Question

我们常见的炒菜锅和锅盖都是抛物线面，经过锅心和盖心的纵断面是两端抛物线组合而成的封闭图形，不妨简称为“锅线”，锅口直径为6dm，锅深3dm，锅盖高1dm（锅口直径与锅盖直径视为相同），建立直角坐标系如图①所示，如果把锅纵断面的抛物线记为C₁，把锅盖纵断面的抛物线记为C₂．
（1）求C₁和C₂的解析式；
（2）如图②，过点B作直线BE：y=x-1交C₁于点E（-2，-），连接OE、BC，在x轴上求一点P，使以点P、B、C为顶点的△PBC与△BOE相似，求出P点的坐标；
（3）如果（2）中的直线BE保持不变，抛物线C₁或C₂上是否存在一点Q，使得△EBQ的面积最大？若存在，求出Q的坐标和△EBQ面积的最大值；若不存在，请说明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知A、B、C、D四点坐标，利用待定系数法即可确定两函数的解析式．
（2）根据直线BE：y=x-1知，该直线必过（0，-1）点，那么∠EBO=∠CBO，若以点P、B、C为顶点的△PBC与△BOE相似，那么夹这组对应角的对应边必成比例，先求出BC、BO、BE的长，然后分情况根据线段间的比例关系求出BP的长，进而得到OP的长，即可确定P点坐标．
（3）△EBQ中，BE长为定值，若以BE为底，当△EBQ的面积最大时，Q到直线BE的距离最大；由于点Q可能在抛物线C₁或C₂上，因此两种情况都要解一下，最后通过比较得到能使△EBQ面积最大的Q点．首先作直线l∥BE，分别令直线l与抛物线C₁、C₂有且仅有一个交点，那么符合条件的Q点必在这两个交点中，先求出这两个交点分别到直线BE的距离，距离大者符合条件，由此可得到Q点坐标和△EBQ的面积最大值．
解答：解：（1）由于抛物线C₁、C₂都过点A（-3，0）、B（3，0），可设它们的解析式为：y=a（x-3）（x+3）；
抛物线C1还经过D（0，-3），则有：
-3=a（0-3）（0+3），a=
即：抛物线C₁：y=x²-3（-3≤x≤3）；
抛物线C₂还经过C（0，1），则有：
1=a（0-3）（0+3），a=-
即：抛物线C₂：y=-x²+1（-3≤x≤3）．

（2）由于直线BE：y=x-1必过（0，-1），所以∠CBO=∠EBO（tan∠CBO=tan∠EBO=）；
由E点坐标可知：tan∠AOE≠，即∠AOE≠∠CBO，所以它们的补角∠EOB≠∠CBx；
若以点P、B、C为顶点的△PBC与△BOE相似，只需考虑两种情况：
①∠CBP₁=∠EBO，且OB：BE=BP₁：BC，即：
3：=BP₁：，得：BP₁=，OP₁=OB-BP₁=；
∴P₁（，0）；
②∠P₂BC=∠EBO，且BC：BP₂=OB：BE，即：
：BP₂=3：，得：BP₂=，OP₂=BP₂-OB=；
∴P₂（-，0）；
综上，符合条件的P点有：P₁（，0）、P₂（-，0）．
（3）如图，作直线l∥直线BE，设直线l：y=x+b；
①当直线l与抛物线C₁只有一个交点时：
x+b=x²-3，即：x²-x-（3b+9）=0，
∴△=1+4（3b+9）=0，
解得，3b+9=-，
∴x²-x+=0
∴该交点Q₂（，-）；
Q₂到直线 BE：x-y-1=0 的距离：==；
②当直线l与抛物线C₂只有一个交点时：
x+b=-x²+1，即：x²+3x+9b-9=0，
∴该交点Q₁（-，）；
Q₁到直线 BE：x-y-1=0 的距离：=；
∴符合条件的Q点为Q₁（-，）；
△EBQ的最大面积：S_max=×BE×=．
方法二：
当点Q在C₁上时，可设Q（m，x²-3），过Q作QM平行y轴交BE于M，则M（m，x-1），
则BM=x-1-（x²-3）=-（m+0.5）²+，所以当m=-0.5时BM最大值为，
所以 S△EBQ最大=S△EQM+S△BQM=（xB-xE）×=0.5×5×=，
同理可得，Q在C ₂上时，最大面积为，
综上最大面积为．
点评：考查了二次函数综合题．该题的难度和计算量都比较大，涉及了函数解析式的确定、相似三角形的判定和性质、图形面积的解法等重点知识；解答（2）题时，应注意分不同的对应边来进行讨论，以免漏解．（3）的难度较大，点到直线的距离公式【点（x，y）到直线（Ax+By+C=0）的距离为：d=】是需要记住的内容．另外，题目在设计时结合了一定的生活元素，形式较为新颖．