如图,在平面直角坐标系xOy中,矩形OABC的边OA、OC分别在y轴和x轴的正半轴上,且长分别为m、4m(m>0),D为边AB的中点,一抛物线l经过点A、D及点M(﹣1,﹣1﹣m).
(1)求抛物线l的解析式(用含m的式子表示);
(2)把△OAD沿直线OD折叠后点A落在点A′处,连接OA′并延长与线段BC的延长线交于点E,若抛物线l与线段CE相交,求实数m的取值范围;
(3)在满足(2)的条件下,求出抛物线l顶点P到达最高位置时的坐标.
如图,在平面直角坐标系xOy中,矩形OABC的边OA、OC分别在y轴和x轴的正半轴上,且长分别为m、4m(m>0),D为边AB的中点,一抛物线l经过点A、D及点M(﹣1,﹣1﹣m).
(1)求抛物线l的解析式(用含m的式子表示);
(2)把△OAD沿直线OD折叠后点A落在点A′处,连接OA′并延长与线段BC的延长线交于点E,若抛物线l与线段CE相交,求实数m的取值范围;
(3)在满足(2)的条件下,求出抛物线l顶点P到达最高位置时的坐标.
考点:
二次函数综合题.
分析:
(1)设抛物线l的解析式为y=ax2+bx+c,将A、D、M三点的坐标代入,运用待定系数法即可求解;
(2)设AD与x轴交于点M,过点A′作A′N⊥x轴于点N.根据轴对称及平行线的性质得出DM=OM=x,则A′M=2m﹣x,OA′=m,在Rt△OA′M中运用勾股定理求出x,得出A′点坐标,运用待定系数法得到直线OA′的解析式,确定E点坐标(4m,﹣3m),根据抛物线l与线段CE相交,列出关于m的不等式组,求出解集即可;
(3)根据二次函数的性质,结合(2)中求出的实数m的取值范围,即可求解.
解答:
解:(1)设抛物线l的解析式为y=ax2+bx+c,
将A(0,m),D(2m,m),M(﹣1,﹣1﹣m)三点的坐标代入,
得,解得
,
所以抛物线l的解析式为y=﹣x2+2mx+m;
(2)设AD与x轴交于点M,过点A′作A′N⊥x轴于点N.
∵把△OAD沿直线OD折叠后点A落在点A′处,
∴△OAD≌△OA′D,OA=OA′=m,AD=A′D=2m,∠OAD=∠OA′D=90°,∠ADO=∠A′DO,
∵矩形OABC中,AD∥OC,
∴∠ADO=∠DOM,
∴∠A′DO=∠DOM,
∴DM=OM.
设DM=OM=x,则A′M=2m﹣x,
在Rt△OA′M中,∵OA′2+A′M2=OM2,
∴m2+(2m﹣x)2=x2,
解得x=m.
∵S△OA′M=OM•A′N=
OA′•A′M,
∴A′N==
m,
∴ON==
m,
∴A′点坐标为(m,﹣
m),
易求直线OA′的解析式为y=﹣x,
当x=4m时,y=﹣×4m=﹣3m,
∴E点坐标为(4m,﹣3m).
当x=4m时,﹣x2+2mx+m=﹣(4m)2+2m•4m+m=﹣8m2+m,
即抛物线l与直线CE的交点为(4m,﹣8m2+m),
∵抛物线l与线段CE相交,
∴﹣3m≤﹣8m2+m≤0,
∵m>0,
∴﹣3≤﹣8m+1≤0,
解得≤m≤
;
(3)∵y=﹣x2+2mx+m=﹣(x﹣m)2+m2+m,≤m≤
,
∴当x=m时,y有最大值m2+m,
又∵m2+m=(m+)2﹣
,
∴当≤m≤
时,m2+m随m的增大而增大,
∴当m=时,顶点P到达最高位置,m2+m=(
)2+
=
,
故此时抛物线l顶点P到达最高位置时的坐标为(,
).
点评:
本题是二次函数的综合题,其中涉及到运用待定系数法求一次函数、二次函数的解析式,轴对称的性质,勾股定理,两个函数交点坐标的求法,二次函数、矩形的性质,解不等式组等知识,综合性较强,有一定难度.(2)中求出A′点的坐标是解题的关键.