如图,在平面直角坐标系中.顶点为 $\left(-4,-1\right)$ 的抛物线交 $y$ 轴于点 $A\left(0,3\right)$,交 $x$ 轴于 $B,C$ 两点.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
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    代几综合
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    函数与面积
  • 题型
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    代几综合
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    函数与圆
  1. 已知点 $P$ 是抛物线上位于 $B,C$ 两点之间的一个动点,问:当点 $P$ 运动到什么位置时,四边形 $ABPC$ 的面积最大?并求出此时四边形 $ABPC$ 的面积.
    标注
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      代几综合
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      函数与面积
    答案
    当 $P$ 点移动到抛物线的顶点时,$|y_P|$ 取最大值,最大值为 $|y_P|=1$,
    $S_{四边形ABPC}$ 的最大值为 $S_{四边形ABPC}=2\times(3+1)=8$
    解析
    根据题意,可设抛物线的解析式为 $y=a\left(x+4\right)^2-1$,
    把点 $A\left(0,3\right)$ 代入,得 $3=16a-1$,
    解得 $a= \dfrac14$,
    所以此抛物线的解析式为 $y= \dfrac14\left(x+4\right)^2-1$.
    如图.令 $y=0$,则 $0=\dfrac14 \left(x+4\right)^2-1$,
    解得 $x_1=-2, x_2=-6$,
    所以点 $B$ 的坐标为 $\left(-2,0\right)$,点 $C$ 的坐标为 $\left(-6,0\right)$,即 $BC=4$.
    $\begin{split}S_{四边形ABPC}&=S_{\triangle ABC}+S_{\triangle PBC}\\ &=\dfrac 12\left(|y_A+y_P|\right)\cdot BC\\ &=2(3+|y_P|).\end{split}$
    所以 $|y_P|$ 最大时,$S_{四边形ABPC}$ 取最大值.
    而当 $P$ 点移动到抛物线的顶点时,$|y_P|$ 取最大值,最大值为 $|y_P|=1$,
    所以 $S_{四边形ABPC}$ 的最大值为 $S_{四边形ABPC}=2\times(3+1)=8$.
  2. 过点 $B$ 作 $AB$ 的垂线交抛物线于点 $D$,是否存在以点 $C$ 为圆心且与线段 $BD$ 和抛物线的对称轴 $l$ 同时相切的圆?若存在,求出圆的半径;若不存在,请说明理由.
    标注
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      代几综合
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      函数与圆
    答案
    不存在以点 $C$ 为圆心且与线段 $BD$ 和抛物线的对称轴 $l$ 同时相切的圆
    解析
    如图,设 $\odot C$ 与 $BD$ 相切于点 $E$,连接 $CE$.则 $\angle BEC=\angle AOB=90^\circ $.
    因为 $ A\left(0,3\right)$,$B\left(-2,0\right)$,$C\left(-6,0\right)$,
    所以 $ OA=3$,$OB=2$,$OC=6$,$BC=4$,
    所以 $AB= \sqrt{OA^2+OB^2}=\sqrt{13}$.
    因为 $ AB\perp BD$,
    所以 $\angle ABC=\angle EBC+90^\circ =\angle OAB+90^\circ $,
    所以 $ \angle EBC=\angle OAB$,
    所以 $\triangle OAB\backsim \triangle EBC$,
    所以 $\dfrac{CE}{OB}= \dfrac{BC}{AB}$,即 $\dfrac{CE}{2} =\dfrac{4}{\sqrt{13}} $,
    所以 $ EC=\dfrac{8\sqrt{13}}{13} $.
    设抛物线对称轴交 $x$ 轴于 $F$.
    因为抛物线的对称轴 $x=-4$,
    所以 $CF=2\neq \dfrac{8\sqrt{13}}{13} $,
    所以不存在以点 $C$ 为圆心且与线段 $BD$ 和抛物线的对称轴 $l$ 同时相切的圆.
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
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