26. (本小题13分)已知抛物线$y= mx^{2}+2mx+n$(m,n为常数,$m>0$)与x轴交于A,B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,顶点为D,$AB= 4$.
(1)求$3m+n$的值.
(2)如图,连接BD交AC于点E,求证:$BE= 2DE$.
(3)设M是x轴下方抛物线上的动点(不与点C重合),过点M作$MN// x$轴,交直线AC于点N.由线段MN长的不同取值,试探究符合条件的点M的个数.

(1)求$3m+n$的值.
(2)如图,连接BD交AC于点E,求证:$BE= 2DE$.
(3)设M是x轴下方抛物线上的动点(不与点C重合),过点M作$MN// x$轴,交直线AC于点N.由线段MN长的不同取值,试探究符合条件的点M的个数.
答案
(1) 抛物线$y=mx^2+2mx+n$对称轴为$x=-\frac{2m}{2m}=-1$。
∵$AB=4$,$A$、$B$关于对称轴对称,
∴$A(-3,0)$,$B(1,0)$。
将$A(-3,0)$代入抛物线方程:$0=m(-3)^2+2m(-3)+n$,
即$9m-6m+n=0$,得$3m+n=0$。
(2) 由(1)知$n=-3m$,抛物线方程为$y=mx^2+2mx-3m$。
则$C(0,-3m)$,顶点$D(-1,-4m)$。
直线$BD$:过$B(1,0)$、$D(-1,-4m)$,斜率$k=\frac{-4m-0}{-1-1}=2m$,方程为$y=2mx-2m$。
直线$AC$:过$A(-3,0)$、$C(0,-3m)$,斜率$k=\frac{-3m-0}{0-(-3)}=-m$,方程为$y=-mx-3m$。
联立$\begin{cases}y=2mx-2m\\y=-mx-3m\end{cases}$,解得$x=-\frac{1}{3}$,$y=-\frac{8m}{3}$,即$E(-\frac{1}{3},-\frac{8m}{3})$。
$B(1,0)$,$E(-\frac{1}{3},-\frac{8m}{3})$,$D(-1,-4m)$。
$BE=\sqrt{(1+\frac{1}{3})^2+(0+\frac{8m}{3})^2}=\frac{4}{3}\sqrt{1+4m^2}$,
$DE=\sqrt{(-\frac{1}{3}+1)^2+(-\frac{8m}{3}+4m)^2}=\frac{2}{3}\sqrt{1+4m^2}$,
∴$BE=2DE$。
(3) 设$M(t,mt^2+2mt-3m)$,$-3<t<1$,$t≠0$。
直线$AC$:$y=-mx-3m$,$MN// x$轴,$N$在$AC$上,纵坐标与$M$相同。
令$-mx-3m=mt^2+2mt-3m$,解得$x=-t^2-2t$,则$N(-t^2-2t,mt^2+2mt-3m)$。
$MN=|t-(-t^2-2t)|=|t^2+3t|$。
① 当$0<MN<\frac{9}{4}$时,点$M$有$3$个;
② 当$MN=\frac{9}{4}$时,点$M$有$2$个;
③ 当$\frac{9}{4}<MN<4$时,点$M$有$1$个;
④ 当$MN≤0$或$MN≥4$时,点$M$有$0$个。
答案
(1) $0$
(2) 见解析
(3) 当$0<MN<\frac{9}{4}$时,$3$个;当$MN=\frac{9}{4}$时,$2$个;当$\frac{9}{4}<MN<4$时,$1$个;其他情况,$0$个。
∵$AB=4$,$A$、$B$关于对称轴对称,
∴$A(-3,0)$,$B(1,0)$。
将$A(-3,0)$代入抛物线方程:$0=m(-3)^2+2m(-3)+n$,
即$9m-6m+n=0$,得$3m+n=0$。
(2) 由(1)知$n=-3m$,抛物线方程为$y=mx^2+2mx-3m$。
则$C(0,-3m)$,顶点$D(-1,-4m)$。
直线$BD$:过$B(1,0)$、$D(-1,-4m)$,斜率$k=\frac{-4m-0}{-1-1}=2m$,方程为$y=2mx-2m$。
直线$AC$:过$A(-3,0)$、$C(0,-3m)$,斜率$k=\frac{-3m-0}{0-(-3)}=-m$,方程为$y=-mx-3m$。
联立$\begin{cases}y=2mx-2m\\y=-mx-3m\end{cases}$,解得$x=-\frac{1}{3}$,$y=-\frac{8m}{3}$,即$E(-\frac{1}{3},-\frac{8m}{3})$。
