Question

20．如圖1，在直角坐標(biāo)系中，拋物線C：y=$\frac{1}{2}$（x-3）²+3與直線y=kx+b（k≠0）相交于M、N兩點(diǎn)，點(diǎn)P（3，t）是x軸下方一點(diǎn)，且直線x=3平分∠MPN
（1）探究與猜想：當(dāng)t=-1時(shí)
①探究：取點(diǎn)M（1，5）時(shí)，點(diǎn)N的坐標(biāo)為（7，11），直接寫出直線MN的解析式y(tǒng)=x=4；
取點(diǎn)（6，$\frac{15}{2}$），直接寫出直線MN的解析式為y=$\frac{1}{6}$x+$\frac{13}{2}$；
②猜想：對(duì)于P（3，t），我們猜想直線MN必經(jīng)過一個(gè)定點(diǎn)Q，其坐標(biāo)為（3，6-t），并證明你的猜想；
（2）應(yīng)用 如圖2，當(dāng)t=-3時(shí)，直線MN經(jīng)過原點(diǎn)，在拋物線上存在一點(diǎn)E，使S_△EMN=$\frac{1}{2}$S_△PMN，并直接寫出所有符合條件的E點(diǎn)的坐標(biāo)．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)點(diǎn)M、N的坐標(biāo)，利用待定系數(shù)法即可解決問題．
②猜想Q（3，6-t）．設(shè)直線MN的解析式：y=kx+b（k≠0），由$\left\{\begin{array}{l}{y=kx+b}\\{y=\frac{1}{2}（x-3）^{2}+3}\end{array}\right.$得x²-（2k+6）x+15-2b=0可得x_M+x_N=2k+6，x_M•x_N=15-2b，由tan∠MPQ=tan∠NPQ，得$\frac{3-{x}_{M}}{{y}_{M}-t}$=$\frac{{x}_{N}-3}{{y}_{N}-t}$，化簡得12k-2kb-2kt-6k²=0，因?yàn)閗≠0所以6-b-t-3k=0，所以b=6-t-3k，所以y=kx+6-t-3k=k（x-3）+6-t，由此即可判定過定點(diǎn)Q（3，6-t）．
（2）由題意，Q（3，9），直線MN經(jīng)過（0，0），Q（3，9），可得直線MN的解析式為y=3x，過P作PG∥MN交y軸于G，則直線PG的解析式為y=3x-12，
取OG的中點(diǎn)F（0，-6），H（0，6），過點(diǎn)F作MN的平行線交拋物線于E₁、E₂，此時(shí)△EMN的面積=$\frac{1}{2}$△PMN的面積，直線EF解析式為y=3x-6，由$\left\{\begin{array}{l}{y=3x-6}\\{y=\frac{1}{2}（x-3）^{2}+3}\end{array}\right.$解方程組可得點(diǎn)E₁、E₂，的坐標(biāo)，同法可得E₃、E₄的坐標(biāo)．

解答 解：（1）①設(shè)直線MN的解析式為y=kx+b，
把M（1，5），N（7，11）的坐標(biāo)代入得到$\left\{\begin{array}{l}{k+b=5}\\{7k+b=11}\end{array}\right.$，
解得$\left\{\begin{array}{l}{k=1}\\{b=4}\end{array}\right.$，
∴直線MN的解析式為y=x+4．
故答案為y=x+4．
∵直線x=3平分∠MPN，
∴點(diǎn)（6，$\frac{15}{2}$）關(guān)于直線x=3的對(duì)稱點(diǎn)在拋物線上，
即（0，$\frac{15}{2}$）在拋物線上，直線AP經(jīng)過點(diǎn)（0，$\frac{15}{2}$），
∴直線PM的解析式為y=-$\frac{17}{6}$x+$\frac{15}{2}$，
由$\left\{\begin{array}{l}{y=-\frac{17}{6}x+\frac{15}{2}}\\{y=\frac{1}{2}（x-3）^{2}+3}\end{array}\right.$解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0}\\{y=\frac{15}{2}}\end{array}\right.$或$\left\{\begin{array}{l}{x=\frac{1}{3}}\\{y=\frac{59}{9}}\end{array}\right.$，
∴M（$\frac{1}{3}$，$\frac{59}{9}$），N（6，$\frac{15}{2}$），
∴直線MN的解析式為y=$\frac{1}{6}$x+$\frac{13}{2}$．
故答案為y=$\frac{1}{6}$x+$\frac{13}{2}$．

