题目内容

如图，已知抛物线y= $数学公式$ x²+bx+c（b，c是常数，且c＜0）与x轴分别交于点A、B（点A位于点B的左侧），与y轴的负半轴交于点C，点A的坐标为（-1，0）．
（1）b=，点B的横坐标为（上述结果均用含c的代数式表示）；
（2）连接BC，过点A作直线AE∥BC，与抛物线y= $数学公式$ x²+bx+c交于点E，点D是x轴上的一点，其坐标为（2，0）．当C，D，E三点在同一直线上时，求抛物线的解析式；
（3）在（2）条件下，点P是x轴下方的抛物线上的一个动点，连接PB，PC，设所得△PBC的面积为S．
①求S的取值范围；
②若△PBC的面积S为整数，则这样的△PBC共有__个．

解：（1）∵抛物线y= $\text{[math]}$ x²+bx+c过点A（-1，0），
∴0= $\text{[math]}$ ×（-1）²+b×（-1）+c，
∴b= $\text{[math]}$ +c，
∵抛物线y= $\text{[math]}$ x²+bx+c与x轴分别交于点A（-1，0）、B（x_B，0）（点A位于点B的左侧），
∴-1与x_B是一元二次方程 $\text{[math]}$ x²+bx+c=0的两个根，
∴-1•x_B= $\text{[math]}$ ，
∴x_B=-2c，即点B的横坐标为-2c；

（2）∵抛物线y= $\text{[math]}$ x²+bx+c与y轴的负半轴交于点C，
∴当x=0时，y=c，即点C坐标为（0，c）．
设直线BC的解析式为y=kx+c，
∵B（-2c，0），
∴-2kc+c=0，
∵c≠0，
∴k= $\text{[math]}$ ，
∴直线BC的解析式为y= $\text{[math]}$ x+c．
∵AE∥BC，
∴可设直线AE得到解析式为y= $\text{[math]}$ x+m，
∵点A的坐标为（-1，0），
∴ $\text{[math]}$ ×（-1）+m=0，解得m= $\text{[math]}$ ，
∴直线AE得到解析式为y= $\text{[math]}$ x+ $\text{[math]}$ ．
由 $\text{[math]}$ ，解得 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，
∴点E坐标为（1-2c，1-c）．
∵点C坐标为（0，c），点D坐标为（2，0），
∴直线CD的解析式为y=- $\text{[math]}$ x+c．
∵C，D，E三点在同一直线上，
∴1-c=- $\text{[math]}$ ×（1-2c）+c，
∴2c²+3c-2=0，
∴c₁= $\text{[math]}$ （与c＜0矛盾，舍去），c₂=-2，
∴b= $\text{[math]}$ +c=- $\text{[math]}$ ，
∴抛物线的解析式为y= $\text{[math]}$ x²- $\text{[math]}$ x-2；

（3）①设点P坐标为（x， $\text{[math]}$ x²- $\text{[math]}$ x-2）．
∵点A的坐标为（-1，0），点B坐标为（4，0），点C坐标为（0，-2），
∴AB=5，OC=2，直线BC的解析式为y= $\text{[math]}$ x-2．
分两种情况：
（Ⅰ）当-1＜x＜0时，0＜S＜S_△ACB．
∵S_△ACB= $\text{[math]}$ AB•OC=5，
∴0＜S＜5；
（Ⅱ）当0＜x＜4时，过点P作PG⊥x轴于点G，交CB于点F．
∴点F坐标为（x， $\text{[math]}$ x-2），
∴PF=PG-GF=-（ $\text{[math]}$ x²- $\text{[math]}$ x-2）+（ $\text{[math]}$ x-2）=- $\text{[math]}$ x²+2x，
∴S=S_△PFC+S_△PFB= $\text{[math]}$ PF•OB= $\text{[math]}$ （- $\text{[math]}$ x²+2x）×4=-x²+4x=-（x-2）²+4，
∴当x=2时，S_最大值=4，
∴0＜S≤4．
综上可知0＜S＜5；

