如图,直线 $y=-x+3$ 与 $x$ 轴,$y$ 轴分别相交于点 $B$,$C$,经过 $B$,$C$ 两点的抛物线 $y=x^2-4x+3$ 与 $x$ 轴的另一个交点为 $A$,顶点为 $P$,且对称轴为直线 $x=2$.连接 $AC$,在 $x$ 轴上是否存在一点 $Q$,使得以点 $P$,$B$,$Q$ 为顶点的三角形与 $\triangle ABC$ 相似,若存在,求出点 $Q$ 的坐标;若不存在,请说明理由.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    相似三角形的存在性
【答案】
存在.点 $Q$ 的坐标为 $\left(\dfrac{7}{3 },0\right)$ 或 $\left(0,0\right)$
【解析】
设 $Q\left(x,0\right)$,分两种情况讨论:
① 当点 $Q$ 在点 $B$ 的左侧时,$QB=3-x$,
因为抛物线对称轴 $x=2$ 与 $x$ 轴的交点为 $M\left(2,0\right)$,又 $P\left(2,-1\right)$,$B\left(3,0\right)$,
所以 $PM=BM=1$,所以 $\triangle PMB$ 是等腰直角三角形,
所以 $\angle QBP=45^\circ$.
因为 $B\left(3,0\right)$,$C\left(0,3\right)$,所以 $\angle ABC=45^\circ$
所以 $\angle ABC=\angle QBP$,
所以当 $\dfrac{QB}{AB }=\dfrac{PB}{CB }$ 或 $\dfrac{QB}{CB }=\dfrac{PA}{AB }$ 时,$\triangle PBA\backsim\triangle ABC$,
i)当 $\dfrac{QB}{AB }=\dfrac{PB}{CB }$ 时,即 $\dfrac{3-x}{2 }=\dfrac{\sqrt{2}}{3\sqrt{2} }$,解得:$x=\dfrac{7}{3 }$,此时 $Q\left(\dfrac{7}{3 },0\right)$.
ii)当 $\dfrac{QB}{CB }=\dfrac{PB}{AB }$ 时,即 $\dfrac{3-x}{3\sqrt{2} }=\dfrac{\sqrt{2}}{2 }$,解得:$x=0$,此时 $Q\left(0,0\right)$.
② 当点 $Q$ 在点 $B$ 的右侧时,
因为 $\angle PBQ=180^\circ-45^\circ=135^\circ$,
所以 $\angle BQP\ne45^\circ$ 或 $\angle BPQ\ne45^\circ$,符合条件的 $\triangle PBQ$ 不存在.
综上所述,点 $Q$ 的坐标为 $\left(\dfrac{7}{3 },0\right)$ 或 $\left(0,0\right)$.
答案 解析 备注
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