(2009•三明)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線y=-x2+bx+c與x軸交于A(1,0)、B(5,0)兩點(diǎn).
(1)求拋物線的解析式和頂點(diǎn)C的坐標(biāo);
(2)設(shè)拋物線的對稱軸與x軸交于點(diǎn)D,將∠DCB繞點(diǎn)C按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),角的兩邊CD和CB與x軸分別交于點(diǎn)P、Q,設(shè)旋轉(zhuǎn)角為α(0°<α≤90°).
①當(dāng)α等于多少度時(shí),△CPQ是等腰三角形?
②設(shè)BP=t,AQ=s,求s與t之間的函數(shù)關(guān)系式.

【答案】分析:(1)已知拋物線過A,B兩點(diǎn),可將A,B的坐標(biāo)代入拋物線的解析式中用待定系數(shù)法即可求出拋物線的解析式.然后可根據(jù)拋物線的解析式得出頂點(diǎn)C的坐標(biāo).
(2)①本題要分三種情況進(jìn)行討論:
當(dāng)CQ=CP時(shí),∠PCD=∠QCD=22.5°,因此旋轉(zhuǎn)角α=22.5°;
當(dāng)CQ=QP時(shí),∠CPQ=∠PCQ=45°,因此P,A重合.旋轉(zhuǎn)角為45°;
當(dāng)CP=QP時(shí),∠CQP=∠PCQ=45°,因此旋轉(zhuǎn)角α=0°,根據(jù)α的取值范圍可知此種情況是不成立的.由此可得出旋轉(zhuǎn)角為22.5°或45°時(shí),△CPQ是等腰三角形.
②本題可根據(jù)相似三角形來求.分兩種情況進(jìn)行討論:
當(dāng)0°<α≤45°時(shí),由于∠A=∠B=45°,∠ACQ和∠BPC都是45°加上一個(gè)相同的角,因此△ACQ∽△BPC,即可通過相似三角形得出關(guān)于BP,AQ,AC,BC的比例關(guān)系式,由于AC,BC的值可通過A,B,C三點(diǎn)的坐標(biāo)來求出,由此可得出s,t的函數(shù)關(guān)系式.
當(dāng)45°<α<90°時(shí),與一的求法完全相同.
解答:解:(1)根據(jù)題意,得,
解得
∴y=-x2+3x-=-(x-3)2+2,
∴頂點(diǎn)C的坐標(biāo)為(3,2).

(2)①∵CD=DB=AD=2,CD⊥AB,
∴∠DCB=∠CBD=45度.
若CQ=CP,則∠PCD=∠PCQ=22.5度.
∴當(dāng)α=22.5°時(shí),△CPQ是等腰三角形.
ⅱ)若CQ=PQ,則∠CPQ=∠PCQ=45°,
此時(shí)點(diǎn)Q與D重合,點(diǎn)P與A重合.
∴當(dāng)α=45°時(shí),
△CPQ是等腰三角形.
若PC=PQ,∠PCQ=∠PQC=45°,此時(shí)點(diǎn)Q與B重合,點(diǎn)P與D重合.
∴α=0°,不合題意.
∴當(dāng)α=22.5°或45°時(shí),△CPQ是等腰三角形.

②連接AC,∵AD=CD=2,CD⊥AB,
∴∠ACD=∠CAD=45°,AC=BC=
當(dāng)0°<α≤45°時(shí),
∵∠ACQ=∠ACP+∠PCQ=∠ACP+45度.
∠BPC=∠ACP+∠CAD=∠ACP+45度.
∴∠ACQ=∠BPC.
又∵∠CAQ=∠PBC=45°,
∴△ACQ∽△BPC.

∴AQ•BP=AC•BC=×=8
當(dāng)45°<α<90°時(shí),同理可得AQ•BP=AC•BC=8,

點(diǎn)評:本題著重考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式、圖形旋轉(zhuǎn)變換、三角形相似、探究等腰三角形的構(gòu)成情況等重要知識點(diǎn),綜合性強(qiáng),能力要求較高.考查學(xué)生分類討論,數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法.
練習(xí)冊系列答案
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(2)設(shè)拋物線的對稱軸與x軸交于點(diǎn)D,將∠DCB繞點(diǎn)C按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),角的兩邊CD和CB與x軸分別交于點(diǎn)P、Q,設(shè)旋轉(zhuǎn)角為α(0°<α≤90°).
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A.AD∥BC
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