Question

已知拋物線y=ax²-2ax+c與y軸交于C點(diǎn)，與x軸交于A、B兩點(diǎn)，點(diǎn)A的坐標(biāo)是（-1，0），O是坐標(biāo)原點(diǎn)，且|OC|=3|OA|
（1）求拋物線的函數(shù)表達(dá)式；
（2）直接寫出直線BC的函數(shù)表達(dá)式；
（3）如圖1，D為y軸的負(fù)半軸上的一點(diǎn)，且OD=2，以O(shè)D為邊作正方形ODEF．將正方形ODEF以每秒1個(gè)單位的速度沿x軸的正方向移動，在運(yùn)動過程中，設(shè)正方形ODEF與△OBC重疊部分的面積為s，運(yùn)動的時(shí)間為t秒（0＜t≤2）．
求：①s與t之間的函數(shù)關(guān)系式；
②在運(yùn)動過程中，s是否存在最大值？如果存在，直接寫出這個(gè)最大值；如果不存在，請說明理由．
（4）如圖2，點(diǎn)P（1，k）在直線BC上，點(diǎn)M在x軸上，點(diǎn)N在拋物線上，是否存在以A、M、N、P為頂點(diǎn)的平行四邊形？若存在，請直接寫出M點(diǎn)坐標(biāo)；若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）首先由OC、OA的數(shù)量關(guān)系確定點(diǎn)C的坐標(biāo)，即可利用待定系數(shù)法求出拋物線的解析式．
（2）由（1）的拋物線解析式可得點(diǎn)B的坐標(biāo)，而點(diǎn)C的坐標(biāo)已經(jīng)求得，由待定系數(shù)法求解即可．
（3）①首先要明確正方形ODEF和△OBC重合部分的形狀：當(dāng)點(diǎn)D在△OBC內(nèi)部時(shí)，兩者的重合部分是矩形；當(dāng)點(diǎn)D在△OBC外部時(shí)，兩者的重合部分是五邊形，其面積可由正方形的面積減去△DGH的面積（G、H分別為ED、OD和線段BC的交點(diǎn)）．在判斷t的取值范圍時(shí)，要注意一個(gè)“關(guān)鍵點(diǎn)”：點(diǎn)D位于線段BC上時(shí)．
②根據(jù)①的函數(shù)性質(zhì)即可得到答案，要注意未知數(shù)的取值范圍．
（4）若存在以A、M、N、P為頂點(diǎn)的平行四邊形，那么應(yīng)分：AMPN或ANPM兩種情況，由于AM在x軸上，結(jié)合平行四邊形的特點(diǎn)可知：無論哪種情況，點(diǎn)N到x軸的距離都等于點(diǎn)P到x軸的距離，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可確定點(diǎn)M、N的坐標(biāo)．
解答：解：（1）∵A（-1，0），|OC|=3|OA|
∴C（0，-3）
∵拋物線經(jīng)過A（-1，0），
C（0，-3）
∴
∴
∴y=x²-2x-3．

（2）由（1）的拋物線知：點(diǎn)B（3，0）；
設(shè)直線BC的解析式為：y=kx-3，代入B點(diǎn)坐標(biāo)，得：
3k-3=0，解得 k=1
∴直線BC的函數(shù)表達(dá)式為y=x-3．

（3）當(dāng)正方形ODEF的頂點(diǎn)D運(yùn)動到直線BC上時(shí)，設(shè)D點(diǎn)的坐標(biāo)為（m，-2），
根據(jù)題意得：-2=m-3，∴m=1．
①當(dāng)0＜t≤1時(shí)，正方形和△OBC的重合部分是矩形；
∵OO₁=t，OD=2
∴S₁=2t；
當(dāng)1＜t≤2時(shí)，正方形和△OBC的重合部分是五邊形，如右圖；
∵OB=OC=3，∴△OBC、△D₁GH都是等腰直角三角形，∴D₁G=D₁H=t-1；
S₂=S_矩形DD1O1O-S_△D1HG=2t-×（t-1）²=-t²+3t-．
②由①知：
當(dāng)0＜t≤1時(shí)，S=2t的最大值為2；
當(dāng)1＜t≤2時(shí)，S=-t²+3t-=-（t-3）²+4，由于未知數(shù)的取值范圍在對稱軸左側(cè)，且拋物線的開口向下；
∴當(dāng)t=2時(shí)，函數(shù)有最大值，且值為 S=-+4=＞2．
綜上，當(dāng)t=2秒時(shí)，S有最大值，最大值為 ．

（4）由（2）知：點(diǎn)P（1，-2）．假設(shè)存在符合條件的點(diǎn)M；
①當(dāng)AMPN時(shí)，點(diǎn)N、P的縱坐標(biāo)相同，即點(diǎn)N的縱坐標(biāo)為-2，代入拋物線的解析式中有：
x²-2x-3=-2，解得 x=1±；
∴AM=NP=，
∴M₁（--1，0）、M₂（-1，0）．
②當(dāng)ANPM時(shí)，平行四邊形的對角線PN、AM互相平分；
設(shè)M（m，0），則 N（m-2，2），代入拋物線的解析式中，有：
（m-2）²-2（m-2）-3=2，解得 m=3±；
∴M₃（3-，0）、M₄（3+，0）．
綜上，存在符合條件的M點(diǎn)，且坐標(biāo)為：
M₁（--1，0）、M₂（-1，0）、M₃（3-，0）、M₄（3+，0）．
點(diǎn)評：該題是難度較大的二次函數(shù)綜合題，包涵了：函數(shù)解析式的確定、圖形面積的解法、平行四邊形的性質(zhì)等重要知識．（3）題是圖形的動點(diǎn)問題，要把握住“關(guān)鍵點(diǎn)”，本著“不重不漏”的原則分段討論．（4）題雖然難度不大，但涉及的情況較多，要結(jié)合圖形分類討論，爭取做到不漏解．