Question

關(guān)于x的二次函數(shù)y＝－x²＋(k²－4)x＋2k－2以y軸為對(duì)稱軸，且與y軸的交點(diǎn)在x軸上方．

(1)求此拋物線的解析式，并在直角坐標(biāo)系中畫(huà)出函數(shù)的草圖；

(2)設(shè)A是y軸右側(cè)拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)A作AB垂直x軸于點(diǎn)B，再過(guò)點(diǎn)A作x軸的平行線交拋物線于點(diǎn)D，過(guò)D點(diǎn)作DC垂直x軸于點(diǎn)C, 得到矩形ABCD．設(shè)矩形ABCD的周長(zhǎng)為l，點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為x，試求l關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式；

(3)當(dāng)點(diǎn)A在y軸右側(cè)的拋物線上運(yùn)動(dòng)時(shí)，矩形ABCD能否成為正方形．若能，請(qǐng)求出此時(shí)正方形的周長(zhǎng)；若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

解：(1)根據(jù)題意得：k²－4＝0

∴k＝±2                     

當(dāng)k＝2時(shí)，2k－2＝2＞0

當(dāng)k＝－2時(shí)，2k－2＝－6＜0

又拋物線與y軸的交點(diǎn)在x軸上方

∴k＝2                        

∴拋物線的解析式為：y＝－x²＋2      

函數(shù)的草圖如圖所示：         

(2)令－x²＋2＝0，得x＝±

當(dāng)0＜x＜時(shí)，A₁D₁＝2x，A₁B₁＝－x²＋2

∴l(xiāng)＝2(A₁B₁＋A₁D₁)＝－2x²＋4x＋4

當(dāng)x＞時(shí)，A₂D₂＝2x

A₂B₂＝－(－x²＋2)＝x²－2       

∴l(xiāng)＝2(A₂B₂＋A₂D₂)＝2x²＋4x－4 

∴l(xiāng)關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式是：

         

(3)解法①：當(dāng)0＜x＜時(shí)，令A(yù)₁B₁＝A₁D₁

得x²＋2x－2＝0

解得x＝－1－(舍)，或x＝－1＋

將x＝－1＋代入l＝－2x²＋4x＋4

得l＝8－8                 

當(dāng)x＞時(shí)，A₂B₂＝A₂D₂

得x²－2x－2＝0

解得x＝1－(舍)，或x＝1＋            

將x＝1＋代入l＝2x²＋4x－4

得l＝8＋8                         

綜上所述，矩形ABCD能成為正方形，且

當(dāng)x＝－1＋時(shí)，正方形的周長(zhǎng)為8－8；

當(dāng)x＝1＋時(shí)，正方形的周長(zhǎng)為8＋8．     

解法②：當(dāng)0＜x＜時(shí)，同“解法①”可得x＝－1＋

∴正方形的周長(zhǎng)l＝4A₁D₁＝8x＝8－8

當(dāng)x＞時(shí)，同“解法①”可得x＝1＋

∴正方形的周長(zhǎng)l＝4A₂D₂＝8x＝8＋8

綜上所述，矩形ABCD能成為正方形，且

當(dāng)x＝－1＋時(shí)，正方形的周長(zhǎng)為8－8；

當(dāng)x＝1＋時(shí)，正方形的周長(zhǎng)為8＋8．

解法③：∵點(diǎn)A在y軸右側(cè)的拋物線上

∴當(dāng)x＞0時(shí)，且點(diǎn)A的坐標(biāo)為(x，－x²＋2)

令A(yù)B＝AD，則＝2x

∴－x²＋2＝2x                                      ①

或－x²＋2＝－2x                                    ②

由①解得x＝－1－(舍)，或x＝－1＋

由②解得x＝1－(舍)，或x＝1＋

又l＝8x

∴當(dāng)x＝－1＋時(shí)，l＝8－8；

當(dāng)x＝1＋時(shí)，l＝8＋8

綜上所述，矩形ABCD能成為正方形，且

當(dāng)x＝－1＋時(shí)，正方形的周長(zhǎng)為8－8；

當(dāng)x＝1＋時(shí)，正方形的周長(zhǎng)為8＋8．