(2018•天津)在平面直角座標系中,點O(0,0),點A(1,0).已知拋物線y=x²+mx﹣2m(m是常數),頂點為P.
(Ⅰ)當拋物線經過點A時,求頂點P的座標;
(Ⅱ)若點P在x軸下方,當∠AOP=45°時,求拋物線的解析式;
(Ⅲ)無論m取何值,該拋物線都經過定點H.當∠AHP=45°時,求拋物線的解析式.
【答案】
解:(Ⅰ)∵拋物線y=x²+mx﹣2m經過點A(1,0),
∴0=1+m﹣2m,
解得:m=1,
∴拋物線解析式為y=x²+x﹣2,
∵y=x2+x﹣2=(x+1/2)²﹣9/4,
∴頂點P的座標為(﹣1/2,﹣9/4);
備註:待定係數法。
(Ⅱ)拋物線y=x²+mx﹣2m的頂點P的座標為(﹣m/2,﹣(m²+8m)/4),
由點A(1,0)在x軸的正半軸上,點P在x軸的下方,∠AOP=45°知點P在第四象限,
如圖1,過點P作PQ⊥x軸於點Q,
則∠POQ=∠OPQ=45°,
可知PQ=OQ,即(m²+8m)/4=﹣m/2,
解得:m1=0,m2=﹣10,
當m=0時,點P不在第四象限,捨去;
∴m=﹣10,
∴拋物線的解析式為y=x²﹣10x+20;
備註:點P位於第四象限的角平分線上,因此橫縱座標的關係即可確定。
(Ⅲ)由y=x²+mx﹣2m=x²+m(x﹣2)可知當x=2時,無論m取何值時y都等於﹣4,
∴點H的座標為(2,4),
過點A作AD⊥AH,交射線HP於點D,分別過點D、H作x軸的垂線,垂足分別為E、G,
則∠DEA=∠AGH=90°,
∵∠DAH=90°,∠AHD=45°,
∴∠ADH=45°,
∴AH=AD,
∵∠DAE+∠HAG=∠AHG+∠HAG=90°,
∴∠DAE=∠AHG,
∴△ADE≌△HAG,
∴DE=AG=1、AE=HG=4,
則點D的座標為(﹣3,1)或(5,﹣1);
①當點D的座標為(﹣3,1)時,可得直線DH的解析式為y=3/5x+14/5,
∵點P(﹣m/2,﹣(m²+8m)/4)在直線y=3/5x+14/5上,
∴﹣(m²+8m)/4=3/5×(﹣m/2)+14/5,
解得:m1=﹣4、m2=﹣14/5,
當m=﹣4時,點P與點H重合,不符合題意,
∴m=﹣14/5;
②當點D的座標為(5,﹣1)時,可得直線DH的解析式為y=﹣5/3x+22/3,
∵點P(﹣m/2,﹣(m²+8m)/4)在直線y=﹣5/3x+22/3上,
∴﹣(m²+8m)/4=﹣5/3×(﹣m/2)+22/3,
解得:m1=﹣4(舍),m2=﹣22/3,
綜上,m=﹣14/5或m=﹣22/3,
則拋物線的解析式為y=x²﹣14/5x+28/5或y=x²﹣22/3x+44/3.
備註:根據45°構造等腰直角三角形,利用三垂直模型,確定HP所在直線的解析式即可。點P可以分別在AH的兩側,因此需要分類討論。