(2012•郴州)如圖,已知拋物線y=ax2+bx+c經(jīng)過A(4,0),B(2,3),C(0,3)三點(diǎn).
(1)求拋物線的解析式及對(duì)稱軸.
(2)在拋物線的對(duì)稱軸上找一點(diǎn)M,使得MA+MB的值最小,并求出點(diǎn)M的坐標(biāo).
(3)在拋物線上是否存在一點(diǎn)P,使得以點(diǎn)A、B、C、P四點(diǎn)為頂點(diǎn)所構(gòu)成的四邊形為梯形?若存在,請(qǐng)求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
分析:(1)已知拋物線上三點(diǎn)A、B、C的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法即可求出拋物線的解析式,再由對(duì)稱軸公式x=-
b
2a
求出對(duì)稱軸;
(2)如答圖1所示,連接AC,則AC與對(duì)稱軸的交點(diǎn)即為所求之M點(diǎn);已知點(diǎn)A、C的坐標(biāo),利用待定系數(shù)法求出直線AC的解析式,進(jìn)而求出點(diǎn)M的坐標(biāo);
(3)根據(jù)梯形定義確定點(diǎn)P,如圖2所示:
①若BC∥AP1,確定梯形ABCP1.此時(shí)P1為拋物線與x軸的另一個(gè)交點(diǎn),解一元二次方程即可求得點(diǎn)P1的坐標(biāo);
②若AB∥CP2,確定梯形ABCP2.此時(shí)P2位于第四象限,先確定CP2與x軸交點(diǎn)N的坐標(biāo),然后求出直線CN的解析式,再聯(lián)立拋物線與直線解析式求出點(diǎn)P2的坐標(biāo).
解答:解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+c經(jīng)過A(4,0),B(2,3),C(0,3)三點(diǎn),
16a+4b+c=0
4a+2b+c=3
c=3
,解得a=-
3
8
,b=
3
4
,c=3,
∴拋物線的解析式為:y=-
3
8
x2+
3
4
x+3;
其對(duì)稱軸為:x=-
b
2a
=1.

(2)由B(2,3),C(0,3),且對(duì)稱軸為x=1,
可知點(diǎn)B、C是關(guān)于對(duì)稱軸x=1的對(duì)稱點(diǎn).
如答圖1所示,連接AC,交對(duì)稱軸x=1于點(diǎn)M,連接MB,
則MA+MB=MA+MC=AC,根據(jù)兩點(diǎn)之間線段最短可知此時(shí)MA+MB的值最。
設(shè)直線AC的解析式為y=kx+b,∵A(4,0),C(0,3),
4k+b=0
b=3
,解得k=-
3
4
,b=3,
∴直線AC的解析式為:y=-
3
4
x+3,
令x=1,得y=
9
4

∴M點(diǎn)坐標(biāo)為(1,
9
4
).

(3)結(jié)論:存在.
如答圖2所示,在拋物線上有兩個(gè)點(diǎn)P滿足題意:
①若BC∥AP1,此時(shí)梯形為ABCP1
由B(2,3),C(0,3),可知BC∥x軸,則x軸與拋物線的另一個(gè)交點(diǎn)P1即為所求.
拋物線解析式為:y=-
3
8
x2+
3
4
x+3,令y=0,解得x1=-2,x2=4,
∴P1(-2,0).
∵P1A=6,BC=2,
∴P1A≠BC,
∴四邊形ABCP1為梯形;
②若AB∥CP2,此時(shí)梯形為ABCP2
設(shè)CP2與x軸交于點(diǎn)N,
∵BC∥x軸,AB∥CP2
∴四邊形ABCN為平行四邊形,
∴AN=BC=2,
∴N(2,0).
設(shè)直線CN的解析式為y=kx+b,則有:
b=3
2k+b=0

解得k=-
3
2
,b=3,
∴直線CN的解析式為:y=-
3
2
x+3.
∵點(diǎn)P2既在直線CN:y=-
3
2
x+3上,
又在拋物線:y=-
3
8
x2+
3
4
x+3上,
-
3
2
x+3=-
3
8
x2+
3
4
x+3,化簡(jiǎn)得:x2-6x=0,
解得x1=0(舍去),x2=6,
∴點(diǎn)P2橫坐標(biāo)為6,代入直線CN解析式求得縱坐標(biāo)為-6,∴P2(6,-6).
∵?ABCN,
∴AB=CN,而CP2≠CN,
∴CP2≠AB,
∴四邊形ABCP2為梯形.
綜上所述,在拋物線上存在一點(diǎn)P,使得以點(diǎn)A、B、C、P四點(diǎn)為頂點(diǎn)所構(gòu)成的四邊形為梯形;點(diǎn)P的坐標(biāo)為(-2,0)或(6,-6).
點(diǎn)評(píng):本題綜合考查了二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)、待定系數(shù)法求函數(shù)(二次函數(shù)和一次函數(shù))的解析式、軸對(duì)稱-最短路線問題以及梯形的定義與應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn),屬于代數(shù)幾何綜合題,有一定的難度.第(3)問為存在型問題,注意P點(diǎn)不止一個(gè),此處為易錯(cuò)點(diǎn).
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