题目内容

13.在平面直角坐标系中,O为坐标原点,点A坐标为(-2$\sqrt{3}$,0),∠OAB=90°,∠AOB=30°,将△OAB绕点O按顺时针方向旋转,旋转角为α(0°<α≤150°),在旋转过程中,点A、B的对应点分别为点A′、B′.
(Ⅰ)如图1,当α=60°时,直接写出点A′(-$\sqrt{3}$,3)、B′(0,4)的坐标;
(Ⅱ)如图2,当α=135°时,过点B′作AB的平行线交AA′延长线于点C,连接BC,AB′.
①判断四边形AB′CB的形状,并说明理由,
②求此时点A′和点B′的坐标;
(Ⅲ)当α由30°旋转到150°时,(Ⅱ)中的线段B′C也随之移动,请求出B′C所扫过的区域的面积?(直接写出结果即可).

分析 (Ⅰ)如图1中,作A′E⊥OB′于E.解直角三角形求出EO,A′E即可解决问题;
(Ⅱ)①如图2中,结论:四边形AB′CB是平行四边形.只要证明B′C∥AB,B′C=AB;
②过点A′作A′E⊥x轴于E.过点B′作B′F⊥A′E于F,解直角三角形求出OE、EF、B′F即可;
(Ⅲ)B′C扫过的面积=S平行四边形B′B″C″C′,由此计算即可;

解答 解:(Ⅰ)如图1中,作A′E⊥OB′于E.

在Rt′△OA′B′中,∵∠A′OB′=30°,OA′=2$\sqrt{3}$,
∴cos30°=$\frac{OA′}{OB′}$,
∴OB′=4,
∴B′(0,4),
在Rt△OA′E中,∵OA′=2$\sqrt{3}$,
∴A′E=$\sqrt{3}$,OE=$\sqrt{3}$A′E=3,
∴A′(-$\sqrt{3}$,3).
故答案为(-$\sqrt{3}$,3),(0,4).

(Ⅱ)①如图2中,结论:四边形AB′CB是平行四边形.
理由:∵B′C∥AB,
∴∠B′CA=∠BAC,
∵∠BAC+∠CAO=90°,
∴∠B′CA′+∠CAO=90°,
又∵∠B′A′C+∠OA′A=90°,且旋转得到OA=OA′,则∠CAO=∠OA′A,
∴∠B′CA′=∠B′A′C,
∴B′C=B′A′,
又∵A′B′=AB,
∴B′C=AB,
∴四边形AB′CB是平行四边形.

②过点A′作A′E⊥x轴于E.

由A(-2$\sqrt{3}$,0),可得OA=2$\sqrt{3}$,
又∵∠OAB=90°,∠AOB=30°,
∴AB=2,OB=4,则OA′=2$\sqrt{3}$,A′B′=2,
由∠AOA′=135°,得到∠A′OE=45°,
∴OE=A′E=$\frac{\sqrt{2}}{2}$OA′=$\sqrt{6}$,
∴点A′($\sqrt{6}$,$\sqrt{6}$),
过点B′作B′F⊥A′E于F,
由∠EA′O=45°,得∠EA′B′=45°,
∴B′F=A′F=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×2=$\sqrt{2}$,
∴EF=$\sqrt{6}$-$\sqrt{2}$,OE+B′F=$\sqrt{6}$+$\sqrt{2}$,
∴点B′($\sqrt{6}$+$\sqrt{2}$,$\sqrt{6}$-$\sqrt{2}$).

(Ⅲ)如图3中,

B′C扫过的面积=S平行四边形B′B″C″C′=6×2=12.

点评 本题考查三角形综合题、旋转变换、解直角三角形、锐角三角函数、平行四边形的性质等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造直角三角形解决问题,属于中考压轴题.

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