年福建省中考数学试卷(B卷)
25.(14.00分)已知抛物线y=ax2+bx+c过点A(0,2),且抛物线上任意不同两点M(x1,y1),N(x2,y2)都满足:当x1<x2<0时,(x1﹣x2)(y1﹣y2)>0;当0<x1<x2时,(x1﹣x2)(y1﹣y2)<0.以原点O为圆心,OA为半径的圆与抛物线的另两个交点为B,C,且B在C的左侧,△ABC有一个内角为60°.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若MN与直线y=﹣2根号3x平行,且M,N位于直线BC的两侧,y1>y2,解决以下问题:
①求证:BC平分∠MBN;
②求△MBC外心的纵坐标的取值范围.
(1)由A的坐标确定出c的值,根据已知不等式判断出y1﹣y2<0,可得出抛物线的增减性,确定出抛物线对称轴为y轴,且开口向下,求出b的值,如图1所示,可得三角形ABC为等边三角形,确定出B的坐标,代入抛物线解析式即可;
(2)①设出点M(x1,﹣x1^2+2),N(x2,﹣x2^2+2),由MN与已知直线平行,得到k值相同,表示出直线MN解析式,进而表示出ME,BE,NF,BF,求出tan∠MBE与tan∠NBF的值相等,进而得到BC为角平分线;
②三角形的外心即为三条垂直平分线的交点,得到y轴为BC的垂直平分线,设P为外心,利用勾股定理化简PB^2=PM^2,确定出△MBC外心的纵坐标的取值范围即可.
怎么样?看完分析后有想法吗?能自己试着先做一下吗?
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解:(1)∵抛物线过点A(0,2),
∴c=2,
当x1<x2<0时,x1﹣x2<0,由(x1﹣x2)(y1﹣y2)>0,得到y1﹣y2<0,
∴当x<0时,y随x的增大而增大,
同理当x>0时,y随x的增大而减小,
∴抛物线的对称轴为y轴,且开口向下,即b=0,
∵以O为圆心,OA为半径的圆与抛物线交于另两点B,C,如图1所示,
∴△ABC为等腰三角形,
∵△ABC中有一个角为60°,
∴△ABC为等边三角形,且OC=OA=2,
设线段BC与y轴的交点为点D,则有BD=CD,且∠OBD=30°,
∴BD=OBcos30°=根号3,OD=OBsin30°=1,
∵B在C的左侧,
∴B的坐标为(﹣根号3,﹣1),
∵B点在抛物线上,且c=2,b=0,
∴3a+2=﹣1,
解得:a=﹣1,
则抛物线解析式为y=﹣x^2+2;
(2)①由(1)知,点M(x1,﹣x1^2+2),N(x2,﹣x2^2+2),
∵MN与直线y=﹣2根号3x平行,
∴设直线MN的解析式为y=﹣2根号3x+m,则有﹣x1^2+2=﹣2根号3x1+m,即m=﹣x1^2+2根号3x1+2,
∴直线MN解析式为y=﹣2根号3x﹣x1^2+2根号3x1+2,
把y=﹣2根号3x﹣x1^2+2根号3x1+2代入y=﹣x^2+2,解得:x=x1或x=2根号3﹣x1,
∴x2=2根号3﹣x1,即y2=﹣(2根号3﹣x1)^2+2=﹣x1^2+4根号3x1﹣10,
作ME⊥BC,NF⊥BC,垂足为E,F,如图2所示,
∵M,N位于直线BC的两侧,且y1>y2,则y2<﹣1<y1≤2,且﹣根号3<x1<x2,
∴ME=y1﹣(﹣1)=﹣x1^2+3,BE=x1﹣(﹣根号3)=x1+根号3,NF=﹣1﹣y2=x1^2﹣4根号3x1+9,BF=x2﹣(﹣根号3)=3根号3﹣x1,
在Rt△BEM中,tan∠MBE=ME/BE=-x1^2+根号3/(x1+根号3)=根号3﹣x1,
在Rt△BFN中,tan∠NBF=NF/BF=(x1^2-4根号3x1+9)/3根号3-x1=(x1-2根号3)^2-3/3根号3-x1=(x1-3根号3)(x1-根号3)/3根号3-x1=根号3﹣x1,
∵tan∠MBE=tan∠NBF,
∴∠MBE=∠NBF,
则BC平分∠MBN;
②∵y轴为BC的垂直平分线,
△MBC的外心为P(0,y0),则PB=PM,即PB^2=PM^2,
根据勾股定理得:3+(y0+1)^2=x1^2+(y0﹣y1)^2,
∵x1^2=2﹣y2,
∴y02+2y0+4=(2﹣y1)+(y0﹣y1)^2,即y0=1/2y1﹣1,
由①得:﹣1<y1≤2,
∴﹣3/2<y0≤0,
则△MBC的外心的纵坐标的取值范围是﹣3/2<y0≤0.