Question

已知顶点为A（1，5）的抛物线y=ax²+bx+c经过点B（5，1）．
（1）求抛物线的解析式；
（2）如图（1），设C，D分别是x轴、y轴上的两个动点，求四边形ABCD的最小周长；
（3）在（2）中，当四边形ABCD的周长最小时，作直线CD．设点P（x，y）（x＞0）是直线y=x上的一个动点，Q是OP的中点，以PQ为斜边按图（2）所示构造等腰直角三角形PQR．
①当△PQR与直线CD有公共点时，求x的取值范围；
②在①的条件下，记△PQR与△COD的公共部分的面积为S．求S关于x的函数关系式，并求S的最大值．

Answer

（1）可设顶点式，将顶点为A（1，5），点B（5，1）代入求出抛物线的解析式；
（2）可以过y，x轴分别做A，B的对称点A′，B′，然后连A′D，B′C，当这四点在同一直线时，周长最小，求出即可；
（3）作B关于x轴对称点B′，A关于y轴对称点A′，连接A′B′，与x轴，y轴交于C、D点，此时四边形ABCD周长最小，求出CD的解析式，求出CD与直线y=x的交点坐标，得到△PQR与直线y=x有公共点时x的取值范围，以及公共部分的面积S与x之间的函数关系式．
【解析】
（1）∵抛物线的顶点为A（1，5），
∴设抛物线的解析式为y=a（x-1）2+5，
将点B（5，1）代入，得a（5-1）2+5=1，
解得a=-，
∴y=-x2+x+；

（2）可以过y，x轴分别做A，B的对称点A′，B′，然后连A′D，B′C，
显然A′（-1，5），B′（5，-1），连接A′B′分别交x轴、y轴于点C、D两点，
∵DA=DA′，CB=CB′，
∴此时四边形ABCD的周长最小，最小值就是A′B′+AB，
而A′B′==6，
AB==4，
∴A′B′+AB=10，
四边形ABCD的最小周长为10；

（3）①点B关于x轴的对称点B′（5，-1），点A关于y轴的对称点A′（-1，5），连接A′B′，与x轴，y轴交于C，D点，
∴CD的解析式为：y=-x+4，
联立，
得：，
∵点P在y=x上，点Q是OP的中点，
∴要使等腰直角三角形与直线CD有公共点，则2≤x≤4．
故x的取值范围是：2≤x≤4．
②如图：

点E（2，2），当EP=EQ时，x-2=2-x，得：x=，
当2≤x≤时，S=PR•RQ-EP2=（x-x）•（x-x）-•（x-2）•（x-2），
S=-x2+4x-4，
当x=时，S最大=．
当≤x≤4时，S=EQ2=•（2-x）•（2-x），
S=（x-4）2，
当x=时，S最大=．
故S的最大值为：．