已知:在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,点A的坐标为(0,2),以OA为直径作圆B.若点D是x轴上的一动点,连接AD交圆B于点C.
(1)当tan∠DAO=时,求直线BC的解析式;
(2)过点D作DP∥y轴与过B、C两点的直线交于点P,请任意求出三个符合条件的点P的坐标,并确定图象经过这三个点的二次函数的解析式;
(3)若点P满足(2)中的条件,点M的坐标为(-3,3),求线段PM与PB的和的最小值,并求出此时点P的坐标.
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解:(1)如图所示,当点D在x轴的正半轴上时,连接OC,过C点作CK⊥y轴于点K.
∵OA为圆B的直径,点C在圆B上
∴∠ACO=90°
∴∠1=∠2
∵tan∠1=
∴tan∠2=
设OK的长为x,则KC=2x,可得AK=4x
∵点A的坐标为(0,2),OK+KA=OA
∴点B的坐标为(0,1),5x=2
∴x=
∴KC=
∴点C的坐标为(,)
设直线BC的解析式为y=kx+1(k≠1),
得:=k+1
∴k=-
∴直线BC的解析式为y=-x+1
当点D在x轴的负半轴上时,同理可得直线BC的解析式为y=x+1
∴满足题意的直线BC的解析式为y=-x+1或y=x+1.
(2)∵DP∥y轴
∴DP⊥x轴
当点D位于如图的位置时,有D(1,0)
可得P点的纵坐标为y=-×1+1=
∴点P的坐标为(1,)
如图所示,当点D的坐标为(2,0)时,△AOD为等腰三角形
连接OC
∵OA为圆B的直径
∴OC⊥AD
∴C为AD中点
∴BC∥OD
又∵DP1∥y轴
∴点P1的坐标为(2,1)
如图所示,类似地,可得点P2的坐标为(-2,1)
设图象经过P、P1、P2、三点的二次函数的解析式为y=ax2+bx+c(a≠0),得:
①=a+b+c;②1=4a+2b+c;③1=4a-2b+c
解得a=,b=0,c=0
∴图象经过这三点的二次函数的解析式为y=x2.
(3)如图所示
∵AB∥PD,
∴PD⊥x轴,
∵AB=BC
∴DP=PC
∴PM+PB=PM+PC+BC
=PM+PD+BC
由几何知识可知,当直线DP经过点M(-3,3)时,PM+PD的值最小
又∵BC是圆B的半径
∴当直线BP过点M时,PM+PB的值最小
∴PM+PB的最小值是MD+BC=3+1=4
∵OD=3,OA=2
由勾股定理有AD=
又可证DO是圆B的切线
∴OD2=DC?AD
∴CD=,
则AC=AD-CD=
由△PDC∽△BAC,得:=
即DP=
∴点P的坐标为(-3,).
解析分析:(1)直径是OA,圆心为B,故B(0,1),根据tan∠1=tan∠2=,分别解直角△OKC,△AKC可得C点坐标为(,),又A(0,2),可求出直线BC解析式;
(2)本题