若关于 $x$ 的二次函 $y=a{x^2} + bx + c$($a>0,c>0$,$a,b,c$ 是常数)与 $x$ 轴交于两个不同的点 $A\left(x_1,0\right),B\left(x_2,0\right)$($0<x_1<x_2$),与 $y$ 轴交于点 $P$,其图象顶点为点 $M$,点 $O$ 为坐标原点.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    等腰三角形的存在性
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    相似三角形的存在性
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与面积
  1. 当 $x_1=2c$ 时,试问 $\triangle ABM$ 能否为等边三角形?判断并证明你的结论;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      等腰三角形的存在性
    答案
    $\triangle ABM$ 不可能为等边三角形
    解析
    当 $x_1=2c$ 时,$x_2=\dfrac{\dfrac ca}{x_1}=\dfrac1{2a}$,
    此时 $b=-a\left(x_1+x_2\right)=-\left(2ac+\dfrac12\right)$,$4ac=-2b-1$.
    因为点 $M$ 的坐标为 $\left(-\dfrac{b}{2a},\dfrac{4ac-b^2}{4a}\right)$,
    若 $\triangle ABM$ 为等边三角形,则有 $\left|\dfrac{4ac-b^2}{4a} \right|=\dfrac{\sqrt3}{2}AB$,
    即 $\dfrac{b^2-4ac}{4a}=\dfrac{\sqrt3}{2}\left(\dfrac{1}{2a}-2c\right)$,
    所以 $\dfrac{b^2+2b+1}{4a}=\dfrac{\sqrt3}{2}\cdot \dfrac{1+2b+1}{2a}$,
    所以 $b^2+2b+1=\sqrt3\cdot\left(1+2b+1\right)$,
    解得 $b_1=-1, b_2=2\sqrt3-1>0(舍去)$.
    此时 $4ac=1$,即 $2c=\dfrac1{2a}$,
    那么点 $A,B$ 重合,
    故 $\triangle ABM$ 不可能为等边三角形.
  2. 当 $x_1=mc$($m<0$)时,记 $\triangle MAB,\triangle PAB$ 的面积分别为 $S_1,S_2$,若 $\triangle BPO\backsim \triangle PAO$,且 $S_1=S_2$,求 $m$ 的值.
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      相似三角形的存在性
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      函数与面积
    答案
    $m=\sqrt2-1$
    解析
    因为 $\triangle BPO\backsim \triangle PAO$,
    所以 $\dfrac{OP}{AO}=\dfrac{BO}{OP}$,
    即 $x_1x_2=c^2=\dfrac ca$,
    因为 $x_1x_2=\dfrac ca$,
    所以 $ac=1$.
    因为 $S_1=S_2$,
    所以 $c= \left|\dfrac{4ac-b^2}{4a} \right|=\dfrac{b^2}{4a}-c$,
    所以 $b^2=4a\cdot 2c=8ac=8$,
    所以 $b_1=-2\sqrt2, b_2=2\sqrt2>0(舍)$.
    方程可化为 $\dfrac1cx^2-2\sqrt2x+c=0$,
    解得 $x_1=\left(\sqrt2-1\right)c, x_2=\left(\sqrt2+1\right)c$.
    所以 $m_1=\sqrt2-1, m_2=\sqrt2+1>0(舍)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
0.175680s