题目内容
【题目】(本题12分)抛物线经过点A(-4,0),B(2,0)且与轴交于点C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图1,P为线段AC上一点,过点P作轴平行线,交抛物线于点D,当△ADC的面积最大时,求点P的坐标;
(3)如图2,抛物线顶点为E,EF⊥x轴子F点,M、N分别是轴和线段EF上的动点,设M的坐标为(m,0),若∠MNC=90°,请指出实数m的变化范围,并说明理由.
图1 图2
【答案】(1)抛物线的解析式为y=x2+2x﹣8.
(2)点P的坐标为(﹣2,﹣4).
(3)∴m的取值范围是﹣10≤m≤15.理由详见解析.
【解析】试题分析:(1)只需用待定系数法就可求出抛物线的解析式;
(2)可用待定系数法求出直线AC的解析式为y=-2x-8,设点P的坐标为(a,-2a-8),则点D(a,a2+2a-8),(-4<a<0),然后用割补法求得S△ADC=-2(a+2)2+8,从而可求出△ADC的面积最大时点P的坐标;
(3)易求得OF=1、EF=9、OC=8.设FN=n,(0≤n≤9),然后分三种情况(Ⅰ.M与点F重合,Ⅱ.M在点F左侧,Ⅲ.M在点F右侧)讨论,运用相似三角形的性质均可得到m=-n2+8n-1(0≤n≤9).由m=-n2+8n-1=-(n-4)2+15可得到m最大值为15,再由n=0时m=-1,n=9时m=-10可得m最小值为-10,从而可得到m的取值范围.
试题解析:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点A(-4,0),B(2,0),
∴,
解得: .
∴抛物线的解析式为y=x2+2x-8.
(2)如图1,
令x=0,得y=-8,
∴点C的坐标为(0,-8).
设直线AC的解析式为y=kx+t,
则,
解得: ,
∴直线AC的解析式为y=-2x-8.
设点P的坐标为(a,-2a-8),则点D(a,a2+2a-8),(-4<a<0),
∴PD=(-2a-8)-(a2+2a-8)=-a2-4a,
∴S△ADC=S△APD+S△CPD
=PD[a-(-4)]+ PD(0-a)
=2PD=-2(a2+4a)
=-2(a+2)2+8,
∴当a=-2时,S△ADC取到最大值为8,此时点P的坐标为(-2,-4).
(3)由y=x2+2x-8=(x+1)2-9得E(-1,-9)、C(0,-8),
则有OF=1、EF=9、OC=8.
设FN=n,(0≤n≤9),
Ⅰ.当M与点F重合时,此时m=-1,n=8,显然成立;
Ⅱ.当M在点F左侧,作NQ⊥y轴于点Q,如图2①,此时m<-1.
∵∠MNC=∠FNQ=90°,∴∠MNF=∠CNQ.
∵∠MFN=∠CQN=90°,
∴△MFN∽△CQN,
∴
∴,
∴m=-n2+8n-1.
Ⅲ.当M在点F右侧,作NQ′⊥y轴于点Q′,如图2②,此时m>-1.
∵∠MNC=∠FNQ′=90°,∴∠MNF=∠CNQ′.
∵∠MFN=∠CQ′N=90°,
∴△MFN∽△CQ′N,
∴,
∴,
∴m=-n2+8n-1.
综上所述:m=-n2+8n-1,(0≤n≤9).
∴m=-n2+8n-1=-(n-4)2+15,
∴当n=4时,m取到最大值为15.
∵n=0时m=-1,n=9时m=-10,
∴m取到最小值为-10,
∴m的取值范围是-10≤m≤15.