题目内容

6.在平面直角坐标系xOy中,A(m,0),B(m+4,0),对于线段AB和x轴上方的点P给出如下定义:当45°≤∠APB≤90°时,称点P为线段AB的“半月点”.
(1)若 m=2时,
①在点C(3,1 ),D( 5,3 ),E( 2,4 )中,线段AB的“半月点”有D、E;
②在直线y=x+b上存在线段AB的“半月点”,求b的取值范围.
(2)请从下面两个问题中任选一个作答.
温馨提示:两题均答不重复计分.
问题一:直线y=-x+14与x轴交于点M,与y轴交于点N,若线段AB的所有“半月点”都在△MON内部,直接写出m的取值范围.
问题二:点G(3,-1),点P为线段AB的“半月点”,直线GP把线段AB分成1:3两部分,当m=1时,直接写出点P的横坐标的取值范围.

分析 (1)①如图画出“半月型”的图形即可判断;②当直线y=x+b经过点B(6,0)时,b=-6,当直线与$\widehat{AEB}$相切时,由$\left\{\begin{array}{l}{y=x+b}\\{(x-4)^{2}+(y-2)^{2}=8}\end{array}\right.$,消去y整理得到2x2+(2b-12)x+b2-4b+12=0,由题意△=0,可得b2+4b-12=0,解得b=2或-6,由此即可判断;
(2)问题一:易知“半月型”的大圆半径为2$\sqrt{2}$,小圆半径为2,当“半月型”与y轴相切时,m=2$\sqrt{2}$-2,当“半月型”与直线y=-x+14相切时,易知切点为(10,4),此时B(10,0),m=6,即可推出当$2\sqrt{2}-2$<m<6时,线段AB的所有“半月点”都在△MON内部.
问题二:如图3中,直线PG分线段AB三等分,①当直线PG经过Q(2,0)时,直线PG的解析式为y=-x+2,由$\left\{\begin{array}{l}{y=-x+2}\\{(x-3)^{2}{+y}^{2}=4}\end{array}\right.$解得M($\frac{5-\sqrt{7}}{2}$,$\frac{-1+\sqrt{7}}{2}$),
由$\left\{\begin{array}{l}{y=-x+2}\\{(x-3)^{2}+(y-2)^{2}=8}\end{array}\right.$,解得H($\frac{3-\sqrt{7}}{2}$,$\frac{\sqrt{7}+1}{2}$),可得点P的横坐标的范围为$\frac{{3-\sqrt{7}}}{2}$≤x≤$\frac{{5-\sqrt{7}}}{2}$.
②当直线PG经过F(4,0)时,同法可求;

解答 解:(1)①如图1中,观察图象可知,线段AB的“半月点”有D,E.
故答案为D、E.

②如图2中,

①当直线y=x+b经过点B(6,0)时,b=-6,
②当直线与$\widehat{AEB}$相切时,由$\left\{\begin{array}{l}{y=x+b}\\{(x-4)^{2}+(y-2)^{2}=8}\end{array}\right.$,消去y整理得到2x2+(2b-12)x+b2-4b+12=0,
由题意△=0,可得b2+4b-12=0,解得b=2或-6,
综上所述,在直线y=x+b上存在线段AB的“半月点”,b的取值范围为-6≤b≤2.
-6<b≤2.

(3)问题1:易知“半月型”的大圆半径为2$\sqrt{2}$,小圆半径为2,
当“半月型”与y轴相切时,m=2$\sqrt{2}$-2,
当“半月型”与直线y=-x+14相切时,易知切点为(10,4),此时B(10,0),m=6,
∴当$2\sqrt{2}-2$<m<6时,线段AB的所有“半月点”都在△MON内部.

问题2:如图3中,

∵直线PG分线段AB三等分,
①当直线PG经过Q(2,0)时,
直线PG的解析式为y=-x+2,
由$\left\{\begin{array}{l}{y=-x+2}\\{(x-3)^{2}{+y}^{2}=4}\end{array}\right.$解得M($\frac{5-\sqrt{7}}{2}$,$\frac{-1+\sqrt{7}}{2}$),
由$\left\{\begin{array}{l}{y=-x+2}\\{(x-3)^{2}+(y-2)^{2}=8}\end{array}\right.$,解得H($\frac{3-\sqrt{7}}{2}$,$\frac{\sqrt{7}+1}{2}$),
∴点P的横坐标的范围为$\frac{{3-\sqrt{7}}}{2}$≤x≤$\frac{{5-\sqrt{7}}}{2}$.
②当直线PG经过F(4,0)时,
直线PG的解析式为y=-x-4,同法可得点P的横坐标的取值范围为$\frac{{7+\sqrt{7}}}{2}$≤x≤$\frac{{9+\sqrt{7}}}{2}$,
综上所述,满足条件的点P的横坐标的取值范围为$\frac{{7+\sqrt{7}}}{2}$≤x≤$\frac{{9+\sqrt{7}}}{2}$,$\frac{{3-\sqrt{7}}}{2}$≤x≤$\frac{{5-\sqrt{7}}}{2}$.

点评 本题考查一次函数综合题、圆、一元二次方程组、根的判别式等知识,解题的关键是学会利用辅助圆解决问题,学会用转化的思想思考问题,学会用方程组解决有关交点问题,属于中考压轴题.

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