如图,抛物线y=x2-x-12与x轴交于A、C两点,与y轴交于B点.
(1)求△AOB的外接圆的面积;
(2)若动点P从点A出发,以每秒2个单位沿射线AC方向运动;同时,点Q从点B出发,以每秒1个单位沿射线BA方向运动,当点P到达点C处时,两点同时停止运动.问当t为何值时,以A、P、Q为顶点的三角形与△OAB相似?
(3)若M为线段AB上一个动点,过点M作MN平行于y轴交抛物线于点N.
①是否存在这样的点M,使得四边形OMNB恰为平行四边形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
②当点M运动到何处时,四边形CBNA的面积最大?求出此时点M的坐标及四边形CBAN面积的最大值.
网友回答
解:(1)∵y=x2-x-12,
∴当y=0时,x2-x-12=0,解得x=9或-3,
∴A(9,0),C(-3,0);
当x=0时,y=-12,
∴B(0,-12),
∴OA=9,OB=12,∴AB=15,
∴S=π?()2=π;
(2)∵AP=2t,BQ=t,∴AQ=15-t,
∵A(9,0),C(-3,0),∴AC=12,
∴0≤t≤6.
以A、P、Q为顶点的三角形与△OAB相似时,分两种情况:
①若△APQ∽△AOB,则=,
即=,解得t=;
②若△AQP∽△AOB,则=,
即=,解得t=>6(舍去),
∴当t=时,以A、P、Q为顶点的三角形与△OAB相似;
(3)设直线AB的解析式为y=kx+b,
∵A(9,0),B(0,-12),
∴,解得,
∴直线AB的函数关系式为y=x-12.
设点M的横坐标为x,则M(x,x-12),N(x,x2-x-12).
①若四边形OMNB为平行四边形,则MN=OB=12,
即(x-12)-(x2-x-12)=12,
整理,得x2-9x+27=0,
∵△=81-101<0,
∴此方程无实数根,
∴不存在这样的点M,使得四边形OMNB恰为平行四边形;
②∵S四边形CBNA=S△ACB+S△ABN=×12×12+S△ABN=72+S△ABN,
∵S△AOB=×12×9=54,S△OBN=×12?x=6x,S△OAN=×9×(-x2+x+12)=-2x2+12x+54,
∴S△ABN=S△OBN+S△OAN-S△AOB=6x+(-2x2+12x+54)-54=-2x2+18x=-2(x-)2+,
∴当x=时,S△ABN有最大值,
此时M(,-6),四边形CBAN面积的最大值为:72+=.
解析分析:(1)将y=0代入y=x2-x-12,解方程x2-x-12=0,求出x的值,得到A,C的坐标;将x=0代入y=x2-x-12,求出y的值,得到B点坐标,在直角△AOB中运用勾股定理求出AB的长,则△AOB的外接圆的半径为AB,根据圆的面积公式求解即可;
(2)以A、P、Q为顶点的三角形与△OAB相似时,由于∠PAQ=∠OAB,所以分两种情况进行讨论:①△APQ∽△AOB;②△AQP∽△AOB;根据相似三角形对应边的比相等列出比例式,求解即可;
(3)先运用待定系数法求出直线AB的解析式为y=x-12,再设点M的横坐标为x,则M(x,x-12),N(x,x2-x-12).
①若四边形OMNB为平行四边形,根据平行四边形的性质得出MN=OB=12,据此列出方程(x-12)-(x2-x-12)=12,由判别式△<0即可判断出不存在这样的点M,使得四边形OMNB恰为平行四边形;
②由于S四边形CBNA=S△ACB+S△ABN,而S△ACB=72为定值,所以当S△ABN最大时,S四边形CBNA最大.根据S△ABN=S△OBN+S△OAN-S△AOB,计算得出S△ABN=-2x2+18x=-2(x-)2+,根据二次函数的性质得出当x=时,S△ABN有最大值,进而求出此时点M的坐标及四边形CBAN面积的最大值.
点评:本题是二次函数的综合题型,其中涉及到的知识点有二次函数图象上点的坐标特征,勾股定理,三角形的外接圆,相似三角形的性质,一元二次方程根的判别式,平行四边形的性质,三角形、四边形的面积求法,二次函数的最值.综合性较强,有一定难度.在求有关动点问题时要注意分析题意分情况讨论结果.