Question

（2012•金華模擬）如圖，在直角坐標系中，矩形ABCD的四個頂點在正三角形OEF的邊上．已知正三角形OEF的邊長為2，記AB的長為x．
（1）求F點的坐標及過O、E、F三點的拋物線的解析式．
（2）記點C關于直線OF的對稱點為G，問x取什么值時，點G恰好落在y軸上．
（3）在條件（2）下，點P是過O、E、F三點的拋物線上的一個動點P，問是否存在點P，使點P、A、F、G四點構成梯形？如存在，求出點P的坐標；如不存在，請說明理由．

Answer 1

分析：（1）過點F作FH⊥OE于點H，根據等邊三角形的性質求出HO、HF的長度，然后即可寫出點F的坐標；再寫出點O、E的坐標，然后利用待定系數法求二次函數解析式解答；
（2）方法一根據軸對稱性表示出OB的長度，再根據相似三角形對應高的比等于對應邊的比列式求出BC的長度，得到點C的坐標，然后求出OF與y軸的夾角為30°，再根據對稱性可得∠FOC=30°，從而得到OC與x軸的夾角為30°，根據30°角的正切值列式求解即可得到x的值；
方法二：先求出OF與y軸的夾角為30°，再根據軸對稱性可得OC與OF的夾角為30°，然后根據等邊三角形的性質可得點C是EF的中點，根據三角形的中位線定理可得CD=

1

2

OE=1，再根據矩形的對邊相等即可得解；
（3）根據點C、G關于OF對稱可得OG=OC，然后求出點G的坐標，在求出OA的長度得到點A的坐標，然后分①GF∥PA時，點P是拋物線與x軸的交點，即為點O、E的坐標，②GA∥PF時，先求出直線GA的解析式，再根據互相平行的兩直線的解析式的k值相等求出直線PF的解析式，與拋物線解析式聯立求解即可得到點P的坐標；③PG∥FA時，先求出AF的解析式，再根據互相平行的兩直線的解析式的k值相等求出直線PG的解析式，與拋物線解析式聯立可得方程沒有實數解．

解答：解：（1）如圖，過點F作FH⊥OE于點H，
∵正三角形OEF的邊長為2，
∴OH=

1

2

×2=1，
FH=2•sin60°=2×

3

2

=

3

，
∴點F的坐標為F（1，

3

），
又由圖形可得，點O（0，0），E（2，0），
設過O、E、F三點的拋物線的解析式為y=ax²+bx+c，
則

a+b+c= 3 c=0 4a+2b+c=0

，
解得

a=- 3 b=2 3 c=0

，
所以，拋物線的解析式y=-

3

x²+2

3

x；

（2）方法一：根據對稱性可得OB=OH+

1

2

AB=1+

1

2

x，
在矩形ABCD中，AB∥CD，
所以，△FDC∽△FOE，
所以，

CD

OE

=

FH-BC

FH

，
即

x

2

=

3 -BC

3

，
解得BC=

3

-

3

2

x，
所以，點C的坐標為（1+

1

2

x，

3

-

3

2

x），
∵△OEF是等邊三角形，
∴OF與y軸的夾角為30°，
∵點C關于直線OF的對稱點G恰好落在y軸上，
∴OC與OF的夾角為30°，
∴直線OC與x軸的夾角為30，
tan30°=

3 - 3 2 x

1+ 1 2 x

=

3

3

，
解得x=1；

方法二：∵△OEF是等邊三角形，
∴OF與y軸的夾角為30°，
∵點C關于直線OF的對稱點G恰好落在y軸上，
∴OC與OF的夾角為30°，
∵△OEF是等邊三角形，
∴點C是EF的中點，
∴CD是△OEF的中位線，
CD=

1

2

OE=

1

2

×2=1，
∵四邊形ABCD是矩形，
∴AB=CD=1，即x=1；

（3）存在．
理由如下：由（2）可知，OC=2•sin60°=2×

3

2

=

3

，
∵點C、G關于OF對稱，
∴OG=OC=

3

，
∴點G的坐標為（0，

3

），
由對稱性可得，OA=

1

2

（OE-AB）=

1

2

（2-1）=

1

2

，
∴點A的坐標為（

1

2

，0），
①當GF∥PA 時，∵F（1，

3

），
∴GF∥x軸，
∴點P為拋物線與x軸的交點，
∴P₁（0，0），P₂（2，0）；
②當GA∥PF時，∵A（

1

2

，0），G（0，

3

），
∴直線GA的解析式為y=-2

3

x+

3

，
∴設直線PF的解析式為y=-2

3

x+b，
-2

3

×1+b=

3

，
解得b=3

3

，
所以，直線PF的解析式為y=-2

3

x+3

3

，
聯立

y=-2 3 x+3 3 y=- 3 x2+2 3 x

，
解得

x1=1 y1= 3

，

x2=3 y2=-3 3

所以，點P的坐標為P₃（3，-3

3

）；
③當PG∥AF時，A（

1

2

，0），F（1，

3

），
設直線AF的解析式為y=mx+n，
則

1 2 m+n=0 m+n= 3

，
解得

m=2 3 n=- 3

，
所以，直線AF的解析式為y=2

3

x-

3

，
所以，設直線PG的解析式為y=2

3

x+

3

，
聯立

y=2 3 x+ 3 y=- 3 x2+2 3 x

整理得，x²+1=0，
方程沒有實數解，
所以，點P不存在，
綜上得符合條件的點有3個，P₁（0，0），P₂（2，0），P₃（3，-3

3

）．

點評：本題綜合考查了二次函數的問題，主要利用了等邊三角形的性質，待定系數法求二次函數解析式，相似三角形的判定與性質，軸對稱的性質，梯形的兩底邊平行，（3）要注意根據底邊的不同分情況討論求解．