如圖,在平面直角坐標系xOy中,一動直線l從y軸出發,以每秒1個單位長度的速度沿x軸向右平移,直線l與直線y=x相交於點

題目:

如圖,在平面直角坐標系xOy中,一動直線l從y軸出發,以每秒1個單位長度的速度沿x軸向右平移,直線l與直線y=x相交於點P,以OP爲半徑的⊙P與x軸正半軸交於點A,與y軸正半軸交於點B.設直線l的運動時間爲t秒.

(1)填空:當t=1時,⊙P的半徑爲______,OA=______,OB=______;
(2)若點C是坐標平面內一點,且以點O、P、C、B爲頂點的四邊形爲平行四邊形.
①請你直接寫出所有符合條件的點C的坐標;(用含t的代數式表示)
②當點C在直線y=x上方時,過A、B、C三點的⊙Q與y軸的另一個交點爲點D,連接DC、DA,試判斷△DAC的形狀,並說明理由.

解答:

(1)
2,OA=2,OB=2; …(3分)
(2)①符合條件的點C有3個,如圖1.
連接PA,∵∠AOB=90°,由圓周角定理可知,AB爲圓的直徑,點A、P、B共線.
∵圓心P在直線y=x上,∴∠POA=∠POB=45°,
又∵PO=PA=PB,∴△POB與△POA均爲等腰直角三角形.
設動直線l與x軸交於點E,則有E(t,0),P(t,t),B(0,2t).
∵OBPC1爲平行四邊形,∴C1P=OB=2t,C1E=C1P+PE=2t+t=3t,
∴C1(t,3t);
同理可求得:C3(t,-t);
∵OPBC2爲平行四邊形,且PB=PO,∠OPB=90°,
∴▱OPBC2爲正方形,其對角線OB位於y軸上,則點P與點C2關於x軸對稱,
∴C2(-t,t);
∴符合條件的點C有3個,分別爲C1(t,3t)、C2(-t,t)、C3(t,-t);…(7分)
②△DAC是等腰直角三角形.理由如下:
當點C在第一象限時,如圖2,連接DA、DC、PA、AC.
由(2)可知,點C的坐標爲(t,3t),由點P坐標爲(t,t),點A坐標爲(2t,0),點B坐標爲(0,2t),
可知OA=OB=2t,△OAB是等腰直角三角形,
又PO=PB,進而可得△OPB也是等腰直角三角形,則∠POB=∠PBO=45°.
∵∠AOB=90°,∴AB爲⊙P的直徑,∴A、P、B三點共線,
又∵BC∥OP,∴∠CBE=∠POB=45°,
∴∠ABC=180°-∠CBE-∠PBO=90°,
∴AC爲⊙Q的直徑,∴DA⊥DC…(9分)
∴∠CDE+∠ADO=90°
過點C作CE⊥y軸於點E,則有∠DCE+∠CDE=90°,∴∠ADO=∠DCE,
∴Rt△DCE∽Rt△ADO,

EC
OD=
DE
AO,即
t
OD=
3t−OD
2t,
解得OD=t或OD=2t
依題意,點D與點B不重合,∴捨去OD=2t,只取OD=t,

EC
OD=1,即相似比爲1,此時兩個三角形全等,則DC=AD,
∴△DAC是等腰直角三角形.…(11分)
當點C在第二象限時,如圖3,同上可證△DAC也是等腰直角三角形. …(12分)
綜上所述,當點C在直線y=x上方時,△DAC必爲等腰直角三角形.…(13分)

試題解析:

(1)利用垂徑定理、等腰直角三角形的性質求解;
(2)①本問關鍵是畫出符合條件的圖形,總共有3種情況,如答圖1所示,注意不要遺漏;
②關鍵點在於:首先,本問的圖形比較複雜,需正確作出圖形;其次,找到線段CD與AD之間的關聯,這就是Rt△DCE∽Rt△ADO,通過計算可知其相似比爲1,即兩個三角形全等,從而得到CD=AD,△DAC爲等腰直角三角形;
本問符合條件的點C有2個,因此存在兩種情形,分別如答圖2和答圖3所示,注意不要遺漏.

名師點評:

本題考點: 圓的綜合題.
考點點評: 本題是代數幾何綜合題,綜合考查了圓、一次函數、平行四邊形、正方形、等腰直角三角形、相似三角形、全等三角形等知識點,圖形複雜,難度較大,對學生的數學能力要求很高.本題容易失分之處在於:其一,(2)①問中有三種情形,(2)②問中有兩種情形,學生容易遺漏;其二,(2)②問中找不到線段AD與CD之間的關聯關係(Rt△DCE∽Rt△ADO),從而無從判斷△DAC的形狀.

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