Question

如图，抛物线y=x²+bx+c的顶点为M，对称轴是直线x=1，与x轴的交点为A（-3，0）和B．将抛物线y=x²+bx+c绕点B逆时针方向旋转90°，点M₁，A₁为点M，A旋转后的对应点，旋转后的抛物线与y轴相交于C，D两点．
（1）写出点B的坐标及求抛物线y=x²+bx+c的解析式；
（2）求证：A，M，A₁三点在同一直线上；
（3）设点P是旋转后抛物线上DM₁之间的一动点，是否存在一点P，使四边形PM₁MD的面积最大？如果存在，请求出点P的坐标及四边形PM₁MD的面积；如果不存在，请说明理由．

Answer

（1）根据抛物线的对称性即可写出B的坐标，根据对称轴是直线x=1，与x轴的交点为A（-3，0）代入即可得到方程-=1，0=-3b+c，解由这两个组成的方程，即可求出b、c的值，即可得到答案；
（2）把x=1代入抛物线解析式即可得到M的坐标，根据旋转和图象即可求出M1、A1的坐标，设直线AM的表达式为y=kx+m，把A、M的坐标代入即可求出直线AM的解析式，把A1的坐标代入即可得到答案；
（3）存在点P使四边形PM1MD的面积最大．连接M1D，只要S△M1PD最大，先代入抛物线的解析式求出F的坐标，设点Q的坐标为（n，n2-n-），设直线MF的表达式为y=px+q，把M、F的坐标代入即可求出直线MF的解析式，设直线MF上有一点R（m，-m-），求出S△M1PD=-（m+2）2+的最大值，求出m的值，进一步求出Q、P的坐标，再求出四边形PM1MD的面积即可．
（1）【解析】
∵抛物线y=x2+bx+c的顶点为M，对称轴是直线x=1，与x轴的交点为A（-3，0）和B，
∴点B的坐标为（5，0），

解得，
∴抛物线解析式为y=x2-x-．

（2）证明：由题意可得：把x=1代入抛物线解析式y=x2-x-，
得：y=-4
则点M的坐标为（1，-4），
根据旋转和图象可得：点M1的坐标为（9，-4），
点A1的坐标为（5，-8），
设直线AM的表达式为y=kx+m．
则有，
解得，
则直线AM的表达式为y=-x-3．
把x=5代入y=-x-3，得y=-8．
即直线AM经过点A1．
故A，M，A1三点在同一直线上．

（3）【解析】
存在点P使四边形PM1MD的面积最大．连接M1D，
∵S△M1MD是定值，
∴要使四边形PM1MD的面积最大，只要S△M1PD最大，
将△M1PD绕点B顺时针旋转90°，则点M1与点M重合，
点P与点Q重合，点D与点F重合．点Q，F都在抛物线y=x2-x-，
∴点F的坐标为（-5，5），
过点Q作QR∥y轴交FM于点R，设点Q的坐标为（n，n2-n-），
设直线MF的表达式为y=px+q，
则有，
解得，
则直线MF的表达式为y=-x-，
设直线MF上有一点R（m，-m-），则
S△M1PD=×6×（-m--m2+m+），
=-m2-3m+，
=-（m+2）2+，
∴当m=-2时，S△M1PD最大=，
若m=-2时，m2-m-=-，
所以，点Q（-2，-），
故点P的坐标为（，-7），
∵点M的坐标为（1，-4），点M1的坐标为（9，-4），
∴S△DM1M的面积为×6×8=24，四边形PM1MD的面积为24+=，
∴存在点P（，-7）使四边形PM1MD的面积最大，面积最大值为．