Question

已知兩直線(xiàn)l₁、l₂分別經(jīng)過(guò)點(diǎn)A（3，0），點(diǎn)B（-1，0），并且當(dāng)兩條直線(xiàn)同時(shí)相交于y軸負(fù)半軸的點(diǎn)C時(shí)，恰好有l(wèi)₁⊥l₂，經(jīng)過(guò)點(diǎn)A、B、C的拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸與直線(xiàn)l₂交于點(diǎn)K，如圖所示．
（1）求拋物線(xiàn)的解析式；
（2）在拋物線(xiàn)上是否存在點(diǎn)P，使得以A、B、C、P為頂點(diǎn)的四邊形的面積等于△ABC的面積的倍？若存在，求出點(diǎn)P的坐標(biāo)；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．
（3）將直線(xiàn)l₁按順時(shí)針?lè)较蚶@點(diǎn)C旋轉(zhuǎn)α°（0＜α＜90），與拋物線(xiàn)的另一個(gè)交點(diǎn)為M．求在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中△MCK為等腰三角形時(shí)的α的值．

Answer 1

解：（1）在Rt△ABC中，OB=1，OA=3，且CO⊥AB；
∴OC==，則 C（0，-）；
設(shè)拋物線(xiàn)的解析式為：y=a（x+1）（x-3），代入點(diǎn)C的坐標(biāo)后，得：
a（0+1）（0-3）=-，a=
∴拋物線(xiàn)的解析式：y=（x+1）（x-3）=x²-x-．

（2）易知OA=3、OB=1、OC=，則：S_△ABC=AB•OC=×4×=2．
①當(dāng)點(diǎn)P在x軸上方時(shí)，由題意知：S_△ABP=S_△ABC，則：
點(diǎn)P到x軸的距離等于點(diǎn)C到x軸距離的一半，即 點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為；
令y=x²-x-=，化簡(jiǎn)得：2x²-4x-9=0
解得 x=；
∴P₁（，）、P₂（，）；
②當(dāng)點(diǎn)P在拋物線(xiàn)的B、C段時(shí)，顯然△BCP的面積要小于S_△ABC，此種情況不合題意；
③當(dāng)點(diǎn)P在拋物線(xiàn)的A、C段時(shí)，S_△ACP=AC•h=S_△ABC=，則h=1；
在射線(xiàn)CK上取點(diǎn)D，使得CD=h=1，過(guò)點(diǎn)D作直線(xiàn)DE∥l₁，交y軸于點(diǎn)E，如右圖；
在Rt△CDE中，∠ECD=∠BCO=30°，CD=1，則CE=、OE=OC+CE=，點(diǎn)E（0，-）
∴直線(xiàn)DE：y=x--，聯(lián)立拋物線(xiàn)的解析式，有：
，解得：、
∴P₃（1，-）、P₄（2，-）；
綜上，存在符合條件的點(diǎn)P，且坐標(biāo)為（，）、（，）、（1，-）、（2，-）．

（3）由（1）知：y=x²-x-=（x-1）²-，
∴拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸 x=1；
在Rt△OBC中，OB=1，OC=，則∠BCO=∠1=30°、∠2=∠3=90°-∠BCO=60°、BC=2；
過(guò)點(diǎn)C作直線(xiàn)CN∥x軸，交拋物線(xiàn)于點(diǎn)N，如右圖；
由拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)性可得：N（2，-），所以 CN=2；
易知直線(xiàn)BC：y=-x-，則 K（1，-2），CK==2；
在△CKN中，∠2=60°，CN=CK=2，那么△CKN是等邊三角形----①．
Ⅰ、KC=KM時(shí)，點(diǎn)C、M關(guān)于拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng)，符合①的情況，即點(diǎn)M、N重合；
Ⅱ、KC=CN時(shí)，由于KC=BC，所以此時(shí)點(diǎn)M與B、N重合；
Ⅲ、MK=MC時(shí)，點(diǎn)M在線(xiàn)段CK的中垂線(xiàn)上，此時(shí)M、N重合；
綜上，只有一個(gè)符合條件的點(diǎn)M（即點(diǎn)N），此時(shí)直線(xiàn)l₁的旋轉(zhuǎn)角度α=∠ACN=90°-∠2=30°．
分析：（1）在Rt△ABC中，由射影定理可求出OC的長(zhǎng)，由此確定點(diǎn)C的坐標(biāo)；知道A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo)后，利用待定系數(shù)法可確定該拋物線(xiàn)的解析式．
（2）此題中，以A、B、C、P為頂點(diǎn)的四邊形可分作兩部分，若該四邊形的面積是△ABC面積的1.5倍，那么四邊形中除△ABC以外部分的面積應(yīng)是△ABC面積的一半，分三種情況：
①當(dāng)點(diǎn)P在x軸上方時(shí)，△ABP的面積應(yīng)該是△ABC面積的一半，因此點(diǎn)P的縱坐標(biāo)應(yīng)該是點(diǎn)C縱坐標(biāo)絕對(duì)值的一半，代入拋物線(xiàn)解析式中即可確定點(diǎn)P的坐標(biāo)；
②當(dāng)點(diǎn)P在B、C段時(shí)，顯然△BPC的面積要遠(yuǎn)小于△ABC面積的一半，此種情況不予考慮；
③當(dāng)點(diǎn)P在A、C段時(shí)，由A、C的長(zhǎng)以及△ACP的面積可求出點(diǎn)P到直線(xiàn)AC的距離，首先在射線(xiàn)CK上取線(xiàn)段CD，使得CD的長(zhǎng)等于點(diǎn)P到直線(xiàn)AC的距離，先求出過(guò)點(diǎn)D且平行于l₁的直線(xiàn)解析式，這條直線(xiàn)與拋物線(xiàn)的交點(diǎn)即為符合條件的點(diǎn)P．
（3）從題干的旋轉(zhuǎn)條件來(lái)看，直線(xiàn)l₁旋轉(zhuǎn)的范圍應(yīng)該是l₁、l₂中間的部分，而△MCK的腰和底并不明確，所以分情況討論：①CK=CM、②KC=KM、③MC=MK；
求出點(diǎn)K的坐標(biāo)、∠BCO的度數(shù)結(jié)合上述三種情況求解．
點(diǎn)評(píng)：該題考查了利用待定系數(shù)法確定函數(shù)解析式，圖形面積的解法以及等腰三角形的判定和性質(zhì)等重點(diǎn)知識(shí)；后兩題涉及的情況較多，應(yīng)分類(lèi)進(jìn)行討論，容易漏解．