如图1，在平面直角坐标系中，点 $A$ 的坐标是 $(0,-2)$ ，在 $x$ 轴上任取一点 $M$ ，连接 $\mathit{AM}$ ，分别以点 $A$ 和点 $M$ 为圆心，大于 $\frac{1}{2}\mathit{AM}$ 的长为半径作弧，两弧相交于 $G$ ， $H$ 两点，作直线 $\mathit{GH}$ ，过点 $M$ 作 $x$ 轴的垂线 $l$ 交直线 $\mathit{GH}$ 于点 $P$ ．根据以上操作，完成下列问题．

探究：

（1）线段 $\mathit{PA}$ 与 $\mathit{PM}$ 的数量关系为 　 　，其理由为： 　　．

（2）在 $x$ 轴上多次改变点 $M$ 的位置，按上述作图方法得到相应点 $P$ 的坐标，并完成下列表格：

$M$ 的坐标	$\dots$	$(-2,0)$	$(0,0)$	$(2,0)$	$(4,0)$	$\dots$
$P$ 的坐标	$\dots$		$(0,-1)$	$(2,-2)$		$\dots$

猜想：

（3）请根据上述表格中 $P$ 点的坐标，把这些点用平滑的曲线在图2中连接起来；观察画出的曲线 $L$ ，猜想曲线 $L$ 的形状是 　　．

验证：

（4）设点 $P$ 的坐标是 $(x,y)$ ，根据图1中线段 $\mathit{PA}$ 与 $\mathit{PM}$ 的关系，求出 $y$ 关于 $x$ 的函数解析式．

应用：

（5）如图3，点 $B(-1,\sqrt{3})$ ， $C(1,\sqrt{3})$ ，点 $D$ 为曲线 $L$ 上任意一点，且 $\angle \mathit{BDC}<30°$ ，求点 $D$ 的纵坐标 $y_D$ 的取值范围．

科目 数学   题型 解答题   难度 较难

知识点： 作图—基本作图 二次函数的性质 二次函数综合题