已知直线y=-x+4交x轴的正半轴于点A,交y轴于点B,抛物线y=ax2+bx+c经过A、B,且抛物线上有不同的两点E(k+3,-k2+1)和F(-k-1,-k2+1).
(1)求A,B两点的坐标,并求抛物线的解析式;
(2)设点P(x,y)(x>0)是直线y=x上的一点,Q是OP的中点(O是原点)以PQ为对角线作正方形PEQF,若正方形与PEQF与直线AB有公共点,求x的取值范围;
(3)在(2)的条件下,记正方形PEQF与△OAB公共部分的面积为S,求S关于x的函数解析式,并探究S的最大值.
网友回答
解:(1)当x=0时,y=4,即B(0,4),
当y=0时,x=4,即A(4,0),
∵抛物线上有不同的两点E(k+3,-k2+1)和F(-k-1,-k2+1)的纵坐标相等,
∴点E和点F关于抛物线对称轴对称,
∴对称轴x=-==1,
把点A,点B代入抛物线解析式中求得a=,b=1,c=4,
∴抛物线解析式为y=-x2+x+4;
(2)当点P(x,x)在直线AB上时,x=-x+4,
解得x=2,
当点Q(,)在直线AB上时,=-+4,
解得x=4.
所以,若正方形PEQF与直线AB有公共点,则2≤x≤4.
(3)当点E(x,)在直线AB上时,(此时点F也在直线AB上)=-x+4,
解得x=.
①当2≤x<时,直线AB分别与PE、PF有交点,设交点分别为C、D,
此时,PC=x-(-x+4)=2x-4,
又PD=PC,
所以S△PCD=PC2=2(x-2)2,
从而:S=x2-2(x-2)2=-x2+8x-8=-(x-)2+.
∵2≤<,
∴当x=时,Smax=.
②当≤x≤4时,直线AB分别与QE、QF有交点,设交点分别为M、N,
此时,QN=(-+4)-=-x+4,
又QM=QN,
∴S△QMN=QN2=(x-4)2,
即S=(x-4)2.
其中当x=时,Smax=.
综合①②得,当x=时,Smax=.
解析分析:(1)由直线y=-x+4交x轴的正半轴于点A,交y轴于点B,即可求得A,B的坐标,又由抛物线上有不同的两点E(k+3,-k2+1)和F(-k-1,-k2+1)的纵坐标相等,即可求得此抛物线的对称轴,利用待定系数法即可求得解析式;(2)分别从当点P(x,x)在直线AB上时与当点Q(,)在直线AB上时分析,即可求得x的取值范围;(3)首先求得当点E(x,)在直线AB上时x的值,再分别从当2≤x<时与当≤x≤4时去分析,注意三角形的面积求解方法与二次函数最大值的求解方法的应用.
点评:此题考查了待定系数法求二次函数的解析式,函数自变量的取值范围的确定、二次函数最大值的确定以及三角形面积的求解等知识.此题综合性很强,注意数形结合思想与分类讨论思想的应用.