如图,抛物线 $y=ax^2+bx-a-b$($a<0$,$a,b$ 为常数)与 $x$ 轴交于 $A,C$ 两点,与 $y$ 轴交于 $B$ 点.直线 $AB$ 的函数关系式为 $y=\dfrac 89x+\dfrac{16}3$.已知点 $M$ 是线段 $OA$ 上的一个动点,过点 $M$ 作 $x$ 轴的垂线 $l$ 分别与直线 $AB$ 和抛物线交于 $D,E$ 两点.若 $\triangle BDE$ 是以 $DE$ 为底边的等腰三角形,将 $OM$ 绕原点 $O$ 顺时针旋转得到 $ON$(旋转角在 $0^\circ$ 到 $90^\circ$ 之间).
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    等腰三角形的存在性
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与线段
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    线段最值
    >
    “PA+k·PB”型的最值问题
  1. 求点 $M$ 的坐标;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      等腰三角形的存在性
    答案
    点 $M$ 的坐标为 $(-4,0)$
    解析
    由直线 $AB$ 的函数关系式可得点 $A(-6,0)$,点 $B\left(0,\dfrac{16}3\right)$.
    将其代入抛物线解析式得 $\begin{cases}36a-6b-a-b=0,\\-a-b=\dfrac{16}3,\end{cases}$
    解得 $\begin{cases}a=-\dfrac 89,\\b=-\dfrac{40}9.\end{cases}$
    所以抛物线解析式为 $y=-\dfrac 89x^2-\dfrac{40}9x+\dfrac{16}3$.
    设点 $M$ 的坐标为 $(-m,0)$,则点 $E$ 的坐标为 $\left(-m,-\dfrac 89m^2+\dfrac{40}9m+\dfrac{16}3\right)$.
    过点 $B$ 作 $BF\perp DE$ 于点 $F$,则 $\angle EBF=\angle DBF=\angle BAO$.所以 $\tan\angle EBF=\angle BAC$,即 $\dfrac{EF}{BF}=\dfrac{BC}{AC}$,
    所以 $\dfrac{-\dfrac 89m^2+\dfrac{40}9m+\dfrac{16}3-\dfrac{16}3}{m}=\dfrac{\dfrac{16}3}{6}$,
    化简得 $m(m-4)=0$,解得 $m_1=4$,$m_2=0$(舍去).
    所以点 $M$ 的坐标为 $(-4,0)$.
  2. 线段 $OB$ 上是否存在定点 $P$(不与 $O,B$ 重合),无论 $ON$ 如何旋转,$\dfrac{NP}{NB}$ 始终保持不变.若存在,试求出 $P$ 点坐标;若不存在,请说明理由;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      函数与线段
    答案
    存在,点 $P$ 的坐标为 $(0,3)$
    解析
    由题意可得点 $N$ 在以 $O$ 为圆心、$OM$ 为半径且在第二象限内的圆弧上.在 $OB$ 上取点 $P$,使得 $\dfrac{OP}{ON}=\dfrac{ON}{OB}$.
    此时 $\triangle PON\backsim \triangle NOB$,
    所以 $\dfrac{NP}{NB}=\dfrac{ON}{OB}=\dfrac 34$,即 $\dfrac{NP}{NB}$ 为定值.
    而 $\dfrac{OP}{4}=\dfrac{4}{\dfrac{16}{3}}$,即 $OP=3$,
    所以此时点 $P$ 的坐标为 $(0,3)$.
  3. 试求出此旋转过程中,$NA+\dfrac 34 NB$ 的最小值.
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      线段最值
      >
      “PA+k·PB”型的最值问题
    答案
    $NA+\dfrac 34NB$ 的最小值为 $3\sqrt 5$
    解析
    由第2问可得 $NP=\dfrac 34 NB$,
    所以 $NA+\dfrac 34NB=NA+NP\geqslant AP$.
    如图,当点 $N$ 在 $AP$ 上,$NA+\dfrac 34NB$ 最小,最小值即为 $AP$ 的长.而 $AP=\sqrt{OA^2+OP^2}=\sqrt{36+9}=3\sqrt 5$,
    所以 $NA+\dfrac 34NB$ 的最小值为 $3\sqrt 5$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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