题目内容

7.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=-x2+3x与x轴交于O、A两点,与直线y=x交于O、B两点,点A、B的坐标分别为(3,0)、(2,2).点P在抛物线上,且不与点O、B重合,过点P作y轴的平行线交射线OB于点Q,以PQ为边作矩形PQMN,MN与点B始终在PQ同侧,且PN=1.设点P的横坐标为m(m>0),矩形PQMN的周长为C.
(1)用含m的代数式表示点P的坐标.
(2)求C与m之间的函数关系式.
(3)当矩形PQMN是正方形时,求m的值.
(4)直接写出矩形PQMN的边与抛物线有两个交点时m的取值范围.

分析 (1)把x=m代入y=ax2+bx,即可求得纵坐标.
(2)分别求出矩形PQMN的周长C与m之间的函数关系式即可.
(3)分两种情形列出方程即可解决.
(4)分三种情况表示出P的横坐标即可.

解答 解:(1)∵P在抛物线y=-x2+3x上,且点P的横坐标为m(m>0),
∴点P的坐标为:(m,-m2+3m)

(2)∵PQ∥y轴,
∴Q(m,m).
∵MN与点B始终在PQ同侧,且PN=1.设点P的横坐标为m(m>0),
∴0<m<2时,如图1中,
PQ=-m2+3m-m=-m2-2m,
C=2(-m2+2m)+2=-2m2+4m+2.

(3)∵矩形PQMN是正方形,
∴PQ=PN=1,
当0<m<2时,如图3中,
-m2+2m=1,解得m1=m2=1.
当m>2时,如图4中,
m2-2m=1,
解得m1=1+$\sqrt{2}$,m2=1-$\sqrt{2}$(不合题意舍弃);

(4)由图3可知当m=1时矩形PQMN的边与抛物线有两个交点;
∵抛物线y=-x2+3x=-(x-$\frac{3}{2}$)2+$\frac{9}{4}$
∴顶点的坐标为($\frac{3}{2}$,$\frac{9}{4}$),
当M点在抛物线上时,∵Q(m,m).
∴M(m+1,m+1),
∴m+1=-(m+1)2+3(m+1),
解得m=2,
∴当$\frac{3}{2}$≤m<2时矩形PQMN的边与抛物线有两个交点;
当Q的纵坐标为$\frac{9}{4}$时,Q的横坐标为$\frac{9}{4}$,
∴此时P的横坐标为$\frac{9}{4}$,
∴当m>$\frac{9}{4}$时矩形PQMN的边与抛物线有两个交点;
综上,当m=1或$\frac{3}{2}$≤m<2或m>$\frac{9}{4}$时矩形PQMN的边与抛物线有两个交点.

点评 本题考查二次函数综合题、矩形、正方形的有关性质,学会用待定系数法求二次函数解析式,学会分段讨论的思想,需要正确画出图形,用方程的思想解决问题,是数形结合的好题目,属于中考压轴题.

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