如图,二次函数的图象与x轴相交于点A(﹣3,0)、B(﹣1,0),与y轴相交于点C(0,3),点P是该图象上的动点;一次函数y=kx﹣4k(k≠0)的图象过点P交x轴于点Q.
(1)求该二次函数的解析式;
(2)当点P的坐标为(﹣4,m)时,求证:∠OPC=∠AQC;
(3)点M、N分别在线段AQ、CQ上,点M以每秒3个单位长度的速度从点A向点Q运动,同时,点N以每秒1个单位长度的速度从点C向点Q运动,当点M、N中有一点到达Q点时,两点同时停止运动,设运动时间为t秒.
①连接AN,当△AMN的面积最大时,求t的值;
②线段PQ能否垂直平分线段MN?如果能,请求出此时直线PQ的函数关系式;如果不能请说明你的理由.


【考点】二次函数综合题.
【分析】(1)利用交点式求出抛物线的解析式;
(2)证明四边形POQC是平行四边形,则结论得证;
(3)①求出△AMN面积的表达式,利用二次函数的性质,求出△AMN面积最大时t的值.注意:由于自变量取值范围的限制,二次函数并不是在对称轴处取得最大值;
②直线PQ上的点到∠AQC两边的距离相等,则直线PQ能平分∠AQC,所以直线PQ能垂直平分线段MN.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式为:y=a(x+3)(x+1),
∵抛物线经过点C(0,3),
∴3=a×3×1,解得a=1,
∴抛物线的解析式为:y=(x+3)(x+1)=x2+4x+3;
(2)证明:当x=﹣4时,y=3,
∴P(﹣4,3),
∵C(0,3),
∴PC=4且PC∥x轴,
∵一次函数y=kx﹣4k(k≠0)的图象交x轴于点Q,当y=0时,x=4,
∴Q(4,0),即OQ=4,
∴PC=OQ,又∵PC∥x轴,
∴四边形POQC是平行四边形,
∴∠OPC=∠AQC;
(3)①过点N作ND⊥x轴于点D,则ND∥y轴.
∴△QND∽△QCO
∴
=
,
在Rt△OCQ中,
CQ=
=
=5,
∴
=
,
∴ND=
(5﹣t),
∴S△AMN=
AM•ND=
•3t•
(5﹣t)=﹣
(t﹣
)2+
,
∵0≤x≤
,
∴当t=
时,△AMN的面积最大;
②能.假设PQ垂直平分线段MN,则QM=NQ,
∴7﹣3t=5﹣t,
∴t=1.此时AM=3,
即点M与点O重合,QM=NQ=4.
如图,设PQ交y轴于点E,
∵∠MND=90°﹣∠NMD=∠MQE,
∴Rt△MND∽Rt△EQM,
∴
=
.
∵ND=
,DQ=
,
∴MD=
,∴MD=
.
∴E(0,
),
∵Q(4,0),
∴直线QE为y=﹣
x+
.
即直线PQ为y=﹣
x+
.


【点评】本题是二次函数综合题型,考查了二次函数的图象与性质、待定系数法、一次函数、相似三角形、平行四边形、角平分线的性质、二次函数的最值等知识点.试题难度不大,需要注意的是(3)①问中,需要注意在自变量取值区间上求最大值,而不能机械地套用公式.