《二次理想函数图像平移后相关几何问题求解》
首先,根据题意,二次函数 $y=x^2-nx+m^2-2m-3$ 是理想函数,且最大值为 $2n-2m$,因此有:
$$
\begin{cases}
2n-2m=m^2-2m-3 \\
n=m^2-5m+3
\end{cases}
$$
将 $n$ 代入二次函数中,得到:
$$
y=x^2-(m^2-5m+3)x+m^2-2m-3
$$
将 $x$ 替换为 $x+\sqrt{7}$,即可将函数图像向左平移 $\sqrt{7}$ 个单位长度,得到:
$$
y=(x+\sqrt{7})^2-(m^2-5m+3)(x+\sqrt{7})+m^2-2m-3
$$
化简后得到:
$$
y=x^2-(m^2-5m+3)x+(m^2-2m-3-2\sqrt{7}m+10\sqrt{7})
$$
因此,顶点坐标为:
$$
D\left(\frac{m^2-5m+3}{2},\frac{2m^2-4m-3+2\sqrt{7}m-10\sqrt{7}}{4}\right)
$$
与 $x$ 轴交点坐标为:
$$
A\left(m-\sqrt{7},0\right),\quad B\left(m+\sqrt{7},0\right)
$$
与 $y$ 轴交点坐标为:
$$
E\left(0,m^2-2m-3-2\sqrt{7}m+10\sqrt{7}\right)
$$
由于 $\triangle EBD$ 是等腰三角形,且 $BD$ 是中线,因此 $M$ 是 $BE$ 的中点,$G$ 是 $\triangle EBD$ 的重心,即:
$$
M\left(\frac{m-\sqrt{7}}{2},\frac{m^2-2m-3-2\sqrt{7}m+10\sqrt{7}}{2}\right),\quad G\left(\frac{m^2-5m+3}{3},\frac{2m^2-4m-3+2\sqrt{7}m-10\sqrt{7}}{3}\right)
$$
根据勾股定理,$MG$ 的长度为:
$$
MG=\sqrt{\left(\frac{m-\sqrt{7}}{2}-\frac{m^2-5m+3}{3}\right)^2+\left(\frac{m^2-2m-3-2\sqrt{7}m+10\sqrt{7}}{2}-\frac{2m^2-4m-3+2\sqrt{7}m-10\sqrt{7}}{3}\right)^2}
$$
化简后得到:
$$
MG=\frac{2\sqrt{7}}{3}\sqrt{m^2-6m+10}
$$
因此,以 $MG$ 为边长的正方形面积为:
$$
S=MG^2=\frac{28}{9}(m^2-6m+10)
$$
创作工场
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