25. (本小题满分13分)在平面直角坐标系中,以$A$为顶点的抛物线$y=x^{2}-1$与直线$y=k(x+1)$有两个公共点$M$,$N$,其中,点$M$在$x$轴上.直线$y=k(x+1)$与$y$轴交于点$B$,点$B$关于点$A$的对称点为$C$.
(1) 填空:点$B$的坐标为,点$N$的坐标为;(用含$k$的式子表示)
(2) 如图,当$k>0$时,连接$CM$,$CN$,求证:$CO$平分$∠ MCN$;
(3) 若函数$y=x^{2}-1(x≥ k)$的图象记为$W_{1}$,将其沿直线$x=k$翻折后的图象记为$W_{2}$,当$W_{1}$,$W_{2}$两部分组成的图象与线段$MB$恰有一个公共点时,求$k$的取值范围.

(1) 填空:点$B$的坐标为,点$N$的坐标为;(用含$k$的式子表示)
(2) 如图,当$k>0$时,连接$CM$,$CN$,求证:$CO$平分$∠ MCN$;
(3) 若函数$y=x^{2}-1(x≥ k)$的图象记为$W_{1}$,将其沿直线$x=k$翻折后的图象记为$W_{2}$,当$W_{1}$,$W_{2}$两部分组成的图象与线段$MB$恰有一个公共点时,求$k$的取值范围.
答案
(1) 点B的坐标为(0, k);联立抛物线与直线方程得$x^2 - 1 = k(x + 1)$,即$(x + 1)(x - (k + 1)) = 0$,已知M(-1, 0),则N的横坐标为$k + 1$,代入直线方程得纵坐标为$k(k + 2)$,故N的坐标为$(k + 1, k(k + 2))$。
(2) 抛物线顶点A(0, -1),B(0, k)关于A的对称点C,由中点坐标公式得C(0, -2 - k)。要证CO平分∠MCN,即证tan∠MCO = tan∠NCO。
M(-1, 0),C(0, -2 - k),CM斜率为$-(k + 2)$,tan∠MCO = $\frac{1}{k + 2}$。
N(k + 1, k(k + 2)),C(0, -2 - k),CN水平距离为$k + 1$,垂直距离为$k^2 + 3k + 2 = (k + 1)(k + 2)$,tan∠NCO = $\frac{k + 1}{(k + 1)(k + 2)} = \frac{1}{k + 2}$。
故∠MCO = ∠NCO,CO平分∠MCN。
(3) W₁:$y = x^2 - 1(x ≥ k)$;W₂:$y = (2k - x)^2 - 1(x ≤ k)$。线段MB:$y = kx + k(x \in [-1, 0])$。
当k > 0时,W₁与MB无交,W₂与MB交点方程$x^2 - 5kx + 4k^2 - k - 1 = 0$,由根的分布得$0 < k ≤ \frac{1 + \sqrt{17}}{8}$。
当k = 0时,W₁∪W₂为抛物线,与MB交于(-1, 0),符合。
当k < 0时,W₁与MB交于M(-1, 0),当k ≤ -2时,无其他交点,符合。
综上,k的取值范围是$k ≤ -2$或$0 ≤ k ≤ \frac{1 + \sqrt{17}}{8}$。
(1) (0, k);(k + 1, k(k + 2))
(2) 证明见上述过程
(3) $k ≤ -2$或$0 ≤ k ≤ \frac{1 + \sqrt{17}}{8}$
(2) 抛物线顶点A(0, -1),B(0, k)关于A的对称点C,由中点坐标公式得C(0, -2 - k)。要证CO平分∠MCN,即证tan∠MCO = tan∠NCO。
M(-1, 0),C(0, -2 - k),CM斜率为$-(k + 2)$,tan∠MCO = $\frac{1}{k + 2}$。
N(k + 1, k(k + 2)),C(0, -2 - k),CN水平距离为$k + 1$,垂直距离为$k^2 + 3k + 2 = (k + 1)(k + 2)$,tan∠NCO = $\frac{k + 1}{(k + 1)(k + 2)} = \frac{1}{k + 2}$。
故∠MCO = ∠NCO,CO平分∠MCN。
(3) W₁:$y = x^2 - 1(x ≥ k)$;W₂:$y = (2k - x)^2 - 1(x ≤ k)$。线段MB:$y = kx + k(x \in [-1, 0])$。
当k > 0时,W₁与MB无交,W₂与MB交点方程$x^2 - 5kx + 4k^2 - k - 1 = 0$,由根的分布得$0 < k ≤ \frac{1 + \sqrt{17}}{8}$。
当k = 0时,W₁∪W₂为抛物线,与MB交于(-1, 0),符合。
当k < 0时,W₁与MB交于M(-1, 0),当k ≤ -2时,无其他交点,符合。
综上,k的取值范围是$k ≤ -2$或$0 ≤ k ≤ \frac{1 + \sqrt{17}}{8}$。
(1) (0, k);(k + 1, k(k + 2))
(2) 证明见上述过程
(3) $k ≤ -2$或$0 ≤ k ≤ \frac{1 + \sqrt{17}}{8}$
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