题目内容

【题目】如图,⊙M的圆心M(﹣1,2),⊙M经过坐标原点O,与y轴交于点A,经过点A的一条直线l解析式为:y=﹣x+4与x轴交于点B,以M为顶点的抛物线经过x轴上点D(2,0)和点C(﹣4,0).

(1)求抛物线的解析式;

(2)求证:直线l是⊙M的切线;

(3)点P为抛物线上一动点,且PE与直线l垂直,垂足为E,PF∥y轴,交直线l于点F,是否存在这样的点P,使△PEF的面积最小?若存在,请求出此时点P的坐标及△PEF面积的最小值;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)y=﹣x2﹣x+.(2)证明见解析;(3)P(,)..

【解析】

试题分析:(1)设抛物线的解析式为y=a(x﹣2)(x+4),将点M的坐标代入可求得a的值,从而得到抛物线的解析式;

(2)连接AM,过点M作MG⊥AD,垂足为G.先求得点A和点B的坐标,可求得,可得到AG、ME、OA、OB的长,然后利用锐角三角函数的定义可证明∠MAG=∠ABD,故此可证明AM⊥AB;

(3))先证明∠FPE=∠FBD.则PF:PE:EF=:2:1.则△PEF的面积=PF2,设点P的坐标为(x,﹣x2﹣x+),则F(x,﹣x+4).然后可得到PF与x的函数关系式,最后利用二次函数的性质求解即可.

试题解析:(1)设抛物线的解析式为y=a(x﹣2)(x+4),将点M的坐标代入得:﹣9a=2,解得:a=﹣.

∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣x+.

(2)连接AM,过点M作MG⊥AD,垂足为G.

把x=0代入y=﹣x+4得:y=4,

∴A(0,4).

将y=0代入得:0=﹣x+4,解得x=8,

∴B(8,0).

∴OA=4,OB=8.

∵M(﹣1,2),A(0,4),

∴MG=1,AG=2.

∴tan∠MAG=tan∠ABO=.

∴∠MAG=∠ABO.

∵∠OAB+∠ABO=90°,

∴∠MAG+∠OAB=90°,即∠MAB=90°.

∴l是⊙M的切线.

(3)∵∠PFE+∠FPE=90°,∠FBD+∠PFE=90°,

∴∠FPE=∠FBD.

∴tan∠FPE=.

∴PF:PE:EF=:2:1.

∴△PEF的面积=PEEF=PFPF=PF2.

∴当PF最小时,△PEF的面积最小.

设点P的坐标为(x,﹣x2﹣x+,则F(x,﹣x+4).

∴PF=(﹣x+4)﹣(﹣x2﹣x+)=﹣x+4+x2+x﹣=x2﹣x+=(x﹣)2+.

∴当x=时,PF有最小值,PF的最小值为.

∴P(,).

∴△PEF的面积的最小值为=×()2=.

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