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【题目】已知抛物线y=x2﹣2mx+m2﹣3(m是常数)

(1)证明:无论m取什么实数,该抛物线与x轴都有两个交点.

(2)设抛物线的顶点为A,与x轴的两个交点分别为B、D,点B在点D的右侧,与y轴的交点为 C.

①若点P为△ABD的外心,求点P的坐标(用含m的式子表示);

②当|m|≤,m≠0时,△ABC的面积是否有最大值?如果有,请求出最大值;如果没有,请说明理由.

【答案】(1)证明见解析;(2)①P(m,-1);②有最大值;当m=时,S△ABC最大=3.

【解析】

(1)令y=0,转化成一元二次方程,计算判别式,可得判别式的值大于0,即可得出结论;

(2)①先求出点A的坐标,再求出BD的长,进而得出BE的长,再利用勾股定理求出外接圆的半径,即可得出结论;②先求出点B的坐标,点C的坐标,分两种情况:(i)当0<m≤时,如图2,(ii)当-≤m<0时,如图3,分别得出S与m的函数关系式,即可得出结论.

(1)令y=0,则0=x2﹣2mx+m2﹣3,

∴△=(﹣2m)2﹣4(m2﹣3)=12>0,

∴方程x2﹣2mx+m2﹣3=0有两个不相等的实数根,

即:无论m取什么实数,该抛物线与x轴都有两个交点;

(2)①如图1,

∵抛物线y=x2﹣2mx+m2﹣3=(x﹣m)2﹣3,

∴A(m,﹣3),设点D(x1,0),B(x2,0),

∴x1+x2=2m,x1x2=m2﹣3,

∴BD=x2﹣x1===2,

过点A作平行于y轴的直线,交x轴于点E,则AE⊥x轴,

∴∠AEB=90°,

∵点A(m,﹣3)是抛物线的顶点,

∴AE=3,BE=BD=,

∴P为△ABD的外心,

∴点P在AE上,

连接BP,

设△ABD的外接圆的半径为r,则AP=BP=r,

∴PE=AE﹣r=3﹣r,

∵在Rt△BEP中, PE2+BE2=BP2,

∴(3﹣r)2+()2=r2,

∴r=2,

∴PE=AE﹣AP=1,

∴P(m,-1);

②令y=0,则x2﹣2mx+m2﹣3=0,

∴x=,

∵点B在点D的右侧,

∴B(m+,0),D(m-,0),

令x=0,则y=m2﹣3,

∴C(0,m2﹣3),

分两种情况考虑:

(i)当0<m≤时,如图2,

S△ABC=S梯形OCAE+S△ABES△OCB

= OE(OC+AE)+ AEBEOCOB

=m(3m2+3)+ ×3×(m+m) (3m2)(m+)

=m2+m

=(m +)2﹣,

∵>0,

∴当0<m≤时,S△ABC随m的增大而增大,

∴当m=时,S△ABC取得最大值,最大值为3;

(ii)当-≤m<0时,如图3,

S△ABC=S梯形EACO+S△OCBS△ABE

=OE(OC+AE)+ OCOBAEBE

=m(3m2+3)+ (3m2)(m+) (m+m)(3m2)

=m,

∵<0,

∴当-≤m<0时,S△ABC随m的增大而减小,

∴当m=-时,S△ABC取得最大值,最大值为.

∵3>,

∴当m=时,△ABC的面积取得最大值,最大值为3.

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