如图,在平面直角坐标系中,有一矩形ABCD,已知A(1,3),B(3,3),D(1,-1).有两条抛物线l1、l2都经过A、B两点,且关于AB所在直线对称,其中抛物线l1经过原点,抛物线l2交y轴于点E.设P、Q两点分别在抛物线l1、l2上运动.
(1)求抛物线l1的解析式.
(2)直接写出抛物线l2的解析式.
(3)当四边形ADPQ为平行四边形时,求点P的横坐标.
(4)当点P运动到抛物线l1的顶点时,设直线PQ的解析式y=kx+b.
①若直线PQ经过点D,交线段AB于F,求△ADF的面积.
②若直线PQ分得矩形ABCD较小部分的面积大于0且不超过矩形ABCD面积的,直接写出b的取值范围.
【参考公式:二次函数y=ax2+bx+c图象的顶点坐标为(-,)】
网友回答
解:(1)依题意,设抛物线l1:y=ax2+bx,代入A(1,3),B(3,3),得:
,解得
∴抛物线l1:y=-x2+4x.
(2)由(1)知,抛物线l1的顶点(2,4),则抛物线l2顶点(2,2);
抛物线l1、l2关于直线AB对称,则抛物线l2:y=-(x-2)2+2=x2-4x+6.
(3)当四边形ADPQ为平行四边形时,AD、PQ为平行四边形的边,则PQ∥y轴,且PQ=AD=4;
设P(x,-x2+4x),则Q(x,x2-4x+6),PQ=x2-4x+6-(-x2+4x)=2x2-8x+6
依题意,有:2x2-8x+6=4,解得x=2±
∴点P的横坐标为2±.
(4)由(2)知,点P的坐标(2,4);
①直线PQ:y=kx+b,代入P(2,4)、D(1,-1),得:
,解得
∴直线PQ即直线PD:y=5x-6,点F(,3);
∴S△ADF=×(-1)×4=.
②由①的计算结果知,右图每个阴影部分的面积都“大于0且不超过矩形ABCD面积的”;
由P(2,4)、A(1,3)、D(1,-1)、C(3,-1)、B(3,3),可得:
直线PA:y=x+2,直线PD:y=5x-6;
直线PB:y=-x+6,直线PC:y=-5x+14;
因此,b的取值范围:-6≤b<2或6<b≤14.
解析分析:(1)抛物线l1经过原点,可将其解析式设为y=ax2+bx,代入A、B两点的坐标后,利用待定系数法即可得解.(2)抛物线l1、l2关于直线AB对称,那么它们的开口大小相同、开口方向相反(即二次项系数互为相反数),顶点关于直线AB对称;所以先根据l1的顶点得到l2的顶点坐标,再直接将抛物线l2写成顶点式即可.(3)“四边形ADPQ”说明了四边形的顶点排序,即:AD、PQ为平行四边形的边,所以AD∥PQ,且PQ=AD,因此PQ与y轴平行(P、Q两点横坐标相同),首先设出P、Q点的坐标,得到线段PQ长的表达式后,令其值等于AD长,通过解方程即可确定P点的坐标.(4)①直线PQ经过点D,即P、Q、D三点共线,所以题干条件也可视为“直线DP与AB的交点为F”,所以先求出直线DP的解析式,直线AB的解析式易知,则F点坐标可得,以AD、DF为直角边,则△ADF的面积可求;②通过①的