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11.如图,在平面直角坐标系中,顶点为(4,-1),的抛物线交y轴于A点,交x轴于B、C两点(点B在点C的左侧),已知A点的坐标为(0,3).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线上位于A、C两点之间的一个动点,连接AP、AC,设点P的横坐标为m,
①当m为何值时,△PAC的面积最大?求出此时P点的坐标和△PAC的最大面积;
②在抛物线的对称轴上是否存在点M,使得△PAM是等腰直角三角形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.

分析 (1)已知抛物线的顶点坐标,可用顶点式设抛物线的解析式,然后将A点坐标代入其中,即可求出此二次函数的解析式;
(2)①过P作y轴的平行线,交AC于Q;易求得直线AC的解析式,可设出P点的坐标,进而可表示出P、Q的纵坐标,也就得出了PQ的长;然后根据三角形面积的计算方法,可得出关于△PAC的面积与P点横坐标的函数关系式,根据所得函数的性质即可求出△PAC的最大面积及对应的P点坐标;
②当△PAM是等腰直角三角形时,设M(4,y),P(m,$\frac{1}{4}$m2-2m+3),分三种情况进行讨论:Ⅰ)∠M=90°,MA=MP;Ⅱ)∠A=90°,AM=AP;Ⅲ)∠P=90°,PA=PM.

解答 解:(1)设抛物线为y=a(x-4)2-1,
∵抛物线经过点A(0,3),
∴3=a(0-4)2-1,
解得a=$\frac{1}{4}$,
∴抛物线的解析式为y=$\frac{1}{4}$(x-4)2-1,即y=$\frac{1}{4}$x2-2x+3;

(2)①如图,过点P作平行于y轴的直线交AC于点Q;
可求出AC的解析式为y=-$\frac{1}{2}$x+3;
设P点的坐标为(m,$\frac{1}{4}$m2-2m+3),
则Q点的坐标为(m,-$\frac{1}{2}$m+3);
∴PQ=-$\frac{1}{2}$m+3-($\frac{1}{4}$m2-2m+3)=-$\frac{1}{4}$m2+$\frac{3}{2}$m.
∵S△PAC=S△PAQ+S△PCQ=$\frac{1}{2}$×(-$\frac{1}{4}$m2+$\frac{3}{2}$m)×6
=-$\frac{3}{4}$(m-3)2+$\frac{27}{4}$;
∴当m=3时,△PAC的面积最大为$\frac{27}{4}$;
此时,P点的坐标为(3,-$\frac{3}{4}$);

②∵点P是抛物线上位于A、C两点之间的一个动点,点P的横坐标为m,C(6,0),
∴0<m<6.
当△PAM是等腰直角三角形时,设M(4,y),P(m,$\frac{1}{4}$m2-2m+3),分三种情况:
Ⅰ)如果∠M=90°,MA=MP,显然M(4,3),P(4,-1);
Ⅱ)如果∠A=90°,AM=AP,如图,作MN⊥y轴于点N,PQ⊥y轴于点Q,易证△AMN≌△PAQ,
则MN=AQ=4,即3-($\frac{1}{4}$m2-2m+3)=4,解得m=4,
所以P(4,-1),
∵AN=PQ=4,
∴y-3=4,
∴y=7,
∴M(4,7);
Ⅲ)如果∠P=90°,PA=PM,如图,作MN⊥y轴于点Q,交对称轴于点N,易证△PQA≌△MNP,
则PQ=MN,AQ=PN,
即m=y-($\frac{1}{4}$m2-2m+3),3-($\frac{1}{4}$m2-2m+3)=4-m,
∴y=2m-1,
∵AP=PM,
∴m2+($\frac{1}{4}$m2-2m+3-3)2=(m-4)2+($\frac{1}{4}$m2-2m+3-2m+1)2,
整理得m3-14m2+40m-32=0,
(m-2)(m2-12m+16)=0,
解得m1=2,m2=6+2$\sqrt{5}$,m3=6-2$\sqrt{5}$.
当m1=2时,y=3,M(4,3),P(2,0),AP2+PM2=13+13=26≠AM2=16,m1=2不合题意舍去;
m2=6+2$\sqrt{5}$>6,不合题意舍去;
当m3=6-2$\sqrt{5}$时,M(4,11-4$\sqrt{5}$),P(6-2$\sqrt{5}$,5-2$\sqrt{5}$),AP2+PM2=80-32$\sqrt{5}$+80-32$\sqrt{5}$=160-64$\sqrt{5}$=AM2=160-64$\sqrt{5}$,m3=6-2$\sqrt{5}$符合题意.
综上所述,在抛物线的对称轴上存在点M,使得△PAM是等腰直角三角形,此时点M的坐标是(4,3)或(4,7)或M(4,11-4$\sqrt{5}$).

点评 本题是二次函数的综合题型,其中涉及到利用待定系数法求二次函数、一次函数的解析式,三角形的面积求法,等腰直角三角形的性质等知识,综合性较强,有一定难度.在求有关动点问题时要注意分析题意分情况讨论结果.

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