题目内容
【题目】已知抛物线y=ax2﹣4a(a>0)与x轴相交于A,B两点(点A在点B的左侧),点P是抛物线上一点,且PB=AB,∠PBA=120°,如图所示.
(1)求抛物线的解析式.
(2)设点M(m,n)为抛物线上的一个动点,且在曲线PA上移动.
①当点M在曲线PB之间(含端点)移动时,是否存在点M使△APM的面积为 ?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
②当点M在曲线BA之间(含端点)移动时,求|m|+|n|的最大值及取得最大值时点M的坐标.
【答案】
(1)解:如图1,
令y=0代入y=ax2﹣4a,
∴0=ax2﹣4a,
∵a>0,
∴x2﹣4=0,
∴x=±2,
∴A(﹣2,0),B(2,0),
∴AB=4,
过点P作PC⊥x轴于点C,
∴∠PBC=180°﹣∠PBA=60°,
∵PB=AB=4,
∴cos∠PBC= ,
∴BC=2,
由勾股定理可求得:PC=2 ,
∵OC=OB+BC=4,
∴P(4,2 ),
把P(4,2 )代入y=ax2﹣4a,
∴2 =16a﹣4a,
∴a= ,
∴抛物线解析式为;y= x2﹣ ;
(2)解:∵点M在抛物线上,
∴n= m2﹣ ,
∴M的坐标为(m, m2﹣ ),
①当点M在曲线PB之间(含端点)移动时,
∴2≤m≤4,
如图2,过点M作ME⊥x轴于点E,交AP于点D,
设直线AP的解析式为y=kx+b,
把A(﹣2,0)与P(4,2 )代入y=kx+b,
得: ,
解得
∴直线AP的解析式为:y= x+ ,
令x=m代入y= x+ ,
∴y= m+ ,
∴D的坐标为(m, m+ ),
∴DM=( m+ )﹣( m2﹣ )=﹣ m2+ m+ ,
∴S△APM= DMAE+ DMCE
= DM(AE+CE)
= DMAC
=﹣ m2+ m+4
当S△APM= 时,
∴ =﹣ m2+ m+4 ,
∴解得m=3或m=﹣1,
∵2≤m≤4,
∴m=3,
此时,M的坐标为(3, );
②当点M在曲线BA之间(含端点)移动时,
∴﹣2≤m≤2,n<0,
当﹣2≤m≤0时,
∴|m|+|n|=﹣m﹣n=﹣ m2﹣m+ =﹣ (m+ )2+ ,
当m=﹣ 时,
∴|m|+|n|可取得最大值,最大值为 ,
此时,M的坐标为(﹣ ,﹣ ),
当0<m≤2时,
∴|m|+|n|=m﹣n=﹣ m2+m+ =﹣ (m﹣ )2+ ,
当m= 时,
∴|m|+|n|可取得最大值,最大值为 ,
此时,M的坐标为( ,﹣ ),
综上所述,当点M在曲线BA之间(含端点)移动时,M的坐标为( ,﹣ )或(﹣ ,﹣ )时,|m|+|n|的最大值为 .
【解析】(1)首先令y=0得到关于x的方程,从而可求出A、B两点坐标,然后过点P作PC⊥x轴于点C,接下来,根据∠PBA=120°,PB=AB,分别求出BC和PC的长度即可得出点P的坐标,最后将点P的坐标代入二次函数解析式即;
(2)①过点M作ME⊥x轴于点E,交AP于点D,分别用含m的式子表示点D、M的坐标,然后代入△APM的面积公式DMAC,根据题意列出方程求出m的值;②根据题意可知:n<0,然后对m的值进行分类讨论,当-2≤m≤0时,|m|=-m;当0<m≤2时,|m|=m,列出函数关系式即可求得|m|+|n|的最大值