题目内容

如图所示,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过A(-1,0),B(3,0),C(0,3)三点,其顶点为D,连接BD,点P是线段BD上一个动点(不与B、D重合),过点P作y轴的垂线,垂足为E,连接BE.
(1)求抛物线的解析式,并写出顶点D的坐标;
(2)如果P点的坐标为(x,y),△PBE的面积为s,求s与x的函数关系式,写出自变量x的取值范围,并求出s的最大值;
(3)在(2)的条件下,当s取得最大值时,过点P作x的垂线,垂足为F,连接EF,把△PEF沿直线EF折叠,点P的对应点为P′,请直接写出P′点坐标,并判断点P′是否在该抛物线上.
(1)设y=a(x+1)(x-3),(1分)
把C(0,3)代入,得a=-1,(2分)
∴抛物线的解析式为:y=-x2+2x+3.(4分)
顶点D的坐标为(1,4).(5分)

(2)设直线BD解析式为:y=kx+b(k≠0),把B、D两点坐标代入,
得
3k+b=0
k+b=4
,(6分)
解得k=-2,b=6.
∴直线BD解析式为y=-2x+6.(7分)
s=
1
2
PE•OE=
1
2
xy=
1
2
x(-2x+6)=-x2+3x,(8分)
∴s=-x2+3x(1<x<3)(9分)
s=-(x2-3x+
9
4
)+
9
4
=-(x-
3
2
)2+
9
4
.(10分)
∴当x=
3
2
时,s取得最大值,最大值为
9
4
.(11分)

(3)当s取得最大值,x=
3
2
,y=3,
∴P(
3
2
,3)
.(5分)
∴四边形PEOF是矩形.
作点P关于直线EF的对称点P′,连接P′E、P′F.
法一:过P′作P′H⊥y轴于H,P′F交y轴于点M.
设MC=m,∵CO∥PF,
∴∠2=∠PFC,
由对称可知∠PFC=∠P′FC,
∴∠2=∠P′FC,
则MF=MC=m,P′M=3-m,P′E=
3
2
.
在Rt△P′MC中,由勾股定理,(
3
2
)2+(3-m)2=m2
.
解得m=
15
8
.
∵CM•P′H=P′M•P′E,
∴P′H=
9
10
.
由△EHP′∽△EP′M,可得
EH
EP′
=
EP′
EM
,EH=
6
5
.
∴OH=3-
6
5
=
9
5
.
∴P′坐标(-
9
10
,
9
5
)
.(13分)
法二:连接PP′,交CF于点H,分别过点H、P′作PC的垂线,垂足为M、N.
易证△CMH∽△HMP.
∴
CM
MH
=
MH
PM
=
1
2
.
设CM=k,则MH=2k,PM=4k.
∴PC=5k=
3
2
,k=
3
10
.
由三角形中位线定理,PN=8k=
12
5
,P′N=4k=
6
5
.
∴CN=PN-PC=
12
5
-
3
2
=
9
10
,即x=-
9
10
.
y=PF-P′N=3-
6
5
=
9
5

∴P′坐标(-
9
10
,
9
5
).(13分)
把P′坐标(-
9
10
,
9
5
)代入抛物线解析式,不成立,所以P′不在抛物线上.(14分)
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