如图,已知抛物线 $ y=\dfrac 1 3 x^2+2x+1 $ 经过 $\triangle ABC$ 的三个顶点,其中点 $A\left(0,1\right)$,点 $B\left(-9,10\right)$,$ AC\parallel x $ 轴,点 $P$ 是直线 $AC$ 下方抛物线上的动点.

【难度】
【出处】
无
【标注】
-
过点 $P$ 且与 $y$ 轴平行的直线 $l$ 与直线 $AB$,$AC$ 分别交于点 $E$,$F$,当四边形 $AECP$ 的面积最大时,求点 $P$ 的坐标;标注答案点 $P\left(-\dfrac 9 2 ,-\dfrac 5 4 \right)$解析因为 $ AC\parallel x $ 轴,$ A\left(0,1\right) $.
所以 $ \dfrac 1 3 x^2+2x+1=1 $,
所以 $ x_1=6 $,$ x_2=0 $,
所以点 $ C $ 的坐标 $ \left(-6,1\right) $.
因为点 $ A\left(0,1\right) $,$ B\left(-9,10\right) $,
所以直线 $ AB $ 的解析式为 $ y=-x+1 $.
设点 $ P\left(m, \dfrac 1 3 m^2+2m+1\right) $
所以 $ E\left(m,-m+1\right) $,
所以 $ PE=-m+1-\left( \dfrac 1 3 m^2+2m+1\right)=-\dfrac 1 3 m^2-3m $.
因为 $ AC\perp EP $,$ AC=6 $,
所以
$\begin{split}S_{四边形AECP}=&S_{\triangle AEC}+S_{\triangle APC}\\=& \dfrac 1 2 AC\times EF+ \dfrac 1 2 AC\times PF\\=& \dfrac 1 2 AC\times \left(EF+PF\right)\\=&\dfrac 1 2 AC\times PE\\=& \dfrac 1 2 \times 6\times \left(-\dfrac 1 3 m^2-3m\right)\\=&-m^2-9m\\=&-\left(m+\dfrac 9 2 \right)^2+\dfrac {81} 4,\end{split}$
因为 $-6<m<0$,
所以当 $m=-\dfrac 9 2 $ 时,四边形 $AECP$ 的面积的最大值是 $ \dfrac {81} 4 $,
此时点 $P\left(-\dfrac 9 2 ,-\dfrac 5 4 \right)$. -
当点 $P$ 为抛物线的顶点时,在直线 $AC$ 上是否存在点 $Q$,使得以 $C$,$P$,$Q$ 为顶点的三角形与 $\triangle ABC$ 相似,若存在,求出点 $Q$ 的坐标,若不存在,请说明理由.标注答案$ Q\left(3,1\right) $解析因为 $y= \dfrac 1 3 x^2+2x+1= \dfrac 1 3 \left(x+3\right)^2-2$,
所以 $P\left(-3,-2\right)$,
所以 $PF=y_F-y_P=3$,$CF=x_F-x_C=3$,
所以 $PF=CF$,
所以 $\angle PCF=45^\circ $.
同理可得:$\angle EAF=45^\circ $,
所以 $\angle PCF=\angle EAF$,
所以在直线 $AC$ 上存在满足条件的 $Q$.
设 $Q\left(t,1\right)$ 且 $AB=9\sqrt{2}$,$AC=6$,$CP=3\sqrt{2}$.
因为以 $C$,$P$,$Q$ 为顶点的三角形与 $\triangle ABC$ 相似,
① 当 $\triangle CPQ\backsim \triangle ABC$ 时,
所以 $ \dfrac {CQ} {AC} =\dfrac {CP} {AB} $,
所以 $\dfrac {t+6} {6} =\dfrac {3\sqrt{2}} {9\sqrt{2}} $,
所以 $t=-4$,
所以 $Q\left(-4,1\right)$.
② 当 $\triangle CQP\backsim \triangle ABC$ 时,
所以 $\dfrac {CQ} {AB} =\dfrac {CP} {AC} $,
所以 $\dfrac {t+6} {9\sqrt{2}} =\dfrac {3\sqrt{2}} 6 $,
所以 $t=3$,
所以 $ Q\left(3,1\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