题目内容
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.
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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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