Question

如圖，在⊙M中，所對(duì)的圓心角為120°，已知圓的半徑為2cm，并建立如圖所示的直角坐標(biāo)系．
（1）求圓心M的坐標(biāo)；
（2）求經(jīng)過A，B，C三點(diǎn)的拋物線的解析式；
（3）點(diǎn)D是弦AB所對(duì)的優(yōu)弧上一動(dòng)點(diǎn)，求四邊形ACBD的最大面積；
（4）在（2）中的拋物線上是否存在一點(diǎn)P，使△PAB和△ABC相似？若存在，求出點(diǎn)P的坐標(biāo)；若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）連接AM，在直角△AMO中，根據(jù)三角函數(shù)就可以求出OM，就可以得到M的坐標(biāo)．
（2）根據(jù)三角函數(shù)就可以求出A，B的坐標(biāo)，拋物線經(jīng)過點(diǎn)A、B、C，因而M一定是拋物線的頂點(diǎn)．根據(jù)待定系數(shù)法就可以求出拋物線的解析式．
（3）四邊形ACBD的面積等于△ABC的面積+△ABP的面積，△ABC的面積一定，△ABP中底邊AB一定，P到AB的距離最大是三角形的面積最大，即當(dāng)P是圓與y軸的交點(diǎn)時(shí)面積最大．
（4）△PAB和△ABC相似，根據(jù)相似三角形的對(duì)應(yīng)邊的比相等，就可以求出P點(diǎn)的坐標(biāo)．
解答：解：（1）如圖（1），
連接MA、MB，
則∠AMB=120°，
∴∠CMB=60°，∠OBM=30度．（2分）
∴OM=MB=1，
∴M（0，1）．（3分）

（2）由A，B，C三點(diǎn)的特殊性與對(duì)稱性，知經(jīng)過A，B，C三點(diǎn)的拋物線的解析式為y=ax²+c．（4分）
∵OC=MC-MO=1，OB=，
∴C（0，-1），B（，0）．（5分）
∴c=-1，a=．
∴y=x²-1．（6分）

（3）∵S_{四邊形ACBD}=S_△ABC+S_△ABD，又S_△ABC與AB均為定值，（7分）
∴當(dāng)△ABD邊AB上的高最大時(shí)，S_△ABD最大，此時(shí)點(diǎn)D為⊙M與y軸的交點(diǎn)，如圖（1）．（8分）
∴S_{四邊形ACBD}=S_△ABC+S_△ABD=AB•OC+AB•OD
=AB•CD
=4cm²．（9分）

（4）方法1：
如圖（2），
∵△ABC為等腰三角形，∠ABC=30°，，
∴△ABC∽△PAB等價(jià)于∠PAB=30°，PB=AB=2，PA=PB=6．（10分）
設(shè)P（x，y）且x＞0，則x=PA•cos30°-AO=3-=2，y=PA•sin30°=3．（11分）
又∵P（2，3）的坐標(biāo)滿足y=x²-1，
∴在拋物線y=x²-1上，存在點(diǎn)P（2，3），
使△ABC∽△PAB．
由拋物線的對(duì)稱性，知點(diǎn)（-2，3）也符合題意．
∴存在點(diǎn)P，它的坐標(biāo)為（2，3）或（-2，3）．（12分）
說明：只要求出（2，3），（-2，3），無最后一步不扣分．下面的方法相同．
方法2：
如圖（3），
當(dāng)△ABC∽△PAB時(shí)，∠PAB=∠BAC=30°，又由（1）知∠MAB=30°，
∴點(diǎn)P在直線AM上．
設(shè)直線AM的解析式為y=kx+b，
將A（-，0），M（0，1）代入，
解得，
∴直線AM的解析式為y=x+1．（10分）
解方程組，
得P（2，3）．（11分）
又∵，
∴∠PBx=60度．
∴∠P=30°，
∴△ABC∽△PAB．
∴在拋物線y=x²-1上，存在點(diǎn)（2，3），使△ABC∽△PAB．
由拋物線的對(duì)稱性，知點(diǎn)（-2，3）也符合題意．
∴存在點(diǎn)P，它的坐標(biāo)為（2，3）或（-2，3）．（12分）
方法3：
如圖（3），
∵△ABC為等腰三角形，且，
設(shè)P（x，y），則△ABC∽△PAB等價(jià)于PB=AB=2，PA=AB=6．（10分）
當(dāng)x＞0時(shí)，得，
解得P（2，3）．（11分）
又∵P（2，3）的坐標(biāo)滿足y=x²-1，
∴在拋物線y=x²-1上，存在點(diǎn)P（2，3），使△ABC∽△PAB．
由拋物線的對(duì)稱性，知點(diǎn)（-2，3）也符合題意．
∴存在點(diǎn)P，它的坐標(biāo)為（2，3）或（-2，3）．（12分）
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了待定系數(shù)法求函數(shù)的解析式．并且本題考查了相似三角形的對(duì)應(yīng)邊的比相等．