Question

已知，如圖1，過點E（0，-1）作平行于x軸的直線l，拋物線y=

1

4

x²上的兩點A、B的橫坐標(biāo)分別為-1和4，直線AB交y軸于點F，過點A、B分別作直線l的垂線，垂足分別為點C、D，連接CF、DF．
（1）求點A、B、F的坐標(biāo)；
（2）求證：CF⊥DF；
（3）點P是拋物線y=

1

4

x²對稱軸右側(cè)圖象上的一動點，過點P作PQ⊥PO交x軸于點Q，是否存在點P使得△OPQ與△CDF相似？若存在，請求出所有符合條件的點P的坐標(biāo)；若不存在，請說明理由．

Answer 1

分析：（1）有兩種方法，方法一是傳統(tǒng)的點的待定系數(shù)法，方法二，通過作輔助線，構(gòu)造△BGF∽△BHA由比例關(guān)系求出F點坐標(biāo)．
（2）也有兩種方法，方法一，在Rt△CEF中算出△DEF邊長利用勾股定理證明CF⊥DF；方法二利用幾何關(guān)系求出∠CFD=90°；
（3）求存在性問題，先假設(shè)存在，看是否找到符合條件的點P的坐標(biāo)，此題分兩種情況；（1）Rt△QPO∽Rt△CFD；（2）Rt△OPQ∽Rt△CFD，根據(jù)比例求出P點坐標(biāo)．

解答：解：
（1）方法一：如圖1，當(dāng)x=-1時，y=

1

4

；當(dāng)x=4時，y=4
∴A（-1，

1

4

）（1分）
B（4，4）（2分）
設(shè)直線AB的解析式為y=kx+b（3分）
則

-k+b= 1 4 4k+b=4

解得

k= 3 4 b=1

∴直線AB的解析式為y=

3

4

x+1（4分）
當(dāng)x=0時，y=1∴F（0，1）（5分）
方法二：求A、B兩點坐標(biāo)同方法一，如圖2，作FG⊥BD，AH⊥BD，垂足分別為G、H，交y軸于點N，則四邊FOMG和四邊形NOMH均為矩形，設(shè)FO=x（3分）
∵△BGF∽△BHA
∴

BG

BH

=

FG

AH

∴

4-x

4- 1 4

=

4

5

（4分）
解得x=1
∴F（0，1）（5分）

（2）證明：方法一：在Rt△CEF中，CE=1，EF=2，
根據(jù)勾股定理得：CF²=CE²+EF²=1²+2²=5，
∴CF=

5

（6分）
在Rt△DEF中，DE=4，EF=2
∴DF²=DE²+EF²=4²+2²=20
∴DF=2

5

由（1）得C（-1，-1），D（4，-1）
∴CD=5
∴CD²=5²=25
∴CF²+DF²=CD²（7分）
∴∠CFD=90°
∴CF⊥DF（8分）
方法二：由（1）知AF=

1+( 3 4 )2

=

5

4

，AC=

5

4

∴AF=AC（6分）
同理：BF=BD
∴∠ACF=∠AFC
∵AC∥EF
∴∠ACF=∠CFO
∴∠AFC=∠CFO（7分）
同理：∠BFD=∠OFD
∴∠CFD=∠OFC+∠OFD=90°
即CF⊥DF（8分）

（3）存在．
解：如圖3，作PM⊥x軸，垂足為點M（9分）
又∵PQ⊥OP
∴Rt△OPM∽Rt△OQP
∴

PM

PQ

=

OM

OP

∴

PQ

OP

=

PM

OM

（10分）
設(shè)P（x，

1

4

x²）（x＞0），
則PM=

1

4

x²，OM=x
①當(dāng)Rt△QPO∽Rt△CFD時，

PQ

OP

=

CF

DF

=

5

2 5

=

1

2

（11分）
∴

PM

OM

=

1 4 x2

x

=

1

2

解得x=2∴P₁（2，1）（12分）
②當(dāng)Rt△OPQ∽Rt△CFD時，

PQ

OP

=

DF

CF

=

2 5

5

=2（13分）
∴

PM

OM

=

1 4 x2

x

=2
解得x=8
∴P₂（8，16）
綜上，存在點P₁（2，1）、P₂（8，16）使得△OPQ與△CDF相似．（14分）

點評：此題是一道綜合性較強(qiáng)的題，前兩問方法多，有普通的方法和新穎的方法，作合適的輔助線很重要，最后一問是探究性問題，發(fā)散思維．