt△BCE斜边的中点,然后利用矩形对角线互相平分的性质确定点Q的位置.
设问突破
二阶
例9 抛物线y= x2-x-4与x轴交于点A、B(点A在点B左侧),与y轴交于点C.
一题多设问
(1)若点F是x轴上的一点,点D为抛物线的顶点,是否存在点F,使得△FBD为直角三角形,若存在,求出点F的坐标;若不存在,请说明理由;
例9题图①
【思维教练】要使△FBD为直角三角形,可分两种情况:①BD为Rt△FBD的直角边,利用两垂直直线解析式中k的关系求出直线DF的解析式,进而求得点F的坐标;②BD为Rt△FBD的斜边,利用垂直的性质即可求解;
(1)解:存在.分以下两种情况:
①当BD为Rt△FBD的直角边时,如解图①,
过点B作BD的垂线,与x轴无其他交点,
故此情况不存在点F.过点D作BD的垂线
交x轴于点F1,
例9题解图①
∵抛物线的解析式为y= x2-x-4,∴B(4,0),D(1,- ),
∴直线BD的解析式为y= x-6,
∵DF1⊥BD1,∴可设直线DF1的解析式为y=- x+b,
将D(1,- )代入y=- x+b,得b=- ,
∴直线DF1的解析式为y=- x- ,
当y=0时,- x- =0, 解得x=- ,
∴点F1的坐标为(- ,0);
例9题解图①
②当BD为Rt△FBD的斜边时,如解图①,以BD的中点E为圆心,BE长为半径画圆,圆与x轴交于点F2,
∵点B在x轴上,
∴DF2⊥OB,
∴点F2的坐标为(1,0).
综上所述,点F的坐标为(- ,0)或(1,0);
例9题解图①
【思维教练】要使△PAC为直角三角形,可分两种情况:
①AC为Rt△PAC的直角边,利用两垂直直线解析式中k的关系求出直线AP的解析式,与抛物线解析式联立即可求得点P的坐标;
②AC为Rt△PAC的斜边,通过辅助圆来判断是否
存在点P即可;
(2)若点P是抛物线上的一点,是否存在点P,使得△PAC为直角三角形,若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
例9题图②
(2)解:存在.分以下两种情况:
∵抛物线的解析式为y= x2-x-4,
∴A(-2,0),C(0,-4),
∴直线AC的解析式为y=-2x-4,
设直线AP1的解析式为y= x+d,
将A(-2,0)代入y= x+d,得d=1,
∴直线AP1的解析式为y= x+1,
例9题图②
①当AC为Rt△PAC的直角边时,如解图②,过点A作AC的垂线交抛物线于点P1,连接P1C,过点C作AC的垂线交抛物线于点P2,连接P