题目内容

12.如图,抛物线y=$\frac{1}{2}$(x-3)2-1与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,顶点为D.
(1)求点A,B,D的坐标;
(2)连接CD,过原点O作OE⊥CD,垂足为H,OE与抛物线的对称轴交于点E,连接AE,AD.求证:∠AED=∠DAB;
(3)以(2)中的点E为圆心,1.5为半径画圆,在对称轴右侧的抛物线上有一动点P,过点P作⊙E的切线,切点为Q,当PQ的长最小时,求点P的坐标,并写出∠PAB的正切值.

分析 (1)令y=0,得到$\frac{1}{2}$(x-3)2-1=0,解方程即可求得A、B的坐标,直接根据解析式的顶点式求得D点的坐标;
(2)过D作DG⊥y轴,垂足为G,则G(0,-1),GD=3,求得C点的坐标,求得CG=$\frac{9}{2}$,通过证得△DCG∽△EOM对应边成比例求得EM=2,从而求得ED=3,E(3,2)然后,根据勾股定理的逆定理证得△AED是直角三角形,即可证得结论;
(3)根据勾股定理以及切线的性质,由于半径是定值可知:要使切线长最小,只需EP长最小,设P点坐标为(x,$\frac{1}{2}$(x-3)2-1),根据勾股定理求得EP2=(x-3)2+[$\frac{1}{2}$(x-3)2-1-2]2,设(x-3)2=z,利用换元法得出EP2=$\frac{1}{4}$(z-4)2+5,即当(x-3)2=4时,EP2取得最小值为5.根据(x-3)2=4,求得x的值,进而即可求得P的坐标.

解答 解:(1)在y=$\frac{1}{2}$(x-3)2-1中,令y=0,则$\frac{1}{2}$(x-3)2-1=0,解得:x1=3-$\sqrt{2}$,x2=3+$\sqrt{2}$,
∴A(3-$\sqrt{2}$,0),B(3+$\sqrt{2}$,0),
由抛物线的顶点式可知D(3,-1);
(2)如图1,过D作DG⊥y轴,垂足为G,则G(0,-1),GD=3,
∵抛物线y=$\frac{1}{2}$(x-3)2-1与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C,
∴把x=0代入得,y=$\frac{7}{2}$,
∴GC=$\frac{9}{2}$,
设对称轴交x轴于点M,
∵OE⊥CD,∠BOC=90°,
∴∠DCO=∠EOM,
∵∠OME=∠CGD=90°,
∴△DCG∽△EOM,
∴$\frac{CG}{OM}$=$\frac{DG}{EM}$,即$\frac{\frac{9}{2}}{3}$=$\frac{3}{EM}$,
∴EM=2,
∴ED=3,E(3,2),
∴AE2=(3-$\sqrt{2}$-3)2+22=6,AD2=(3-$\sqrt{2}$-3)2+12=3,ED2=32=9,
∴AE2+AD2=ED2,
∴△AED是直角三角形,
∴∠AED+∠ADE=90°,
∵∠DAB+∠ADE=90°,
∴∠AED=∠DAB;
(3)如图2,设P点坐标为(x,$\frac{1}{2}$(x-3)2-1),要使切线长最小,只需EP长最小,
∵E(3,2),
∴EP2=(x-3)2+[$\frac{1}{2}$(x-3)2-1-2]2,
设(x-3)2=z,
∴EP2=$\frac{1}{4}$(z-4)2+5,
∴当(x-3)2=4时,EP2取得最小值为5.
∵(x-3)2=4,
∴x1=5,x2=1(舍去),
∴点P的坐标为(5,1);
∴tan∠PAB=$\frac{1}{5-(3-\sqrt{2})}$=$\frac{1}{2+\sqrt{2}}$=$\frac{2-\sqrt{2}}{2}$.

点评 本题是二次函数的综合题,考查了二次函数的性质,二次函数图象上点的坐标特征,三角形相似的判定和性质,勾股定理的应用,切线的性质以及函数的最值等,熟练掌握性质定理是解题的关键.

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