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如图1,已知菱形ABCD的边长为2,点A在x轴负半轴上,点B在坐标原点.点D的坐...

如图1,已知菱形ABCD的边长为2manfen5.com 满分网,点A在x轴负半轴上,点B在坐标原点.点D的坐标为(-manfen5.com 满分网,3),抛物线y=ax2+b(a≠0)经过AB、CD两边的中点.
(1)求这条抛物线的函数解析式;
(2)将菱形ABCD以每秒1个单位长度的速度沿x轴正方向匀速平移(如图2),过点B作BE⊥CD于点E,交抛物线于点F,连接DF、AF.设菱形ABCD平移的时间为t秒(0<t<manfen5.com 满分网
①是否存在这样的t,使△ADF与△DEF相似?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;
②连接FC,以点F为旋转中心,将△FEC按顺时针方向旋转180°,得△FE′C′,当△FE′C′落在x轴与抛物线在x轴上方的部分围成的图形中(包括边界)时,求t的取值范围.(写出答案即可)
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(1)根据已知条件求出AB和CD的中点坐标,然后利用待定系数法求该二次函数的解析式; (2)本问是难点所在,需要认真全面地分析解答: ①如图2所示,△ADF与△DEF相似,包括三种情况,需要分类讨论: (I)若∠ADF=90°时,△ADF∽△DEF,求此时t的值; (II)若∠DFA=90°时,△DEF∽△FBA,利用相似三角形的对应边成比例可以求得相应的t的值; (III)∠DAF≠90°,此时t不存在; ②如图3所示,画出旋转后的图形,认真分析满足题意要求时,需要具备什么样的限制条件,然后根据限制条件列出不等式,求出t的取值范围.确定限制条件是解题的关键. 【解析】 (1)由题意得AB的中点坐标为(-,0),CD的中点坐标为(0,3), 分别代入y=ax2+b得 , 解得,, ∴y=-x2+3.                                       (2)①如图2所示,在Rt△BCE中,∠BEC=90°,BE=3,BC=2 ∴sinC===,∴∠C=60°,∠CBE=30° ∴EC=BC=,DE=                                 又∵AD∥BC,∴∠ADC+∠C=180° ∴∠ADC=180°-60°=120° 要使△ADF与△DEF相似,则△ADF中必有一个角为直角. (I)若∠ADF=90° ∠EDF=120°-90°=30° 在Rt△DEF中,DE=,求得EF=1,DF=2. 又∵E(t,3),F(t,-t2+3),∴EF=3-(-t2+3)=t2 ∴t2=1,∵t>0,∴t=1                                     此时=2,, ∴, 又∵∠ADF=∠DEF ∴△ADF∽△DEF                                   (II)若∠DFA=90°, 可证得△DEF∽△FBA,则 设EF=m,则FB=3-m ∴,即m2-3m+6=0,此方程无实数根. ∴此时t不存在;                                         (III)由题意得,∠DAF<∠DAB=60° ∴∠DAF≠90°,此时t不存在.                               综上所述,存在t=1,使△ADF与△DEF相似; ②如图3所示,依题意作出旋转后的三角形△FE′C′,过C′作MN⊥x轴,分别交抛物线、x轴于点M、点N. 观察图形可知,欲使△FE′C′落在指定区域内,必须满足:EE′≤BE且MN≥C′N. ∵F(t,3-t2),∴EF=3-(3-t2)=t2,∴EE′=2EF=2t2, 由EE′≤BE,得2t2≤3,解得t≤. ∵C′E′=CE=,∴C′点的横坐标为t-, ∴MN=3-(t-)2,又C′N=BE′=BE-EE′=3-2t2, 由MN≥C′N,得3-(t-)2≥3-2t2,解得t≥或t≤--3(舍). ∴t的取值范围为:.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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