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108學年鷺江國中第1次段考數學 第18題 詳解

拋物線過已知點求方程式與等腰三角形頂點 · 非選 · 題目出處:108 學年度第 2 學期第 1 次定期評量 數學科(新北市立鷺江國民中學)

答案(1) y=x2+6x5y=-x^2+6x-5(或 y=(x3)2+4y=-(x-3)^2+4) (2) P(0,5)P(0,5)看逐步解析 ↓

題目
如右圖,拋物線y=x2+6x+cy=-x^2+6x+c經過點A(1,0)(1,0),與yy軸交於點B。
(1) 求拋物線的方程式。(5分)
(2) 點P是yy軸正半軸上一點,且PAB\triangle PAB是以AB\overline{AB}為腰的等腰三角形,試求點P的坐標。(5分)
坐標平面上畫出一條開口向下的拋物線,與x軸的一個交點標示為A,位置在原點O右側、x值為1的地方附近(圖上標示「1」在A下方);拋物線向右上方拱起至最高點後往右下方下彎,在A的右方再次穿過x軸(該交點未標字母),末端停在畫面右下方。y軸上,原點O下方標示刻度「$-1$」,其下方標示點B,B是拋物線與y軸的交點,位置比刻度$-1$更低(更負)。

逐步解析

  1. 1

    代A點求c

    拋物線 y=x2+6x+cy=-x^2+6x+c 通過 A(1,0)A(1,0),代入得 0=12+6×1+c=1+6+c0=-1^2+6\times1+c=-1+6+c,所以 c=5c=-5。拋物線為 y=x2+6x5y=-x^2+6x-5,配方後是 y=(x3)2+4y=-(x-3)^2+4
  2. 2

    求B點坐標

    yy 軸的交點令 x=0x=0y=0+05=5y=-0+0-5=-5,所以 B(0,5)B(0,-5)。圖上 BB 畫在刻度 1-1 的更下方,與這個結果相符。
  3. 3

    算出腰長AB

    由兩點距離公式,AB=(10)2+(0(5))2=1+25=26\overline{AB}=\sqrt{(1-0)^2+\left(0-(-5)\right)^2}=\sqrt{1+25}=\sqrt{26}
  4. 4

    情況一:PA等於AB

    P(0,p)P(0,p)p>0p>0。若另一腰是 PA\overline{PA},則 PA=AB\overline{PA}=\overline{AB}(01)2+(p0)2=26(0-1)^2+(p-0)^2=26,即 1+p2=261+p^2=26p2=25p^2=25,取正得 p=5p=5。所以 P(0,5)P(0,5)
  5. 5

    情況二:PB等於AB

    若另一腰是 PB\overline{PB},因 PPBB 都在 yy 軸上,PB=p(5)=p+5\overline{PB}=p-(-5)=p+5。由 (p+5)2=26(p+5)^2=26p>0p>0p=2650.1p=\sqrt{26}-5\approx0.1,也落在 yy 軸正半軸上,同樣成立。
  6. 6

    整理答案

    (1) 拋物線的方程式為 y=x2+6x5y=-x^2+6x-5。(2) 以 AB\overline{AB}PA\overline{PA} 為兩腰時得 P(0,5)P(0,5),這一組是本題的答案。另外,以 AB\overline{AB}PB\overline{PB} 為兩腰時還有 P(0,265)P\left(0,\sqrt{26}-5\right)(約 (0,0.1)(0,0.1)),同樣落在 yy 軸正半軸上,值得一併知道。
答案
(1) y=x2+6x5y=-x^2+6x-5(或 y=(x3)2+4y=-(x-3)^2+4) (2) P(0,5)P(0,5)

關鍵觀念:#二次函數 #等腰三角形 #應用問題

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常見卡點
「以 AB\overline{AB} 為腰」的意思是 AB\overline{AB} 是兩條等長邊的其中一條,另一腰可能是 PA\overline{PA} 也可能是 PB\overline{PB},要分兩種情況討論才不會漏。另一個常犯的錯是把「為腰」看成「為底」而去解 PA=PB\overline{PA}=\overline{PB},那樣得到 1+p2=(p+5)21+p^2=(p+5)^2p=2.4p=-2.4,是負的,根本不在 yy 軸正半軸上。

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