答案:
(1)设抛物线的顶点Q的坐标是(x,y),
则x=-=m+1,y==-m2-3m-4;
∵点Q(m+1,-m2-3m-4)在直线y=-2x-2上,
∴-m2-3m-4=-2(m+1)-2,
解得m1=0,m2=-1;
∵m是非负数,舍去m2=-1,
∴m=0;
∵抛物线解析式为y=x2-2x-3,令y=0,
∴得x2-2x-3=0,
解得x1=-1,x2=3,
∴A(-1,0),B(3,0),Q(1,-4);
(2)如图,∵抛物线的对称轴是直线x=1,
∴P点在对称轴上,
∴PQ=|1-(-4)|=5;
把A(-1,0)代入y=-2x-2,-2x(-1)-2=0成立,
∴A点在直线y=-2x-2上;
设PQ交x轴于点D,则PQ⊥AB;
在Rt△ADQ中,AQ2=AD2+QD2=20,
在Rt△APD中,AP2=AD2+PD2=5,
∴AQ2+AP2=20+5=25=PQ2;
∴△PAQ是直角三角形,∠PAQ=90°;
∴PA⊥AQ,
∴PA和直线y=-2x-2垂直;
(3)答:∠AMB=∠BAQ;
解法一:
M(x,1)在抛物线y=x2-2x-3上,
∴1=x2-2x-3,
解得x=1±,
∴点M的坐标为(1+,1),PM=|1+-1|=,
∴PA=PM=PB=;
于是点A、M、B都在以点P为圆心,为半径的圆上,如图,
∵AQ⊥AP,
∴AQ是⊙P的切线,
∴∠BAQ=∠AMB;
当x=1-时,点M的坐标为(1-,1);
同理可得∠BAQ=∠AMB.(15分)
解法二;当x=1+时,作ME⊥x轴于点E,如图,则点E的坐标为(1+,0);
于是ME=1,EA=1++1=2+,
AM===,
连接BM,作BF⊥AM于F,AB=|3-(-1)|=4,
则S△ABM=ME•AB=AM•BF
∴1×4=•BF
∴BF=
在△MBE中,∠MEB=90°,
BM===
在△BFM中,∠BFM=90°,
sin∠BMF====
在△DAQ中,∠ADQ=90°,
∵sin∠DAQ==,
∴sin∠BMF=sin∠DAQ
而∠BMF、∠DAQ都是锐角,
∴∠BMF=∠DAQ,即∠AMB=∠BAQ;
当x=1-时,同解法一.