Question

20．如圖，在平面直角坐標(biāo)系中，等腰Rt△ABC的直角頂點(diǎn)在y軸上，斜邊BC在x軸上，AB=AC=4$\sqrt{2}$，D為斜邊BC的中點(diǎn)，點(diǎn)P由點(diǎn)A出發(fā)沿線段AB做勻速運(yùn)動(dòng)，P′是點(diǎn)P關(guān)于AD的對(duì)稱點(diǎn)，P′P交y軸于點(diǎn)F，點(diǎn)Q由點(diǎn)D出發(fā)沿射線DC方向做勻速運(yùn)動(dòng)，且滿足四邊形QDPP′是平行四邊形，設(shè)?QDPP′的面積為S，DQ=x．
（1）求S關(guān)于x的函數(shù)表達(dá)式；
（2）當(dāng)S取最大值時(shí)，求過點(diǎn)P、A、P′的二次函數(shù)表達(dá)式；
（3）在（2）中所求的二次函數(shù)圖象上是否存在一點(diǎn)E，使△PP′E的面積為5？若存在，請(qǐng)求處E點(diǎn)坐標(biāo)，若不存在，說明理由．

Answer 1

分析 （1）先由勾股定理求出BC=8，根據(jù)直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半得出AD=BD=DC=$\frac{1}{2}$BC=4，再由四邊形QDPP′為平行四邊形，DQ=x，得到AF=PF=P′F=$\frac{1}{2}$x，那么DF=AD-AF=4-$\frac{1}{2}$x，進(jìn)而可得S關(guān)于x的函數(shù)解析式；
（2）由（1）可得，其解析式為二次函數(shù)，利用配方法可得當(dāng)x=4時(shí)，S取最大值，此時(shí)Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到AB的中點(diǎn)，進(jìn)而可得過點(diǎn)P，A，P′的二次函數(shù)解析式；
（3）首先假設(shè)存在，并設(shè)點(diǎn)E坐標(biāo)為（x，y），表示出△PP′E的面積，可得x與y的值，判斷出存在．

解答 解：（1）∵△ABC是等腰直角三角形，AB=AC=4$\sqrt{2}$，
∴BC=8，
∵D為斜邊BC的中點(diǎn)，
∴AD=BD=DC=$\frac{1}{2}$BC=4，
∵四邊形QDPP′為平行四邊形，DQ=x，
∴PP′=DQ=x，
∴AF=PF=P′F=$\frac{1}{2}$x，
∴DF=AD-AF=4-$\frac{1}{2}$x，
∴S=x（4-$\frac{1}{2}$x）=-$\frac{1}{2}$x²+4x；

（2）∵S=-$\frac{1}{2}$x²+4x=-$\frac{1}{2}$（x-4）²+8，
∴當(dāng)x=4時(shí)，S取最大值，此時(shí)Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到AB的中點(diǎn)，
則點(diǎn)A、P、P′的坐標(biāo)分別為（0，4）、（-2，2）、（2，2）．
設(shè)過上述三點(diǎn)的二次函數(shù)解析式為y=ax²+4，
代入P′點(diǎn)坐標(biāo)得4a+4=2，解得a=-$\frac{1}{2}$，
∴當(dāng)S取最大值時(shí)，求過點(diǎn)P、A、P′的二次函數(shù)表達(dá)式為y=-$\frac{1}{2}$x²+4；

（3）如圖，假設(shè)在y=-$\frac{1}{2}$x²+4的圖象上存在一點(diǎn)E，使S_△PP′E=5，
設(shè)E的坐標(biāo)為（x，y），
則S_△PP′E=$\frac{1}{2}$×PP′×|y-2|=5，即$\frac{1}{2}$×4×|y-2|=5，
解得y=$\frac{9}{2}$或y=-$\frac{1}{2}$．
當(dāng)y=$\frac{9}{2}$時(shí)，-$\frac{1}{2}$x²+4=$\frac{9}{2}$，此方程無解；
當(dāng)y=-$\frac{1}{2}$時(shí)，-$\frac{1}{2}$x²+4=-$\frac{1}{2}$，解得x=±3．
故在y=-$\frac{1}{2}$x²+4的圖象上存在點(diǎn)E，使S_△PP′E=5，此時(shí)E點(diǎn)坐標(biāo)是（-3，-$\frac{1}{2}$），（3，-$\frac{1}{2}$）．

點(diǎn)評(píng) 本題既是二次函數(shù)綜合題，又是動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)問題．考查了勾股定理，直角三角形、平行四邊形的性質(zhì)，待定系數(shù)法求二次函數(shù)的解析式，二次函數(shù)的性質(zhì)，三角形的面積等知識(shí)，難度較大．解答第（1）問時(shí)，要“以靜制動(dòng)”，即圖形運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)，觀察?QDPP′的底和高與自變量x的關(guān)系，得出PP′=DQ=x和DF=4-$\frac{1}{2}$x是解答此問的關(guān)鍵；第（3）問是“是否存在型”問題，解題策略是“假設(shè)存在，推到定論”，即假設(shè)存在符合條件的點(diǎn)E，根據(jù)題意得出方程，根據(jù)方程的解的情況判斷點(diǎn)E是否存在，注意分類討論思想的應(yīng)用．