题目内容
【题目】对于平面直角坐标系xOy中的点P和⊙M(半径为r),给出如下定义:若点P关于点M的对称点为Q,且r≤PQ≤3r,则称点P为⊙M的称心点.
(1)当⊙O的半径为2时,
①如图1,在点A(0,1),B(2,0),C(3,4)中,⊙O的称心点是 ;
②如图2,点D在直线yx上,若点D是⊙O的称心点,求点D的横坐标m的取值范围;
(2)⊙T的圆心为T(0,t),半径为2,直线yx+1与x轴,y轴分别交于点E,F.若线段EF上的所有点都是⊙T的称心点,直接写出t的取值范围.
【答案】(1)①点A,B;②m或m;(2) ﹣2≤t≤1或2≤t.
【解析】
(1)①先求出点A,B,C关于点O的对称点A',B',C'进而求出AA',BB',CC',再判断即可得出结论;
②先求出点D的坐标,再利用新定义建立不等式求解即可得出结论;
(2)先求出点E,F坐标,进而求出∠EFO=60°,进而找出y轴上到线段EF的距离为2时的位置,再分情况利用新定义,即可得出结论.
(1)①∵A(0,1),
∴点A关于点O的对称点为A'(0,﹣1),
∴AA'=1﹣(﹣1)=2,
∵⊙O的半径为2,
∴点A是⊙O的称心点,
∵B(2,0),
∴点B关于点O的对称点为B'(﹣2,0),
∴BB'=2﹣(﹣2)=4,
∵⊙O的半径为2,
∴2<BB'<6,
∴点B是⊙O的称心点,
∵C(3,4),
∴点C关于点O的对称点为C'(﹣3,﹣4),
∴CC'25>3r,
∴点C不是⊙O的称心点,
故答案为:点A,B;
②∵点D在直线yx上,且点D的横坐标为m,
∴D的坐标为(m,m),
∴点D关于点O的对称点D'的坐标为(﹣m,m),
∴DD'4|m|,
∵点D是⊙O的称心点,且⊙O的半径为2,
∴2≤4|m|≤6,
∴m或m,
∴点D的横坐标m的取值范围是m或m;
(2)如图,
对于直线yx+1,
令x=0,
∴y=1,F(0,1),
∴OF=1,
令y=0,
∴x+1=0,
∴x,
∴E(,0),
∴OE,
在Rt△EOF中,tan∠EFO,
∴∠EFO=60°,
过y轴上一点H作直线EF的垂线交线段EF于G,
∵线段EF上的所有点都是⊙T的称心点,且⊙T的半径为2,
∴TG最小=2,
在Rt△FGT中,sin∠EFO,
∴FH,
∴OH=FH﹣OF1,
当点T从H向下移动时,GH,FH越来越长,EH越来越短,到点G和E重合之后,GH越来越长,
∵线段EF上的所有点都是⊙T的称心点,
∴FH=1﹣t≤3,
∴t≥﹣2,
EH≤3,
∴3,
∴t,
∴﹣2≤t≤1,
当点T从点H向上移动时,点T在FH上时,T到EF的距离小于2,此种情况不符合题意,
当点T从点F向上移动时,ET≥EF,
即:ET≥2,
∵线段EF上的所有点都是⊙T的称心点,
∴FH≥1,EH≤3,
∴t﹣1≥1,3,
∴2≤t,
且t的取值范围是﹣2≤t≤1或2≤t.