解题思路:(1)利用交点式求出抛物线的解析式;
(2)证明四边形POQC是平行四边形,则结论得证;
(3)①求出△AMN面积的表达式,利用二次函数的性质,求出△AMN面积最大时t的值.注意:由于自变量取值范围的限制,二次函数并不是在对称轴处取得最大值;
②直线PQ上的点到∠AQC两边的距离相等,则直线PQ能平分∠AQC,所以直线PQ能垂直平分线段MN.
(1)设抛物线的解析式为:y=a(x+3)(x+1),
∵抛物线经过点C(0,3),
∴3=a×3×1,解得a=1.
∴抛物线的解析式为:y=(x+3)(x+1)=x2+4x+3.
(2)证明:在抛物线解析式y=x2+4x+3中,当x=-4时,y=3,∴P(-4,3).
∵P(-4,3),C(0,3),
∴PC=4,PC∥x轴.
∵一次函数y=kx-4k(k≠0)的图象交x轴于点Q,当y=0时,x=4,
∴Q(4,0),OQ=4.
∴PC=OQ,又∵PC∥x轴,
∴四边形POQC是平行四边形,
∴∠OPC=∠AQC.
(3)①在Rt△COQ中,OC=3,OQ=4,由勾股定理得:CQ=5.
如答图1所示,过点N作ND⊥x轴于点D,则ND∥OC,
∴△QND∽△QCO,
∴[ND/OC=
NQ
CQ],即[ND/3=
5−t
5],解得:ND=3-[3/5]t.
设S=S△AMN,则:
S=[1/2]AM•ND=[1/2]•3t•(3-[3/5]t)=-[9/10](t-[5/2])2+[45/8].
又∵AQ=7,∴点M到达终点的时间为t=[7/3],
∴S=-[9/10](t-[5/2])2+[45/8](0<t≤[7/3]).
∵-[9/10]<0,[7/3]<[5/2],且x<[5/2]时,y随x的增大而增大,
∴当t=[7/3]时,△AMN的面积最大.
②假设直线PQ能够垂直平分线段MN,则有QM=QN,且PQ⊥MN,PQ平分∠AQC.
由QM=QN,得:7-3t=5-t,解得t=1.
设P(x,x2+4x+3),
若直线PQ⊥MN,则:过P作直线PE⊥x轴,垂足为E,
则△PEQ∽△MDN,
∴[PE/EQ=
MD
DN],
∴
x2+4x+3
4−x=
4
5
12
5
点评:
本题考点: 二次函数综合题.
考点点评: 本题是二次函数综合题型,考查了二次函数的图象与性质、待定系数法、一次函数、相似三角形、平行四边形、角平分线的性质、二次函数的最值等知识点.试题难度不大,需要注意的是(3)①问中,需要注意在自变量取值区间上求最大值,而不能机械地套用公式.