题目内容
12.(Ⅰ)当A点的横坐标是-1时,证明AM=AE;
(Ⅱ)当直线AB变化时(点A与点O不重合),求OC•OD+AC•BD的值;
(Ⅲ)当直线AB变化时(点A与点O不重合),试判断直线l与以AB为直径的圆的位置关系,并证明你的结论.
分析 (1)根据A点的横坐标是-1求出A点坐标,再由M(0,1)得出AE的长,根据勾股定理求出AM的长,进而可得出结论;
(2)令A(xA,yA),B(xB,yB),令直线AB的函数表达式为y=kx+1,再由根与系数的关系即可得出结论;
(3)令AB的中点为P,过P、B作直线l的垂线,垂足分别为Q、F,则PQ为梯形AEFB的中位线,由(Ⅱ)知xA•xB=-4,xA+xB=4k,且yA=kxA+1,yB=kxB+1,由梯形的中位线定理得出PQ的长,再由勾股定理即可得出结论.
解答
(Ⅰ)证明:∵A点的横坐标是-1,
∴A(-1,$\frac{1}{4}$).
又∵M(0,1),
∴AE=$\frac{1}{4}$+1=$\frac{5}{4}$.
在Rt△ACM中,
∵AM=$\sqrt{{AC}^{2}+{MC}^{2}}$=$\sqrt{{1}^{2}+(1-\frac{1}{4})^{2}}$=$\sqrt{1+\frac{9}{16}}$=$\frac{5}{4}$,
∴AM=AE=$\frac{5}{4}$;
(Ⅱ)解:令A(xA,yA),B(xB,yB),令直线AB的函数表达式为y=kx+1,
由$\left\{\begin{array}{l}y=\frac{1}{4}{x}^{2}\\ y=kx+1\end{array}\right.$可得x2-4kx-4=0.
此方程之两根为A、B两点的横坐标xA,xB,
且xA•xB=-4,xA+xB=4k.
故OC•OD+AC•BD=yAyB-xAxB=$\frac{1}{16}$(xAxB)2-xAxB=1+4=5.
(Ⅲ)解:如图,令AB的中点为P,过P、B作直线l的垂线,垂足分别为Q、F,则PQ为梯形AEFB的中位线,由(Ⅱ)知xA•xB=-4,
xA+xB=4k,且yA=kxA+1,yB=kxB+1.
∵PQ是梯形AEFB的中位线,
∴PQ=$\frac{AE+BF}{2}$=$\frac{{(y}_{A}+1)+({y}_{B}+1)}{2}$=$\frac{{y}_{A}+{y}_{B}}{2}$+1=$\frac{k({x}_{A}+{x}_{B})}{2}$+2=2(k2+1).![]()
在Rt△ACM中可得:
AM=$\sqrt{{AC}^{2}+{MC}^{2}}$=$\sqrt{{x}_{A}^{2}+(1-{y}_{A})^{2}}$=$\sqrt{{x}_{A}^{2}+{k}^{2}{x}_{A}^{2}}$=-xA•$\sqrt{1+{k}^{2}}$.
同理,在Rt△BDM中,
∵BM=xB•$\sqrt{1+{k}^{2}}$.
∴AB=AM+BM=$\sqrt{1+{k}^{2}}$•(xB-xA),
∴AB2=(1+k2)[(xA+xB)2-4xAxB]=(1+k2)(16k2+16),
∴AB=4(1+k2),PQ=$\frac{1}{2}$AB.
∵PQ⊥l,
∴以AB为直径的圆与直线l相切.
点评 本题考查的是圆的综合题,涉及到根与系数的关系、勾股定理、梯形的中位线定理等知识,在解答(III)时要注意利用数形结合求解.