问一个关于数学二次函数的问题
已知抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A(-5,0),B(-1,0)两点,与y轴交于点C(0,5)直线AC与抛物线的对称轴交于点
H。
(1)求该抛物线的解析式.
(2)在直线AC下方的抛物线上,是否存在一点P,连接AP,CP,使得△ACP的面积最大?若存在,求出点P的坐标,以及△ACD面积的最大值;若不存在,请说明理由.若连接PH,是否存在点P使得PH把△PAC分成面积相等的两部分,请说明理由。
(3)设m是抛物线上的一动点,N是x轴上一动点,是否存在点M,使以A,M,H,N为顶点的四边形是平行四边形?若存在请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由。
(1) x = 0,y = c = 5;
x = -1,y = 1 - b + 5 = 0,b = 6;
解析式 y = x^2 + 6x + 5 = ( x + 3 )^2 - 4,对称轴 x = -3;
(2) ① 直线AC过点(-5,0)和(0,5),y = x + 5,交点H ( -3,2 ),见下图;
设点P ( x1,y1 ),y1 = x1^2 + 6x1 + 5,
则直线CP y = ( 5 - y1 )x/(-x1) + 5 = ( x1^2 + 6x1 )x / x1 + 5 = ( x1 + 6 )x + 5;
点D ( x1 + 6 )x + 5 = 0,x = -5/( x1 + 6 );
线段AD = 5 - 5/( x1 + 6 ) = 5( x1 + 5 ) / ( x1 + 6 );
S△ACD = 5AD/2 = 25( x1 + 5 ) / [ 2( x1 + 6 ) ];
S△APD = -y1AD/2 = -5( x1^2 + 6x1 + 5 )( x1 + 5 ) / [ 2( x1 + 6 ) ];
S△ACP = S△APD + S△ACD
= -5( x1 + 5 )( x1^2 + 6x1 )/ [ 2( x1 + 6 ) ] = -(5/2) x1( x1 + 5 )
= -2.5[ x1^2 + 5x1 + 2.5^2 ] + 2.5^3
= -2.5( x1 + 2.5 )^2 + 2.5^3
所以,当 x1 = -2.5 时,S△ACP 有最大值 2.5^3 = 15.625;
点P y1 = x1^2 + 6x1 + 5 = 6.25 - 15 + 5 = -3.75,坐标 ( -2.5,-3.75 ) 。
② 先选择绿线点P,坐标 ( x,2 )。
y = x^2 + 6x + 5 = 2,x^2 + 6x + 3 = 0,解得:
x = √6 - 3,HP = √6 - 3 + 3 = √6;
S△HPC = 3HP/2,S△HPA = 2HP/2,S△HPC - S△HPA = HP/2 = √6/2 。
若将点P上移至 y1,粉线P处。
x^2 + 6x + 5 = y1,x^2 + 6x + 9 = y1 + 4,解得:x = √( y1 + 4 ) - 3;
S△HPC = 3HP/2 - ( y1 - 2 )HP/2 = 5HP/2 - y1HP/2;
直线 粉PA ( x + 5 ) / [ √( y1 + 4 ) + 2 ] = y/y1,
在点E, ( x + 5 ) / [ √( y1 + 4 ) + 2 ] = 2/y1,
x + 5 = [ 2√( y1 + 4 ) + 4 ] / y1,x = [ 2√( y1 + 4 ) + 4 ] / y1 - 5;
EP = √6 - 3 - [ 2√( y1 + 4 ) + 4 ] / y1 + 5 = √6 + 2 - [ 2√( y1 + 4 ) + 4 ] / y1;
S△HPA = 2HP/2 - 2EP/2 + ( y1 - 2 )HE/2
= HP - EP + ( y1/2 - 1 )( HP - EP )
= y1( HP - EP )/2;
面积差 d = S△HPC - S△HPA = 5HP/2 - y1HP/2 - y1HP/2 + y1EP/2
= 5HP/2 - y1HP + √6y1/2 + y1 - √( y1 + 4 ) - 2
= 5√6/2 - 2 - √6y1/2 + y1 - √( y1 + 4 );
d 单调降,只有 y1 = 5,S△HPC、S△HPA 为 0,才有 d = 0;
因此不存在点P,使得PH把△PAC分成面积相等的两部分 。
(3) 见上图,AMHN可以为平行四边形。
y = (x2)^2 + 6x2 + 5 = -2, (x2)^2 + 6x2 + 9 = 2,( x2 + 3 )^2 = 2,
x2 = -√2 - 3;
点M 坐标 ( -√2 - 3,-2 ) 。