(2013•莆田)如圖,拋物線y=ax2+bx+c的開口向下,與x軸交于點(diǎn)A(-3,0)和點(diǎn)B(1,0).與y軸交于點(diǎn)C,頂點(diǎn)為D.
(1)求頂點(diǎn)D的坐標(biāo).(用含a的代數(shù)式表示);
(2)若△ACD的面積為3.
①求拋物線的解析式;
②將拋物線向右平移,使得平移后的拋物線與原拋物線交于點(diǎn)P,且∠PAB=∠DAC,求平移后拋物線的解析式.
分析:(1)已知拋物線與x軸的兩交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別是-3和1,設(shè)拋物線解析式的交點(diǎn)式y(tǒng)=a(x+3)(x-1),再配方為頂點(diǎn)式,可確定頂點(diǎn)坐標(biāo);
(2)①設(shè)AC與拋物線對(duì)稱軸的交點(diǎn)為E,先運(yùn)用待定系數(shù)法求出直線AC的解析式,求出點(diǎn)E的坐標(biāo),即可得到DE的長,然后由S△ACD=
1
2
×DE×OA列出方程,解方程求出a的值,即可確定拋物線的解析式;
②先運(yùn)用勾股定理的逆定理判斷出在△ACD中∠ACD=90°,利用三角函數(shù)求出tan∠DAC=
1
3
.設(shè)y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4向右平移后的拋物線解析式為y=-(x+m)2+4,兩條拋物線交于點(diǎn)P,直線AP與y軸交于點(diǎn)F.根據(jù)正切函數(shù)的定義求出OF=1.分兩種情況進(jìn)行討論:(Ⅰ)如圖2①,F(xiàn)點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,1),(Ⅱ)如圖2②,F(xiàn)點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,-1).針對(duì)這兩種情況,都可以先求出點(diǎn)P的坐標(biāo),再得出m的值,進(jìn)而求出平移后拋物線的解析式.
解答:解:(1)∵拋物線y=ax2+bx+c與x軸交于點(diǎn)A(-3,0)和點(diǎn)B(1,0),
∴拋物線解析式為y=a(x+3)(x-1)=ax2+2ax-3a,
∵y=a(x+3)(x-1)=a(x2+2x-3)=a(x+1)2-4a,
∴頂點(diǎn)D的坐標(biāo)為(-1,-4a);

(2)如圖1,①設(shè)AC與拋物線對(duì)稱軸的交點(diǎn)為E.
∵拋物線y=ax2+2ax-3a與y軸交于點(diǎn)C,
∴C點(diǎn)坐標(biāo)為(0,-3a).
設(shè)直線AC的解析式為:y=kx+t,
則:
-3k+t=0
t=-3a

解得:
k=-a
t=-3a
,
∴直線AC的解析式為:y=-ax-3a,
∴點(diǎn)E的坐標(biāo)為:(-1,-2a),
∴DE=-4a-(-2a)=-2a,
∴S△ACD=S△CDE+S△ADE=
1
2
×DE×OA=
1
2
×(-2a)×3=-3a,
∴-3a=3,解得a=-1,
∴拋物線的解析式為y=-x2-2x+3;

②∵y=-x2-2x+3,
∴頂點(diǎn)D的坐標(biāo)為(-1,4),C(0,3),
∵A(-3,0),
∴AD2=(-1+3)2+(4-0)2=20,CD2=(-1-0)2+(4-3)2=2,AC2=(0+3)2+(3-0)2=18,
∴AD2=CD2+AC2,
∴∠ACD=90°,
∴tan∠DAC=
CD
AC
=
2
18
=
1
3
,
∵∠PAB=∠DAC,
∴tan∠PAB=tan∠DAC=
1
3

如圖2,設(shè)y=-x2-2x+3=-(x+1)2+4向右平移后的拋物線解析式為y=-(x+m)2+4,兩條拋物線交于點(diǎn)P,直線AP與y軸交于點(diǎn)F.
∵tan∠PAB=
OF
OA
=
OF
3
=
1
3
,
∴OF=1,則F點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,1)或(0,-1).
分兩種情況:
(Ⅰ)如圖2①,當(dāng)F點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,1)時(shí),易求直線AF的解析式為y=
1
3
x+1,
y=
1
3
x+1
y=-x2-2x+3
,解得
x1=
2
3
y1=
11
9
,
x2=-3
y2=0
(舍去),
∴P點(diǎn)坐標(biāo)為(
2
3
,
11
9
),
將P點(diǎn)坐標(biāo)(
2
3
,
11
9
)代入y=-(x+m)2+4,
11
9
=-(
2
3
+m)2+4,
解得m1=-
7
3
,m2=1(舍去),
∴平移后拋物線的解析式為y=-(x-
7
3
2+4;
(Ⅱ)如圖2②,當(dāng)F點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,-1)時(shí),易求直線AF的解析式為y=-
1
3
x-1,
y=-
1
3
x-1
y=-x2-2x+3
,解得
x1=
4
3
y1=-
13
9
,
x2=-3
y2=0
(舍去),
∴P點(diǎn)坐標(biāo)為(
4
3
,-
13
9
),
將P點(diǎn)坐標(biāo)(
4
3
,-
13
9
)代入y=-(x+m)2+4,
得-
13
9
=-(
4
3
+m)2+4,
解得m1=-
11
3
,m2=1(舍去),
∴平移后拋物線的解析式為y=-(x-
11
3
2+4;
綜上可知,平移后拋物線的解析式為y=-(x-
7
3
2+4或y=-(x-
11
3
2+4.
點(diǎn)評(píng):此題是二次函數(shù)的綜合題,考查了待定系數(shù)法求函數(shù)的解析式,二次函數(shù)的性質(zhì),勾股定理的逆定理,三角函數(shù)的定義,三角形的面積、兩函數(shù)交點(diǎn)坐標(biāo)的求法,函數(shù)平移的規(guī)律等知識(shí),綜合性較強(qiáng),有一定難度,解題的關(guān)鍵是方程思想、數(shù)形結(jié)合思想與分類討論思想的應(yīng)用.
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10
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