如图,已知抛物线 $y=-\dfrac{1}{m}\left(x+2\right)\left(x-m\right)(m>0)$ 与 $x$ 轴相交于点 $A,B$,与 $y$ 轴相交于点 $C$,且点 $A$ 在点 $B$ 的左侧.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    线段最值
    >
    轴对称之最短路径
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    相似三角形的存在性
  1. 若抛物线过点 $G(2,2)$,在抛物线的对称轴上找一点 $H$,使 $AH+CH$ 最小,并求出点 $H$ 的坐标;
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      线段最值
      >
      轴对称之最短路径
    答案
    $H\left(1, \dfrac32\right)$
    解析
    把点 $G$ 坐标代入抛物线解析式,得 $m=4$,
    所以抛物线解析式为 $y=-\dfrac14 \left(x+2\right)\left(x-4\right)$,其对称轴为 $x=1$.
    如图,连接 $BC$ 交对称轴于点 $H$.此时 $AH+CH=BH+CH=BC$ 最小.
    设直线 $BC$ 的解析式为 $y=kx+b$,
    把点 $B,C$ 的坐标代入得 $\begin{cases}4k+b=0,\\b=2,\end{cases}$ 解得 $\begin{cases}k=-\dfrac12,\\b=2.\end{cases}$
    所以直线 $BC$ 解析式为 $y=- \dfrac12x+2$,
    令 $x=1$,得到 $y=\dfrac32 $,即点 $H\left(1, \dfrac32\right)$.
  2. 在第四象限内,抛物线上是否存在点 $M$,使得以点 $A,B,M$ 为顶点的三角形与 $\triangle ACB$ 相似?若存在,求 $m$ 的值;若不存在,请说明理由.
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      相似三角形的存在性
    答案
    $m=2\sqrt2 +2$
    解析
    在第四象限内,抛物线上存在点 $M$,使得以点 $A$,$B$,$M$ 为顶点的三角形与 $\triangle ACB$ 相似,分两种情况考虑:
    ① 当 $\triangle ACB\backsim \triangle ABM$ 时,则有 $\dfrac{AC}{AB} =\dfrac{AB}{AM} $,即 $AB^2=AC\cdot AM$,
    因为点 $A\left(-2,0\right),C\left(0,2\right)$,即 $OA=OC=2$,
    所以 $\angle CAB=45^\circ $,$\angle BAM=45^\circ $,
    如图,过 $M$ 作 $MN\perp x$ 轴,交 $x$ 轴于点 $N$,则 $AN=MN$,所以 $OA+ON=2+ON=MN$.
    设 $M\left(x,-x-2\right)$($x>0$),
    把 $M$ 坐标代入抛物线解析式得 $-x-2=-\dfrac{1}{m} \left(x+2\right)\left(x-m\right)$,
    因为 $ x>0$,所以 $x+2>0$.
    因为 $ m>0$,所以 $ x=2m$,即 $M\left(2m,-2m-2\right)$,
    所以 $ AM=\sqrt{\left(2m+2\right)^2+\left(-2m-2\right)^2} =2 \sqrt2\left(m+1\right)$,
    因为 $ AB^2=AC\cdot AM$,$AC=2\sqrt2 $,$AB=m+2$,
    所以 $\left(m+2\right)^2=2\sqrt2 \cdot 2\sqrt2 \left(m+1\right)$.解得 $m=2\pm 2\sqrt2 $.
    因为 $ m>0$,
    所以 $ m=2+2\sqrt2 $;
    ② 当 $\triangle ACB\backsim \triangle MBA$ 时,则 $\dfrac{AB}{MA}= \dfrac{CB}{BA}$,即 $AB^2=CB\cdot MA$.
    因为 $\angle CBA=\angle BAM$,$\angle ANM=\angle BOC=90^\circ $,
    所以 $ \triangle ANM\backsim \triangle BOC$,所以 $\dfrac{NM}{AN}=\dfrac{OC}{BO} $.
    因为 $ OB=m$,设 $ON=x$,所以 $\dfrac{NM}{2+x} =\dfrac{2}{m}$,即 $MN=\dfrac{2}{m} \left(x+2\right)$.
    令 $M\left(x,- \dfrac{2}{m}\left(x+2\right)\right)$($x>0$),
    把 $M$ 坐标代入抛物线解析式得 $-\dfrac{2}{m} \left(x+2\right)=-\dfrac{1}{m}\left(x+2\right)\left(x-m\right)$.
    因为 $ x>0$,所以 $ x+2>0$.
    因为 $ m>0$,所以 $ x=m+2$,即 $M\left(m+2,- \dfrac{2}{m}\left(m+4\right)\right)$.
    因为 $AB^2=CB\cdot MA$,$CB= \sqrt{m^2+4}$,$AN=m+4$,$MN=\dfrac{2}{m} \left(m+4\right)$,
    所以 $ \left(m+2\right)^2=\sqrt{m^2+4}\cdot\sqrt{\left(m+4\right)^2+\dfrac{4\left(m+4\right)^2}{m^2}} $.整理得 $16=0$,显然不成立,
    综上,在第四象限内,当 $m=2\sqrt2 +2$ 时,抛物线上存在点 $M$,使得以点 $A$,$B$,$M$ 为顶点的三角形与 $\triangle ACB$ 相似.
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
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