Question

如圖，已知拋物線y=ax²+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A（-1，0）、B（3，0）和C（0，-3），線段BC與拋物線的對稱軸相交于點(diǎn)P．M、N分別是線段OC和x軸上的動點(diǎn)，運(yùn)動時(shí)保持∠MPN=90°不變．連結(jié)MN，設(shè)MC=m．
（1）求拋物線的函數(shù)解析式；
（2）用含m的代數(shù)式表示△PMN的面積S，并求S的最大值；
（3）以PM、PN為一組鄰邊作矩形PMDN，當(dāng)此矩形全部落在拋物線與x軸圍成的封閉區(qū)域內(nèi)（含邊界）時(shí)，求m的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）將A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo)代入拋物線解析式，可得出a、b、c的值，繼而得出拋物線解析式；
（2）作PE⊥y軸于點(diǎn)E，設(shè)拋物線的對稱軸與x軸相交于點(diǎn)F，先求出直線BC解析式，確定點(diǎn)P的坐標(biāo)，在Rt△PME中表示出PM，證明△MPE∽△NPF，利用對應(yīng)邊成比例得出PN的表達(dá)式，繼而可得出S關(guān)于m的表達(dá)式，再由m的取值范圍，可得出S的最大值；
（3）找到兩個極值點(diǎn)，①點(diǎn)D在x軸上，此時(shí)很容易得出m=1；②點(diǎn)D在拋物線上，作DG⊥x軸于點(diǎn)G，證明△MPE≌△DNG，得出DG=ME=1-m，NG=PE=1，由（2），得出NF=2ME=2-2m，則可得到OG=1-ON=NF=2-2m，得出點(diǎn)D的坐標(biāo)，代入拋物線解析式得出m的值，綜合起來可得出m的取值范圍．
解答：解：（1）∵拋物線y=ax²+bx+c經(jīng)過點(diǎn)A（-1，0）、B（3，0）和C（0，-3），
∴，
解得：，
∴拋物線的解析式是y=x²-2x-3；

（2）作PE⊥y軸于點(diǎn)E，設(shè)拋物線的對稱軸與x軸相交于點(diǎn)F，
易得拋物線的對稱軸為直線x=1，直線BC的解析式為y=x-3，
∴P（1，-2），
∴E（0，-2），ME=|m-1|，
∴，
∵∠MPN=90°，∠EPF=90°，
∴∠MPE=∠NPF，
又∵∠PEM=∠PFN=90°，
∴△MPE∽△NPF，
∴，
∴PN=2PM，
∴，
∵0≤m≤3，
∴當(dāng)m=3時(shí)，S有最大值，最大值是5；

（3）①當(dāng)點(diǎn)D在x軸上時(shí)，點(diǎn)D、M顯然分別與點(diǎn)O、E重合，
此時(shí)，m=1；
②當(dāng)點(diǎn)D在拋物線上時(shí)（如圖2），作DG⊥x軸于點(diǎn)G，
∠MPE+∠NPE=90°，∠NPE+∠NPF=90°，
∴∠MPE=∠NPF，
又∵∠DNG+∠PNF=90°，∠NPF+∠PNF=90°，
∴∠DNG=∠NPF，
∴∠MPE=∠DNG，
在△MPE和△DNG中，
，
∴△MPE≌△DNG（AAS），
∴DG=ME=1-m，NG=PE=1，
由（2）得：，故NF=2ME=2-2m，
∴OG=1-ON=NF=2-2m，
∴D（2m-2，m-1），
代入拋物線解析式得：m-1=（2m-2）²-2（2m-2）-3，
整理得：4m²-13m+6=0，
解得：，（不合題意，舍去），
∴時(shí)，點(diǎn)D恰好在拋物線上，
∴當(dāng)時(shí)，此矩形全部落在拋物線與x軸圍成的封閉區(qū)域內(nèi)．
點(diǎn)評：本題是二次函數(shù)的綜合題型，涉及了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式、動點(diǎn)問題、根據(jù)邊界點(diǎn)確定動取值范圍，解答本題需要一定的耐心及對基礎(chǔ)知識的熟練掌握，同學(xué)們要注意培養(yǎng)自己解答綜合題的能力，做到將所學(xué)知識點(diǎn)融會貫通．