Question

如圖，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，拋物線y=ax²+bx+c經(jīng)過A、B、C三點，已知點A（-3，0），B（0，3），C（1，0）．
（1）求此拋物線的解析式．
（2）點P是直線AB上方的拋物線上一動點，（不與點A、B重合），過點P作x軸的垂線，垂足為F，交直線AB于點E，作PD⊥AB于點D．
①動點P在什么位置時，△PDE的周長最大，求出此時P點的坐標(biāo)；
②連接PA，以AP為邊作圖示一側(cè)的正方形APMN，隨著點P的運動，正方形的大小、位置也隨之改變．當(dāng)頂點M或N恰好落在拋物線對稱軸上時，求出對應(yīng)的P點的坐標(biāo)．（結(jié)果保留根號）

Answer 1

【答案】分析：（1）把點A、B、C的坐標(biāo)代入拋物線解析式，利用待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式解答即可；
（2）①根據(jù)點A、B的坐標(biāo)求出OA=OB，從而得到△AOB是等腰直角三角形，根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)可得∠BAO=45°，然后求出△PED是等腰直角三角形，根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)，PD越大，△PDE的周長最大，再判斷出當(dāng)與直線AB平行的直線與拋物線只有一個交點時，PD最大，再求出直線AB的解析式為y=x+3，設(shè)與AB平行的直線解析式為y=x+m，與拋物線解析式聯(lián)立消掉y，得到關(guān)于x的一元二次方程，利用根的判別式△=0列式求出m的值，再求出x、y的值，從而得到點P的坐標(biāo)；
②先確定出拋物線的對稱軸，然后（i）分點M在對稱軸上時，過點P作PQ⊥對稱軸于Q，根據(jù)同角的余角相等求出∠APF=∠QPM，再利用“角角邊”證明△APF和△MPQ全等，根據(jù)全等三角形對應(yīng)邊相等可得PF=PQ，設(shè)點P的橫坐標(biāo)為n，表示出PQ的長，即PF，然后代入拋物線解析式計算即可得解；（ii）點N在對稱軸上時，同理求出△APF和△ANQ全等，根據(jù)全等三角形對應(yīng)邊相等可得PF=AQ，根據(jù)點A的坐標(biāo)求出點P的縱坐標(biāo)，再代入拋物線解析式求出橫坐標(biāo)，即可得到點P的坐標(biāo)．
解答：解：（1）∵拋物線y=ax²+bx+c經(jīng)過點A（-3，0），B（0，3），C（1，0），
∴，
解得，
所以，拋物線的解析式為y=-x²-2x+3；

（2）①∵A（-3，0），B（0，3），
∴OA=OB=3，
∴△AOB是等腰直角三角形，
∴∠BAO=45°，
∵PF⊥x軸，
∴∠AEF=90°-45°=45°，
又∵PD⊥AB，
∴△PDE是等腰直角三角形，
∴PD越大，△PDE的周長越大，
易得直線AB的解析式為y=x+3，
設(shè)與AB平行的直線解析式為y=x+m，
聯(lián)立，
消掉y得，x²+3x+m-3=0，
當(dāng)△=3²-4×1×（m-3）=0，
即m=時，直線與拋物線只有一個交點，PD最長，
此時x=-，y=-+=，
∴點P（-，）時，△PDE的周長最大；

②拋物線y=-x²-2x+3的對稱軸為直線x=-=-1，
（i）如圖1，點M在對稱軸上時，過點P作PQ⊥對稱軸于Q，

在正方形APMN中，AP=PM，∠APM=90°，
∴∠APF+∠FPM=90°，∠QPM+∠FPM=90°，
∴∠APF=∠QPM，
∵在△APF和△MPQ中，
，
∴△APF≌△MPQ（AAS），
∴PF=PQ，
設(shè)點P的橫坐標(biāo)為n（n＜0），則PQ=-1-n，
即PF=-1-n，
∴點P的坐標(biāo)為（n，-1-n），
∵點P在拋物線y=-x²-2x+3上，
∴-n²-2n+3=-1-n，
整理得，n²+n-4=0，
解得n₁=（舍去），n₂=，
-1-n=-1-=，
所以，點P的坐標(biāo)為（，）；

（ii）如圖2，點N在對稱軸上時，設(shè)拋物線對稱軸與x軸交于點Q，

∵∠PAF+∠FPA=90°，∠PAF+∠QAN=90°，
∴∠FPA=∠QAN，
又∵∠PFA=∠AQN=90°，PA=AN，
∴△APF≌△NAQ，
∴PF=AQ，
設(shè)點P坐標(biāo)為P（x，-x²-2x+3），
則有-x²-2x+3=-1-（-3）=2，
解得x=-1（不合題意，舍去）或x=--1，
此時點P坐標(biāo)為（--1，2）．
綜上所述，當(dāng)頂點M恰好落在拋物線對稱軸上時，點P坐標(biāo)為（，），當(dāng)頂點N恰好落在拋物線對稱軸上時，點P的坐標(biāo)為（--1，2）．
點評：本題是二次函數(shù)綜合題型，主要考查了待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式，等腰直角三角形的判定與性質(zhì)，正方形的性質(zhì)，全等三角形的判定與性質(zhì)，拋物線上點的坐標(biāo)特征，（2）確定出△PDE是等腰直角三角形，從而判斷出點P為平行于AB的直線與拋物線只有一個交點時的位置是解題的關(guān)鍵，（3）根據(jù)全等三角形的性質(zhì)用點P的橫坐標(biāo)表示出縱坐標(biāo)或用縱坐標(biāo)求出橫坐標(biāo)是解題的關(guān)鍵．