已知:在直角坐标系中,点C的坐标为(0,-2),点A与点B在x轴上,且点A与点B的横坐标是方程x2-3x-4=0的两个根,点A在点B的左侧.
(1)求经过A、B、C三点的抛物线的关系式.
(2)如图,点D的坐标为(2,0),点P(m,n)是该抛物线上的一个动点(其中m>0,n<0),连接DP交BC于点E.
①当△BDE是等腰三角形时,直接写出此时点E的坐标.
②连接CD、CP,△CDP是否有最大面积?若有,求出△CDP的最大面积和此时点P的坐标;若没有,请说明理由.
网友回答
解:(1)解方程x2-3x-4=0,得:x1=-1、x2=4,则 A(-1,0)、B(4,0);
依题意,设抛物线的解析式:y=a(x+1)(x-4),代入C(0,-2),得:
a(0+1)(0-4)=-2,
解得:a=
故抛物线的解析式:y=(x+1)(x-4)=x2-x-2.
(2)①分三种情况讨论:
Ⅰ、当DE=BE时(如图①-Ⅰ),点E在线段BD的中垂线上,则E点横坐标为3;
由C(0,-2)、B(4,0)得,直线BC:y=x-2;
当x=3时,y=x-2=-,即 E(3,-);
Ⅱ、当BE=BD时(如图①-Ⅱ),BE=BD=2;
在Rt△OBC中,sin∠DBE=,cos∠DBE=;
过E作EF⊥x轴于点F,则有:
在Rt△BEF中,EF=BE?sin∠DBE=2?=,BF=BE?cos∠DBE=,
则OF=OB-BF=4-,即 E(4-,-);
Ⅲ、当BD=DE时(如图①-Ⅲ),DE=BD=2;
过D作DH⊥BC于H,过E作EG⊥x轴于G,则有:
在Rt△BDH中,同Ⅱ可求得BH=,则 BE=2BH=;
在Rt△BEG中,EG=BE?sin∠DBE=?=,BG=BE?cos∠DBE=,
则OG=OB-BG=,即 E(,-);
综上,当BE=DE时,E(3,-);当BE=BD时,E(4-,-);当BD=DE时,E(,-).
②由C(0,-2)、D(2,0)得,直线CD:y=x-2;
作直线l∥CD,且直线l与抛物线有且只有一个交点P,设直线l:y=x+b,联立抛物线的解析式:
x+b=x2-x-2,即:x2-x-2-b=0
△=-4××(-2-b)=0,解得 b=-
即,直线l:y=x-;
联立直线l和抛物线的解析式,得:
,
解得
则P(,-);
过P作PM⊥x轴于M,如图(2)②
△CDP的最大面积:Smax=×(2+)×-×2×2-×(-2)×=;
综上,当P(,-)时,△CDP的面积有最大值,且最大面积为.
解析分析:(1)通过解方程,首先求出A、B两点的坐标,再利用待定系数法求出抛物线的解析式.(2)①由于没有明确等腰△BDE的腰和底,所以要分类进行讨论:Ⅰ、BD为底,此时点P在线段BD的中垂线上,B、D的坐标已知,则E点横坐标可求,在求出直线BC的解析式后代入其中即可确定点E的坐标;Ⅱ、DE为底,那么BE=BD=2,在Rt△BOC中,∠DBE的正弦、余弦值不难得出,所以过E作x轴的垂线,在构建的直角三角形中,通过解直角三角形来确定点E的坐标;Ⅲ、BE为底,解法与Ⅱ类似,唯一不同的是需要过D作BE的垂线,通过构建直角三角形首先求出BE的长.②△CDP中,线段CD的位置是确定的,所以以CD为底进行讨论,欲使△CDP的面积最大,必须令点P到直线CD的距离最长,若做一条与直线CD平行的直线,当该直线与抛物线有且只有一个交点时,这个唯一的交点就是符合条件的P点,理清大致思路后,具体的解法便不难得出:首先求出直线CD的解析式,然后过P作直线l∥直线CD,且点P为直线l与抛物线的唯一交点,由于直线l、CD平行,所以它们的斜率相同,联立抛物线的解析式后即可求出交点P的坐标,然后过P作x轴的垂线,通过图形间的面积和差关系求出△CDP的面积最大值.
点评:此题主要考查的知识点有:一元二次方程的解法、利用待定系数法求函数的解析式、等腰三角形的判定、三角形面积的求法等;(2)的两个小题较为复杂,在①中,没有明确等腰三角形的底和腰是容易漏解的地方,这里需要分类讨论;在②中,此题所用的解法是平行法,也可直接用面积法来获取关于S△CDP和m的函数关系式,但是必须根据P点的不同位置分段进行讨论,因为P点的位置直接影响到了面积间的和差关系.