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第2课时 坐标系中的动点问题
(50分)
一、填空题(每题10分,共20分)
1.[2017·泰州]如图6-2-1,在平面内,线段AB=6,P为线段AB上的动点,三角形纸片CDE的边CD所在的直线与线段AB垂直相交于点P,且满足PC=PA,若点P沿AB方向从点A运动到点B,则点E运动的路径长为__6__.
图6-2-1 第1题答图
【解析】 如答图,E点运动的轨迹与C点运动的轨迹相同,C点运动的路径长是=6,故答案是6.
2.菱形OBCD在平面直角坐标系中的位置如图6-2-2所示,顶点B(2,0),∠DOB=60°,P是对角线OC上一个动点,E(0,-1),当EP+BP最短时,点P的坐标为____.
图6-2-2 第2题答图
【解析】 如答图,连结DE交OC于点P,则点P满足EP+BP最短.延长CD交y轴于点F,则CF⊥y轴,∵四边形OBCD是菱形,∴OD=CD=OB=2,∵∠DOB=60°,则∠DOF=30°,∴DF=1,OF=,∴D(1,),C(3,).设直线DE的解析式为y=kx-1,将点D坐标代入,则k-1=,∴k=+1,则y=(+1)x-1,设直线OC的表达式为y=mx,将点C坐标代入,则3m=
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,∴m=,则y=x,由
解得∴点P的坐标为(2-3,2-).
二、解答题(共30分)
图6-2-3
3.(15分)[2016·长沙]如图6-2-3,直线l:y=-x+1与x轴,y轴分别交于A,B两点,P,Q是直线l上的两个动点,且点P在第二象限,点Q在第四象限,∠POQ=135°.
(1)求△AOB的周长;
(2)设AQ=t>0,试用含t的代数式表示点P的坐标;
(3)当动点P,Q在直线l上运动到使得△AOQ与△BPO的周长相等时,记tan∠AOQ=m,若过点A的二次函数y=ax2+bx+c同时满足以下两个条件:
①6a+3b+2c=0;
②当m≤x≤m+2时,函数y的最大值等于,求二次项系数a的值.
解: (1)在函数y=-x+1中,令x=0,得y=1,
∴B(0,1),
令y=0,得x=1,∴A(1,0),
则OA=OB=1,AB=,
∴△AOB的周长为1+1+=2+;
(2)∵OA=OB,∴∠ABO=∠BAO=45°,
∴∠PBO=∠QAO=135°,
∴∠BPO=∠OBA-∠POB=45°-∠POB,
∴∠AOQ=∠POQ-∠BOA-∠POB=45°-∠POB,即∠BPO=∠AOQ,
∴△PBO∽△OAQ,
∴=,∴PB==,
如答图,过点P作PH⊥OB于点H,
第3题答图
则△PHB为等腰直角三角形.
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∵PB=,∴PH=HB=,
∴P;
(3)由(2)可知△PBO∽△OAQ,若它们的周长相等,则相似比为1,即全等,
∴PB=OA,∴=1,∴t=1,
同理可得Q,∴m==-1,
∵抛物线经过点A,∴a+b+c=0,
又∵6a+3b+2c=0,∴b=-4a,c=3a,
对称轴为直线x=2,当-1≤x≤+1时,
①若a>0,则开口向上,
由题意,得x=-1时,取得最大值=2+2,
即(-1)2a+(-1)b+c=2+2,
解得a=;
②若a<0,则开口向下,
由题意,得x=2时,取得最大值2+2,
即4a+2b+c=2+2,解得a=-2-2.
综上所述,所求a的值为或-2-2.
4.(15分)如图6-2-4,已知在平面直角坐标系xOy中,O是坐标原点,以P(1,1)为圆心的⊙P与x轴,y轴分别相切于点M和点N.点F从点M出发,沿x轴正方向以每秒1个单位长度的速度运动,连结PF,过点P作PE⊥PF交y轴于点E.设点F运动的时间是t s(t>0).
图6-2-4
(1)若点E在y轴的负半轴上,求证:PE=PF;
(2)在点F运动过程中,设OE=a,OF=b,试用含a的代数式表示b;
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(3)作点F关于点M的对称点F′.经过M,E和F′三点的抛物线的对称轴交x轴于点Q,连结QE.在点F运动过程中,是否存在某一时刻,使得以点Q,O,E为顶点的三角形与以点P,M,F为顶点的三角形相似,若存在,请直接写出t的值;若不存在,请说明理由.
第4题答图①
解:(1)证明:如答图①,连结PM,PN.
∵⊙P与x轴,y轴分别相切于点M和点N,
∴PM⊥MF,PN⊥ON且PM=PN,
∴∠PMF=∠PNE=90°且∠NPM=90°.
∵PE⊥PF,∴∠1=∠3=90°-∠2.
在△PMF和△PNE中,
∴△PMF≌△PNE(ASA),∴PE=PF;
(2)分两种情况:
第4题答图②
①当t>1时,点E在y轴的负半轴上,如答图②,
由(1)得△PMF≌△PNE,
∴NE=MF=t,PN=PM=1,
∴b=OF=OM+MF=1+t,a=NE-ON=t-1.
∴b-a=1+t-(t-1)=2,
∴b=2+a;
②当01时,b=2+a;
当0