∴点P的坐标为4?23,?6?43
综上,存在满足条件的点P,点P的坐标为:4?23,6?43或4?23,?6?43
点评:本题是一道二次函数与圆的综合题,解决本题的关键是:作出将劣弧沿x轴翻折后的弧所在圆⊙D',并充分利用轴对称的性质.本题考点:1.直线与圆的位置关系(切线的性质);2.轴对称;3.等腰直角三角形的性质,4.三角函数;5.二次函数解析式的确定.
【例4】 如图,在平面直角坐标系中,以点C(0,4)为圆心,半径为4的圆交y轴正半轴于点A,
??????AB是⊙C的切线.动点P从点A开始沿AB方向以每秒1个单位长度的速度运动,点Q从O点开始沿x轴正方向以每秒4个单位长度的速度运动,且动点P、Q从点A和点O同时出发,设运动
时间为t(秒). ⑴当t?1时,得到P1、Q1两点,求经过A、P1、Q1三点的抛物线解析式及对称轴l; ⑵当t为何值时,直线PQ与⊙C相切?并写出此时点P和点Q的坐标;
⑶在⑵的条件下,抛物线对称轴l上存在一点N,使NP?NQ最小,求出点N的坐标并说明理由.
yAlP1PByAlP1PBMCCOQ1QxOQ1Qx
【解析】⑴ 由题意得A,P1,Q1的坐标分别为A(0,8),P8),Q1(4,0). 1(1,?8?c?设抛物线解析式为y?ax2?bx?c,则?8?a?b?c
?0?16a?4b?c?22∴a??,b?,c?8.
3322∴所求抛物线为y??x2?x?8.
331对称轴为直线l:x?.
2C切于点M. ⑵ 设t?a时,PQ与⊙
连结CP,CM,CQ,则PA?PM?a,QO?OM?4a.
又CP,CQ分别平分?APQ和?OQP 而?APQ??OQP?180?,
?PCQ?90? ?CPQ??CQP?90?,∴∴
Rt?CMP∽CM?PQ,∴Rt?QMC ∵
CMQM44aa??2 ∴即?,∴?PMCMa4由于时间a只能取正数,所以a?2
C相切 即当运动时间t?2时,PQ与⊙
此时:P(2,8),Q(8,0)
⑶ 点P关于直线l的对称点为P'(?1,8)
864则直线P'Q的解析式为:y??x?
99120120∴直线P'Q交直线l于N(,),此时NP?NQ最小,∴N(,)
2233
1【例5】 如图,点M?4,以点M为圆心、2为半径的圆与x轴交于点A,B.已知抛物y?x2?bx?c0?,
6过点A和B,与y轴交于点C. ⑴ 求点C的坐标,并画出抛物线的大致图象.
1⑵ 点Q?8,m?在抛物线y?x2?bx?c上,点P为此抛物线对称轴上一个动点,求PQ?PB 最
6小值. ⑶ CE是过点C的⊙M的切线,点E是切点,求OE所在直线的解析式.
yCAME【解析】⑴由已知,得A?2,0?,B?6,0?,
ODBx
1∵抛物线y?x2?bx?c过点A和B,
6?124?2?2b?c?0,???6?b??,则?,解得?3
1??62?6b?c?0,??c?2.??6142?. 则抛物线的解析式为y?x2?x?2,故C?0,63(说明:抛物线的大致图象要过点A、B、C,其开口方向、顶点和对称轴相对准确) ⑵如图①,抛物线对称轴l是 x?4.
m?2. ∵Q(8,m)抛物线上,∴
0?,QK?2,AK?6, 过点Q作QR?x轴于点K,则K?8,∴AQ?AK2?QK2?210.
B?6,0?与A?2,0?关于对称轴l对称, 又∵
PQ?PB的最小值?AQ?210. ∴
y l P y Q C O D A E 图① M B C x O D A E 图②
M x B K
⑵当E在第四象限时,如图②,连结EM和CM.
由已知,得 EM?OC?2. CE是⊙M的切线,∴?DEM?90?,则?DEM??DOC.
?ODC??EDM,∴?DEM≌?DOC. 又∵
∴OD?DE,CD?MD. 又在?DOE和?MDC中, ?ODE??MDC,?DOE??DEO??DCM??DMC,则OE∥CM. 设CM所在直线的解析式为y?kx?b,CM过点C?0,2?,M?4,0?,
1??4k?b?0,?k??∴,解得?2 ?b?2,???b?21直线CM的解析式为y??x?2.
21又∵直线OE过原点O,且OE∥CM,则OE的解析式为y??x.
2当E在第一象限时,易得四边形COME为矩形,此时E(4,2)
1x 2点评:本题难度不大,第⑵问中,求距离和最短问题是我们在学习轴对称时的一个典型问题;第⑶问需注意,过圆外一点引圆的切线有两条.考点:1.二次函数解析式的确定;2.轴对称;3.切线的性质;4.一次函数解析式的确定.
∴直线OE的解析式为y?
2??【例6】 在平面直角坐标系xOy中,已知直线l1经过点A??2,0?和点B?0,3?,直线l2的函数表达式
3??34x?3,l1与l2相交于点P.⊙C是一个动圆,圆心C在直线l1上运动,设圆心C的33横坐标是a.过点C作CM?x轴,垂足是点M. ⑴ 填空:直线l1的函数表达式是 ,交点P的坐标是 ,?FPB的度数是 ;
为y??⑵ 当⊙C和直线l2相切时,请证明点P到直线CM的距离等于⊙C的半径R,并写出R?32?2 时a的值. ⑶ 当⊙C和直线l2不相离时,已知⊙C的半径R?32?2,记四边形NMOB的面积为S(其中点N是直线CM与l2的交点).S是否存在最大值?若存在,求出这个最大值及此时a的值;若不
存在,请说明理由.
yyl232A-21OPE1234xCl1l22BA-2OyFPCGDM图甲l22B1OFPCN1l1E4xl1A-2M图乙E4x
【解析】⑴ y?32x?3,P1,3,60? 33⑵ 设⊙C和直线l2相切时的一种情况如图甲所示,D是切点,连接CD,则CD?PD.
