题目内容
【题目】已知抛物线y=ax2﹣2ax+c与y轴交于C点,与x轴交于A、B两点,点A的坐标是(﹣1,0),O是坐标原点,且|OC|=3|OA|
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)直接写出直线BC的函数表达式;
(3)如图1,D为y轴的负半轴上的一点,且OD=2,以OD为边作正方形ODEF.将正方形ODEF以每秒1个单位的速度沿x轴的正方向移动,在运动过程中,设正方形ODEF与△OBC重叠部分的面积为s,运动的时间为t秒(0<t≤2).
求:①s与t之间的函数关系式;
②在运动过程中,s是否存在最大值?如果存在,直接写出这个最大值;如果不存在,请说明理由.
(4)如图2,点P(1,k)在直线BC上,点M在x轴上,点N在抛物线上,是否存在以A、M、N、P为顶点的平行四边形?若存在,请直接写出M点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】
(1)
答案
解:∵A(﹣1,0),|OC|=3|OA|
∴C(0,﹣3)
∵抛物线经过A(﹣1,0),
C(0,﹣3)
∴
∴
∴y=x2﹣2x﹣3
;
答案
解:∵A(﹣1,0),|OC|=3|OA|
∴C(0,﹣3)
∵抛物线经过A(﹣1,0),
C(0,﹣3)
∴
∴
∴y=x2﹣2x﹣3
;答案;解:∵A(﹣1,0),|OC|=3|OA|
∴C(0,﹣3)
∵抛物线经过A(﹣1,0),
C(0,﹣3)
∴
∴
∴y=x2﹣2x﹣3
(2)
解:)由(1)的抛物线知:点B(3,0);
设直线BC的解析式为:y=kx﹣3,代入B点坐标,得:
3k﹣3=0,解得 k=1
∴直线BC的函数表达式为y=x﹣3
(3)
解:当正方形ODEF的顶点D运动到直线BC上时,设D点的坐标为(m,﹣2),
根据题意得:﹣2=m﹣3,∴m=1.
①当0<t≤1时,正方形和△OBC的重合部分是矩形;
∵OO1=t,OD=2
∴S1=2t;
当1<t≤2时,正方形和△OBC的重合部分是五边形,如右图;
∵OB=OC=3,∴△OBC、△D1GH都是等腰直角三角形,∴D1G=D1H=t﹣1;
S2=S矩形DD1O1O﹣S△D1HG=2t﹣ ×(t﹣1)2=﹣ t2+3t﹣ .
②由①知:
当0<t≤1时,S=2t的最大值为2;
当1<t≤2时,S=﹣ t2+3t﹣ =﹣ (t﹣3)2+4,由于未知数的取值范围在对称轴左侧,且抛物线的开口向下;
∴当t=2时,函数有最大值,且值为 S=﹣ +4= >2.
综上,当t=2秒时,S有最大值,最大值为
(4)
解:
由(2)知:点P(1,﹣2).假设存在符合条件的点M;
①当AM PN时,点N、P的纵坐标相同,即点N的纵坐标为﹣2,代入抛物线的解析式中有:
x2﹣2x﹣3=﹣2,解得 x=1± ;
∴AM=NP= ,
∴M1(﹣ ﹣1,0)、M2( ﹣1,0).
②当AN PM时,平行四边形的对角线PN、AM互相平分;
设M(m,0),则 N(m﹣2,2),代入抛物线的解析式中,有:
(m﹣2)2﹣2(m﹣2)﹣3=2,解得 m=3± ;
∴M3(3﹣ ,0)、M4(3+ ,0).
综上,存在符合条件的M点,且坐标为:
M1(﹣ ﹣1,0)、M2( ﹣1,0)、M3(3﹣ ,0)、M4(3+ ,0).
【解析】(1)首先由OC、OA的数量关系确定点C的坐标,即可利用待定系数法求出抛物线的解析式.(2)由(1)的抛物线解析式可得点B的坐标,而点C的坐标已经求得,由待定系数法求解即可.(3)①首先要明确正方形ODEF和△OBC重合部分的形状:当点D在△OBC内部时,两者的重合部分是矩形;当点D在△OBC外部时,两者的重合部分是五边形,其面积可由正方形的面积减去△DGH的面积(G、H分别为ED、OD和线段BC的交点).在判断t的取值范围时,要注意一个“关键点”:点D位于线段BC上时.②根据①的函数性质即可得到答案,要注意未知数的取值范围.(4)若存在以A、M、N、P为顶点的平行四边形,那么应分:AM PN或AN PM两种情况,由于AM在x轴上,结合平行四边形的特点可知:无论哪种情况,点N到x轴的距离都等于点P到x轴的距离,根据这个特点可确定点M、N的坐标.
【考点精析】关于本题考查的二次函数图象的平移,需要了解平移步骤:(1)配方 y=a(x-h)2+k,确定顶点(h,k)(2)对x轴左加右减;对y轴上加下减才能得出正确答案.