②∵0＜S＜5，S为整数，
∴S=1，2，3，4．
分两种情况：
（Ⅰ）当-1＜x＜0时，设△PBC中BC边上的高为h．
∵点A的坐标为（-1，0），点B坐标为（4，0），点C坐标为（0，-2），
∴AC²=1+4=5，BC²=16+4=20，AB²=25，
∴AC²+BC²=AB²，∠ACB=90°，BC边上的高AC= $\text{[math]}$ ．
∵S= $\text{[math]}$ BC•h，∴h= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ S．
如果S=1，那么h= $\text{[math]}$ ×1= $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$ ，此时P点有1个，△PBC有1个；
如果S=2，那么h= $\text{[math]}$ ×2= $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$ ，此时P点有1个，△PBC有1个；
如果S=3，那么h= $\text{[math]}$ ×3= $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$ ，此时P点有1个，△PBC有1个；
如果S=4，那么h= $\text{[math]}$ ×4= $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$ ，此时P点有1个，△PBC有1个；
即当-1＜x＜0时，满足条件的△PBC共有4个；
（Ⅱ）当0＜x＜4时，S=-x²+4x．
如果S=1，那么-x²+4x=1，即x²-4x+1=0，
∵△=16-4=12＞0，∴方程有两个不相等的实数根，此时P点有2个，△PBC有2个；
如果S=2，那么-x²+4x=2，即x²-4x+2=0，
∵△=16-8=8＞0，∴方程有两个不相等的实数根，此时P点有2个，△PBC有2个；
如果S=3，那么-x²+4x=3，即x²-4x+3=0，
∵△=16-12=4＞0，∴方程有两个不相等的实数根，此时P点有2个，△PBC有2个；
如果S=4，那么-x²+4x=4，即x²-4x+4=0，
∵△=16-16=0，∴方程有两个相等的实数根，此时P点有1个，△PBC有1个；
即当0＜x＜4时，满足条件的△PBC共有7个；
综上可知，满足条件的△PBC共有4+7=11个．
故答案为 $\text{[math]}$ +c，-2c；11．
分析：（1）将A（-1，0）代入y= $\text{[math]}$ x²+bx+c，可以得出b= $\text{[math]}$ +c；根据一元二次方程根与系数的关系，得出-1•x_B= $\text{[math]}$ ，即x_B=-2c；
（2）由y= $\text{[math]}$ x²+bx+c，求出此抛物线与y轴的交点C的坐标为（0，c），则可设直线BC的解析式为y=kx+c，将B点坐标代入，运用待定系数法求出直线BC的解析式为y= $\text{[math]}$ x+c；由AE∥BC，设直线AE得到解析式为y= $\text{[math]}$ x+m，将点A的坐标代入，运用待定系数法求出直线AE得到解析式为y= $\text{[math]}$ x+ $\text{[math]}$ ；解方程组 $\text{[math]}$ ，求出点E坐标为（1-2c，1-c），将点E坐标代入直线CD的解析式y=- $\text{[math]}$ x+c，求出c=-2，进而得到抛物线的解析式为y= $\text{[math]}$ x²- $\text{[math]}$ x-2；
（3）①分两种情况进行讨论：（Ⅰ）当-1＜x＜0时，由0＜S＜S_△ACB，易求0＜S＜5；（Ⅱ）当0＜x＜4时，过点P作PG⊥x轴于点G，交CB于点F．设点P坐标为（x， $\text{[math]}$ x²- $\text{[math]}$ x-2），则点F坐标为（x， $\text{[math]}$ x-2），PF=PG-GF=- $\text{[math]}$ x²+2x，S= $\text{[math]}$ PF•OB=-x²+4x=-（x-2）²+4，根据二次函数的性质求出S_最大值=4，即0＜S≤4．则0＜S＜5；
②由0＜S＜5，S为整数，得出S=1，2，3，4．分两种情况进行讨论：（Ⅰ）当-1＜x＜0时，根据△PBC中BC边上的高h小于△ABC中BC边上的高AC= $\text{[math]}$ ，得出满足条件的△PBC共有4个；（Ⅱ）当0＜x＜4时，由于S=-x²+4x，根据一元二次方程根的判别式，得出满足条件的△PBC共有7个；则满足条件的△PBC共有4+7=11个．
点评：本题是二次函数的综合题，其中涉及到运用待定系数法求一次函数、二次函数的解析式，二次函数的性质，直线平移的规律，求两个函数的交点坐标，三角形的面积，一元二次方程的根的判别及根与系数的关系等知识，综合性较强，有一定难度，运用数形结合、分类讨论及方程思想是解题的关键．