题目内容
【题目】如图所示,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,直线y=kx+b经过点A(﹣2,﹣1),交y轴负半轴于点B,且∠ABO=30°,过点A作直线AC⊥x轴于点C,点P在直线AC上.
(1)k= ;b= ;
(2)设△ABP的面积为S,点P的纵坐标为m.
①当m>0时,求S与m之间的函数关系式;
②当S=2时,求m的值;
③当m>0且S=4时,以BP为边作等边△BPQ,请直接写出符合条件的所有点Q的坐标.
【答案】(1)k=﹣;b=﹣1﹣2;(2)①S=1+m;②m的值为1或﹣3;③点Q的坐标为(﹣4﹣2,1﹣2)或(2+2,1)
【解析】
(1)CD=AC=,AD=2CD=,则B(0,-1-2),把点B和A(-2,-1)代入y=kx+b,即可求解;
(2)①当m>0,△ABP的面积为S=(1+m)×2=1+m,即S=1+m;
②-1<m≤0时,△ABP的面积为S=(1+m)×2=1+m,即S=1+m;当m<-1时,△ABP的面积为S=(-1-m)×2=-1-m,即S=-1-m;即可求解;
③以证明△BPQ是等边三角形、△BQE≌△PBF(AAS),、△PQ'G≌△PBF(AAS),即可求解.
解:(1)设直线y=kx+b与x轴交于点D,如图所示:
∵点A(﹣2,﹣1),
∴OC=2,AC=1,
∵AC⊥x轴,OB⊥x轴,
∴AC∥OB,
∴∠CAD=∠ABO=30°,
∴CD=AC=,
∴AD=2CD=,
OD=CD+OC=+2,
∴BD=2OD=+4,OB=OD=1+2,
∴B(0,﹣1﹣2),
把点B和A(﹣2,﹣1)代入y=kx+b得:并解得:
∴y=﹣x﹣1﹣2,
故答案为:﹣;
(2)①当m>0,如图1所示:
则PC=m,AP=AC+PC=1+m,
∴△ABP的面积为S=(1+m)×2=1+m,即S=1+m;
②﹣1<m≤0时,如图2所示:
则AP=1+m,
∴△ABP的面积为S=(1+m)×2=1+m,即S=1+m;
当m<﹣1时,如图3所示:
则AP=﹣1﹣m,
∴△ABP的面积为S=(﹣1﹣m)×2=﹣1﹣m,即S=﹣1﹣m;
把S=2代入S=1+m得:2=1+m,
解得:m=1;
把S=2代入S=﹣1﹣m得:2=﹣1﹣m,
解得:m=﹣3;
综上所述,当S=2时,m的值为1或﹣3;
③以BP为边作等边△BPQ和等边△BPQ',作QE⊥y轴于E,PF⊥y轴于F,如图4所示:
则PF=2,OF=3,BF=OF+OB=4+2,
当m>0且S=4时,4=1+m,
解得:m=3,
∴P(﹣2,3),
∴PC=3,AP=1+3=4,
∵AB=BD﹣AD=4,
∴AP=AB,
∴∠ABP=∠APB=∠CAD=15°,
∵AC∥OB,
∴∠PBF=∠APB=15°,
∵△BPQ是等边三角形,
∴BQ=BP,∠PBQ=60°,
∴∠QBE=75°,∴∠BQE=90°﹣75°=15°=∠PBF,
在△BQE和△PBF中,
∠QEB=∠BFP=90°,∠BQE=∠PBF,BQ=PB,
∴△BQE≌△PBF(AAS),
∴QE=BF=4+2,BE=PF=2,
∴OE=OB﹣BE=2﹣1,
∴点Q的坐标为(﹣4﹣2,1﹣2);
作Q'G⊥PC于G,交y轴于E',
同理:△PQ'G≌△PBF(AAS),
∴Q'G=BF=4+2,PG=PF=2,
∴OE'=Q'G﹣OC=2+2,CG=PC﹣PG=1,
∴点Q'的坐标为(2+2,1);
综上所述,点Q的坐标为(﹣4﹣2,1﹣2)或(2+2,1).