Question

【題目】在平面直角坐標(biāo)系中，已知拋物線(xiàn)（b，c為常數(shù)）的頂點(diǎn)為P，等腰直角三角形ABC的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)為（0，﹣1），C的坐標(biāo)為（4，3），直角頂點(diǎn)B在第四象限．

（1）如圖，若該拋物線(xiàn)過(guò)A，B兩點(diǎn)，求該拋物線(xiàn)的函數(shù)表達(dá)式；

（2）平移（1）中的拋物線(xiàn)，使頂點(diǎn)P在直線(xiàn)AC上滑動(dòng)，且與AC交于另一點(diǎn)Q．

（i）若點(diǎn)M在直線(xiàn)AC下方，且為平移前（1）中的拋物線(xiàn)上的點(diǎn)，當(dāng)以M、P、Q三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形是等腰直角三角形時(shí)，求出所有符合條件的點(diǎn)M的坐標(biāo)；

（ii）取BC的中點(diǎn)N，連接NP，BQ．試探究是否存在最大值？若存在，求出該最大值；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

【答案】（1）；（2）（i）M1（4，﹣1），M2（﹣2，﹣7），M3（，），M4（，）；（ii）．

【解析】

試題分析：（1）先求出點(diǎn)B的坐標(biāo)，然后利用待定系數(shù)法求出拋物線(xiàn)的函數(shù)表達(dá)式；

（2）（i）首先求出直線(xiàn)AC的解析式和線(xiàn)段PQ的長(zhǎng)度，作為后續(xù)計(jì)算的基礎(chǔ)．

若△MPQ為等腰直角三角形，則可分為以下兩種情況：

①當(dāng)PQ為直角邊時(shí)：點(diǎn)M到PQ的距離為．此時(shí)，將直線(xiàn)AC向右平移4個(gè)單位后所得直線(xiàn)（y=x﹣5）與拋物線(xiàn)的交點(diǎn)，即為所求之M點(diǎn)；

②當(dāng)PQ為斜邊時(shí)：點(diǎn)M到PQ的距離為．此時(shí)，將直線(xiàn)AC向右平移2個(gè)單位后所得直線(xiàn)（y=x﹣3）與拋物線(xiàn)的交點(diǎn)，即為所求之M點(diǎn)．

（ii）由（i）可知，PQ=為定值，因此當(dāng)NP+BQ取最小值時(shí)，有最大值．

如答圖2所示，作點(diǎn)B關(guān)于直線(xiàn)AC的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)B′，由分析可知，當(dāng)B′、Q、F（AB中點(diǎn)）三點(diǎn)共線(xiàn)時(shí)，NP+BQ最小，最小值為線(xiàn)段B′F的長(zhǎng)度．

試題解析：（1）∵等腰直角三角形ABC的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)為（0，﹣1），C的坐標(biāo)為（4，3）

∴點(diǎn)B的坐標(biāo)為（4，﹣1）．

∵拋物線(xiàn)過(guò)A（0，﹣1），B（4，﹣1）兩點(diǎn)，∴，解得：b=2，c=﹣1，∴拋物線(xiàn)的函數(shù)表達(dá)式為：．

（2）（i）

∵A（0，1），C（4，3），∴lAC：y=x﹣1，∵拋物線(xiàn)頂點(diǎn)P在直線(xiàn)AC上，設(shè)P（t，t﹣1），∴拋物線(xiàn)表達(dá)式：，∴lAC與拋物線(xiàn)的交點(diǎn)Q（t﹣2，t﹣3），∵一M、P、Q三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形是等腰直角三角形，P（t，t﹣1）：

①當(dāng)M為直角頂點(diǎn)時(shí)，M（t，t﹣3），，∴t=，∴M1（，），M2（，）；

②當(dāng)Q為直角頂點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)M可視為點(diǎn)P繞點(diǎn)Q順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°而成，將點(diǎn)Q（t﹣2，t﹣3）平移至原點(diǎn)Q′（0，0），則點(diǎn)P平移后P′（2，2），將點(diǎn)P′繞原點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，則點(diǎn)M′（2，﹣2），將Q′（0，0）平移至點(diǎn)Q（t﹣2，t﹣3），則點(diǎn)M′平移后即為點(diǎn)M（t，t﹣5），∴，∴t1=4，t2=﹣2，∴M1（4，﹣1），M2（﹣2，﹣7）；

③當(dāng)P為直角頂點(diǎn)時(shí)，同理可得M1（4，﹣1），M2（﹣2，﹣7），綜上所述，所有符合條件的點(diǎn)M的坐標(biāo)為：

M1（4，﹣1），M2（﹣2，﹣7），M3（，），M4（，）．

（ii）存在最大值．理由如下：

由（i）知PQ=為定值，則當(dāng)NP+BQ取最小值時(shí)，有最大值．

如答圖2，取點(diǎn)B關(guān)于AC的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)B′，易得點(diǎn)B′的坐標(biāo)為（0，3），BQ=B′Q．

連接QF，F(xiàn)N，QB′，易得FN∥PQ，且FN=PQ，∴四邊形PQFN為平行四邊形，∴NP=FQ，∴NP+BQ=FQ+B′Q≥FB′==，∴當(dāng)B′、Q、F三點(diǎn)共線(xiàn)時(shí)，NP+BQ最小，最小值為，∴的最大值為=．