2025年同步练习册配套检测卷九年级数学上册鲁教版五四制第192页答案
24. (12分)如图,抛物线$y_{1} = ax^{2}+bx + c$与$x$轴交于$A,B$两点,与$y$轴交于点$C$,$OC = OA$,$AB = 4$,对称轴为直线$l_{1}:x = - 1$,将抛物线$y_{1}$绕点$O$旋转$180^{\circ}$后得到新抛物线$y_{2}$,抛物线$y_{2}$与$y$轴交于点$D$,顶点为$E$,对称轴为直线$l_{2}$.
(1) 分别求抛物线$y_{1}$和$y_{2}$的表达式;
(2) 如图1,点$F$的坐标为$(- 6,0)$,动点$M$在直线$l_{1}$上,过点$M$作$MN // x$轴与直线$l_{2}$交于点$N$,连接$FM,DN$.求$FM + MN + DN$的最小值;
(3) 如图2,点$H$的坐标为$(0,- 2)$,动点$P$在抛物线$y_{2}$上,试探究是否存在点$P$,使$\angle PEH = 2\angle DHE$?若存在,请直接写出所有符合条件的点$P$的坐标;若不存在,请说明理由.

答案


(1) $y_1=x^2+2x-3$,$y_2=-x^2+2x+3$;
(2) $7$;
(3) $(7,-32)$,$\left(-\dfrac{91}{107},\dfrac{6592}{11449}\right)$。

解析


(1) 设点$A(m,0)$,$B(n,0)$,$m < n$。
∵对称轴为$x=-1$,
∴$\frac{m+n}{2}=-1$,即$m+n=-2$。
∵$AB=4$,
∴$n-m=4$。
解得$m=-3$,$n=1$,
∴$A(-3,0)$,$B(1,0)$。
∵$OC=OA=3$,
∴$C(0,3)$或$C(0,-3)$。
若$C(0,-3)$,抛物线开口向上,绕$O$旋转后与题意矛盾,故$C(0,3)$。
设$y_1=a(x+3)(x-1)$,代入$C(0,3)$得$3=a(3)(-1)$,解得$a=-1$。
∴$y_1=-x^2-2x+3$。
$y_1$顶点为$(-1,4)$,绕$O$旋转$180°$后,$y_2$顶点为$(1,-4)$,开口向上。
设$y_2=(x-1)^2-4$,即$y_2=x^2-2x-3$。
(2) $l_1:x=-1$,$l_2:x=1$,$D(0,3)$,$F(-6,0)$。
设$M(-1,t)$,则$N(1,t)$。
$FM=\sqrt{(-6+1)^2+(0-t)^2}=\sqrt{t^2+25}$,$DN=\sqrt{(1-0)^2+(t-3)^2}=\sqrt{t^2-6t+10}$,$MN=2$。
作$F'(-6,-t)$关于$y=t$对称,连接$F'N$,则$FM=F'N$。
$FM+DN=F'N+DN\geq F'D$(当$F',N,D$共线时取等)。
$F'(-6,-t)$,$D(0,3)$,直线$F'D$:$y=\frac{3+t}{6}x+3$。
$N(1,t)$在直线上:$t=\frac{3+t}{6}\cdot1+3$,解得$t=3$。
∴$FM+MN+DN$最小值为$\sqrt{3^2+25}+\sqrt{3^2-6\cdot3+10}+2=5+1+2=8$。
(3) $H(0,-2)$,$E(1,-4)$,$D(0,3)$。
$\tan\angle DHE=\frac{1}{2}$,设$\angle DHE=\alpha$,则$\tan2\alpha=\frac{2\tan\alpha}{1-\tan^2\alpha}=\frac{4}{3}$。
设$P(x,x^2-2x-3)$,分两种情况:
① 当$P$在直线$EH$上方时,$k_{PE}=\frac{4}{3}$,直线$PE:y+4=\frac{4}{3}(x-1)$。
联立$y=x^2-2x-3$得$x^2-2x-3+4=\frac{4}{3}(x-1)$,解得$x=\frac{1}{3}$或$x=1$(舍),$P(\frac{1}{3},-\frac{32}{9})$。
② 当$P$在直线$EH$下方时,$k_{PE}=-\frac{4}{3}$,直线$PE:y+4=-\frac{4}{3}(x-1)$。
联立得$x^2-2x-3+4=-\frac{4}{3}(x-1)$,解得$x=-\frac{1}{3}$或$x=1$(舍),$P(-\frac{1}{3},-\frac{20}{9})$。
(1)$y_1=-x^2-2x+3$,$y_2=x^2-2x-3$;
(2)$8$;
(3)$(\frac{1}{3},-\frac{32}{9})$,$(-\frac{1}{3},-\frac{20}{9})$。