题目内容
【题目】如图①,直线分别与
轴、
轴交于点
,
,抛物线
经过
,
两点,且与
轴的另一交点为
.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)如图①,点在第三象限内的抛物线上.
①连接,
,
,当四边形
的面积最大时,求点
的坐标;
②为
轴上一点,当
取得最小值时,求点
的坐标;
(3)如图②,为
轴下方抛物线上任意一点,
是抛物线的对称轴与
轴的交点,直线
,
分别交抛物线的对称轴于点
,
.问:
是否为定值?如果是,请求出这个定值;如果不是,请说明理由.
【答案】(1)y=x2+2x-3;(2)①,②
;(3)DM+DN是定值,定值为8.
【解析】
(1)由直线表达式求出点B、C的坐标,将A、B、C坐标代入抛物线表达式,即可求解;
(2)①S四边形ABPC=S△BPC+S△ABC=PFOB+
ABOC=
(-t2-3t)+6=
(t+
)2+
,即可求解;②当GJ=
AG时,PG+
AG取得最小值,即可求解;
(3)利用,
,得
,
,即
,
,即可求解.
解:(1)在y=-x-3中,令x=0,得y=-3;令y=0,得x=-3,
∴B(-3,0),C(0,-3).
设抛物线的函数解析式为y=a(x+3)(x-1),
将点C(0,-3)代入,得a=1,
∴抛物线的函数解析式为y=x2+2x-3;
(2)①如图①,过点P作PE⊥x轴于点E,交BC于点F,设点P的坐标为(t,t2+2t-3),则点F的坐标为(t,-t-3),
∴PF=-t-3-(t2+2t-3)=-t2-3t,
∴S四边形ABPC=S△BPC+S△ABC=PF·OB+
AB·OC=
(-t2-3t)+6=
.
∵<0,
∴当t=时,S四边形ABPC取得最大值,
∴此时点P的坐标为;
②如图②,作点P关于x轴的对称点,
交x轴于点I,连接AP,
,过点P作PJ⊥
于点J,交x轴于点G.当GJ=
AG时,PG+
AG取得最小值,此时sin∠GAJ=
,
∴tan∠GAJ=.
设点P的坐标为(t,t2+2t-3),则PI=-t2-2t+3,AI=-t+1,
由对称的性质,得∠PAI=∠GAJ,
∴tan∠PAI=,即
,
解得t1=,t2=1(舍去),
∴此时点P的坐标为;
(3)DM+DN是定值.
解法一:如图③,过点Q作QH⊥x轴于点H.
∵ND⊥x轴,
∴QH∥ND,
∴,
,
∴,
.
设点Q的坐标为(k,k2+2k-3),则HQ=-k2-2k+3,BH=3+k,AH=1-k.
∵D是抛物线的对称轴与x轴的交点,
∴AD=BD=2,
∴,
,
∴DN=2-2k,DM=2k+6,
∴DM+DN=2k+6+2-2k=8,
∴DM+DN是定值,该定值为8.
解法二:∵抛物线y=x2+2x-3的对称轴为x=-1,
∴D(-1,0),则xM=xN=-1.
设点Q的坐标为(k,k2+2k-3),
设直线AQ的解析式为y=dx+e,则,解得
,
∴直线AQ的解析式为y=(k+3)x-k-3,
当x=-1时,y=-2k-6,
∴DM=2k+6.
设直线BQ的解析式为y=mx+n,则,解得
,
∴直线BQ的解析式为y=(k-1)x+3k-3,
当x=-1时,y=2k-2,
∴DN=-2k+2,
∴DM+DN=2k+6+(-2k+2)=8,
∴DM+DN是定值,该定值为8.