解答题
第 134 / 236 题
如图,在平面直角坐标系中,$O$ 为坐标原点,抛物线 $y = x^2 + bx - 1$ 经过点 $(2, -1)$.点 $P$ 在此抛物线上,其横坐标为 $m$;连接 $PO$ 并延长至点 $Q$,使 $OQ = 2PO$.当点 $P$ 不在坐标轴上时,过点 $P$ 作 $x$ 轴的垂线,过点 $Q$ 作 $y$ 轴的垂线,这两条垂线交于点 $M$.
(1)求此抛物线对应的函数解析式.
(2)$\triangle PQM$ 被 $y$ 轴分成的两部分图形的面积比是否保持不变?如果不变,直接写出这个面积比;如果变化,说明理由.
(3)当 $\triangle PQM$ 的边 $MQ$ 经过此抛物线的最低点时,求点 $Q$ 的坐标.
(4)当此抛物线在 $\triangle PQM$ 内部的点的纵坐标 $y$ 随 $x$ 的增大而减小时,直接写出 $m$ 的取值范围.
📖 解析
(1)将 $(2,-1)$ 代入 $y=x^2+bx-1$ 得 $-1=4+2b-1$,解得 $b=-2$,$\therefore y = x^2 - 2x - 1$.
(2)$\because \triangle QOD \sim \triangle QPM$,相似比 $\dfrac{OD}{PM} = \dfrac{OQ}{PQ} = \dfrac{2}{3}$,$\therefore \dfrac{S_{\triangle QOD}}{S_{\triangle QPM}} = \left(\dfrac{2}{3}\right)^2 = \dfrac{4}{9}$,$\therefore \dfrac{S_{\triangle QOD}}{S_{\text{四边形}ODMP}} = \dfrac{4}{5}$(或 $\dfrac{S_{\text{四边形}ODMP}}{S_{\triangle QPM}} = \dfrac{5}{9}$).
(3)抛物线顶点 $(1,-2)$,由 $\triangle PON \sim \triangle OQD$,相似比 $\dfrac{1}{2}$,$PN=1$,$m=1$ 时 $Q(2,-4)$;$m=-1$ 时 $Q(-2,4)$.
(4)$m \leq -1$ 或 $0 < m < 1+\sqrt{2}$.