已知抛物线 $y=a(x-1)^2-\dfrac{25}{3}$ 与 $x$ 轴交于 $A,B$ 两点(点 $A$ 在点 $B$ 左边),且过点 $D\left(5,-3\right)$,顶点为 $M$,直线 $MD$ 交 $x$ 轴于点 $F$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    代几综合
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    函数与圆
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    代几综合
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    函数与圆
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    代几综合
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    函数与圆
  1. 求 $a$ 的值和 $M$ 点的坐标;
    标注
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      代几综合
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      函数与圆
    答案
    $M(1,-\dfrac{25}{3})$,,$a=\dfrac13$
    解析
    由抛物线解析式可得 $M(1,-\dfrac{25}{3})$;
    把 $D(5,-3)$ 代入 $y=a(x-1)^2-\dfrac{25}{3}$,得 $a=\dfrac13$.
  2. 以 $AB$ 为直径画 $\odot P$,问:点 $D$ 在 $\odot P$ 上吗,为什么?
    标注
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      代几综合
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      函数与圆
    答案
    点 $D$ 在 $\odot P$ 上
    解析
    令 $y=0$,则 $\dfrac13(x-1)^2-\dfrac{25}{3}=0$,
    解得 $x_1=-4$,$x_2=6$.
    所以 $A(-4,0), B(6,0), P(1,0)$,且 $\odot P$ 的半径 $r=5$.
    过点 $D$ 作 $DE\perp x$ 轴于点 $E$,则 $E(5,0)$,连接 $DP$.在 $\mathrm{Rt}\triangle DEP$ 中,
    由勾股定理可得 $PD=\sqrt{PE^2+DE^2}=5=r$.
    所以点 $D$ 在 $\odot P$ 上.
  3. 直线 $MD$ 与 $\odot P$ 存在怎样的位置关系?请说明理由.
    标注
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      代几综合
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      函数与圆
    答案
    点 $D$ 在 $\odot P$ 上,所以直线 $MD$ 与 $\odot P$ 相切
    解析
    设直线 $MD$ 的函数解析式为 $y=kx+b (k\ne 0)$,
    把 $M(1,-\dfrac{25}{3}),D(5,-3)$ 代入得
    $\begin{cases}-\dfrac{25}{3}=k+b,\\-3=5k+b,\end{cases}$ 解得 $\begin{cases}k=\dfrac43,\\b=-\dfrac{29}{3}.\end{cases}$
    所以直线 $MD$ 的函数解析式为 $y=\dfrac43x-\dfrac{29}{3}.$
    令 $y=0$,则 $0=\dfrac43x-\dfrac{29}{3}$,
    得 $x=\dfrac{29}{4}$,所以 $F\left(\dfrac{29}{4},0\right)$.
    因为 $DF^2=EF^2+DE^2=\dfrac{225}{16}$,$PF^2=\left(\dfrac{29}{4}-1\right)^2=\dfrac{625}{16}$,$DP^2=25$,
    所以 $DP^2+DF^2=PF^2$,
    则 $FD\perp DP$.
    而点 $D$ 在 $\odot P$ 上,所以直线 $MD$ 与 $\odot P$ 相切
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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