Question

已知：如圖，點(diǎn)I在x軸上，以I為圓心、r為半徑的半圓I與x軸相交于點(diǎn)A、B，與y軸相交于點(diǎn)D，順次連接I、D、B三點(diǎn)可以組成等邊三角形．過A、B兩點(diǎn)的拋物線y=ax²+bx+c的頂點(diǎn)P也在半圓I上．
（1）證明：無論半徑r取何值時，點(diǎn)P都在某一個正比例函數(shù)的圖象上．
（2）已知兩點(diǎn)M（0，-1）、N（1、0），且射線MN與拋物線y=ax²+bx+c有兩個不同的交點(diǎn)，請確定r的取值范圍．
（3）請簡要描述符合本題所有條件的拋物線的特征．

Answer 1

（1）證明：∵拋物線過A、B兩點(diǎn)，
∴拋物線的對稱軸在過I且垂直X軸的直線上，
∵等邊三角形BID，
∴∠BID=60°，
∵X軸⊥Y軸，
∴∠IOD=90°，
∴∠IDO=30°，
∴OI=r，
∴頂點(diǎn)P的坐標(biāo)是（r，-r），
∴P在直線y=-2x上．

（2）解：設(shè)直線MN的解析式是y=kx+b，
把M（0，-1），N（1，0）代入得：，
解得：k=1，b=-1，
∴y=x-1，
∵y=ax²+bx+c=a（x-r）（x+r），
把P（r，r）代入得：r=a（r-r）（r+r），
∴a=-，
把y=x-1代入y=-（x-r）（x+r）得：-x²+r+1=0，
b²-4ac=-4（-）（r+1）＞0，
∴r＜，
∵M(jìn)（0，-1），
∴r＜1．
答：r的取值范圍是r＜1．

（3）答：符合本題所有條件的拋物線的特征是開口向上，與X軸有兩個交點(diǎn)且一個在X軸的正半軸上，一個在X軸的負(fù)半軸上，拋物線的頂點(diǎn)在直線y=2x上．
分析：（1）根據(jù)拋物線過A、B兩點(diǎn)，得到拋物線的對稱軸在過I且垂直X軸的直線上，根據(jù)等邊三角形BID和三角形的內(nèi)角和定理求出∠IDO=30°，推出OI=r，即可得出頂點(diǎn)P在直線y=2x上；
（2）設(shè)直線MN的解析式是y=kx+b，把M（0，-1），N（1，0）代入得到方程組，求出方程組的解即可得出直線y=x-1，設(shè)y=ax²+bx+c=a（x-r）（x+r），把P（r，r）代入求出a=-，把y=x-1代入y=-（x-r）（x+r）得出方程-x²+r+1=0，求出b²-4ac的值即可；
（3）根據(jù)拋物線的圖象即可得到開口向上，與X軸有兩個交點(diǎn)且一個在X軸的正半軸上，一個在X軸的負(fù)半軸上，拋物線的頂點(diǎn)在直線y=2x上．
點(diǎn)評：本題主要考查對用待定系數(shù)法求一次函數(shù)、二次函數(shù)的解析式，解二元一次方程組，二次函數(shù)的性質(zhì)，等邊三角形的性質(zhì)，三角形的內(nèi)角和定理，含30度角的直角三角形的性質(zhì)等知識點(diǎn)的理解和掌握，綜合運(yùn)用這些性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算是解此題的關(guān)鍵．