Question

如圖，已知點A（0，1），C（4，3），E（

15

4

，

23

8

），P是以AC為對角線的矩形ABCD內(nèi)部（不在各邊上）的一動點，點D在y軸上，拋物線y=ax²+bx+1以P為頂點．
（1）說明點A，C，E在一條直線上；
（2）能否判斷拋物線y=ax²+bx+1的開口方向？請說明理由；
（3）設(shè)拋物線y=ax²+bx+1與x軸有交點F、G（F在G的左側(cè)），△GAO與△FAO的面積差為3，且這條拋物線與線段AE有兩個不同的交點，這時能確定a、b的值嗎？若能，請求出a，b的值；若不能，請確定a、b的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）說明點A、C、E在一條直線上，只要求出過A、C的直線的解析式，然后判斷E是否滿足函數(shù)的解析式就可以；
（2）由于動點P在矩形ABCD的內(nèi)部，因而點P的縱坐標(biāo)大于點A的縱坐標(biāo)，而點A與點P都在拋物線上，且P為頂點，則拋物線有最高點，拋物線的開口向下；
（3）已知△GAO與△FAO的面積差為3，而這兩個三角形的高相同是OA的長，等于1，因而就可以得到OG與OF的長度的一個關(guān)系式．拋物線y=ax²-6ax+1的頂點可以用a表示出來，頂點P在矩形ABCD的內(nèi)部，即可以求出a的取值范圍．

解答：解：（1）由題意，A（0，1）、C（4，3）兩點確定的直線解析式為：y=

1

2

x+1（1分）
將點E的坐標(biāo)（

15

4

，

23

8

），代入y=

1

2

x+1中，左邊=

23

8

，右邊=

1

2

×

15

4

+1=

23

8

．
∵左邊=右邊
∴點E在直線y=

1

2

x+1上，
即點A、C、E在一條直線上；（2分）

（2）解法一：由于動點P在矩形ABCD的內(nèi)部，
∴點P的縱坐標(biāo)大于點A的縱坐標(biāo)，而點A與點P都在拋物線上，且P為頂點，
∴這條拋物線有最高點，拋物線的開口向下．（3分）
解法二：
∵拋物線y=ax²+bx+1的頂點P的縱坐標(biāo)為

4a-b2

4a

，且P在矩形ABCD的內(nèi)部，
∴1＜

4a-b2

4a

＜3，由1＜1-

b2

4a

得-

b2

4a

＞0．
∴a＜0．
∴拋物線開口向下；（3分）

（3）連接GA、FA．
∵S_△GAO-S_△FAO=3
∴

1

2

GO•AO-

1

2

FO•AO=3．
∵OA=1，
∴GO-FO=6．
設(shè)F（x₁，0），G（x₂，0），
則x₁、x₂是方程ax²+bx+1=0的兩個根，且x₁＜x₂，
又∵a＜0
∴x₁•x₂=

1

a

＜0，
∴x₁＜0＜x₂
∴GO=x₂、FO=-x₁
∴x₂-（-x₁）=6，即x₂+x₁=6
∵x₂+x₁=-

b

a

，
∴-

b

a

=6
∴b=-6a（5分）
∴拋物線的解析式為：y=ax²-6ax+1，其頂點P的坐標(biāo)為（3，1-9a）
∵頂點P在矩形ABCD的內(nèi)部，
∴1＜1-9a＜3，
∴-

2

9

＜a＜0①（6分）
由方程組

y=ax2-6ax+1 y= 1 2 x+1

，
得：ax²-（6a+

1

2

）x=0
∴x=0或x=

6a+ 1 2

a

=6+

1

2a

當(dāng)x=0時，即拋物線與線段AE交于點A，而這條拋物線與線段AE有兩個不同的交點，
則有：0＜6+

1

2a

≤

15

4

，
解得：-

2

9

≤a＜-

1

12

②（8分）
綜合①②，得-

2

9

＜a＜-

1

12

（9分）
∵b=-6a，
∴

1

2

＜b＜

4

3

．（10分）

點評：本題綜合運(yùn)用了拋物線的頂點坐標(biāo)的求法，以及一元二次方程的求解和韋達(dá)定理．難度較大．