Question

如图，抛物线y=ax²-4ax+c（a≠0）经过A（0，-1），B（5，0）两点，点P是抛物线上的一个动点，且位于直线AB的下方（不与A，B重合），过点P作直线PQ⊥x轴，交AB于点Q，设点P的横坐标为m．
（1）求a，c的值；
（2）设PQ的长为S，求S与m的函数关系式，写出m的取值范围；
（3）以PQ为直径的圆与抛物线的对称轴l有哪些位置关系？并写出对应的m取值范围．（不必写过程）

Answer

（1）利用待定系数法把点A、B的坐标代入抛物线表达式解二元一次方程组即可；
（2）先求出直线AB的解析式，然后分别求出点P与点Q的坐标，则PQ的长度S就等于点Q的纵坐标减去点P的纵坐标，然后整理即可；
（3）根据直线与圆的位置关系有相离、相切与相交共三种情况，又点P可以在对称轴左边也可以在对称轴右边，进行讨论列式求解即可．
【解析】
（1）∵抛物线y=ax2-4ax+c过A（0，-1），B（5，0）
∴，
解得：，
故ac的值分别为，-1，
抛物线的解析式是y=x2-x-1；

（2）∵直线AB经过A（0，-1），B（5，0），
∴直线AB的解析式为y=x-1，
由（1）知抛物线的解析式为：y=x2-x-1，
∵点P的横坐标为m，点P在抛物线上，点Q在直线AB上，PQ⊥x轴，
∴P（m，m2-m-1），Q（m，m-1），
∴S=PQ=（m-1）-（m 2-m-1），
即S=-m2+m（0＜m＜5）；

（3）抛物线的对称轴l为：x=2，
以PQ为直径的圆与抛物线的对称轴l的位置关系有：
相离、相切、相交三种关系，
相离时：|m-2|＞（-m2+m），
解得0＜m＜或 ＜m＜5；
相切时：|m-2|=（-m2+m），
解得m=或 m=；
相交时：|m-2|＜（-m2+m），
解得＜m＜．