Question

在平面直角坐標(biāo)系xOy中，已知二次函數(shù)y＝x²＋mx＋n的圖象經(jīng)過點A(2，0)和點B(1，－)，直線l經(jīng)過拋物線的頂點且與y軸垂直，垂足為Q．

(1)求該二次函數(shù)的表達式；

(2)設(shè)拋物線上有一動點P從點B處出發(fā)沿拋物線向上運動，其縱坐標(biāo)y₁隨時間t(t≥0)的變化規(guī)律為y₁＝－＋2t．現(xiàn)以線段OP為直徑作⊙C．

①當(dāng)點P在起始位置點B處時，試判斷直線l與⊙C的位置關(guān)系，并說明理由；在點P運動的過程中，直線l與⊙C是否始終保持這種位置關(guān)系？請說明你的理由；

②若在點P開始運動的同時，直線l也向上平行移動，且垂足Q的縱坐標(biāo)y₂隨時間t的變化規(guī)律為y₂＝－1＋3t，則當(dāng)t在什么范圍內(nèi)變化時，直線l與⊙C相交？此時，若直線l被⊙C所截得的弦長為a，試求a²的最大值．

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)將點和點的坐標(biāo)代入，得，解得， 　　∴二次函數(shù)的表達式為；3分 　　(2)①當(dāng)點在點處時，直線與相切，理由如下： 　　∵點，∴圓心的坐標(biāo)為，∴的半徑為， 　　又拋物線的頂點坐標(biāo)為(0，－1)，即直線l上所有點的縱坐標(biāo)均為－1，從而圓心C到直線l的距離為，∴直線與相切；5分 　　在點運動的過程中，直線與始終保持相切的位置關(guān)系，理由如下： 　　方法一：設(shè)點，則圓心的坐標(biāo)為，∴圓心C到直線l的距離為，又∵，∴，則的半徑為， 　　∴直線與始終相切．7分 　　方法二：設(shè)點≥1)，則圓心的坐標(biāo)為，∴的半徑為，而圓心C到直線l的距離為，∴直線與始終相切．7分 　　②由①知，圓C的半徑為． 　　又∵圓心C的縱坐標(biāo)為，直線l上的點的縱坐標(biāo)為，所以 　　(ⅰ)當(dāng)≥，即≤時，圓心C到直線l的距離為，則由，得，解得， 　　∴此時≤；8分 　　(ⅱ)當(dāng)＜，即＞時，圓心C到直線l的距離為，則由，得，解得， 　　∴此時＜； 　　綜上所述，當(dāng)時，直線與相交．9分 　　(說明：若學(xué)生就寫成≤或＜，得全分；若學(xué)生依據(jù)直觀，只考慮圓心C在直線l下方的情況，解出后，就得，也給全分) 　　∵當(dāng)時，圓心C到直線l的距離為，又半徑為， 　　∴，11分 　　∴當(dāng)時，取得最大值為．12