3. [2025山东济南莱芜期末]如图,抛物线y= ax^2+bx+c过点A(-1,0),B(3,0),C(0,3).
(1)求抛物线的表达式.
(2)设P是直线BC上方抛物线上一点,求出△PBC的最大面积及此时点P的坐标.
(3)若点M是线段OC上的一动点,连接AM,求AM+$\frac{\sqrt{2}}{2}$CM的最小值.

答案:解析 (1)∵抛物线y=ax²+bx+c过点A(−1,0),B(3,0),
∴抛物线的解析式为y=a(x−3)(x+1),把C(0,3)代入,得3=a(0−3)(0+1),解得a=−1,
故抛物线的解析式为y=−(x−3)(x+1)=−x²+2x+3.
(2)设直线BC的解析式为y=kx+n(k≠0),
将B(3,0),C(0,3)代入,得{3k + n = 0,n = 3,}解得{k = -1,n = 3,}
∴直线BC的解析式为y=−x+3,
如图,连接PC,PB,过点P作y轴的平行线,交BC于Q,设P(m,−m²+2m+3),则Q(m,−m+3),
∴PQ=−m²+3m,
∴S△PBC=S△PCQ+S△BPQ=$\frac{1}{2}$PQ×(3 - 0)=-$\frac{3}{2}$(m - $\frac{3}{2}$)² + $\frac{27}{8}$,
由此可得,当m=$\frac{3}{2}$时,S△PBC的最大值为$\frac{27}{8}$,
∵当m=$\frac{3}{2}$时,−m²+2m+3=$\frac{15}{4}$,
∴P($\frac{3}{2}$,$\frac{15}{4}$).
(3)∵B(3,0),C(0,3),∠COB=90°,
∴△COB为等腰直角三角形,∴∠OCB=45°.
如图,过点M作MH⊥BC于点H,易得△CMH为等腰直角三角形,
∴MH=$\frac{\sqrt{2}}{2}$CM,
∴AM+$\frac{\sqrt{2}}{2}$CM=AM+MH,
∵M为线段OC上的动点,∴H为线段BC上的动点,
过点A作AH'⊥BC于H',AH'交OC于M',
当A,M,H三点共线,且AH⊥BC,即M在M'处,H在H'处时,AM+$\frac{\sqrt{2}}{2}$CM有最小值,为AH'的长.
∵∠CBO=45°,∠AH'B=90°,
∴△AH'B为等腰直角三角形,
∴AH'=$\frac{\sqrt{2}}{2}$AB=2$\sqrt{2}$,即AM+$\frac{\sqrt{2}}{2}$CM的最小值为2$\sqrt{2}$.

