Question

如圖1，已知拋物線的頂點(diǎn)為A（0，1），矩形CDEF的頂點(diǎn)C、F在拋物線上，D、E在x軸上，CF交y軸于點(diǎn)B（0，2），且其面積為8．
（1）求此拋物線的解析式；
（2）如圖2，若P點(diǎn)為拋物線上不同于A的一點(diǎn)，連接PB并延長交拋物線于點(diǎn)Q，過點(diǎn)P、Q分別作x軸的垂線，垂足分別為S、R．
①求證：PB=PS；
②判斷△SBR的形狀；
③試探索在線段SR上是否存在點(diǎn)M，使得以點(diǎn)P、S、M為頂點(diǎn)的三角形和以點(diǎn)Q、R、M為頂點(diǎn)的三角形相似？若存在，請找出M點(diǎn)的位置；若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)B點(diǎn)的坐標(biāo)以及矩形的面積可以求出矩形的四個頂點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)待定系數(shù)法就可以求出拋物線的解析式；
（2）①過點(diǎn)B作BN⊥PS，垂足為N，可以設(shè)P的坐標(biāo)是（a，a²+1），根據(jù)勾股定理就可以用a表示出PB=PS的長，由此可以證明；
②判斷△SBR的形狀，根據(jù)①同理可知BQ=QR，根據(jù)等邊對等角就可以證明∠SBR=90度，則△SBR為直角三角形；
③若以P、S、M為頂點(diǎn)的三角形與以Q、M、R為頂點(diǎn)的三角形相似，有△PSM∽△MRQ和△PSM∽△QRM兩種情況，根據(jù)相似三角形的對應(yīng)邊的比相等就可以求出．
解答：解：（1）方法一：
∵B點(diǎn)坐標(biāo)為（0.2），
∴OB=2，
∵矩形CDEF面積為8，
∴CF=4．
∴C點(diǎn)坐標(biāo)為（-2，2）．F點(diǎn)坐標(biāo)為（2，2）．
設(shè)拋物線的解析式為y=ax²+bx+c．
其過三點(diǎn)A（0，1），C（-2.2），F(xiàn)（2，2）．
得，
解這個方程組，得a=，b=0，c=1，
∴此拋物線的解析式為y=x²+1．（3分）
方法二：
∵B點(diǎn)坐標(biāo)為（0.2），
∴OB=2，
∵矩形CDEF面積為8，
∴CF=4．
∴C點(diǎn)坐標(biāo)為（-2，2），
根據(jù)題意可設(shè)拋物線解析式為y=ax²+c．
其過點(diǎn)A（0，1）和C（-2.2）

解這個方程組，得a=，c=1
此拋物線解析式為y=x²+1．

（2）①證明：如圖（2）過點(diǎn)B作BN⊥PS，垂足為N．
∵P點(diǎn)在拋物線y=x²+1上．可設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為（a，a²+1）．
∴PS=a²+1，OB=NS=2，BN=-a．
∴PN=PS-NS=，
在Rt△PNB中．
PB²=PN²+BN²=（a²-1）²+a²=（a²+1）²
∴PB=PS=．（6分）
②根據(jù)①同理可知BQ=QR．
∴∠1=∠2，
又∵∠1=∠3，
∴∠2=∠3，
同理∠SBP=∠5（7分）
∴2∠5+2∠3=180°
∴∠5+∠3=90°
∴∠SBR=90度．
∴△SBR為直角三角形．（8分）
③方法一：如圖（3）作QN⊥PS，
設(shè)PS=b，QR=c，
∵由①知PS=PB=b．QR=QB=c，PQ=b+c．PN=b-c．
∴QN²=SR²=（b+c）²-（b-c）²
∴．（9分）
假設(shè)存在點(diǎn)M．且MS=x，則MR=．
若使△PSM∽△MRQ，
則有．
即x²-2x+bc=0
∴．
∴SR=2
∴M為SR的中點(diǎn)．（11分）
若使△PSM∽△QRM，
則有．
∴．
∴．
∴M點(diǎn)即為原點(diǎn)O．
綜上所述，當(dāng)點(diǎn)M為SR的中點(diǎn)時．△PSM∽△MRQ；
當(dāng)點(diǎn)M為原點(diǎn)時，△PSM∽△MRQ．（13分）
方法二：
若以P、S、M為頂點(diǎn)的三角形與以Q、M、R為頂點(diǎn)的三角形相似，
∵∠PSM=∠MRQ=90°，
∴有△PSM∽△MRQ和△PSM∽△QRM兩種情況．
當(dāng)△PSM∽△MRQ時．∠SPM=∠RMQ，∠SMP=∠RQM．
由直角三角形兩銳角互余性質(zhì)．知∠PMS+∠QMR=90度．
∴∠PMQ=90度．（9分）
取PQ中點(diǎn)為T．連接MT．則MT=PQ=（QR+PS）．（10分）
∴MN為直角梯形SRQP的中位線，
∴點(diǎn)M為SR的中點(diǎn)（11分）
∴=1
當(dāng)△PSM∽△QRM時，
∴QB=BP
∵PS∥OB∥QR
∴點(diǎn)M為原點(diǎn)O．
綜上所述，當(dāng)點(diǎn)M為SR的中點(diǎn)時，△PSM∽△MRQ；
當(dāng)點(diǎn)M為原點(diǎn)時，△PSM∽△QRM．（13分）
點(diǎn)評：本題主要考查了待定系數(shù)法求函數(shù)解析式，以及相似三角形的對應(yīng)邊的比相等．