题目内容
【题目】如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=﹣x+m(m为常数)的图象与x轴交于A(﹣3,0),与y轴交于点C.以直线x=﹣1为对称轴的抛物线y=ax2+bx+c(a,b,c为常数,且a>0)经过A,C两点,与x轴正半轴交于点B.
(1)求一次函数及抛物线的函数表达式;
(2)P为线段AC上的一个动点(点P与C、A不重合)过P作x轴的垂线与这个二次函数的图象交于点D,连接CD,AD,点P的横坐标为n,当n为多少时,△CDA的面积最大,最大面积为多少?
(3)在对称轴上是否存在一点E,使∠ACB=∠AEB?若存在,求点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=﹣x﹣2,;(2)时,△CDA的面积最大,最大面积是;(3)E1(﹣1,﹣),E2(﹣1,).
【解析】
(1)根据待定系数法即可直接求出一次函数解析式,根据A点坐标和对称轴求出B点坐标,利用交点式即可求出二次函数解析式;
(2)用n可表示P点和D点坐标,则△CDA的面积为PDOA,得到关于n的二次函数表达式,由二次函数的性质可求出面积的最大值;
(3)作△ABC的外接圆⊙M,⊙M与直线x=﹣1位于x轴下方部分的交点为E1,E1关于x轴的对称点为E2,则E1、E2均为所求的点,可求出M点的坐标,再由勾股定理求出FE1的长,则点E1的坐标可求出,由对称性可求得E2的坐标.
(1)∵y=﹣x+m经过点A(﹣3,0),
∴0=2+m,解得m=﹣2,
∴直线AC解析式为y=﹣x﹣2,
∴C(0,﹣2),
∵抛物线y=ax2+bx+c对称轴为x=﹣1,且与x轴交于A(﹣3,0),
∴另一交点为B(1,0),设抛物线解析式为y=a(x+3)(x﹣1),
∵抛物线经过 C(0,﹣2),
∴﹣2=a3×(﹣1),解得a=,
∴抛物线解析式为y=x2+x﹣2;
(2)如图1,设P(n,-n-2),D(n,n2+n﹣2),
∴PD=-n-2-(n2+n﹣2)= -n2-2n,
∴S△CDA=S△APD+S△PDC=PDOA=×3(-n2-2n)=-n2-3n=-(n+)2+,
∴n=时,△CDA的面积最大,最大面积是;
(3)如图2,设直线x=﹣1与x轴的交点为点F,作△ABC的外接圆⊙M,⊙M与直线x=﹣1位于x轴下方部分的交点为E1,E1关于x轴的对称点为E2,则E1、E2均为所求的点.
∵∠AE1B、∠ACB都是弧AB所对的圆周角,
∴∠AE1B=∠ACB,且射线FM上的其它点E都不满足∠AEB=∠ACB.
∵圆心M必在AB边的垂直平分线即直线x=﹣1上.
∴点M的横坐标为﹣1.
∵B(1,0),C(0,﹣2),
∴设直线BC的解析式为y=kx+b,
∴,解得,
直线BC的解析式为y=2x﹣2,
∴直线BC的中垂线的解析式为y=﹣x+m,由直线经过点(,-1),
∴m=-,
∴直线BC的中垂线的解析式为y=﹣x﹣,
∵点M在直线y=﹣x﹣上,
∴y=﹣﹣=-,
∴M(-1,-),
∴MA=,
∴FE1==,
∴E1(﹣1,﹣),
由对称性得E2(﹣1,),
∴符合题意的点E的坐标为E1(﹣1,﹣),E2(﹣1,).