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【典例模型】如图,抛物线经过两点$ A(-3, 0) $,$ B(0, 3) $,且其对称轴为直线$ x = -1 $。
(1)求此抛物线的解析式;
(2)若$ P $是抛物线上点$ A $与点$ B $之间的动点(不包括点$ A $、点$ B $),求$ \triangle PAB $的面积的最大值,并求出此时点$ P $的坐标。
(1)求此抛物线的解析式;
(2)若$ P $是抛物线上点$ A $与点$ B $之间的动点(不包括点$ A $、点$ B $),求$ \triangle PAB $的面积的最大值,并求出此时点$ P $的坐标。
答案:
(1)设$ y = ax^2 + bx + c $,对称轴$ x = -\frac{b}{2a} = -1 \Rightarrow b = 2a $,代入$ A(-3, 0) $,$ B(0, 3) $得$ 9a - 3b + c = 0 $,$ c = 3 $,解得$ a = -1 $,$ b = -2 $,解析式为$ y = -x^2 - 2x + 3 $。
(2)直线$ AB $:$ y = x + 3 $。设$ P(t, -t^2 - 2t + 3)(-3 < t < 0) $,$ PQ = (t + 3) - (-t^2 - 2t + 3) = t^2 + 3t $,$ S_{\triangle PAB} = \frac{1}{2} × 3 × PQ = \frac{3}{2}(t^2 + 3t) $,对称轴$ t = -\frac{3}{2} $,最大值为$ \frac{27}{8} $,此时$ P\left( -\frac{3}{2}, \frac{15}{4} \right) $。
(2)直线$ AB $:$ y = x + 3 $。设$ P(t, -t^2 - 2t + 3)(-3 < t < 0) $,$ PQ = (t + 3) - (-t^2 - 2t + 3) = t^2 + 3t $,$ S_{\triangle PAB} = \frac{1}{2} × 3 × PQ = \frac{3}{2}(t^2 + 3t) $,对称轴$ t = -\frac{3}{2} $,最大值为$ \frac{27}{8} $,此时$ P\left( -\frac{3}{2}, \frac{15}{4} \right) $。
【针对训练】2. 如图,抛物线$ y = ax^2 + bx + c $经过$ A(-1, 0) $,$ B(3, 0) $,$ C(0, 3) $三点,对称轴与抛物线交于点$ P $,与直线$ BC $交于点$ M $,连接$ PB $。
(1)求该抛物线的解析式;
(2)抛物线上是否存在一点$ Q $,使$ \triangle QMB $的面积是$ \triangle PMB $面积的一半?若存在,请求出点$ Q $的坐标;若不存在,请说明理由。
(1)求该抛物线的解析式;
(2)抛物线上是否存在一点$ Q $,使$ \triangle QMB $的面积是$ \triangle PMB $面积的一半?若存在,请求出点$ Q $的坐标;若不存在,请说明理由。
答案:
(1)设$ y = a(x + 1)(x - 3) $,代入$ C(0, 3) $得$ 3 = a(-3) \Rightarrow a = -1 $,解析式为$ y = -x^2 + 2x + 3 $。
(2)对称轴$ x = 1 $,$ P(1, 4) $,直线$ BC $:$ y = -x + 3 $,$ M(1, 2) $。$ S_{\triangle PMB} = 2 $,则$ S_{\triangle QMB} = 1 $。设$ Q(m, -m^2 + 2m + 3) $,由面积公式得$ | -m^2 + 3m | = 1 $,解得$ m = \frac{3 \pm \sqrt{13}}{2} $或$ \frac{3 \pm \sqrt{5}}{2} $,对应$ Q \left( \frac{3 + \sqrt{13}}{2}, \frac{1 - \sqrt{13}}{2} \right) $,$ \left( \frac{3 - \sqrt{13}}{2}, \frac{1 + \sqrt{13}}{2} \right) $,$ \left( \frac{3 + \sqrt{5}}{2}, \frac{5 - \sqrt{5}}{2} \right) $,$ \left( \frac{3 - \sqrt{5}}{2}, \frac{5 + \sqrt{5}}{2} \right) $。
(2)对称轴$ x = 1 $,$ P(1, 4) $,直线$ BC $:$ y = -x + 3 $,$ M(1, 2) $。$ S_{\triangle PMB} = 2 $,则$ S_{\triangle QMB} = 1 $。设$ Q(m, -m^2 + 2m + 3) $,由面积公式得$ | -m^2 + 3m | = 1 $,解得$ m = \frac{3 \pm \sqrt{13}}{2} $或$ \frac{3 \pm \sqrt{5}}{2} $,对应$ Q \left( \frac{3 + \sqrt{13}}{2}, \frac{1 - \sqrt{13}}{2} \right) $,$ \left( \frac{3 - \sqrt{13}}{2}, \frac{1 + \sqrt{13}}{2} \right) $,$ \left( \frac{3 + \sqrt{5}}{2}, \frac{5 - \sqrt{5}}{2} \right) $,$ \left( \frac{3 - \sqrt{5}}{2}, \frac{5 + \sqrt{5}}{2} \right) $。
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