Question

如圖，在平面直角坐標系xOy中，四邊形ABCD是菱形，頂點A．C．D均在坐標軸上，且AB=5，sinB=．
（1）求過A．C． D三點的拋物線的解析式；
（2）記直線AB的解析式為y₁=mx+n，（1）中拋物線的解析式為y₂=ax²+bx+c，求當y₁＜y₂時，自變量x的取值范圍；
（3）設直線AB與（1）中拋物線的另一個交點為E，P點為拋物線上A．E兩點之間的一個動點，當P點在何處時，△PAE的面積最大？并求出面積的最大值．

Answer 1

解：（1）∵四邊形ABCD是菱形，
∴AB=AD=CD=BC=5，sinB=sinD=；
Rt△OCD中，OC=CD•sinD=4，OD=3；
OA=AD﹣OD=2，即：
A（﹣2，0）、B（﹣5，4）、C（0，4）、D（3，0）；
設拋物線的解析式為：y=a（x+2）（x﹣3），得：
2×（﹣3）a=4，a=﹣；
∴拋物線：y=﹣x²+x+4．
（2）由A（﹣2，0）、B（﹣5，4）得直線AB：y₁=﹣x﹣；
由（1）得：y₂=﹣x²+x+4，則：
，解得：，；
由圖可知：當y₁＜y₂時，﹣2＜x＜5．
（3）∵S_△APE=AE•h，
∴當P到直線AB的距離最遠時，S_△ABC最大；
若設直線L∥AB，則直線L與拋物線有且只有一個交點時，該交點為點P；
設直線L：y=﹣x+b，當直線L與拋物線有且只有一個交點時，
﹣x+b=﹣x²+x+4，且△=0；
求得：b=，即直線L：y=﹣x+；
可得點P（，）．
由（2）得：E（5，﹣），則直線PE：y=﹣x+9；
則點F（，0），AF=OA+OF=；
∴△PAE的最大值：S_△PAE=S_△PAF+S_△AEF=××（+）=．
綜上所述，當P（，）時，△PAE的面積最大，為．

（1）由菱形ABCD的邊長和一角的正弦值，可求出OC．OD．OA的長，進而確定A．C．D三點坐標，通過待定系數法可求出拋物線的解析式．
（2）首先由A．B的坐標確定直線AB的解析式，然后求出直線AB與拋物線解析式的兩個交點，然后通過觀察圖象找出直線y₁在拋物線y₂圖象下方的部分．
（3）該題的關鍵點是確定點P的位置，△APE的面積最大，那么S_△APE=AE×h中h的值最大，即點P離直線AE的距離最遠，那么點P為與直線AB平行且與拋物線有且僅有的唯一交點．