Question

如圖1，二次函數(shù)y=ax²-2ax-3a（a＜0）的圖象與x軸交于A、B兩點（點A在點B的右側），與y軸的正半軸交于點C，頂點為D．
（1）求頂點D的坐標（用含a的代數(shù)式表示）；
（2）若以AD為直徑的圓經過點C．
①求拋物線的函數(shù)關系式；
②如圖2，點E是y軸負半軸上一點，連接BE，將△OBE繞平面內某一點旋轉180°，得到△PMN（點P、M、N分別和點O、B、E對應），并且點M、N都在拋物線上，作MF⊥x軸于點F，若線段MF：BF=1：2，求點M、N的坐標；
③點Q在拋物線的對稱軸上，以Q為圓心的圓過A、B兩點，并且和直線CD相切，如圖3，求點Q的坐標．

Answer 1

解：（1）∵y=ax²-2ax-3a=a（x-1）²-4a，
∴D（1，-4a）．

（2）①∵以AD為直徑的圓經過點C，
∴△ACD為直角三角形，且∠ACD=90°；
由y=ax²-2ax-3a=a（x-3）（x+1）知，A（3，0）、B（-1，0）、C（0，-3a），則：
AC²=（0-3）²+（-3a-0）²=9a²+9、CD²=（0-1）²+（-3a+4a）²=a²+1、AD²=（3-1）²+（0+4a）²=16a²+4
由勾股定理得：AC²+CD²=AD²，即：9a²+9+a²+1=16a²+4，
化簡，得：a²=1，由a＜0，得：a=-1
即，拋物線的解析式：y=-x²+2x+3．
②∵將△OBE繞平面內某一點旋轉180°得到△PMN，
∴PM∥x軸，且PM=OB=1；
設M（x，-x²+2x+3），則OF=x，MF=-x²+2x+3，BF=OF+OB=x+1；
∵MF：BF=1：2，即BF=2MF，
∴2（-x²+2x+3）=x+1，化簡，得：2x²-3x-5=0
解得：x₁=-1、x₂=
∴M（，）、N（，）．
③設⊙Q與直線CD的切點為G，連接QG，過C作CH⊥QD于H，如右圖；
設Q（1，b），則QD=4-b，QB²=QG²=（1+1）²+（b-0）²=b²+4；
∵C（0，3）、D（1，4），
∴CH=DH=1，即△CHD是等腰直角三角形，
∴△QGD也是等腰直角三角形，即：QD²=2QG²；
代入數(shù)據(jù)，得：
（4-b）²=2（b²+4），化簡，得：b²+8b-8=0，
解得：b=-4±2；
即點Q的坐標為（1，-4+2）或（1，-4-2）．
分析：（1）將二次函數(shù)的解析式進行配方即可得到頂點D的坐標．
（2）①以AD為直徑的圓經過點C，即點C在以AD為直徑的圓的圓周上，依據(jù)圓周角定理不難得出△ACD是個直角三角形，且∠ACD=90°，A點坐標可得，而C、D的坐標可由a表達出來，在得出AC、CD、AD的長度表達式后，依據(jù)勾股定理列等式即可求出a的值，由此得出拋物線的解析式．
②將△OBE繞平面內某一點旋轉180°得到△PMN，說明了PM正好和x軸平行，且PM=OB=1，所以求M、N的坐標關鍵是求出點M的坐標；首先根據(jù)①的函數(shù)解析式設出M點的坐標，然后根據(jù)題干條件：BF=2MF作為等量關系進行解答即可．
③設⊙Q與直線CD的切點為G，連接QG，由C、D兩點的坐標不難判斷出∠CDQ=45°，那么△QGD為等腰直角三角形，即QD²=2QG²=2QB²，設出點Q的坐標，然后用Q點縱坐標表達出QD、QB的長，根據(jù)上面的等式列方程即可求出點Q的坐標．
點評：此題主要考查了二次函數(shù)解析式的確定、旋轉圖形的性質、圓周角定理以及直線和圓的位置關系等重要知識點；后兩個小題較難，最后一題中，通過構建等腰直角三角形找出QD和⊙Q半徑間的數(shù)量關系是解題題目的關鍵．