题目内容

如图1,抛物线y=ax2+bx+3经过A(-3,0),B(-1,0)两点.
    (1)求抛物线的解析式;
    (2)设抛物线的顶点为M,直线y=-2x+9与y轴交于点C,与直线OM交于点D.现将抛物线平移,保持顶点在直线OD上.若平移的抛物线与射线CD(含端点C)只有一个公共点,求它的顶点横坐标的值或取值范围;
    (3)如图2,将抛物线平移,当顶点至原点时,过Q(0,3)作不平行于x轴的直线交抛物线于E,F两点.问在y轴的负半轴上是否存在点P,使△PEF的内心在y轴上.若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.

(1)抛物线y=ax2+bx+3经过A(-3,0),B(-1,0)两点
    ∴9a-3b+3=0 且a-b+3=0
    解得a=1    b=4

∴抛物线的解析式为y=x2+4x+3(2)由(1)配方得y=(x+2)2-1∴抛物线的顶点M(-2,,1)∴直线OD的解析式为y=x
    于是设平移的抛物线的顶点坐标为(h, h),

∴平移的抛物线解析式为y=(x-h)2+h.①当抛物线经过点C时,∵C(0,9),∴h2+h=9,
    解得h=. ∴ 当 ≤h<
    时,平移的抛物线与射线CD只有一个公共点.
    ②当抛物线与直线CD只有一个公共点时,
    由方程组y=(x-h)2+h,y=-2x+9.
    得 x2+(-2h+2)x+h2+h-9=0,∴△=(-2h+2)2-4(h2+h-9)=0,
    解得h=4.
    此时抛物线y=(x-4)2+2与射线CD唯一的公共点为(3,3),符合题意.
    综上:平移的抛物线与射线CD只有一个公共点时,顶点横坐标的值或取值范围是 h=4或 ≤h<.
    (3)方法1
    将抛物线平移,当顶点至原点时,其解析式为y=x2,

设EF的解析式为y=kx+3(k≠0).
    假设存在满足题设条件的点P(0,t),如图,过P作GH∥x轴,分别过E,F作GH的垂线,垂足为G,H.∵△PEF的内心在y轴上,∴∠GEP=∠EPQ=∠QPF=∠HFP,∴△GEP∽△HFP,...............9分∴GP/PH=GE/HF,
    ∴-xE/xF=(yE-t)/(yF-t)=(kxE+3-t)/(kxF+3-t)
    ∴2kxE·xF=(t-3)(xE+xF)
    由y=x2,y=-kx+3.得x2-kx-3=0.
    ∴xE+xF=k,xE·xF=-3.∴2k(-3)=(t-3)k,∵k≠0,∴t=-3.∴y轴的负半轴上存在点P(0,-3),使△PEF的内心在y轴上.

方法2 设EF的解析式为y=kx+3(k≠0),点E,F的坐标分别为(m,m2)(n,n2)由方法1知:mn=-3.作点E关于y轴的对称点R(-m,m2),作直线FR交y轴于点P,由对称性知∠EPQ=∠FPQ,∴点P就是所求的点.由F,R的坐标,可得直线FR的解析式为y=(n-m)x+mn.当x=0,y=mn=-3,∴P(0,-3).∴y轴的负半轴上存在点P(0,-3),使△PEF的内心在y轴上.

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