如图甲,分别以两个彼此相邻的正方形OABC与CDEF的边OC、OA所在直线为x轴、y轴建立平面直角坐标系(O、C、F三点在x轴正半轴上).若⊙P过A、B、E三点(圆心在x轴上),抛物线经过A、C两点,与x轴的另一交点为G,M是FG的中点,正方形CDEF的面积为1.
(1)求B点坐标;
(2)求证:ME是⊙P的切线;
(3)设直线AC与抛物线对称轴交于N,Q点是此对称轴上不与N点重合的一动点,①求△ACQ周长的最小值;②若FQ=t,S△ACQ=S,直接写出S与t之间的函数关系式.
如图甲,分别以两个彼此相邻的正方形OABC与CDEF的边OC、OA所在直线为x轴、y轴建立平面直角坐标系(O、C、F三点在x轴正半轴上).若⊙P过A、B、E三点(圆心在x轴上),抛物线经过A、C两点,与x轴的另一交点为G,M是FG的中点,正方形CDEF的面积为1.
(1)求B点坐标;
(2)求证:ME是⊙P的切线;
(3)设直线AC与抛物线对称轴交于N,Q点是此对称轴上不与N点重合的一动点,①求△ACQ周长的最小值;②若FQ=t,S△ACQ=S,直接写出S与t之间的函数关系式.
解:(1)如图甲,连接PE、PB,设PC=n
∵正方形CDEF面积为1∴CD=CF=1
根据圆和正方形的对称性知OP=PC=n
∴BC=2PC=2n
而PB=PE,
∴
解得n=1 (舍去)
∴BC=OC=2 ∴B点坐标为(2,2)
(2)如图甲,由(1)知A(0,2),C(2,0)
∵A,C在抛物线上∴ ∴
∴抛物线的解析式为
即
∴抛物线的对称轴为x=3,即EF所在直线
∵C与G关于直线x=3对称, ∴CF=FG=1 ∴FM=FG=
在Rt△PEF与Rt△EMF中
=
,
∴
=
∴△PEF∽△EMF
∴∠EPF=∠FEM∴∠PEM=∠PEF+∠FEM=∠PEF+∠EPF=90°
∴ME与⊙P相切
(注:其他方法,参照给分)
(3)①如图乙,延长AB交抛物线于,连
交对称轴x=3于Q,连AQ则有AQ=
Q,△ACQ周长的最小值为(AC+
C)的长
∵A与关于直线x=3对称∴A(0,2),
(6,2)
∴C=
(6-2),
而AC=
∴△ACQ周长的最小值为
③ 当Q点在F点上方时,S=t+1
④ 当Q点在线段FN上时,S=1-t
⑤ 当Q点在N点下方时,S=t-1