Question

如圖，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，△OAB的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)為（10，0），頂點(diǎn)B在第一象限內(nèi)，且|AB|=3，sin∠OAB=．
（1）若點(diǎn)C是點(diǎn)B關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)，求經(jīng)過(guò)O、C、A三點(diǎn)的拋物線的函數(shù)表達(dá)式；
（2）在（1）中，拋物線上是否存在一點(diǎn)P，使以P、O、C、A為頂點(diǎn)的四邊形為梯形？若存在，求出點(diǎn)P的坐標(biāo)；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由；
（3）若將點(diǎn)O、點(diǎn)A分別變換為點(diǎn)Q（-2k，0）、點(diǎn)R（5k，0）（k＞1的常數(shù)），設(shè)過(guò)Q、R兩點(diǎn)，且以QR的垂直平分線為對(duì)稱軸的拋物線與y軸的交點(diǎn)為N，其頂點(diǎn)為M，記△QNM的面積為S_△QMN，△QNR的面積S_△QNR，求S_△QMN：S_△QNR的值．

Answer 1

【答案】分析：（1）欲求過(guò)O、C、A三點(diǎn)的拋物線解析式，需要先求出C點(diǎn)的坐標(biāo)，過(guò)B作BD⊥x軸于D，在Rt△ABD中，通過(guò)解直角三角形，可求得B點(diǎn)坐標(biāo)，然后根據(jù)關(guān)于x軸對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo)特征，得到點(diǎn)C的坐標(biāo)，從而利用待定系數(shù)法來(lái)求得該拋物線的解析式．
（2）若以P、O、C、A為頂點(diǎn)的四邊形為梯形，則此四邊形中，必有一組對(duì)邊平行，且不相等；可分別過(guò)O、C、A作AC、OA、OC的平行線，那么所求的P點(diǎn)，必在這些平行線與拋物線的交點(diǎn)中，然后再分別判定所得四邊形的平行邊是否相等即可，若相等，則所得四邊形為平行四邊形，不符合題意，若不相等，則所求四邊形為梯形，那么所作平行線與拋物線的交點(diǎn)即為所求的P點(diǎn)．
（3）此題可首先表示出拋物線的解析式，然后分兩種情況：①拋物線開(kāi)口向上，②拋物線開(kāi)口向下；解法一致，首先得到M、N、Q、R的坐標(biāo)，△QNR的面積可直接求出，而△QMN的面積可通過(guò)作x軸的垂線，利用割補(bǔ)法來(lái)求得；進(jìn)而可得到它們的面積比．
解答：解：（1）如圖，過(guò)點(diǎn)B作BD⊥OA于點(diǎn)D．在Rt△ABD中，
∵|AB|=，sin∠OAB=，
∴|BD|=|AB|•sin∠OAB=×=3．
又由勾股定理，得=
∴|OD|=|OA|-|AD|=10-6=4．
∵點(diǎn)B在第一象限，
∴點(diǎn)B的坐標(biāo)為（4，3）． …3分
設(shè)經(jīng)過(guò)O（0，0）、C（4，-3）、A（10，0）三點(diǎn)的拋物線的函數(shù)表達(dá)式為y=ax²+bx（a≠0）．
由
∴經(jīng)過(guò)O、C、A三點(diǎn)的拋物線的函數(shù)表達(dá)式為．…2分

（2）假設(shè)在（1）中的拋物線上存在點(diǎn)P，使以P、O、C、A為頂點(diǎn)的四邊形為梯形
①∵點(diǎn)C（4，-3）不是拋物線的頂點(diǎn)，
∴過(guò)點(diǎn)C作直線OA的平行線與拋物線交于點(diǎn)P₁．則直線CP₁的函數(shù)表達(dá)式為y=-3．
對(duì)于，
令y=-3則得x=4或x=6．
∴
而點(diǎn)C（4，-3），
∴P₁（6，-3）．
在四邊形P1AOC中，CP₁∥OA，顯然|CP₁|≠|(zhì)OA|．
∴點(diǎn)P₁（6，-3）是符合要求的點(diǎn)． …1分
②若AP₂∥CO．
設(shè)直線CO的函數(shù)表達(dá)式為y=k₁x．
將點(diǎn)C（4，-3）代入，
得4k₁=-3
∴
∴直線CO的函數(shù)表達(dá)式為．
于是可設(shè)直線AP₂的函數(shù)表達(dá)式為．
將點(diǎn)A（10，0）代入，得．
∴直線AP₂的函數(shù)表達(dá)式為．
由，
即（x-10）（x+6）=0．
∴而點(diǎn)A（10，0），
∴P₂（-6，12）．
過(guò)點(diǎn)P₂作P₂E⊥x軸于點(diǎn)E，則|P₂E|=12．
在Rt△AP₂E中，由勾股定理，得．
而|CO|=|OB|=5．
∴在四邊形P₂OCA中，AP₂∥CO，但|AP₂|≠|(zhì)CO|．
∴點(diǎn)P₂（-6，12）是符合要求的點(diǎn)． …1分
③若OP₃∥CA，設(shè)直線CA的函數(shù)表達(dá)式為y=k₂x+b₂將點(diǎn)A（10，0）、C（4，-3）代入，
得
∴直線CA的函數(shù)表達(dá)式為．
∴直線OP₃的函數(shù)表達(dá)式為，由，
即x（x-14）=0．
∴
而點(diǎn)O（0，0），
∴P₃（14，7）．過(guò)點(diǎn)P₃作P₃E⊥x軸于點(diǎn)E，則|P₃E|=7．
在Rt△OP₃E中，由勾股定理，得．而|CA|=|AB|=．
∴在四邊形P₃OCA中，OP₃∥CA，但|OP₃|≠|(zhì)CA|．
∴點(diǎn)P₃（14，7）是符合要求的點(diǎn)． …1分
綜上可知，在（1）中的拋物線上存在點(diǎn)P₁（6，-3）、P₂（-6，12）、P₃（14，7），
使以P、O、C、A為頂點(diǎn)的四邊形為梯形． …1分

（3）由題知，拋物線的開(kāi)口可能向上，也可能向下．
①當(dāng)拋物線開(kāi)口向上時(shí)，則此拋物線與y軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)N．
可設(shè)拋物線的函數(shù)表達(dá)式為y=a（x+2k）（x-5k）（a＞0）．
即y=ax²-3akx-10ak²=．
如圖，過(guò)點(diǎn)M作MG⊥x軸于點(diǎn)G．
∵Q（-2k，0）、R（5k，0）、G（、N（0，-10ak²）、M，
∴|QO|=2k，|QR|=7k，|OG|=，|QG|=．
∴•|QR|•|ON|
=×7k×10ak²=35ak³．
S_△QMN=•|QO|•|ON|+（|ON|+|GM|）•|OG|-•|QG|•|GM|=
=．
∴．…2分
②當(dāng)拋物線開(kāi)口向下時(shí)，則此拋物線與y軸的正半軸交于點(diǎn)N，同理，可得S_△QNM：S_△QNR=3：20．…1分
綜上所知，S_△QNM：S_△QNR的值為3：20． …1分
點(diǎn)評(píng)：此題考查了拋物線解析式的確定、梯形的判定、三角形面積的求法等重要知識(shí)點(diǎn)，（2）（3）小題中，都用到了分類討論的數(shù)學(xué)思想，難點(diǎn)在于考慮問(wèn)題要全面，做到不重不漏．