已知抛物线C1:y=-x2+2mx+n(m,n为常数,且m≠0,n>0)的顶点为A,与y轴交于点C;抛物线C2与抛物线C1关于y轴对称,其顶点为B,连接AC,BC,AB.(1)请在横线上直接写出抛物线C2的解析式:______;(2)当m=1时,判定△ABC的形状,并说明理由;(3)抛物线C1上是否存在点P,使得四边形ABCP为菱形?如果存在,请求出m的值;如果不存在,请说明理由.

问题描述:

已知抛物线C1:y=-x2+2mx+n(m,n为常数,且m≠0,n>0)的顶点为A,与y轴交于点C;抛物线C2与抛物线C1关于y轴对称,其顶点为B,连接AC,BC,AB.
(1)请在横线上直接写出抛物线C2的解析式:______;
(2)当m=1时,判定△ABC的形状,并说明理由;
(3)抛物线C1上是否存在点P,使得四边形ABCP为菱形?如果存在,请求出m的值;如果不存在,请说明理由.

(1)y=-x2-2mx+n;
(2)当m=1时,△ABC为等腰直角三角形,
理由如下:如图:
∵点A与点B关于y轴对称,点C又在y轴上,
∴AC=BC,过点A作抛物线C1的对称轴交x轴于D,过点C作CE⊥AD于E.
∴当m=1时,顶点A的坐标为A(1,1+n),
∴CE=1;
又∵点C的坐标为(0,n),
∴AE=1+n-n=1,
∴AE=CE;
从而∠ECA=45°,
∴∠ACy=45°,
由对称性知∠BCy=∠ACy=45°,
∴△ABC为等腰直角三角形;
(3)假设抛物线C1上存在点P,使得四边形ABCP为菱形,则PC=AB=BC.
由(2)知,AC=BC,
∴AB=BC=AC,
从而△ABC为等边三角形.
∴∠ACy=∠BCy=30°.
∵四边形ABCP为菱形,且点P在C1上,
∴点P与点C关于AD对称,
∴PC与AD的交点也为点E,
因此∠ACE=90°-30°=60°.
∵点A,C的坐标分别为A(m,m2+n),C(0,n),
∴AE=m2+n-n=m2,CE=|m|.
在Rt△ACE中,tan60°=

AE
CE
m2
|m|
3

|m|=
3
,∴m=±
3

故抛物线C1上存在点P,使得四边形ABCP为菱形,此时m=±
3

答案解析:(1)两抛物线关于y轴对称,它们的开口方向和大小都相同(即二次项系数a相同),与y轴的交点也相同(即常数项c相同),不同的只是对称轴方程,可据此求解;
(2)由于两个抛物线关于y轴对称,根据轴对称的性质可判断出△ACB是等腰三角形;当m=1时,可过A作C1的对称轴AD,过C作AD的垂线,设垂足为E,利用A、C的坐标,求得AE、CE的长,从而证得∠ACE=45°,进而求出∠ACy=∠BCy=45°,即△ACB是等腰直角三角形;
(3)若四边形ABCP是菱形,且P在C1上,那么C、P必关于AD对称,即CP经过E点;若四边形ABCP是菱形,则有:AB=BC,此时△ABC是等边三角形,那么∠ACy=∠BCy=30°,故∠ACE=60°;可仿照(2)的解题方法,表示出A、C的坐标,进而得到AE、CE的长,以∠ACE的正切值作为等量关系即可求得m的值.
考试点:二次函数综合题.

知识点:此题考查了二次函数图象的几何变化,等腰直角三角形、等边三角形以及菱形的判定,充分利用轴对称的性质以及点的坐标特征是解答此题的关键.