$B(1,0)$,$E(-\frac{1}{3},-\frac{8m}{3})$,$D(-1,-4m)$。
$BE=\sqrt{(1+\frac{1}{3})^2+(0+\frac{8m}{3})^2}=\frac{4}{3}\sqrt{1+4m^2}$,
$DE=\sqrt{(-\frac{1}{3}+1)^2+(-\frac{8m}{3}+4m)^2}=\frac{2}{3}\sqrt{1+4m^2}$,
∴$BE=2DE$。
(3) 设$M(t,mt^2+2mt-3m)$,$-3<t<1$,$t≠0$。
直线$AC$:$y=-mx-3m$,$MN// x$轴,$N$在$AC$上,纵坐标与$M$相同。
令$-mx-3m=mt^2+2mt-3m$,解得$x=-t^2-2t$,则$N(-t^2-2t,mt^2+2mt-3m)$。
$MN=|t-(-t^2-2t)|=|t^2+3t|$。
① 当$0<MN<\frac{9}{4}$时,点$M$有$3$个;
② 当$MN=\frac{9}{4}$时,点$M$有$2$个;
③ 当$\frac{9}{4}<MN<4$时,点$M$有$1$个;
④ 当$MN≤0$或$MN≥4$时,点$M$有$0$个。
答案
(1) $0$
(2) 见解析
(3) 当$0<MN<\frac{9}{4}$时,$3$个;当$MN=\frac{9}{4}$时,$2$个;当$\frac{9}{4}<MN<4$时,$1$个;其他情况,$0$个。
解析
(1) 抛物线对称轴为直线$x=-\frac{2m}{2m}=-1$,$AB=4$,则点$A(-3,0)$,$B(1,0)$。将$B(1,0)$代入$y=mx^2 + 2mx + n$,得$m + 2m + n=0$,即$3m + n=0$。
(2) 由
(1)知$n=-3m$,抛物线解析式为$y=mx^2 + 2mx - 3m$,则$C(0,-3m)$,$D(-1,-4m)$。
直线$AC$:过$A(-3,0)$,$C(0,-3m)$,设$y=kx + b$,代入得$\begin{cases}-3k + b=0\\b=-3m\end{cases}$,解得$\begin{cases}k=-m\\b=-3m\end{cases}$,$y=-mx - 3m$。
直线$BD$:过$B(1,0)$,$D(-1,-4m)$,设$y=px + q$,代入得$\begin{cases}p + q=0\\-p + q=-4m\end{cases}$,解得$\begin{cases}p=2m\\q=-2m\end{cases}$,$y=2mx - 2m$。
联立$\begin{cases}y=-mx - 3m\\y=2mx - 2m\end{cases}$,解得$x=-\frac{1}{3}$,$y=-m×(-\frac{1}{3}) - 3m=-\frac{8}{3}m$,即$E(-\frac{1}{3},-\frac{8}{3}m)$。
$BE=\sqrt{(1 + \frac{1}{3})^2 + (0 + \frac{8}{3}m)^2}=\frac{4}{3}\sqrt{1 + 4m^2}$,$DE=\sqrt{(-1 + \frac{1}{3})^2 + (-4m + \frac{8}{3}m)^2}=\frac{2}{3}\sqrt{1 + 4m^2}$,故$BE=2DE$。
(3) 设$M(t,mt^2 + 2mt - 3m)(t\neq0)$,$MN// x$轴,$N$在$AC$上,$N$纵坐标为$mt^2 + 2mt - 3m$,代入$y=-mx - 3m$,得$x=-t^2 - 2t$,$N(-t^2 - 2t,mt^2 + 2mt - 3m)$。
$MN=|t - (-t^2 - 2t)|=|t^2 + 3t|$,$M$在$x$轴下方,$mt^2 + 2mt - 3m<0$,$m>0$,则$t^2 + 2t - 3<0$,解得$-3<t<1$且$t\neq0$。
$MN=|t^2 + 3t|=-t^2 - 3t( -3<t<0)$或$t^2 + 3t(0<t<1)$。
当$MN=\frac{9}{4}$时,点$M$有$2$个;当$0<MN<\frac{9}{4}$时,点$M$有$4$个;当$MN>\frac{9}{4}$时,点$M$有$2$个。
综上:当$MN=\frac{9}{4}$时,符合条件的点$M$有$2$个;当$0<MN<\frac{9}{4}$时,有$4$个;当$MN>\frac{9}{4}$时,有$2$个。
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