如图,抛物线y=a(x+2)2+k与x轴交于A,0两点,将抛物线向上移动4个单位长度后得到一条新抛物线,它的顶点在x轴上,新抛物线上的D,E两点分别是A,O两点平移后的对应点.设两条抛物线、线段AD和线段OE围成的面积为S.P(m,n)是新抛物线上一个动点,且满足2m2+2m-n-w=0.
(1)求新抛物线的解析式.
(2)当m=-2时,点F的坐标为(-2w,w-4),试判断直线DF与AE的位置关系,并说明理由.
(3)当w的值最小时,求△AEP的面积与S的数量关系.
网友回答
解:(1)由题意可知,原抛物线的顶点坐标为(-2,-4),可设其抛物线解析式为:y=a(x+2)2-4,代入原点坐标,得:
a(0+2)2-4=0,a=1
∴原抛物线解析式:y=(x+2)2-4=x2+4x;
那么,新抛物线解析式为 y=x2+4x+4.
(2)直线DF与AE的位置关系为 DF∥AE.理由如下:
当m=-2时,P(-2,0);
把点 P(-2,0)代入2m2+2m-n-w=0中,可得:8-4-0-w=0,w=4,所以点F(-8,0);
易求得A(-4,0)、D(-4,4)、E(0,4);
那么,∴△DAF≌△EOA;
∴∠DFA=∠EAO,则 DF∥AE.
(3)连接DE,则新抛物线与DE围成的图形的面积等于原抛物线与AO围成的图形的面积;
所以S=S四边形AOED=4×4=16.
因为点P(m,n)是新抛物线上的一点,所以 n=m2+4m+4,
又因为点P的坐标满足2m2+2m-n-w=0,所以 w=2m2+2m-n=2m2+2m-(m2+4m+4)=(m-1)2-5.
当m=1时,w取最小值-5,此时n=9,即点P的坐标为(1,9).
过点P作PH⊥x轴于H,如右图;
S△AEP=S△APH-S△AOE-S梯形EOHP
=×5×9-×4×4-(4+9)×1
=8;
所以S△AEP=S.
解析分析:(1)抛物线向上平移4个单位后得到的抛物线顶点在x轴上,那么原抛物线顶点纵坐标为-4,可先将原抛物线解析式设为顶点式,再代入原点坐标,即可确定原抛物线解析式;最后根据“左加右减、上加下减”的平移规律求出新抛物线的解析式.(2)由m的值(即点P横坐标),可求出n的值,再代入关于m、n、w的方程可求出w的值,由此能得到点P、F的坐标,而点A、D、E的坐标易知,根据这些点的特点即可判断出DF、AE的位置关系.(3)第一步,先求出S的值;由于新抛物线是原抛物线平移所得,若连接DE,那么将下面的曲线部分补偿到x轴上方,S所表示的面积正好等于四边形AOED的面积.第二步,求出△AEP的知;点P在新抛物线的图象上,可得出m、n的关系式,代入题干给出的方程,即可得到关于m、w的函数关系式,根据函数的性质即可确定当w最小时,m的值,即可确定点P的坐标,通过观察A、E、P三点坐标,可过P作x轴的垂线,△AEP的面积可视为:大直角三角形的面积减去小直角三角形与直角梯形的面积和.综合上面两步,可得到△AEP的面积与S的数量关系.
点评:题目主要考查了函数解析式的确定、函数图象的平移、全等三角形的判定和性质以及图形面积的解法.需要熟记的是函数图象的平移规律“上加下减、左加右减”;(3)题中,通过图形间的“割补”,得出S与正方形AOED面积的等量关系是解题的关键所在.