如图,抛物线y=ax2+bx+c(a<0)交x轴于点A(-1,0)、B(3,0),交y轴于点C.
(1)求抛物线的顶点M的坐标;(用a的代数式表示)
(2)直线y=x+d经过C、M两点,并且与x轴交于点D.
①求抛物线的函数表达式;
②若四边形CDAN是平行四边形,且点N在抛物线上,则点N的坐标为(______,______);
③设点P是抛物线对称轴上一动点,请探索:是否存在这样的点P,使以点P为圆心的圆经过A、B两点,并且与直线CD相切?如果存在,请求出点P的坐标;如果不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)由于抛物线y=ax2+bx+c(a<0)经过A(-1,0)、B(3,0),则有:
,
解得;
∴y=ax2-2ax-3a=a(x-1)2-4a;
∴M(1,-4a);
(2)①由(1)知:C(0,-3a);
∴直线y=x+d中,d=-3a,即y=x-3a;
∵直线y=x-3a经过M(1,-4a),
则有:1-3a=-4a,a=-1;
∴抛物线的解析式为:y=-x2+2x+3;
②由①的抛物线知:C(0,3),M(1,4),对称轴为x=1;
若四边形CDAN是平行四边形,则CN∥x轴,
∴C、N关于抛物线的对称轴对称,
即N(2,3);
③存在符合条件的P点,且P(1,2-4)
易知A(-1,0),B(3,0),M(1,4);
由①可得直线CM的解析式为y=x+3,则D(-3,0);
设抛物线的对称轴x=1与x轴的交点为Q,⊙P与直线CD的切点为E,连接PE、PA;
根据圆和抛物线的对称性知,圆心P必在抛物线的对称轴上,可设PE=PA=m;
∵在Rt△DMQ中,DQ=MQ=4,
∴△MDQ是等腰Rt△,∠DMQ=45°;
在Rt△PME中,PE=m,∠EMP=∠DMQ=45°,则PM=m;
在Rt△PAQ中,PA=m,AQ=AB=2,则PQ=;
由于MQ=MP+PQ=4,即:m+=4,
解得m=4-2;
∴m=8-2,4-m=2-4;
即P(1,2-4).
解析分析:(1)将A、B的坐标代入抛物线的解析式中,即可得到a、b以及a、c的关系式,进而可用配方法求出顶点M的坐标;
(2)①根据抛物线的解析式,可表示出C点的坐标,将C、D的坐标代入直线CM的解析式中即可求出a的值,进而可确定抛物线的解析式;
②若四边形CDAN是平行四边形,则CN∥x轴,即C、N关于抛物线的对称轴对称,由此可求出N点的坐标;
③设抛物线的对称轴与x轴的交点为Q;假设存在符合条件的P点,且⊙P与直线DM的切点为E,连接PE;若⊙P同时经过A、B两点,根据圆和抛物线的对称性知圆心P必在抛物线的对称轴上;可设出⊙P的半径,易证得△DMQ是等腰直角三角形,则∠EMQ=45°,可据此表示出PM的长;在Rt△APQ中,根据勾股定理可表示出PQ的长,由于PQ+PM=MQ,可根据这个等量关系列出关于⊙P半径的方程,进而可求出P点的坐标.
点评:此题主要考查了二次函数解析式的确定、平行四边形的判定和性质、抛物线和圆的对称性、直线与圆的位置关系以及解直角三角形的应用等知识,能力要求较高,难度较大.