如图,在平面直角坐标系中,抛物线 $y=ax^2+bx+c$ 的顶点坐标为 $\left(2,9\right)$,与 $y$ 轴交于点 $A\left(0,5\right)$,与 $x$ 轴交于点 $E,B$.
【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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    平行四边形的存在性
  1. 过点 $A$ 作 $AC$ 平行于 $x$ 轴,交抛物线于点 $C$,点 $P$ 为抛物线上的一点(点 $P$ 在 $AC$ 上方),作 $PD$ 平行与 $y$ 轴交 $AB$ 于点 $D$,问当点 $P$ 在何位置时,四边形 $APCD$ 的面积最大?并求出最大面积;
    标注
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      代几综合
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      函数与面积
    答案
    四边形 $APCD$ 面积最大值为 $\dfrac {25} 2$
    解析
    当 $y=0$ 时,$-x^2+4x+5=0$,
    所以 $x_1=-1$,$x_2=5$,
    所以点 $E\left(-1,0\right)$,点 $B\left(5,0\right)$.
    从而直线 $AB$ 的解析式为 $y=-x+5$.
    设点 $P\left(x,-x^2+4x+5\right)$,则点 $ D\left(x,-x+5\right)$,
    所以 $PD=-x^2+4x+5+x-5=-x^2+5x$.
    所以 $ S_{四边形APCD}=\dfrac 12 \cdot AC\cdot PD=2\left(-x^2+5x\right)=-2x^2+10x$,
    所以当 $x=-\dfrac {10} {2\times \left(-2\right)} =\dfrac 5 2$ 时,四边形 $APCD$ 面积最大,最大值为 $S=\dfrac {25} 2$.
  2. 若点 $M$ 在抛物线上,点 $N$ 在其对称轴上,使得以 $A,E,N,M$ 为顶点的四边形是平行四边形,且 $AE$ 为其一边,求点 $M,N$ 的坐标.
    标注
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      代几综合
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      平行四边形的存在性
    答案
    当 $M$ 点的坐标为 $\left(1,8\right)$ 时,$N$ 点坐标为 $\left(2,13\right)$;
    当 $M$ 点的坐标为 $\left(3,8\right)$ 时,$N$ 点坐标为 $\left(2,3\right)$
    解析
    如图,过点 $M$ 作 $MH$ 垂直于对称轴,垂足为点 $H$.因为 $MN\parallel AE$,$MN=AE$,
    所以 $\triangle HMN\cong \triangle AOE$,
    所以 $HM=OE=1$,
    所以 $M$ 点的横坐标为 $x=3$ 或 $x=1$.
    当 $x=1$ 时,$M$ 点纵坐标为 $8$,
    当 $x=3$ 时,$M$ 点纵坐标为 $8$,
    所以 $M$ 点的坐标为 $\left(1,8\right)$ 或 $\left(3,8\right)$.
    因为点 $A\left(0,5\right)$,点 $E\left(-1,0\right)$,
    所以直线 $AE$ 解析式为 $y=5x+5$.
    因为 $MN\parallel AE$,
    所以 $MN$ 的解析式为 $y=5x+b$.
    因为点 $N$ 在抛物线对称轴 $x=2$ 上,
    所以 $N\left(2,10+b\right)$.
    因为 $AE^2=OA^2+OE^2=26$,$MN=AE$,
    所以 $1+\left(b+2\right)^2=26$,
    解得 $b=3$ 或 $b=-7$,
    所以 $N$ 点的坐标为 $\left(2,3\right)$ 或 $\left(2,13\right)$.
    综上可得,当 $M$ 点的坐标为 $\left(1,8\right)$ 时,$N$ 点坐标为 $\left(2,13\right)$,
    当 $M$ 点的坐标为 $\left(3,8\right)$ 时,$N$ 点坐标为 $\left(2,3\right)$.
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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