如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点
,与y轴交于点C,且直线
过点B,与y轴交于点D,点C与点D关于x轴对称.点P是线段
上一动点,过点P作x轴的垂线交抛物线于点M,交直线
于点N.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)当的面积最大时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,在y轴上是否存在点Q,使得以三点为顶点的三角形是直角三角形,若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点
,与y轴交于点C,且直线
过点B,与y轴交于点D,点C与点D关于x轴对称.点P是线段
上一动点,过点P作x轴的垂线交抛物线于点M,交直线
于点N.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)当的面积最大时,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,在y轴上是否存在点Q,使得以三点为顶点的三角形是直角三角形,若存在,直接写出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
(1);(2)(2,0);(3)存在,(0,12)或(0,-4)或(0,
)或(0,
).
【解析】
(1)根据直线求出点B和点D坐标,再根据C和D之间的关系求出点C坐标,最后运用待定系数法求出抛物线表达式;
(2)设点P坐标为(m,0),表示出M和N的坐标,再利用三角形面积求法得出S△BMD=,再求最值即可;
(3)分当∠QMN=90°时,当∠QNM=90°时,当∠MQN=90°时,三种情况,结合相似三角形的判定和性质,分别求解即可.
【详解】
解:(1)∵直线过点B,点B在x轴上,
令y=0,解得x=6,令x=0,解得y=-6,
∴B(6,0),D(0,-6),
∵点C和点D关于x轴对称,
∴C(0,6),
∵抛物线经过点B和点C,代入,
,解得:
,
∴抛物线的表达式为:;
(2)设点P坐标为(m,0),
则点M坐标为(m,),点N坐标为(m,m-6),
∴MN=-m+6=
,
∴S△BMD=S△MNB+S△MND
=
=
=-3(m-2)2+48
当m=2时,S△BMD最大=48,
此时点P的坐标为(2,0);
(3)存在,
由(2)可得:M(2,12),N(2,-4),
设点Q的坐标为(0,n),
当∠QMN=90°时,即QM⊥MN,如图,
可得,此时点Q和点M的纵坐标相等,
即Q(0,12);
当∠QNM=90°时,即QN⊥MN,如图,
可得,此时点Q和点N的纵坐标相等,
即Q(0,-4);
当∠MQN=90°时,MQ⊥NQ,如图,
分别过点M和N作y轴的垂线,垂足为E和F,
∵∠MQN=90°,
∴∠MQE+∠NQF=90°,又∠MQE+∠QME=90°,
∴∠NQF=∠QME,
∴△MEQ∽△QFN,
∴,即
,
解得:n=或
,
∴点Q(0,)或(0,
),
综上:点Q的坐标为(0,12)或(0,-4)或(0,)或(0,
).
【点睛】
本题是二次函数综合题,考查了二次函数的表达式,相似三角形的判定和性质,直角三角形的性质,二次函数的最值,解一元二次方程,解题时要注意数形结合,分类讨论思想的运用.