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(2014•咸宁)如图1,P(m,n)是抛物线y=x24-1上任意一点,l是过点(0,-2)且与x轴平行的直线,过点P作直线PH⊥l,垂足为H.探究(1)填空:当m=0时,OP=11,PH=11;当m=4时,OP=55,PH=55;

题目详情
(2014•咸宁)如图1,P(m,n)是抛物线y=
x2
4
-1上任意一点,l是过点(0,-2)且与x轴平行的直线,过点P作直线PH⊥l,垂足为H.
【探究】
(1)填空:当m=0时,OP=11,PH=11;当m=4时,OP=55,PH=55;
【证明】
(2)对任意m,n,猜想OP与PH的大小关系,并证明你的猜想.
【应用】
(3)如图2,已知线段AB=6,端点A,B在抛物线y=
x2
4
-1上滑动,求A,B两点到直线l的距离之和的最小值.
▼优质解答
答案和解析
(1)OP=1,PH=1;OP=5,PH=5.
如图1,记PH与x轴交点为Q,

当m=0时,P(0,-1).此时OP=1,PH=1.
当m=4时,P(4,3).此时PQ=3,OQ=4,
∴OP=
PQ2+OQ2
=5,PH=yP-(-2)=3-(-2)=5.

(2)猜想:OP=PH.
证明:过点P作PQ⊥x轴于Q,
∵P在二次函数y=
x2
4
-1上,
∴设P(m,
m2
4
-1),则PQ=|
m2
4
-1|,OQ=|m|,
∵△OPQ为直角三角形,
∴OP=
PQ2+OQ2
=
(
m2
4
−1)2+m2
=
(
m2
4
)2+
m2
2
+1
=
(
m2
4
+1)2
=
m2
4
+1,
  PH=yP-(-2)=(
m2
4
-1)-(-2)=
m2
4
+1,
∴OP=PH.

(3)如图2,连接OA,OB,过点A作AC⊥l于C,过点B作BD⊥l于D,此时AC即为A点到l的距离,BD即为B点到l的距离.

①当AB不过O点时,连接OA,OB,
在△OAB中,OA+OB>AB=6,
由上述结论得:AC=OA,BD=OB,
∴AC+BD>6;
②当AB过O点时,AC+BD=OA+OB=AB=6,
所以AC+BD的最小值为6,
即A,B两点到直线l的距离之和的最小值为6.