Question

如圖，已知點A的坐標(biāo)是（-1，0），點B的坐標(biāo)是（9，0），以AB為直徑作⊙O′，交y軸的負(fù)半軸于點C，連接AC、BC，過A、B、C三點作拋物線．
（1）求點C的坐標(biāo)及拋物線的解析式；
（2）點E是AC延長線上一點，∠BCE的平分線CD交⊙O′于點D，求點D的坐標(biāo)；并直接寫出直線BC、直線BD的解析式；
（3）在（2）的條件下，拋物線上是否存在點P，使得∠PDB=∠CBD，若存在，請求出點P的坐標(biāo)，若不存在，請說明理由．

Answer 1

解：（1）∵以AB為直徑作⊙O′，交y軸的負(fù)半軸于點C，
∴∠OCA+∠OCB=90°，
又∵∠OCB+∠OBC=90°，
∴∠OCA=∠OBC，
又∵∠AOC=∠COB=90°，
∴△AOC∽△COB，
∴．
又∵A（-1，0），B（9，0），
∴，
解得OC=3（負(fù)值舍去）．
∴C（0，-3），
故設(shè)拋物線解析式為y=a（x+1）（x-9），
∴-3=a（0+1）（0-9），解得a=，
∴二次函數(shù)的解析式為y=（x+1）（x-9），
即y=x²-x-3．

（2）∵AB為O′的直徑，且A（-1，0），B（9，0），
∴OO′=4，O′（4，0），
∵點E是AC延長線上一點，∠BCE的平分線CD交⊙O′于點D，
∴∠BCD=∠BCE=×90°=45°，
連接O′D交BC于點M，
則∠BO′D=2∠BCD=2×45°=90°，OO′=4，O′D=AB=5．
∴O′D⊥x軸
∴D（4，-5）．
∴設(shè)直線BD的解析式為y=kx+b，
∴，
解得
∴直線BD的解析式為y=x-9．
∵C（0，-3），
設(shè)直線BC的解析式為：y=ax+b，
∴，
解得：，
∴直線BC的解析式為：y=x-3．


（3）假設(shè)在拋物線上存在點P，使得∠PDB=∠CBD，
解法一：設(shè)射線DP交⊙O′于點Q，則 =．
分兩種情況（如圖所示）：
①∵O′（4，0），D（4，-5），B（9，0），C（0，-3）．
∴把點C、D繞點O′逆時針旋轉(zhuǎn)90°，使點D與點B重合，則點C與點Q₁重合，
因此，點Q₁（7，-4）符合 =，
∵D（4，-5），Q₁（7，-4），
∴用待定系數(shù)法可求出直線DQ₁解析式為y=x-．
解方程組
得
∴點P₁坐標(biāo)為（ ，），坐標(biāo)為（ ，）不符合題意，舍去．
②∵Q₁（7，-4），
∴點Q₁關(guān)于x軸對稱的點的坐標(biāo)為Q₂（7，4）也符合 =．
∵D（4，-5），Q₂（7，4）．
∴用待定系數(shù)法可求出直線DQ₂解析式為y=3x-17．
解方程組
得 ，
即
∴點P₂坐標(biāo)為（14，25），坐標(biāo)為（3，-8）不符合題意，舍去．
∴符合條件的點P有兩個：P₁（ ，），P₂（14，25）．
解法二：分兩種情況（如圖所示）：
①當(dāng)DP₁∥CB時，能使∠PDB=∠CBD．
∵B（9，0），C（0，-3）．
∴用待定系數(shù)法可求出直線BC解析式為y=x-3．
又∵DP₁∥CB，
∴設(shè)直線DP₁的解析式為y=x+n．
把D（4，-5）代入可求n=-，
∴直線DP₁解析式為y=x-．
解方程組
得
∴點P₁坐標(biāo)為（ ，）或（ ，）（不符合題意舍去）．
②在線段O′B上取一點N，使BN=DM時，得△NBD≌△MDB（SAS），
∴∠NDB=∠CBD．
由①知，直線BC解析式為y=x-3．
取x=4，得y=-，
∴M（4，-），
∴O′N=O′M=，
∴N（ ，0），
又∵D（4，-5），
∴直線DN解析式為y=3x-17．
解方程組
得 ，

∴點P₂坐標(biāo)為（14，25），坐標(biāo)為（3，-8）不符合題意，舍去．
∴符合條件的點P有兩個：P₁（ ，），P₂（14，25）．
解法三：分兩種情況（如圖所示）：
①求點P₁坐標(biāo)同解法二．
②過C點作BD的平行線，交圓O′于G，
此時，∠GDB=∠GCB=∠CBD．
由（2）題知直線BD的解析式為y=x-9，
又∵C（0，-3）
∴可求得CG的解析式為y=x-3，
設(shè)G（m，m-3），作GH⊥x軸交于x軸與H，
連接O′G，在Rt△O′GH中，利用勾股定理可得，m=7，
由D（4，-5）與G（7，4）可得，
DG的解析式為y=3x-17，
解方程組
得 ，
即
∴點P₂坐標(biāo)為（14，25），坐標(biāo)為（3，-8）不符合題意舍去．
∴符合條件的點P有兩個：P₁（ ，），P₂（14，25）．
分析：（1）已知了A、B兩點的坐標(biāo)即可得出OA、OB的長，在直角三角形ACB中由于OC⊥AB，因此可用射影定理求出OC的長，即可得出C點的坐標(biāo)．然后用待定系數(shù)法即可求出拋物線的解析式；
（2）本題的關(guān)鍵是得出D點的坐標(biāo)，CD平分∠BCE，如果連接O′D，那么根據(jù)圓周角定理即可得出∠DO′B=2∠BCD=∠BCE=90°由此可得出D的坐標(biāo)為（4，-5）．根據(jù)B、D兩點的坐標(biāo)即可用待定系數(shù)法求出直線BD的解析式；
（3）本題要分兩種情況進行討論：
①過D作DP∥BC，交D點右側(cè)的拋物線于P，此時∠PDB=∠CBD，可先用待定系數(shù)法求出直線BC的解析式，然后根據(jù)BC與DP平行，那么直線DP的斜率與直線BC的斜率相同，因此可根據(jù)D的坐標(biāo)求出DP的解析式，然后聯(lián)立直線DP的解析式和拋物線的解析式即可求出交點坐標(biāo)，然后將不合題意的舍去即可得出符合條件的P點．
②同①的思路類似，先作與∠CBD相等的角：在O′B上取一點N，使BN=BM．可通過證△NBD≌△MDB，得出∠NDB=∠CBD，然后同①的方法一樣，先求直線DN的解析式，進而可求出其與拋物線的交點即P點的坐標(biāo)．綜上所述可求出符合條件的P點的值．
點評：本題著重考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式、三角形相似及全等、探究角相等的構(gòu)成情況等知識點，綜合性強，考查學(xué)生分類討論，數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法．