题目内容
【题目】如图所示,菱形ABCD的顶点A、B在x轴上,点A在点B的左侧,点D在y轴的正半轴上,∠BAD=60°,点A的坐标为(﹣2,0).
(1)求C点的坐标;
(2)求直线AC的函数关系式;
(3)动点P从点A出发,以每秒1个单位长度的速度,按照A→D→C→B→A的顺序在菱形的边上匀速运动一周,设运动时间为t秒.求t为何值时,以点P为圆心、以1为半径的圆与对角线AC相切?
【答案】(1)C(4,2);
(2)直线AC的解析式为:y=x+;
(3)当t=2、6、10、14时,以点P为圆心、以1为半径的圆与对角线AC相切.
【解析】
试题分析:(1)在Rt△AOD中,根据OA的长以及∠BAD的正切值,即可求得OD的长,从而得到D点的坐标,然后由菱形的邻边相等和对边相互平行来求点C的坐标;
(2)根据点A、C的坐标,利用待定系数法可求得直线AD的解析式.
(3)由于点P沿菱形的四边匀速运动一周,那么本题要分作四种情况考虑:
在Rt△OAD中,易求得AD的长,也就得到了菱形的边长,而菱形的对角线平分一组对角,那么∠DAC=∠BAC=∠BCA=∠DCA=30°;
①当点P在线段AD上时,若⊙P与AC相切,由于∠PAC=30°,那么AP=2R(R为⊙P的半径),由此可求得AP的长,即可得到t的值;
②③④的解题思路与①完全相同,只不过在求t值时,方法略有不同.
试题解析:(1)∵点A的坐标为(﹣2,0),∠BAD=60°,∠AOD=90°,
∴OD=OAtan60°=2,AD=4,
∴点D的坐标为(0,2),
又∵AD=CD,CD∥AB,
∴C(4,2);
(2)设直线AC的函数表达式为y=kx+b(k≠0),
∵A(﹣2,0),C(4,2),
∴,
解得.
故直线AC的解析式为:y=x+;
(3)∵四边形ABCD是菱形,
∴∠DCB=∠BAD=60°,
∴∠1=∠2=∠3=∠4=30°,
AD=DC=CB=BA=4,(5分)
如图所示:
①点P在AD上与AC相切时,
连接P1E,则P1E⊥AC,P1E=r,
∵∠1=30°,
∴AP1=2r=2,
∴t1=2.
②点P在DC上与AC相切时,
CP2=2r=2,
∴AD+DP2=6,
∴t2=6.
③点P在BC上与AC相切时,
CP3=2r=2,
∴AD+DC+CP3=10,
∴t3=10.
④点P在AB上与AC相切时,
AP4=2r=2,
∴AD+DC+CB+BP4=14,
∴t4=14,
∴当t=2、6、10、14时,以点P为圆心、以1为半径的圆与对角线AC相切.