已知抛物线 $y=ax^2+bx+c$ 的顶点为 $\left(1,0\right)$,与 $y$ 轴的交点坐标为 $\left(0,\dfrac14\right)$,$R\left(1,1\right)$ 是抛物线对称轴 $l$ 上的一点.
【难度】
【出处】
【标注】
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    代几综合
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    函数与线段
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    代几综合
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    函数与线段
  1. 若 $P$ 是抛物线上的一个动点(如图1),求证:点 $P$ 到 $R$ 的距离与点 $P$ 到直线 $y=-1$ 的距离恒相等;
    标注
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      函数与线段
    答案
    解析
    由题意可设抛物线解析式为 $y=a\left(x-1\right)^2$,
    把 $\left(0, \dfrac14\right)$ 代入得 $a=\dfrac14 $,
    所以抛物线解析式为 $y=\dfrac14 \left(x-1\right)^2$.
    如图 1,设点 $P$ 的坐标为 $\left(x,\dfrac14\left(x-1\right)^2\right)$,则 $PM=\dfrac14\left(x-1\right)^2+1$,
    因为
    $\begin{split} PR^2&=\left(x-1\right)^2+\left[\dfrac14\left(x-1\right)^2-1\right]^2\\&=\left(x-1\right)^2+\left[\dfrac14\left(x-1\right)\right]^4-\dfrac12\left(x-1\right)^2+1\\&=\left[\dfrac14\left(x-1\right)\right]^4+\dfrac12\left(x-1\right)^2+1\\&=\left[\dfrac14\left(x-1\right)^2+1\right]^2,\end{split}$
    所以 $PR=\dfrac14\left(x-1\right)^2+1=PM$,
    即点 $P$ 到 $R$ 的距离与点 $P$ 到直线 $y=-1$ 的距离恒相等.
  2. 设直线 $PR$ 与抛物线的另一交点为 $Q$,$E$ 为线段 $PQ$ 的中点,过点 $P,E,Q$ 分别作直线 $y=-1$ 的垂线.垂足分别为 $M,F,N$(如图2).求证:$PF\perp QF$.
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    答案
    解析
    由 $(1)$ 得 $QN=QR$,$PR=PM$,
    所以 $ PQ=PR+QR=PM+QN$.
    因为 $EF\perp MN$,$QN\perp MN$,$PM\perp MN$,
    而 $E$ 为线段 $PQ$ 的中点,
    所以 $ EF$ 为梯形 $PMNQ$ 的中位线,
    所以 $EF=\dfrac12\left(QN+PM\right)=\dfrac12 PQ$,
    所以 $EF=EQ=EP$,
    所以点 $F$ 在以 $PQ$ 为直径的圆上,
    所以 $\angle PFQ=90^\circ $,即 $PF\perp QF$.
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
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