如图,已知抛物线y=ax2+bx-3与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,经过A、B、C三点的圆的圆心M(1,m)恰好在此抛物线的对称轴上,⊙M的半径为.设⊙M与y轴交于D.
(1)求m、a、b的值;
(2)若动点P从点C出发,沿线段CB以每秒2个单位长的速度运动,过点P作y轴的平行线交抛物线于Q.当点P运动几秒时,线段PQ的值最大,并求此时P点坐标;
(3)在(2)条件下,当线段PQ的值最大时,四边形ACQB面积是否也最大?说明理由.
网友回答
解:(1)作MN⊥CD于N,MH⊥AB于H,分别连接MC、MB.
∵⊙M的半径为,xM=1,
∴CN=2,ON=1,BH=2,OB=3;
得m=-1.
∵圆心M(1,m)恰好在此抛物线的对称轴上,
∴OA=1,A(-1,0)、B(3,0);
代入y=ax2+bx-3得:
,
解得.
所以m=-1,a=1,b=-2.
(2)设点P运动的时间为t秒,则CP=2t;
又∵OC=OB,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∴xP=t;
易知,直线BC的解析式为 y=x-3
∴点P(t,t-3).
∵PQ∥y轴,
∴Q(t,2t2-2t-3).
PQ=t-3-(2t2-2t-3)=-2t2+3t=-2(t-)2+.
当点P运动秒,线段PQ的值最大;
故此时点P的坐标为(,-).
(3)当线段PQ的值最大是,四边形ACQB的面积最大.理由:
S四边形ACQB=S△ABC+S△CQB,
其中,S△ABC=AB×OC=×4×3=6,为定值;
而S△CQB=×|xB-xC|×PQ=×3×PQ=PQ
当线段PQ的值最大时,△CQB的面积最大,即四边形ABCQ的面积最大.
解析分析:(1)通过抛物线的解析式,首先能确定的是OC的长,已知⊙M的半径长,过M作y轴的垂线,通过构建的直角三角形能确定点M的纵坐标;同理,过M作x轴的垂线后可求出点B的坐标,而A、B关于抛物线的对称轴对称(根据圆和抛物线的对称性,点M正好在抛物线对称轴上),在确定点A的坐标后,利用待定系数法即可求出a、b的值.(2)首先求出直线BC的解析式,根据直线BC和抛物线的解析式,先表示出点P、Q的坐标,两点纵坐标的差即为线段PQ的长,根据所得函数的性质即可得解.(3)四边形ACQB中,可分作两部分对待:△ABC、△BCQ,前者的面积是定值,若四边形的面积最大,那么△BCQ的面积最大,而这个面积可由PQ×OB(点B、C横坐标差的绝对值)的一半,OB是定值,显然PQ最大时,四边形的面积也是最大的.
点评:此题主要考查的是:函数解析式的确定、圆的对称性、勾股定理的应用以及图形面积的解法等重点知识;在解答类似最后一题的面积问题时,合理利用图形间面积的和差关系是常用的方法.