已知:如图,点A在y轴上,⊙A与x轴交于B、C两点,与y轴交于点D(0,3)和点E(0, -1)
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(1)解法一:连接AC

∵DE为⊙A的直径,DE⊥BC

∴BO=CO

∵D(0,3),E(0,-1)

∴DE=|3-(-1)|=4,OE=1

∴AO=1,AC=

1

2 DE=2

在Rt△AOC中,AC 2=AO 2+OC 2
∴OC=

3
∴C(
3 ,0),B(
3 ,0)
设经过B、E、C三点的抛物线的解析式为 y=a(x-

3 )(x+

3 ) ,

则-1=a(0-

3 )(0+

3 )

解得a=

1

3

∴y=

1

3 (x-

3 )(x+

3 )=

1

3 x 2-1(2分).

解法二:∵DE为⊙A的直径,DE⊥BC

∴BO=CO

∴OC 2=OD•OE

∵D(0,3),E(0,-1)

∴DO=3,OE=1

∴OC2=3×1=3

∴OC=

3

∴C(

3 ,0),B(-

3 ,0)

以下同解法一;

(2)解法一:过点P作PF⊥y轴于F,过点Q作QN⊥y轴于N

∴∠PFA=∠QNA=90°,F点的纵坐标为t

N点的纵坐标为y

∵∠PAF=∠QAN,PA=QA

∴△PFA≌△QNA

∴FA=NA

∵AO=1

∴A(0,1)

∴|t-1|=|1-y|

∵动切线PM经过第一、二、三象限

观察图形可得1<t<3,-1<y<1.

∴t-1=1-y.

即y=-t+2.

∴y关于t的函数关系式为y=-t+2(1<t<3)(5分)

解法二:(i)当经过一、二、三象限的切线PM运动到使得Q点与C点重合时,y=0

连接PB

∵PC是直径

∴∠PBC=90°

∴PB⊥x轴,

∴PB=t.

∵PA=AC,BO=OC,AO=1,

∴PB=2AO=2,

∴t=2.

即t=2时,y=0.

(ii)当经过一、二、三象限的切线

PM运动使得Q点在x轴上方时,y>0

观察图形可得1<t<2

过P作PS⊥x轴于S,过Q作QT⊥x轴于T

则PS ∥ AO ∥ QT

∵点A为线段PQ的中点

∴点O为线段ST的中点

∴AO为梯形QTSP的中位线

∴AO=

QT+PS

2

∴1=

y+t

2

∴y=-t+2.

∴y=-t+2(1<t<2).

(iii)当经过一、二、三象限的切线PM运动使得Q点在x轴下方时,y<0,观察图形可得2<t<3

过P作PS⊥x轴于S,过Q作QT⊥x轴于T,设PQ交x轴于R

则QT ∥ PS

∴△QRT ∽ △PRS

QT

PS =

QR

PR

设AR=m,则

-y

t =

2-m

2+m &&(1)

又∵AO⊥x轴,

∴AO ∥ PS

∴△ROA ∽ △RSP

AO

PS =

RA

RP

1

t =

m

2+m &&(2)

由(1)、(2)得y=-t+2

∴y=-t+2(2<t<3)

综上所述:y与t的函数关系式为y=-t+2(1<t<3)(5分)

(3)解法一:当y=0时,Q点与C点重合,连接PB

∵PC为⊙A的直径

∴∠PBC=90°

即PB⊥x轴

∴s=-

3

将y=0代入y=-t+2(1<t<3),得0=-t+2

∴t=2∴P(-

3 ,2)

设切线PM与y轴交于点I,则AP⊥PI

∴∠API=9

在△API与△AOC中

∵∠API=∠AOC=90°,∠PAI=∠OAC

∴△API ∽ △AOC

AP

AO =

AI

AC

∴I点坐标为(0,5)

设切线PM的解析式为y=kx+5(k≠0),

∵P点的坐标为 (-

3 ,2) ,

∴2=-

3 k+5.

解得k=

3 ,

∴切线PM的解析式为y=

3 x+5(7分)

设切线PM与抛物线y=

1

3 x 2-1交于G、H两点

y=

1

3 x 2 -1

y=

3 x+5

可得x 1=

3

3 -3

11

2 , x 2 =

3

3 +3

11

2

因此,G、H的横坐标分别为

3

3 -3

11

2 、

3

3 +3

11

2

根据图象可得抛物线在切线PM下方的点的横坐标x的取值范围是

3

3 -3

11

2 <x<

3

3 +3

11

2 (9分)

解法二:同(3)解法一

可得P(-

3 ,2)

∵直线PM为⊙A的切线,PC为⊙A的直径

∴PC⊥PM

在Rt△CPM与Rt△CBP中

cos∠PCM=

PC

CM =

CB

PC

∵CB=2

3 ,PC=4

∴CM=

P C 2

CB =

16

2

3 =

8

3

3

设M点的坐标为(m,0),

则CM=

3 -m=

8

3

3

∴m=-

5

3

3 .

即M(-

5

3

3 ,0).

设切线PM的解析式为y=kx+b(k≠0),

0=-

5

3

3 k+b 2=-

3 k+b.

解得

k=

3

b=5

∴切线PM的解析式为y=

3 x+5(7分)

以下同解法一.