如图,边长为 $8$ 的正方形 $OABC$ 的两边在坐标轴上,以点 $C$ 为顶点的抛物线经过点 $A$,点 $P$ 是抛物线上点 $A,C$ 间的一个动点(含端点),过点 $P$ 作 $PF\perp BC$ 于点 $F$.点 $D,E$ 的坐标分别为 $\left(0,6\right),\left(-4,0\right)$,连接 $PD,PE,DE$.
【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. 小明探究点 $P$ 的位置发现:当点 $P$ 与点 $A$ 或点 $C$ 重合时,$PD$ 与 $PF$ 的差为定值.进而猜想:对于任意一点 $P$,$PD$ 与 $PF$ 的差为定值.请你判断该猜想是否正确,并说明理由;
    标注
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      代几综合
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      函数与线段
    答案
    正确
    解析
    由题意得点 $A,B,C$ 的坐标分别为 $(-8,0),(-8,8),(0,8)$.
    可设抛物线的解析式为 $y=ax^2+8$,
    将点 $A$ 坐标代入,得 $a=-\dfrac 18$.
    所以抛物线的解析式为 $y=-\dfrac 18x^2+8$.
    设点 $P$ 的坐标为 $\left(x,-\dfrac 18x^2+8\right)$,则 $PF=8-\left(-\dfrac 18x^2+8\right)=\dfrac 18x^2$.
    过点 $P$ 作 $PM\perp y$ 轴于点 $M$.则 $PD=\sqrt{PM^2+DM^2}=\sqrt{\left(\dfrac 18x^2+2\right)^2}=\dfrac 18x^2+2$.
    所以 $PD-PF=\dfrac 18x^2+2-\dfrac 18x^2=2$.
    故猜想正确.
  2. 小明进一步探究得出结论:若将"使 $\triangle PDE$ 的面积为整数"的点 $P$ 记作"好点",则存在多个"好点",且使 $\triangle PDE$ 的周长最小的点 $P$ 也是一个"好点".请直接写出所有"好点"的个数,并求出 $\triangle PDE$ 周长最小时"好点"的坐标.
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      代几综合
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      函数与线段
    答案
    "好点"共有 $11$ 个
    解析
    在点 $P$ 运动时,$DE$ 大小不变,
    所以 $ PE$ 与 $PD$ 的和最小时,$\triangle PDE$ 的周长最小.
    因为 $PD-PF=2$,
    所以 $ PD=PF+2$.
    所以 $PE+PD=PE+PF+2$.
    当 $P,E,F$ 三点共线时,$PE+PF$ 最小.
    此时点 $P$ 的横坐标都为 $-4$.
    将 $x=-4$ 代入 $y=-\dfrac 18x^2+8$,得 $y=6$.
    所以 $ P\left(-4,6\right)$,此时 $\triangle PDE$ 的周长最小,且 $\triangle PDE$ 的面积为 $12$,点 $P$ 恰为"好点".
    所以 $ \triangle PDE$ 的周长最小时"好点"的坐标为 $\left(-4,6\right)$ $\triangle PDE$ 的面积 $S=-\dfrac 14x^2-3x+4=-\dfrac 14\left(x+6\right)^2+13$.
    由 $-8\leqslant x\leqslant 0$,知 $4\leqslant S\leqslant 13$,
    所以 $S$ 的整数值有 $10$ 个.
    由函数图象知,当 $S=12$ 时,对应的"好点"有 $2$ 个.
    所以"好点"共有 $11$ 个.
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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