??过点P作CM的垂线PG,垂足为G,
CP?PC?, 所以PG?CD?R. 则Rt?CDP≌Rt?PGC??PCD??CPG?30?,当点C在射线PA上,⊙C和直线l2相切时,同理可证. 取R?32?2时,a?1?R?32?1,或a???R?1??3?32.
⑶ 当⊙C和直线l2不相离时,则3?32?a?32?1,由⑵知,分两种情况讨论:
① 如图乙,当0≤a≤32?1时,
12334332S?[?(?a?)]?a??a?3a,
23336当a??32?(?3)6② 当3?32≤a?0时,
32S?a?3a显然⊙C和直线l2相切,即a?3?32时,S最大.
612334333此时S最大值?[. ?(3?32)?]?3?32?233324?(?33 2点评:本题共3问,这3问之间难度递增,且环环相扣,解决后面的问题时要注意应用前面的结论,解决第⑶问时要先确定a的取值范围,然后分类讨论.考点:1.一次函数解析式的确定;2.等边三角形的判定及性质;3.直线与圆的位置关系;4.全等三角形;5.两函数图象交点坐标的确定;6.二次函数的最值.
此时S最大值?3)6?3?3时,(满足a≤32?1),S有最大值.
933(或).
232?综合以上①和②,当a?3或a?3?32时,存在S的最大值,其最大面积为【答案】(1)y?32x?3,P1,3,60?;(2)a?32?1或a?3?32;(3)当a?3或a?3?323333时,存在S的最大值,其最大面积为
2??
【例7】 已知二次函数图象的顶点在原点O,对称轴为y轴.一次函数y?kx?1的图象与
4?.平行于x轴的直线l过二次函数的图象交于A,B两点(A在B的左侧),且A点坐标为??4,?0,?1?点.
⑴ 求一次函数与二次函数的解析式;
⑵ 判断以线段x?CA?tan?为直径的圆与直线l的位置关系,并给出证明; ⑶ 把二次函数的图象向右平移2个单位,再向下平移t个单位?t?0?,二次函数的图象与x轴交于
M,N两点,一次函数图象交y轴于F点.当t为何值时,过F,M,N三点的圆的面积最小?
最小面积是多少?
yAyHFBCENOMxlOxlA'B'【考点】二次函数与圆综合,直线与圆位置关系的确定,切线的性质及判定
【难度】5星 【题型】解答
【关键词】2006年,山东潍坊
3【解析】⑴ 把A(?4,4)代入y?kx?1得k??,
4
3∴一次函数的解析式为y??x?1;
4∵二次函数图象的顶点在原点,对称轴为y轴, ∴设二次函数解析式为y?ax2, ∴把A(?4,4)代入y?ax2得a?11,∴二次函数解析式为y?x2.
443?y??x?1?x?1??x??4?1?4⑵ 由?,解得?或?B(1,), 1,∴
4y??y?4?y?1x2??4??4过A,B点分别作直线l的垂线,垂足为A?,B?,
则AA??4?1?5,BB??15?1?, 445?54?25, 28∴直角梯形AA?B?B的中位线长为
过B作BH垂直于直线AA?于点H,则BH?A?B??5,AH?4?115?, 4425?15?∴, AB?5????44??∴AB的长等于AB中点到直线l的距离的2倍, ∴以AB为直径的圆与直线l相切. ⑶ 平移后二次函数解析式为y?(x?2)2?t,
22令y?0,得(x?2)2?t?0,x1?2?t,x2?2?t, ∵过E三点的圆的圆心一定在直线D上,点C为定点, ∴要使圆面积最小,圆半径应等于点F到直线x?2的距离, 此时,半径为2,面积为4π,
设圆心为C,MN中点为E,连CE,CM,则CE?1, 在三角形CEM中,ME?22?1?3,
t?3 MN?23,而MN?x2?x1?2t,∴∴
∴当t?3时,过F,M,N三点的圆面积最小,最小面积为4π
点评:本题综合了函数与圆的有关知识,题目设计比较新颖,本题亮点在第(2)(3)问,这两问都需要确定圆心位置,要求学生较好的掌握圆的有关性质,并能灵活运用.考点:1.一次函数,二次函数解析式的确定;2.直线与圆的位置关系,3.二次函数图象的平移;4.圆心的性质;5.点到直线垂线段最短.
31【答案】(1)一次函数的解析式为y??x?1;二次函数解析式为y?x2.(2)以AB为直径的圆与直线
44l相切.(3)当t?3时,过F,M,N三点的圆面积最小,最小面积为4π
0?,顶点D在O上运动. 【例8】 如图1,O的半径为1,正方形ABCD顶点B坐标为?5,⑴ 当点D运动到与点A、O在同一条直线上时,试证明直线CD与O相切;
⑵ 当直线CD与O相切时,求OD所在直线对应的函数关系式; ⑶ 设点D的横坐标为x,正方形ABCD的面积为S,求S与x之间的函数关系式,并求出S的最
大值与最小值.