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】
无
【标注】
-
求抛物线的解析式;标注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 $y=\dfrac 14x^2-x$. -
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