Question

在平面直角坐標(biāo)系中，已知拋物線y=x²+bx+c（b，c為常數(shù)）的頂點(diǎn)為P，等腰直角三角形ABC的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)為（0，-1），C的坐標(biāo)為（4，3），直角頂點(diǎn)B在第四象限．
（1）如圖，若該拋物線過(guò)A，B兩點(diǎn)，求該拋物線的函數(shù)表達(dá)式；
（2）平移（1）中的拋物線，使頂點(diǎn)P在直線AC上滑動(dòng)，且與AC交于另一點(diǎn)Q．
（i）若點(diǎn)M在直線AC下方，且為平移前（1）中的拋物線上的點(diǎn)，當(dāng)以M、P、Q三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形是等腰直角三角形時(shí)，求出所有符合條件的點(diǎn)M的坐標(biāo)；
（ii）取BC的中點(diǎn)N，連接NP，BQ．試探究是否存在最大值？若存在，求出該最大值；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

解：（1）由題意，得點(diǎn)B的坐標(biāo)為（4，-1）．
∵拋物線過(guò)A（0，-1），B（4，-1）兩點(diǎn)，
∴，解得：b=2，c=-1，
∴拋物線的函數(shù)表達(dá)式為：y=x²+2x-1．

（2）i）∵A（0，-1），C（4，3），
∴直線AC的解析式為：y=x-1．
設(shè)平移前拋物線的頂點(diǎn)為P₀，則由（1）可得P₀的坐標(biāo)為（2，1），且P₀在直線AC上．
∵點(diǎn)P在直線AC上滑動(dòng)，∴可設(shè)P的坐標(biāo)為（m，m-1），
則平移后拋物線的函數(shù)表達(dá)式為：y=（x-m）²+m-1．
解方程組：，
解得，
∴P（m，m-1），Q（m-2，m-3）．
過(guò)點(diǎn)P作PE∥x軸，過(guò)點(diǎn)Q作QE∥y軸，則
PE=m-（m-2）=2，QE=（m-1）-（m-3）=2．
∴PQ==AP₀．
若△MPQ為等腰直角三角形，則可分為以下兩種情況：
①當(dāng)PQ為直角邊時(shí)：點(diǎn)M到PQ的距離為（即為PQ的長(zhǎng)）．
由A（0，-1），B（4，-1），P₀（2，1）可知，
△ABP₀為等腰直角三角形，且BP₀⊥AC，BP₀=．
如答圖1，過(guò)點(diǎn)B作直線l₁∥AC，交拋物線y=x²+2x-1于點(diǎn)M，則M為符合條件的點(diǎn)．
∴可設(shè)直線l₁的解析式為：y=x+b₁，
∵B（4，-1），∴-1=4+b₁，解得b₁=-5，
∴直線l₁的解析式為：y=x-5．
解方程組，得：，
∴M₁（4，-1），M₂（-2，-7）．

②當(dāng)PQ為斜邊時(shí)：MP=MQ=2，可求得點(diǎn)M到PQ的距離為．
如答圖1，取AB的中點(diǎn)F，則點(diǎn)F的坐標(biāo)為（2，-1）．
由A（0，-1），F(xiàn)（2，-1），P₀（2，1）可知：
△AFP₀為等腰直角三角形，且點(diǎn)F到直線AC的距離為．
過(guò)點(diǎn)F作直線l₂∥AC，交拋物線y=x²+2x-1于點(diǎn)M，則M為符合條件的點(diǎn)．
∴可設(shè)直線l₂的解析式為：y=x+b₂，
∵F（2，-1），∴-1=2+b₂，解得b₁=-3，
∴直線l₂的解析式為：y=x-3．
解方程組，得：，
∴M₃（1+，-2+），M₄（1-，-2-）．
綜上所述，所有符合條件的點(diǎn)M的坐標(biāo)為：
M₁（4，-1），M₂（-2，-7），M₃（1+，-2+），M₄（1-，-2-）．

ii）存在最大值．理由如下：
由i）知PQ=為定值，則當(dāng)NP+BQ取最小值時(shí)，有最大值．

如答圖2，取點(diǎn)B關(guān)于AC的對(duì)稱點(diǎn)B′，易得點(diǎn)B′的坐標(biāo)為（0，3），BQ=B′Q．
連接QF，F(xiàn)N，QB′，易得FN∥PQ，且FN=PQ，
∴四邊形PQFN為平行四邊形．
∴NP=FQ．
∴NP+BQ=FQ+B′P≥FB′==．
∴當(dāng)B′、Q、F三點(diǎn)共線時(shí)，NP+BQ最小，最小值為．
∴的最大值為=．
分析：（1）先求出點(diǎn)B的坐標(biāo)，然后利用待定系數(shù)法求出拋物線的函數(shù)表達(dá)式；
（2）i）首先求出直線AC的解析式和線段PQ的長(zhǎng)度，作為后續(xù)計(jì)算的基礎(chǔ)．
若△MPQ為等腰直角三角形，則可分為以下兩種情況：
①當(dāng)PQ為直角邊時(shí)：點(diǎn)M到PQ的距離為．此時(shí)，將直線AC向右平移4個(gè)單位后所得直線（y=x-5）與拋物線的交點(diǎn)，即為所求之M點(diǎn)；
②當(dāng)PQ為斜邊時(shí)：點(diǎn)M到PQ的距離為．此時(shí)，將直線AC向右平移2個(gè)單位后所得直線（y=x-3）與拋物線的交點(diǎn)，即為所求之M點(diǎn)．
ii）由（i）可知，PQ=為定值，因此當(dāng)NP+BQ取最小值時(shí)，有最大值．
如答圖2所示，作點(diǎn)B關(guān)于直線AC的對(duì)稱點(diǎn)B′，由分析可知，當(dāng)B′、Q、F（AB中點(diǎn)）三點(diǎn)共線時(shí)，NP+BQ最小，最小值為線段B′F的長(zhǎng)度．
點(diǎn)評(píng)：本題為二次函數(shù)中考?jí)狠S題，考查了二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)、待定系數(shù)法、一次函數(shù)、幾何變換（平移，對(duì)稱）、等腰直角三角形、平行四邊形、軸對(duì)稱-最短路線問(wèn)題等知識(shí)點(diǎn)，考查了存在型問(wèn)題和分類討論的數(shù)學(xué)思想，試題難度較大．