题目内容


如图1,P(m,n)是抛物线上任意一点,是过点(0,﹣2)且与x轴平行的直线,过点P作直线PH⊥l,垂足为H, PH交x轴于Q.

(1)【探究】

(容易题)① 填空:当m=0时,OP=   ,PH=   ;当m=4时,OP=   ,PH=   ;

(中等题)② 对任意m,n,猜想OP与PH的大小关系,并证明你的猜想.

(2)【应用】

(中等题)① 当OP=OH,且m≠0时,求P点的坐标;

(稍难题)②如图2,已知线段AB=6,端点A,B在抛物线上滑动,求A,B两点到直线l的距离之和的最小值.

 


解:(1)① 填空:当m=0时,OP= 1 ,PH= 1 ;当m=4时,OP= 5 ,PH= 5 ;

② 猜想:OP=PH.

证法一:∵P在二次函数上,∴﹣1,即.

∵,

∴,∴OP=PH.

证法二:∵P在二次函数上,∴设P(m,﹣1),

∵△OPQ为直角三角形,

∴OP

  PH=﹣(﹣2)=,

∴OP=PH.

(2)①依题意,由(1)知PH=OP,∴△OPH是等边三角形,∠OHP=60°,

∵△OQH为直角三角形,∴∠HOQ=30°

解法一:不妨设m>0,在Rt△OHQ中,,∴,解得 .

根据抛物线的对称性,

∴满足条件的点P的坐标为(,2)或(-,2).

解法二:在Rt△OHQ中,OH=2HQ=2×2=4,

由PH=OH,∴x2+1=4,解得:x=±2,∴=×12-1=2,

∴满足条件的点P的坐标为(,2)或(-,2).

②如图2,分别过点A、C作直线l的垂线,垂足分别为C、D,由(1)知OB=BD,OA=AC.

当AB不过O点时,连接OA,OB,

在△AOB中,∵OB+OA>AB,∴BD+AC>AB.

当AB过O点时,∵OB+OA=AB,∴BD+AC=AB.

综上所述,BD+AC≥AB,∵AB=6,∴BD+AC≥6,

即A,B两点到直线l的距离之和的最小值为6.

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