如图,在平面直角坐标系中,直线 $y=\dfrac 12x+2$ 与 $x$ 轴交于点 $A$,与 $y$ 轴交于点 $C$,抛物线 $y=-\dfrac 12x^2-\dfrac 32x+2$ 经过 $A,C$ 两点,与 $x$ 轴的另一交点为点 $B$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与面积
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与角
  1. 连接 $BC,CD$,设直线 $BD$ 交线段 $AC$ 于点 $E$,$\triangle CDE$ 的面积为 $S_1$,$\triangle BCE$ 的面积为 $S_2$,求 $\dfrac{S_1}{S_2}$ 的最大值;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      函数与面积
    答案
    $\dfrac{S_1}{S_2}$ 的最大值为 $\dfrac 45$
    解析
    如图,令 $y=0$,所以 $-\dfrac 12x^2-\dfrac 32x+2=0$,
    所以 $x_1=-4,x_2=1$,所以 $B(1,0)$.
    过 $D$ 作 $DM\perp x$ 轴交 $AC$ 于 $M$,过 $B$ 作 $BN\perp x$ 轴交 $AC$ 于 $N$,所以 $DM\parallel BN$,
    所以 $\triangle DME\cong \triangle BNE$,
    所以 $\dfrac{S_1}{S_2}=\dfrac{DE}{BE}=\dfrac{DM}{BN}$.
    令 $D(a,-\dfrac 12a^2-\dfrac 32a+2)$,所以 $M(a,\dfrac 12a+2)$.
    因为 $B(1,0)$,所以 $N(1,\dfrac 52)$,
    所以 $\dfrac{S_1}{S_2}=\dfrac{DM}{BN}=\dfrac{-\dfrac 12a^2-2a}{\dfrac 52}=-\dfrac15(a+2)^2+\dfrac 45$,
    所以 $a=-2$ 时 $\dfrac{S_1}{S_2}$ 的最大值为 $\dfrac 45$.
  2. 过点 $D$ 作 $DF\perp AC$,垂足为点 $F$,连接 $CD$,是否存在点 $D$,使得 $\triangle CDF$ 的某个角恰好等于 $\angle BAC$ 的 $2$ 倍?若存在,求点 $D$ 的横坐标;若不存在,请说明理由
    标注
    • 题型
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      代几综合
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      函数与角
    答案
    存在,$D$ 的横坐标为 $-2$ 或 $-\dfrac{29}{11}$
    解析
    因为 $A(-4,0),B(1,0),C(0,2)$,
    所以 $AC=2\sqrt 5,BC=\sqrt 5,AB=5$,
    所以 $AC^2+BC^2=AB^2$,
    所以 $\triangle ABC$ 是以 $\angle ACB$ 为直角的直角三角形,取 $AB$ 的中点 $P$,
    所以 $P(-\dfrac 32,0)$,所以 $PA=PC=PB=\dfrac 52$,
    所以 $\angle CPO=2\angle BAC$,
    所以 $\tan \angle CPO=\tan(2\angle BAC)=\dfrac 43$.
    过 $A$ 作 $AQ\perp AC$ 交 $CD$ 延长线于点 $Q$,过 $Q$ 作 $QH\perp x$ 轴于 $H$ \,
    所以 $\angle HQA=\angle BAC$,
    所以 $\tan \angle HQA=\tan \angle BAC=\dfrac 12$.
    令 $AH=m$,所以 $HQ=2m,AQ=\sqrt 5 m$.
    情况1:如图 $\angle DCF=2\angle BAC$,即 $\angle QCA=2\angle BAC$,
    所以 $\tan\angle QCA=\dfrac 43$,
    所以 $\dfrac{AQ}{AC}=\dfrac{AQ}{2\sqrt 5}=\dfrac 43$,
    所以 $AQ=\dfrac{8\sqrt 5}{3}$,
    所以 $AH=\dfrac 83$,$HQ=\dfrac{16}{3}$,
    所以 $Q(-\dfrac{20}{3},\dfrac{16}{3})$,又因为 $C(0,2)$,
    所以直线 $QC$ 解析式为 $y=-\dfrac 12x+2$.
    因为 $\begin{cases}y=-\dfrac 12x+2,\\ y=-\dfrac 12x^2-\dfrac 32x+2.\end{cases}$
    所以 $\dfrac 12x^2+x=0$,所以 $x_1=0$(舍去),$x_2=-2$,
    所以 $x_D=-2$.
    情况2:如图 $\angle FDC=2\angle BAC$,即 $\angle AQC=2\angle BAC$,所以 $\tan \angle AQC=\dfrac 43$,
    所以 $\dfrac{AC}{AQ}=\dfrac{2\sqrt 5}{AQ}=\dfrac 43$,
    所以 $AQ=\dfrac{3\sqrt 5}{2}$,
    所以 $AH=\dfrac 32,HQ=3$,
    所以 $Q(-\dfrac{11}{2},3)$,又 $C(0,2)$,
    所以直线 $QC$ 的解析式为 $y=-\dfrac{2}{11}x+2$.
    因为 $\begin{cases}y=-\dfrac {2}{11}x+2,\\ y=-\dfrac 12x^2-\dfrac 32x+2.\end{cases}$
    所以 $\dfrac 12x^2+\dfrac{29}{22}x=0$,所以 $x_1=0$(舍去),$x_2=-\dfrac{29}{11}$,
    所以 $x_D=-\dfrac{29}{11}$,
    综上所述 $D$ 的横坐标为 $-2$ 或 $-\dfrac{29}{11}$.
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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