②猜想Q（3，6-t）．理由如下，
證明：設(shè)直線MN的解析式：y=kx+b，（k≠0），
由$\left\{\begin{array}{l}{y=kx+b}\\{y=\frac{1}{2}（x-3）^{2}+3}\end{array}\right.$得x²-（2k+6）x+15-2b=0
∴x_M+x_N=2k+6，x_M•x_N=15-2b，
由tan∠MPQ=tan∠NPQ，得
$\frac{3-{x}_{M}}{{y}_{M}-t}$=$\frac{{x}_{N}-3}{{y}_{N}-t}$，化簡得12k-2kb-2kt-6k²=0，
∵k≠0
∴6-b-t-3k=0，
∴b=6-t-3k，
∴y=kx+6-t-3k=k（x-3）+6-t，
∴Q（3，6-t）．
故答案為（3，6-t）．

（2）如圖2中，

由題意，Q（3，9），直線MN經(jīng)過（0，0），Q（3，9），
∴直線MN的解析式為y=3x，
過P作PG∥MN交y軸于G，則直線PG的解析式為y=3x-12，
取OG的中點(diǎn)F（0，-6），H（0，6），
過點(diǎn)F作MN的平行線交拋物線于E₁、E₂，此時(shí)△EMN的面積=$\frac{1}{2}$△PMN的面積，
直線EF解析式為y=3x-6，
由$\left\{\begin{array}{l}{y=3x-6}\\{y=\frac{1}{2}（x-3）^{2}+3}\end{array}\right.$解得$\left\{\begin{array}{l}{x=3}\\{y=3}\end{array}\right.$或$\left\{\begin{array}{l}{x=9}\\{y=21}\end{array}\right.$，
∴E₁（9，21），E₂（3，3），
過點(diǎn)H作MN的平行線，與拋物線交于點(diǎn)E₃、E₄，此時(shí)此時(shí)△EMN的面積=$\frac{1}{2}$△PMN的面積，
直線EH的解析式為y=3x+6，
由$\left\{\begin{array}{l}{y=3x+6}\\{y=\frac{1}{2}（x-3）^{2}+3}\end{array}\right.$解得$\left\{\begin{array}{l}{x=6-\sqrt{33}}\\{y=24-3\sqrt{33}}\end{array}\right.$或$\left\{\begin{array}{l}{x=6+\sqrt{33}}\\{y=24+3\sqrt{33}}\end{array}\right.$，
∴E₃（6+$\sqrt{33}$，24+3$\sqrt{33}$），E₄（6-$\sqrt{33}$，24-3$\sqrt{33}$），
綜上所述，滿足條件的點(diǎn)E的坐標(biāo)為（9，21）或（3，3）或（6+$\sqrt{33}$，24+3$\sqrt{33}$）或（6-$\sqrt{33}$，24-3$\sqrt{33}$）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查二次函數(shù)綜合題、一次函數(shù)的應(yīng)用、直線過定點(diǎn)問題、三角形的面積問題、兩直線平行的條件等知識(shí)，解題的關(guān)鍵是學(xué)會(huì)利用對(duì)稱解決問題，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)利用平行線解決面積問題，把問題轉(zhuǎn)化為解方程組求交點(diǎn)坐標(biāo)，屬于中考?jí)狠S題．