已知:m是非负数,抛物线y=x2-2(m+1)x-(m+3)的顶点Q在直线y=-2x-2上,且和x轴交于点A、B(点A在点B的左侧).
(1)求A、B、Q三点的坐标.
(2)如果点P的坐标为(1,1).求证:PA和直线y=-2x-2垂直.
(3)点M(x,1)在抛物线上,判断∠AMB和∠BAQ的大小关系,并说明理由.
(1)设抛物线的顶点Q的坐标是(x,y),
则x=-
=m+1,y=-2(m+1) 2
=-m2-3m-4;-4(m+3)-[-2(m+1)]2 4
∵点Q(m+1,-m2-3m-4)在直线y=-2x-2上,
∴-m2-3m-4=-2(m+1)-2,
解得m1=0,m2=-1;
∵m是非负数,舍去m2=-1,
∴m=0;
∵抛物线解析式为y=x2-2x-3,令y=0,
∴得x2-2x-3=0,
解得x1=-1,x2=3,
∴A(-1,0),B(3,0),Q(1,-4);
(2)如图,∵抛物线的对称轴是直线x=1,
∴P点在对称轴上,
∴PQ=|1-(-4)|=5;
把A(-1,0)代入y=-2x-2,-2x(-1)-2=0成立,
∴A点在直线y=-2x-2上;
设PQ交x轴于点D,则PQ⊥AB;
在Rt△ADQ中,AQ2=AD2+QD2=20,
在Rt△APD中,AP2=AD2+PD2=5,
∴AQ2+AP2=20+5=25=PQ2;
∴△PAQ是直角三角形,∠PAQ=90°;
∴PA⊥AQ,
∴PA和直线y=-2x-2垂直;
(3)答:∠AMB=∠BAQ;
解法一:
M(x,1)在抛物线y=x2-2x-3上,
∴1=x2-2x-3,
解得x=1±
,5
∴点M的坐标为(1+
,1),PM=|1+5
-1|=5
,5
∴PA=PM=PB=
;5
于是点A、M、B都在以点P为圆心,
为半径的圆上,如图,5
∵AQ⊥AP,
∴AQ是⊙P的切线,
∴∠BAQ=∠AMB;
当x=1-
时,点M的坐标为(1-5
,1);5
同理可得∠BAQ=∠AMB.(15分)
解法二;当x=1+
时,作ME⊥x轴于点E,如图,则点E的坐标为(1+5
,0);5
于是ME=1,EA=1+
+1=2+5
,5
AM=
=ME2+EA2
=12+(2+
)25
,10+4 5
连接BM,作BF⊥AM于F,AB=|3-(-1)|=4,
则S△ABM=
ME•AB=1 2
AM•BF1 2
∴1×4=
•BF10+4 5
∴BF=4 10+4 5
在△MBE中,∠MEB=90°,
BM=
=BE2+ME2
=(1+
-3)2+125 10-4 5
在△BFM中,∠BFM=90°,
sin∠BMF=
=BF BM
=4 10+4 5 10-4 5
=4
•10-4 5 10+4 5 2 5
在△DAQ中,∠ADQ=90°,
∵sin∠DAQ=
=DQ AQ
,2 5
∴sin∠BMF=sin∠DAQ
而∠BMF、∠DAQ都是锐角,
∴∠BMF=∠DAQ,即∠AMB=∠BAQ;
当x=1-
时,同解法一.5