如图,已知抛物线经过原点 $O$ 和 $x$ 轴上一点 $A\left(4,0\right)$,抛物线顶点为 $E$,它的对称轴与 $x$ 轴交于点 $D$.直线 $y=-2x-1$ 经过抛物线上一点 $B\left(-2,m\right)$,与抛物线的对称轴交于点 $F$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    代几综合
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    特殊平行四边形的存在性
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    代几综合
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    特殊平行四边形的存在性
  1. 求抛物线的解析式;
    标注
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      代几综合
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      特殊平行四边形的存在性
    答案
    抛物线的解析式为 $y=\dfrac 14x^2-x$
    解析
    因为点 $B\left(-2,m\right)$ 在直线 $y=-2x-1$ 上,
    所以 $m=3$,从而 $B\left(-2,3\right)$.
    由抛物线经过原点 $O$,可设抛物线的解析式为 $y=ax^2+bx $.
    将 $A\left(4,0\right),B\left(-2,3\right)$ 的坐标代入解析式,得 $\begin{cases} 4a-2b=3,\\ 16a+4b=0.\end{cases}$
    解得 $\begin{cases} a=\dfrac 14,\\ b=-1.\end{cases}$
    所以该抛物线的解析式为 $y=\dfrac 14x^2-x$.
  2. 点 $Q$ 是平面内任意一点,点 $M$ 从点 $F$ 出发,沿对称轴向上以每秒 $1$ 个单位长度的速度匀速运动,设点 $M$ 的运动时间为 $t$ 秒,是否能使以 $Q,A,E,M$ 四点为顶点的四边形是菱形.若能,请直接写出点 $M$ 的运动时间 $t$ 的值;若不能,请说明理由.
    标注
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      代几综合
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      特殊平行四边形的存在性
    答案
    能,$t$ 的值为 $4-\sqrt 5,6,4+\sqrt 5$ 或 $\dfrac {13}2$
    解析
    易得抛物线的顶点 $E$ 的坐标为 $\left(2,-1\right)$,对称轴为 $x=2$,
    所以点 $F$ 坐标为 $\left(2,-5\right)$,
    从而 $DF=5$,$AE=\sqrt 5$.
    如图,在点 $M$ 的运动过程中,以 $Q,A,E,M$ 为顶点的四边形是菱形有以下四种情况:① 对于菱形 $AEM_1Q_1$,此时 $EM_1 =AE=\sqrt 5$,
    所以 $FM_1=DF-DE-EM_1=4-\sqrt 5$,
    所以 $t_1=4-\sqrt 5$;
    ② 对于菱形 $AEQ_2M_2$,此时 $DM_2=DE=1$,
    所以 $FM_2=DF+DM_2=6$,
    所以 $t_2=6$;
    ③ 对于菱形 $AEM_3Q_3$,此时 $EM_3=AE=\sqrt 5$,
    所以 $DM_3=EM_3-DE=\sqrt 5-1$,
    所以 $FM_3=DM_3+FD=4+\sqrt 5$,
    所以 $t_3=4+\sqrt 5$;
    ④ 对于菱形 $ AM_4EQ_4 $,此时 $AE$ 为菱形的对角线.
    设对角线 $AE$ 与 $M_4Q_4$ 交于点 $H$,则 $AE\perp M_4Q_4$.
    由 $\triangle AED\backsim \triangle M_4EH$,可得 $\dfrac {M_4E}{AE}=\dfrac {EH}{DE}$,
    所以 ${M_4E}=\dfrac 52$,
    所以 $DM_4=M_4E-DE=\dfrac 32$,$M_4F=DM_4+DF=\dfrac {13}2$,
    所以 $t_4=\dfrac {13}2$.
    综上可得,存在点 $M,Q$,使得以 $Q,A,E,M$ 四点为顶点的四边形是菱形,$t$ 的值为 $4-\sqrt 5,6,4+\sqrt 5$ 或 $\dfrac {13}2$.
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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