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阅读理解

抛物线y=x2上任意一点到点(0,1)的距离与到直线y=﹣1的距离相等,你可以利用这一性质解决问题.

问题解决

如图,在平面直角坐标系中,直线y=kx+1与y轴交于C点,与函数y=x2的图象交于A,B两点,分别过A,B两点作直线y=﹣1的垂线,交于E,F两点.

(1)写出点C的坐标,并说明∠ECF=90°;

(2)在△PEF中,M为EF中点,P为动点.

①求证:PE2+PF2=2(PM2+EM2);

②已知PE=PF=3,以EF为一条对角线作平行四边形CEDF,若1<PD<2,试求CP的取值范围.

 


解:(1)当x=0时,y=k•0+1=1,

则点C的坐标为(0,1).

根据题意可得:AC=AE,

∴∠AEC=∠ACE.

∵AE⊥EF,CO⊥EF,

∴AE∥CO,

∴∠AEC=∠OCE,

∴∠ACE=∠OCE.

同理可得:∠OCF=∠BCF.

∵∠ACE+∠OCE+∠OCF+∠BCF=180°,

∴2∠OCE+2∠OCF=180°,

∴∠OCE+∠OCF=90°,即∠ECF=90°;

(2)①过点P作PH⊥EF于H,

Ⅰ.若点H在线段EF上,如图2①.

∵M为EF中点,

∴EM=FM=EF.

根据勾股定理可得:

PE2+PF2﹣2PM2=PH2+EH2+PH2+HF2﹣2PM2

=2PH2+EH2+HF2﹣2(PH2+MH2)

=EH2﹣MH2+HF2﹣MH2

=(EH+MH)(EH﹣MH)+(HF+MH)(HF﹣MH)

=EM(EH+MH)+MF(HF﹣MH)

=EM(EH+MH)+EM(HF﹣MH)

=EM(EH+MH+HF﹣MH)

=EM•EF=2EM2,

∴PE2+PF2=2(PM2+EM2);

Ⅱ.若点H在线段EF的延长线(或反向延长线)上,如图2②.

同理可得:PE2+PF2=2(PM2+EM2).

综上所述:当点H在直线EF上时,都有PE2+PF2=2(PM2+EM2);

②连接CD、PM,如图3.

∵∠ECF=90°,

∴▱CEDF是矩形,

∵M是EF的中点,

∴M是CD的中点,且MC=EM.

由①中的结论可得:

在△PEF中,有PE2+PF2=2(PM2+EM2),

在△PCD中,有PC2+PD2=2(PM2+CM2).

∵MC=EM,

∴PC2+PD2=PE2+PF2.

∵PE=PF=3,

∴PC2+PD2=18.

∵1<PD<2,

∴1<PD2<4,

∴1<18﹣PC2<4,

∴14<PC2<17.

∵PC>0,

∴<PC<.

 

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