如图,在平面直角坐标系中,矩形 $OABC$ 的边 $OA$ 在 $y$ 轴的正半轴上,$OC$ 在 $x$ 轴的正半轴上,$\angle AOC$ 的平分线交 $AB$ 于点 $D$,$E$ 为 $BC$ 的中点,已知 $A\left(0,4\right)$,$C\left(5,0\right)$,二次函数 $y=\dfrac45x^2+bx+c$ 的图象抛物线经过 $A,C$ 两点.
【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
    >
    函数与面积
  1. $F,G$ 分别为 $x$ 轴,$y$ 轴上的动点,顺次连接 $D,E,F,G$ 构成四边形 $DEFG$,求四边形 $DEFG$ 周长的最小值;
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      线段最值
      >
      轴对称之最短路径
    答案
    $\sqrt{117}+\sqrt5$
    解析
    将 $A\left(0,4\right)$,$C\left(5,0\right)$ 代入二次函数 $y=\dfrac45 x^2+bx+c$,
    得 $\begin{cases}20+5b+c=0,\\c=4,\end{cases}$
    解得 $\begin{cases}b=-\dfrac{24}{5},\\c=4.\end{cases}$
    故二次函数的表达式 $y=\dfrac45 x^2-\dfrac{24}{5} x+4$.
    如图:延长 $EC$ 至 $E'$,使 $E'C=EC$,
    延长 $DA$ 至 $D'$,使 $D'A=DA$,
    连接 $D'E'$,交 $x$ 轴于 $F$ 点,交 $y$ 轴于 $G$ 点,
    $GD=GD'$,$EF=E'F$,$\left(DG+GF+EF+ED\right)_{最小}=D'E'+DE$,
    由 $E$ 点坐标为 $\left(5,2\right)$,$D\left(4,4\right)$,
    得 $D'\left(-4,4\right)$,$E'\left(5,-2\right)$.
    由勾股定理,得
    $DE=\sqrt{2^2+1^2} =\sqrt5$,
    $D'E'=\sqrt{\left(5+4\right)^2+\left(4+2\right)^2} =\sqrt{117}$,
    $\left(DG+GF+EF+ED\right)_{最小}=D'E'+DE= \sqrt{117}+\sqrt5$.
  2. 抛物线上是否在点 $P$,使 $\triangle ODP$ 的面积为 $12$?若存在,求出点 $P$ 的坐标;若不存在,请说明理由.
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      函数与面积
    答案
    $\left(\dfrac{29-\sqrt{41}}{8} ,\dfrac{-19-\sqrt{41}}{8} \right)$ 或 $\left( \dfrac{29+\sqrt{41}}{8},\dfrac{-19+\sqrt{41}}{8} \right)$ 或 $\left(\dfrac{29-\sqrt{1001}}{8} , \dfrac{77-\sqrt{1001}}{8}\right)$ 或 $P_4\left(\dfrac{29+\sqrt{1001}}{8} ,\dfrac{77+\sqrt{1001}}{8} \right)$
    解析
    因为 $S_{\triangle ODP}=12$,而 $OD=\sqrt{AO^2+AD^2}=4\sqrt2 $.
    所以点 $P$ 到 $OD$ 的距离为 $\dfrac{2S_{\triangle OPD}}{OD}=3\sqrt2$.
    过点 $O$ 作 $OH\perp OD$,使得 $OH=3\sqrt2$.
    ① 如图,当点 $H$ 在 $x$ 轴下方时,过点 $H$ 作直线 $HI\parallel OD$,交抛物线与点 $P_1,P_2$.在 $\mathrm {Rt}\triangle OHI$ 中,$OI=\sqrt 2OH=6$,
    所以直线 $HI$ 的解析式为 $y=x-6$.
    将 $y=x-6$ 代入 $y=\dfrac45x^2-\dfrac{24}{5}x+4$,
    得 $x-6=\dfrac45x^2-\dfrac{24}{5}x+4$,解得 $x_1=\dfrac{29+\sqrt{41}}{8}$,$x_2=\dfrac{29-\sqrt{41}}{8}$,
    将 $x_1,x_2$ 的值代入 $y=x-6$,
    得 $y_1=\dfrac{-19+\sqrt{41}}{8}$,$y_2=\dfrac{-19-\sqrt{41}}{8}$,
    所以点 $P_1\left(\dfrac{29-\sqrt{41}}{8} ,\dfrac{-19-\sqrt{41}}{8} \right)$,$P_2\left( \dfrac{29+\sqrt{41}}{8},\dfrac{-19+\sqrt{41}}{8} \right)$.
    ② 如图,当点 $H$ 在 $x$ 轴上方时,过点 $H$ 作直线 $HI\parallel OD$,交抛物线与 $P_3$,$P_4$.在 $\mathrm {Rt}\triangle OHI$ 中,$OI=\sqrt 2OH=6$,
    所以直线 $HI$ 的解析式为 $y=x+6$.
    将 $y=x+6$ 代入 $y=\dfrac45x^2-\dfrac{24}{5}x+4$,
    得 $x+6=\dfrac45x^2-\dfrac{24}{5}x+4$,解得 $x_1=\dfrac{29+\sqrt{1001}}{8}$,$x_2=\dfrac{29-\sqrt{1001}}{8}$.
    将 $x_1,x_2$ 的值代入 $y=x+6$,
    得 $y_1=x_1+6=\dfrac{77+\sqrt{1001}}{8}$,$y_2=x_2+6=\dfrac{77-\sqrt{1001}}{8} $,
    所以 $P_3\left(\dfrac{29-\sqrt{1001}}{8} , \dfrac{77-\sqrt{1001}}{8}\right)$,$P_4\left(\dfrac{29+\sqrt{1001}}{8},\dfrac{77+\sqrt{1001}}{8} \right)$.
    综上所述,点 $P$ 的坐标为 $\left(\dfrac{29-\sqrt{41}}{8} ,\dfrac{-19-\sqrt{41}}{8} \right)$,$\left( \dfrac{29+\sqrt{41}}{8},\dfrac{-19+\sqrt{41}}{8} \right)$,$\left(\dfrac{29-\sqrt{1001}}{8},\dfrac{77-\sqrt{1001}}{8}\right)$ 或 $\left(\dfrac{29+\sqrt{1001}}{8} ,\dfrac{77+\sqrt{1001}}{8} \right)$.
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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