题目内容

如图,已知抛物线y=ax2+bx-2与x轴的两个交点是A(4,0),B(1,0),与y轴的交点是C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在直线AC上方的该抛物线上是否存在一点D,使得△DCA的面积最大?若存在,求出点D的坐标及△DCA面积的最大值;若不存在,请说明理由;
(3)设抛物线的顶点是F,对称轴与AC的交点是N,P是在AC上方的该抛物线上一动点,过P作PM⊥x轴,交AC于M.若P点的横坐标是m.问:
①m取何值时,过点P、M、N、F的平面图形不是梯形?
②四边形PMNF是否有可能是等腰梯形?若有可能,请求出此时m的值;若不可能,请说明理由.
考点:二次函数综合题
专题:
分析:(1)由抛物线经过A(4,0),B(1,0),C(0,-2)三点,利用待定系数法即可求得该抛物线的解析式;
(2)设D点的横坐标为t(0<t<4),则D点的纵坐标为-
1
2
t2+
5
2
t-2,过D作y轴的平行线交AC于E.即可求得DE的长,继而可求得S△DCA=-(t-2)2+4,然后由二次函数的性质,即可求得点D的坐标及△DCA面积的最大值;
(3)首先设P(m,-
1
2
m2+
5
2
m-2),由于PM⊥x轴,FN是对称轴,可得PM∥FN,当PM=FN时P、M、N、F的平面图是平行四边形,不是梯形,从而求出m的值为
3
2
,根据题意可知求得P点的关于二次函数的对称轴的对称点P′,正好与A点重合,所以只能构成等腰三角形,构不成等腰梯形.
解答:解:(1)∵该抛物线过点C(0,-2),
∴可设该抛物线的解析式为y=ax2+bx-2.
将A(4,0),B(1,0)代入y=ax2+bx-2,
得
16a+4b-2=0
a+b=0
,
解得:
a=-
1
2
b=
5
2
.
∴该抛物线的解析式为y=-
1
2
x2+
5
2
x-2.

(2)存在.
如图1,设D点的横坐标为t(0<t<4),则D点的纵坐标为-
1
2
t2+
5
2
t-2.
过D作y轴的平行线交AC于E.
设直线AC的解析式为:y=mx+n,
则
n=-2
4m+n=0

解得:
m=
1
2
n=-2
,
由题意可求得直线AC的解析式为y=
1
2
x-2.
∴E点的坐标为(t,
1
2
t-2).
∴DE=-
1
2
t2+
5
2
t-2-(
1
2
t-2)=-
1
2
t2+2t.
∴S△DCA=S△CDE+S△ADE=
1
2
×DE×OA=
1
2
×(-
1
2
t2+2t)×4=-t2+4t=-(t-2)2+4.
∴当t=2时,S最大=4.
∴当D(2,1),△DAC面积的最大值为4.

(3)存在.∵y=-
1
2
x2+
5
2
x-2=-
1
2
(x-
5
2
)2+
9
8
.
∴F(
5
2
,
9
8
)
①Ⅰ当P和F重合时,P、M、N、F成一条直线,不能构成梯形,此时m=
5
2
.
Ⅱ如图2,设P(m,-
1
2
m2+
5
2
m-2)(0<m<
5
2
).作PM⊥x轴,FN是对称轴,
∴PM∥FN
∴当PM=FN时P、M、N、F的平面图是平行四边形,不是梯形.
由于N(
5
2
,-
3
4
),M(m,
1
2
m-2)
∴PM(-
1
2
m2+
5
2
m-2)-(
1
2
m-2)=-
1
2
m2+2m,
FN=
9
8
-(-
3
4
)=
15
8

当PM=FN时
即:-
1
2
m2+2m=
15
8
,解得m=
3
2
,m=
5
2
(舍去)
∴当m=
3
2
,m=
5
2
时过P、M、N、F的平面图形不是梯形.


(3)四边形PMNF可能是等腰梯形.
过抛物线上的点P′垂直于x轴的直线交AC于M′,
由于m=
3
2
时,四边形PMNF是平行四边形,所以PF=MN,
根据抛物线的对称性,当m=
7
2
时,有P′F=M′N,此时梯形P′FNM′是等腰梯形.
点评:此题考查了待定系数法求函数的解析式、相似三角形的判定与性质以及二次函数的最值问题.此题难度较大,注意掌握方程思想、分类讨论思想与数形结合思想的应用
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