问题 解答题

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.

答案

(1)设抛物线的顶点Q的坐标是(x,y),

则x=-

-2(m+1)
2
=m+1,y=
-4(m+3)-[-2(m+1)]2
4
=-m2-3m-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=

5

∴点M的坐标为(1+

5
,1),PM=|1+
5
-1
|=
5

∴PA=PM=PB=

5

于是点A、M、B都在以点P为圆心,

5
为半径的圆上,如图,

∵AQ⊥AP,

∴AQ是⊙P的切线,

∴∠BAQ=∠AMB;

当x=1-

5
时,点M的坐标为(1-
5
,1
);

同理可得∠BAQ=∠AMB.(15分)

解法二;当x=1+

5
时,作ME⊥x轴于点E,如图,则点E的坐标为(1+
5
,0);

于是ME=1,EA=1+

5
+1=2+
5

AM=

ME2+EA2
=
12+(2+
5
)2
=
10+4
5

连接BM,作BF⊥AM于F,AB=|3-(-1)|=4,

则S△ABM=

1
2
ME•AB=
1
2
AM•BF

∴1×4=

10+4
5
•BF

∴BF=

4
10+4
5

在△MBE中,∠MEB=90°,

BM=

BE2+ME2
=
(1+
5
-3)2+12
=
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-

5
时,同解法一.

单项选择题
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