题目内容
【题目】已知抛物线y=ax2﹣4a(a>0)与x轴相交于A,B两点(点A在点B的左侧),点P是抛物线上一点,且PB=AB,∠PBA=120°,如图所示.![]()
(1)求抛物线的解析式.
(2)设点M(m,n)为抛物线上的一个动点,且在曲线PA上移动.
①当点M在曲线PB之间(含端点)移动时,是否存在点M使△APM的面积为
?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由.
②当点M在曲线BA之间(含端点)移动时,求|m|+|n|的最大值及取得最大值时点M的坐标.
【答案】
(1)解:如图1, ![]()
令y=0代入y=ax2﹣4a,
∴0=ax2﹣4a,
∵a>0,
∴x2﹣4=0,
∴x=±2,
∴A(﹣2,0),B(2,0),
∴AB=4,
过点P作PC⊥x轴于点C,
∴∠PBC=180°﹣∠PBA=60°,
∵PB=AB=4,
∴cos∠PBC=
,
∴BC=2,
由勾股定理可求得:PC=2
,
∵OC=OB+BC=4,
∴P(4,2
),
把P(4,2
)代入y=ax2﹣4a,
∴2
=16a﹣4a,
∴a=
,
∴抛物线解析式为;y=
x2﹣
;
(2)解:∵点M在抛物线上,
∴n=
m2﹣
,
∴M的坐标为(m,
m2﹣
),
①当点M在曲线PB之间(含端点)移动时,
∴2≤m≤4,
如图2,过点M作ME⊥x轴于点E,交AP于点D, ![]()
设直线AP的解析式为y=kx+b,
把A(﹣2,0)与P(4,2
)代入y=kx+b,
得:
,
解得 ![]()
∴直线AP的解析式为:y=
x+
,
令x=m代入y=
x+
,
∴y=
m+
,
∴D的坐标为(m,
m+
),
∴DM=(
m+
)﹣(
m2﹣
)=﹣
m2+
m+
,
∴S△APM=
DMAE+
DMCE
=
DM(AE+CE)
=
DMAC
=﹣
m2+
m+4 ![]()
当S△APM=
时,
∴
=﹣
m2+
m+4
,
∴解得m=3或m=﹣1,
∵2≤m≤4,
∴m=3,
此时,M的坐标为(3,
);
②当点M在曲线BA之间(含端点)移动时,
∴﹣2≤m≤2,n<0,
当﹣2≤m≤0时,
∴|m|+|n|=﹣m﹣n=﹣
m2﹣m+
=﹣
(m+
)2+
,
当m=﹣
时,
∴|m|+|n|可取得最大值,最大值为
,
此时,M的坐标为(﹣
,﹣
),
当0<m≤2时,
∴|m|+|n|=m﹣n=﹣
m2+m+
=﹣
(m﹣
)2+
,
当m=
时,
∴|m|+|n|可取得最大值,最大值为
,
此时,M的坐标为(
,﹣
),
综上所述,当点M在曲线BA之间(含端点)移动时,M的坐标为(
,﹣
)或(﹣
,﹣
)时,|m|+|n|的最大值为
.
【解析】(1)首先令y=0得到关于x的方程,从而可求出A、B两点坐标,然后过点P作PC⊥x轴于点C,接下来,根据∠PBA=120°,PB=AB,分别求出BC和PC的长度即可得出点P的坐标,最后将点P的坐标代入二次函数解析式即;
(2)①过点M作ME⊥x轴于点E,交AP于点D,分别用含m的式子表示点D、M的坐标,然后代入△APM的面积公式
DMAC,根据题意列出方程求出m的值;②根据题意可知:n<0,然后对m的值进行分类讨论,当-2≤m≤0时,|m|=-m;当0<m≤2时,|m|=m,列出函数关系式即可求得|m|+|n|的最大值