已知:如图,点A在y轴上,⊙A与x轴交于B、C两点,与y轴交于点D(0,3)和点E(0, -1)

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  • (1)解法一:连接AC

    ∵DE为⊙A的直径,DE⊥BC

    ∴BO=CO

    ∵D(0,3),E(0,-1)

    ∴DE=|3-(-1)|=4,OE=1

    ∴AO=1,AC=

    1

    2 DE=2

    在Rt△AOC中,AC 2=AO 2+OC 2
    ∴OC=

    3
    ∴C(
    3 ,0),B(
    3 ,0)
    设经过B、E、C三点的抛物线的解析式为 y=a(x-

    3 )(x+

    3 ) ,

    则-1=a(0-

    3 )(0+

    3 )

    解得a=

    1

    3

    ∴y=

    1

    3 (x-

    3 )(x+

    3 )=

    1

    3 x 2-1(2分).

    解法二:∵DE为⊙A的直径,DE⊥BC

    ∴BO=CO

    ∴OC 2=OD•OE

    ∵D(0,3),E(0,-1)

    ∴DO=3,OE=1

    ∴OC2=3×1=3

    ∴OC=

    3

    ∴C(

    3 ,0),B(-

    3 ,0)

    以下同解法一;

    (2)解法一:过点P作PF⊥y轴于F,过点Q作QN⊥y轴于N

    ∴∠PFA=∠QNA=90°,F点的纵坐标为t

    N点的纵坐标为y

    ∵∠PAF=∠QAN,PA=QA

    ∴△PFA≌△QNA

    ∴FA=NA

    ∵AO=1

    ∴A(0,1)

    ∴|t-1|=|1-y|

    ∵动切线PM经过第一、二、三象限

    观察图形可得1<t<3,-1<y<1.

    ∴t-1=1-y.

    即y=-t+2.

    ∴y关于t的函数关系式为y=-t+2(1<t<3)(5分)

    解法二:(i)当经过一、二、三象限的切线PM运动到使得Q点与C点重合时,y=0

    连接PB

    ∵PC是直径

    ∴∠PBC=90°

    ∴PB⊥x轴,

    ∴PB=t.

    ∵PA=AC,BO=OC,AO=1,

    ∴PB=2AO=2,

    ∴t=2.

    即t=2时,y=0.

    (ii)当经过一、二、三象限的切线

    PM运动使得Q点在x轴上方时,y>0

    观察图形可得1<t<2

    过P作PS⊥x轴于S,过Q作QT⊥x轴于T

    则PS ∥ AO ∥ QT

    ∵点A为线段PQ的中点

    ∴点O为线段ST的中点

    ∴AO为梯形QTSP的中位线

    ∴AO=

    QT+PS

    2

    ∴1=

    y+t

    2

    ∴y=-t+2.

    ∴y=-t+2(1<t<2).

    (iii)当经过一、二、三象限的切线PM运动使得Q点在x轴下方时,y<0,观察图形可得2<t<3

    过P作PS⊥x轴于S,过Q作QT⊥x轴于T,设PQ交x轴于R

    则QT ∥ PS

    ∴△QRT ∽ △PRS

    QT

    PS =

    QR

    PR

    设AR=m,则

    -y

    t =

    2-m

    2+m &&(1)

    又∵AO⊥x轴,

    ∴AO ∥ PS

    ∴△ROA ∽ △RSP

    AO

    PS =

    RA

    RP

    1

    t =

    m

    2+m &&(2)

    由(1)、(2)得y=-t+2

    ∴y=-t+2(2<t<3)

    综上所述:y与t的函数关系式为y=-t+2(1<t<3)(5分)

    (3)解法一:当y=0时,Q点与C点重合,连接PB

    ∵PC为⊙A的直径

    ∴∠PBC=90°

    即PB⊥x轴

    ∴s=-

    3

    将y=0代入y=-t+2(1<t<3),得0=-t+2

    ∴t=2∴P(-

    3 ,2)

    设切线PM与y轴交于点I,则AP⊥PI

    ∴∠API=9

    在△API与△AOC中

    ∵∠API=∠AOC=90°,∠PAI=∠OAC

    ∴△API ∽ △AOC

    AP

    AO =

    AI

    AC

    ∴I点坐标为(0,5)

    设切线PM的解析式为y=kx+5(k≠0),

    ∵P点的坐标为 (-

    3 ,2) ,

    ∴2=-

    3 k+5.

    解得k=

    3 ,

    ∴切线PM的解析式为y=

    3 x+5(7分)

    设切线PM与抛物线y=

    1

    3 x 2-1交于G、H两点

    y=

    1

    3 x 2 -1

    y=

    3 x+5

    可得x 1=

    3

    3 -3

    11

    2 , x 2 =

    3

    3 +3

    11

    2

    因此,G、H的横坐标分别为

    3

    3 -3

    11

    2 、

    3

    3 +3

    11

    2

    根据图象可得抛物线在切线PM下方的点的横坐标x的取值范围是

    3

    3 -3

    11

    2 <x<

    3

    3 +3

    11

    2 (9分)

    解法二:同(3)解法一

    可得P(-

    3 ,2)

    ∵直线PM为⊙A的切线,PC为⊙A的直径

    ∴PC⊥PM

    在Rt△CPM与Rt△CBP中

    cos∠PCM=

    PC

    CM =

    CB

    PC

    ∵CB=2

    3 ,PC=4

    ∴CM=

    P C 2

    CB =

    16

    2

    3 =

    8

    3

    3

    设M点的坐标为(m,0),

    则CM=

    3 -m=

    8

    3

    3

    ∴m=-

    5

    3

    3 .

    即M(-

    5

    3

    3 ,0).

    设切线PM的解析式为y=kx+b(k≠0),

    0=-

    5

    3

    3 k+b 2=-

    3 k+b.

    解得

    k=

    3

    b=5

    ∴切线PM的解析式为y=

    3 x+5(7分)

    以下同解法一.