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如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c经过A、B、C三点,已...

如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c经过A、B、C三点,已知点A(-3,0),B(0,3),C(1,0).
(1)求此抛物线的解析式.
(2)点P是直线AB上方的抛物线上一动点,(不与点A、B重合),过点P作x轴的垂线,垂足为F,交直线AB于点E,作PD⊥AB于点D.
①动点P在什么位置时,△PDE的周长最大,求出此时P点的坐标;
②连接PA,以AP为边作图示一侧的正方形APMN,随着点P的运动,正方形的大小、位置也随之改变.当顶点M或N恰好落在抛物线对称轴上时,求出对应的P点的坐标.(结果保留根号)
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(1)把点A、B、C的坐标代入抛物线解析式,利用待定系数法求二次函数解析式解答即可; (2)①根据点A、B的坐标求出OA=OB,从而得到△AOB是等腰直角三角形,根据等腰直角三角形的性质可得∠BAO=45°,然后求出△PED是等腰直角三角形,根据等腰直角三角形的性质,PD越大,△PDE的周长最大,再判断出当与直线AB平行的直线与抛物线只有一个交点时,PD最大,再求出直线AB的解析式为y=x+3,设与AB平行的直线解析式为y=x+m,与抛物线解析式联立消掉y,得到关于x的一元二次方程,利用根的判别式△=0列式求出m的值,再求出x、y的值,从而得到点P的坐标; ②先确定出抛物线的对称轴,然后(i)分点M在对称轴上时,过点P作PQ⊥对称轴于Q,根据同角的余角相等求出∠APF=∠QPM,再利用“角角边”证明△APF和△MPQ全等,根据全等三角形对应边相等可得PF=PQ,设点P的横坐标为n,表示出PQ的长,即PF,然后代入抛物线解析式计算即可得解;(ii)点N在对称轴上时,同理求出△APF和△ANQ全等,根据全等三角形对应边相等可得PF=AQ,根据点A的坐标求出点P的纵坐标,再代入抛物线解析式求出横坐标,即可得到点P的坐标. 【解析】 (1)∵抛物线y=ax2+bx+c经过点A(-3,0),B(0,3),C(1,0), ∴, 解得, 所以,抛物线的解析式为y=-x2-2x+3; (2)①∵A(-3,0),B(0,3), ∴OA=OB=3, ∴△AOB是等腰直角三角形, ∴∠BAO=45°, ∵PF⊥x轴, ∴∠AEF=90°-45°=45°, 又∵PD⊥AB, ∴△PDE是等腰直角三角形, ∴PD越大,△PDE的周长越大, 易得直线AB的解析式为y=x+3, 设与AB平行的直线解析式为y=x+m, 联立, 消掉y得,x2+3x+m-3=0, 当△=32-4×1×(m-3)=0, 即m=时,直线与抛物线只有一个交点,PD最长, 此时x=-,y=-+=, ∴点P(-,)时,△PDE的周长最大; ②抛物线y=-x2-2x+3的对称轴为直线x=-=-1, (i)如图1,点M在对称轴上时,过点P作PQ⊥对称轴于Q, 在正方形APMN中,AP=PM,∠APM=90°, ∴∠APF+∠FPM=90°,∠QPM+∠FPM=90°, ∴∠APF=∠QPM, ∵在△APF和△MPQ中, , ∴△APF≌△MPQ(AAS), ∴PF=PQ, 设点P的横坐标为n(n<0),则PQ=-1-n, 即PF=-1-n, ∴点P的坐标为(n,-1-n), ∵点P在抛物线y=-x2-2x+3上, ∴-n2-2n+3=-1-n, 整理得,n2+n-4=0, 解得n1=(舍去),n2=, -1-n=-1-=, 所以,点P的坐标为(,); (ii)如图2,点N在对称轴上时,设抛物线对称轴与x轴交于点Q, ∵∠PAF+∠FPA=90°,∠PAF+∠QAN=90°, ∴∠FPA=∠QAN, 又∵∠PFA=∠AQN=90°,PA=AN, ∴△APF≌△NAQ, ∴PF=AQ, 设点P坐标为P(x,-x2-2x+3), 则有-x2-2x+3=-1-(-3)=2, 解得x=-1(不合题意,舍去)或x=--1, 此时点P坐标为(--1,2). 综上所述,当顶点M恰好落在抛物线对称轴上时,点P坐标为(,),当顶点N恰好落在抛物线对称轴上时,点P的坐标为(--1,2).
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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