如图1,抛物线C1:y=ax2-2ax+c(a<0)与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C.已知点A的坐标为(-1,0),点O为坐标原点,OC=3OA,抛物线C1的顶点为G.
(1)求出抛物线C1的表达式,并写出点G的坐标;
(2)如图2,将抛物线C1向下平移k(k>0)个单位,得到抛物线C2,设C2与x轴的交点为A′,B′,顶点为G′,当△A′B′G′是等边三角形时,求k的值;
(3)在(2)的条件下,如图3,设点M为x轴正半轴上一动点,过点M作x轴的垂线分别交抛物线C1,C2于P,Q两点,试探究在直线y=-1上是否存在点N,使得以P,Q,N为顶点的三角形与△AOQ全等,若存在,直接写出点M,N的坐标:若不存在,请说明理由.
解:(1)∵点A的坐标为(-1,0),∴OA=1.
∵OC=3OA,∴点C的坐标为(0,3).
将A,C点坐标代入y=ax2-2ax+c得
∴抛物线C1的表达式为y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴点G的坐标为(1,4).
(2)设抛物线C2的表达式为y=-x2+2x+3-k,
即y=-(x-1)2+4-k.
如图,过点G′作G′D⊥x轴于点D,
设B′D=m.
∵△A′B′G′为等边三角形,
∴G′D=B′D=m,
则点B′的坐标为(m+1,0),点G′的坐标为(1,m).
将点B′,G′的坐标代入y=-(x-1)2+4-k得
解得 (舍去)或
∴k=1.
(3)存在.M1(,0),N1(,-1);M2(,0),N2(1,-1);M3(4,0),N3(10,-1);M4(4,0),N4(-2,-1).
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