【題目呈現】
如下圖,抛物線y=X²一2x一3與x軸交于A、B兩點(A點在B點左側),直線L與抛物線交于A、C兩點,其中C點的橫坐标為2.
(1)求A、B兩點的坐标及直線AC的函數表達式;
(2)P是線段AC上的一個動點,過點P作y軸的平行線交抛物線于E點,求線段PE長度的最大值;
(3)點G是抛物線上的動點,在x軸上是否存在點F,使得以A、C、F、G為頂點的四邊形是平行四邊形?如果存在,請直接寫出所有滿足條件的F點坐标;如果不存在,請說明理由.
【分析】
(1)A、B兩點的坐标,令抛物線y=0,解方程可得,∵C點橫坐标已知,代入抛物線可得C點縱坐标,再用待定系數法求直線AC的表達式.
(2)由于PE平行于y軸,P、E兩點橫坐标相同,設出其中一個點的橫坐标,縱坐标分别用相應的函數關系式表示,進而表示出線段PE長度的關系式,求出最大值.
(3)由于A、C兩點确定,那麼以線段AC為邊,為對角線分類讨論。
【答案與解析】
解:(1)令抛物線y=x²一2x一3的y=0,解得x1=一1,x2=3,∴A(一1,0),B(3,0),将C點的橫坐标x=2代入y=X²一2X一3,得y=一3,∴C點坐标為(2,一3),設直線AC的解析式為y=Kx b(K、b為常數且K≠0),代入A(一1,0),C(2,一3),得①0=一K b且②一3=2K b,解得,K=一1,b=一1,∴直線AB的解析式為y=一X一1.
(2)設P點的橫坐标為x(一1≤x≤2),由于PE∥y軸,E在抛物線上,∴P點坐标為(x,一x一1),E點坐标為(x,x²一2x一3),∴PE=(一X一1)一(X²一2x一3)=一x² x 2=一(x一1/2)² 9/4,∴當x=1/2時,PE取得最大值為9/4.
(3)在x軸上存在點F,使得以點A、C、F、G為頂點的四邊形為平行四邊形,如下圖
①當AC為對角線時,隻能是AF∥CG,設抛物線于y軸的交點為D,D點坐标為(0,一3),∵C點坐标為(2,一3),∴CD∥AF,設此時F為F1,G為G1,則G1點與D點重合時符合條件,∵AF1=G1C=2,∴F1點坐标為(1,0).
②當AC為邊,AF2∥G2C,且AF2=G2C時,在x軸下方,G2點與G1點重合時符合條件,∴點F2為(一3,0);當AC為邊AG為邊在x軸上方,到x軸距離為3存在兩個G點,相應的在x軸上存在兩個F點,令抛物線y=x²一2X一3=3,解得x=1±√7,不妨設點G3坐标為(1十√7,3),點G4坐标為(1一√7,3),∵對角線G3C的中點(3/2 √7/2,0),也是對角線AF3的中點,點A(一1,0)∴點F3坐标為(4 √7,0),同樣,對角線G4C的中點(3/2一√7/2,0),也是對角線AF4的中點,∴點F4的坐标為(4一√7,0).
綜上所述,符合條件的點F的坐标為F(1,0)或F(一3,0)或(4 √7,0)或(4一√7,0).
另外,用點的坐标平移求F4,F3兩點坐标也比較簡單,由于點A(一1,O),向右平移3個單位,再向下平移3個單位到C(2,一3)點,∴G3(1 √7,3)點向右平移3個單位,再向下平移3個單位得點F3(4十√7,0),G4(1一√7,3)點向右平移3個單位,再向下平移3個單位得點F4(4一√7,0).
【反思】
對于平行四邊形存在性問題,有三定,一動;兩定,兩動;一定,三動等幾種情況,尤以第二種情況多見,運用分類讨論的思想,結合三角形全等,勾股定理,中點坐标,以及平移等知識方可解決。
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