Question

如圖，已知拋物線y=-x²+bx+c與x軸的相交于點A和點B（3，0），與y軸交于點C，且S_△BOC=．
（1）求拋物線和直線BC的函數(shù)解析式；
（2）設P直線BC上的動點、Q是拋物線上的動點．問：是否存在以C、P、Q為頂點的三角形，使得它與△BOC相似？若存在，請直接寫出線段PQ的長；若不存在，請說明理由；
（3）在上述條件下，把直線BC繞C旋轉．當直線與拋物線只有一個公共點時，求OP的最小值．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知了B點坐標，即可求出OB的長，根據(jù)△BOC的面積可求得OC的長，即可得到點C的坐標，進而可利用待定系數(shù)法求得直線BC和拋物線的解析式．
（2）由（1）知：OB=OC=3，即∠OCB=45°，若△CPQ與△BOC相似，那么△CPQ也必為等腰直角三角形，因此需要考慮兩種情況：
①以C為直角頂點，過C作直線BC的垂線，此垂線與拋物線的交點即為Q點，易得直線BC的解析式，根據(jù)CQ⊥BC，可求得直線CQ的斜率，結合C點坐標即可得到直線CQ的解析式，聯(lián)立拋物線的解析式即可求得Q點的坐標，進而可求得CQ的長，那么PQ=CQ，由此得解；
②以Q或P為直角頂點，過C作x軸的平行線，那么此直線與拋物線的交點必為Q點，易得CQ的長，當Q為直角頂點時，CQ=PQ，當P為直角頂點時，CQ=PQ，由此得解．
（3）若旋轉后的直線與拋物線只有一個交點，有兩種情況需要考慮：
①旋轉后直線B′C正好和y軸重合，此時兩個函數(shù)只有一個交點C，由（2）求得PQ=CP=或2，那么OP的最小值應為3-2=1；
②當直線B′C不與y軸重合，設出該直線的解析式，聯(lián)立拋物線的解析式，若兩個函數(shù)只有一個交點，所得方程的判別式等于0，由此可確定此直線（設為B′C′）的解析式，進而求得該直線與x軸交點B′的坐標，過O作B′C的垂線，在Rt△B′OC中，利用勾股定理易得B′C的長，進而可根據(jù)直角三角形面積的不同表示方法求得OP的長；
比較上述兩種情況所得OP的長，即可得到OP的最小值．
解答：解：（1）∵拋物線y=-x²+bx+c與x軸的相交于點A和點B（3，0），與y軸交于點C；
∴OB=3，OC=c，-3²+3b+c=0，
∵S_△BOC=OB•OC=，
∴c=3，b=2；
∴拋物線的函數(shù)解析式為：y=-x²+2x+3；（2分）
設直線BC的函數(shù)解析式為y=kx+m，
則，
∴
∴直線BC的函數(shù)解析式為y=-x+3．（4分）

（2）由于OB=OC=3，則△OBC是等腰直角三角形，
若C、P、Q為頂點的三角形與△BOC相似，則△CPQ也必為等腰直角三角形，
①過C作直線CQ⊥BC，交拋物線于Q；
易知C（0，3），且直線BC：y=-x+3；
故直線CQ：y=x+3，聯(lián)立拋物線的解析式有：
，
解得，；
故Q（1，4），CQ=；
則PQ=CQ=2；
②過C作直線CQ∥x軸，交拋物線于Q；
則Q（2，3），CQ=2；
當Q為直角頂點時，PQ=CQ=2；
當P為直角頂點時，PQ=CQ=；
綜上可知：存在以C、P、Q為頂點的三角形，使得它與△BOC相似；PQ的長為：PQ=或2．（6分）

（3）OP=1．
在上述條件下，把直線BC繞C旋轉；當直線與拋物線只有一個公共點時，則公共點為C（0，3）（有兩種情況）
①直線BC與y軸重合時，顯然，OP=1；（7分）
②直線BC與y軸重合時，設直線BC繞C旋轉后的直線B′C函數(shù)解析式為：（B′為直線B′C與x軸的交點）y=kx+3，
把y=kx+3代入y=-x²+2x+3中得：
kx+3=-x²+2x+3，
整理得x²+（k-2）x=0，
∴△=（k-2）²=0，
∴k=2，
∴設直線B′C的函數(shù)解析式為：y=2x+3；（8分）
令y=0，則2x+3=0，得x=，
∴B′（，0），
∴OB′=；
作OP⊥CB′于點P，此時OP的值最��；（10分）
此時，CB′•OP=OB′•OC，
∵OB′=，OC=3，
CB′=，
∴OP=；（11分）
綜上得，OP=1．（12分）
點評：此題考查了圖形面積的求法、二次函數(shù)解析式的確定、等腰直角三角形的判定和性質、函數(shù)圖象交點坐標的求法等知識，（2）（3）題中，都用到了分類討論的數(shù)學思想，一定要將問題考慮全面，以免漏解．