题目内容
【题目】如图1,抛物线y=ax2+bx+3经过点A(﹣3,0),B(﹣1,0)两点,抛物线的顶点为M,直线y=﹣4x+9与y轴交于点C,与直线OM交于点D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过Q(0,3)作不平行于x轴的直线l
①如图2,将抛物线平移,当顶点至原点时,直线l交抛物线于点E、F,在y轴上存在一点P,使△PEF的内心在y轴上,求点P的坐标;
②直线l交△CMD的边CM、CD于点G、H(G点不与M点重合、H点不与D点重合).S四边形MDHG,S△CGH分别表示四边形MDHG和△CGH的面积,试探究的最大值.
【答案】(1)抛物线的解析式为y=x2+4x+3;(2)①点P坐标为(0,﹣3);②当x=时, 有最大值,最大值为.
【解析】
(1)将A(3,0),B(1,0)代入抛物线解析式,利用待定系数法即可求解;
(2)①分别写出抛物线平移后的解析式和直线EF的解析式,过P作GH∥x轴,分别过E,F作GH的垂线,垂足分别为G,H.由内心的性质得角等,再利用相似三角形的性质可解;
②连接OG,由点C和点Q的坐标,得CQ等于2OQ,由点M和点D坐标,得MO等于OD,分别用三角形GQO的面积表示出三角形CGQ和三角形CGO的面积,
再设CG=1,MG=x,用含x的式子表示出相关三角形和四边形MDHG的面积,最后将要求的比值转化为关于x的二次函数,从而可解.
(1)∵抛物线y=ax2+bx+3经过点A(﹣3,0),B(﹣1,0)两点,
∴,解得,
∴抛物线的解析式为y=x2+4x+3.
(2)①将抛物线平移,当顶点至原点时,其解析式为y=x2,
由EF过点(0,3),故设其解析式为y=kx+3(k≠0).
设满足条件地点P坐标为(0,t),
如图,过P作GH∥x轴,分别过E,F作GH的垂线,垂足分别为G,H.
∵△PEF的内心在y轴上,
∴∠GEP=∠EPQ=∠QPF=∠HFP,
∴△GEP∽△HFP,
∴,
∴,
∴2xF=(t﹣3)(xE+xF),
由y=x2,y=﹣kx+3得x2﹣kx﹣3=0,
∴xE+xF=k,xExF=﹣3,
∴2k(﹣3)=(t﹣3)k
∵k≠0,∴t=﹣3,
∴点P坐标为(0,﹣3).
②如图,连接OG,
∵C(0,9)Q(0,3),
∴CQ=2OQ,
又∵M(﹣2,﹣1),D(2,1),
∴MO=OD.
设S△GQO=S,
∴S△CGQ=2S,S△CGO=3S.
不妨设CG=1,MG=x,则S△MGO=3xS,
∴S△CMO=S△CQO+S△MGO=3S+3xS=(3x+3)S,
∴S△CMD=2S△CMO=(6x+6)S,
设QH=kQG,由S△CGQ=2S,得S△CQH=2kS,
∴S△CGH=(2k+2)S.
∴S四边形MDHG=(6x+6)S﹣(2k+2)S=(6x﹣2k+4)S,
∴=,①
过点Q作QK∥MD,交CD于点K,过点G作GN∥MD,交CD于点N,则QK∥GN.
∴,
∴QK=OD=MD;
∵GN∥MD,
∴,
∴,
∴.
∵QK∥GN,
∴,
∴,
∴k=,
代入①式得:===﹣x2+x+1=,
∴当x=时, 有最大值,最大值为.