题目内容

【题目】平面直角坐标系xOy中,对于点A和线段BC,给出如下定义:若△ABC是等腰直角三角形,则称点A为BC的“等直点”;特别的,若△ABC是以BC为斜边的等腰直角三角形,则称点A为BC的“完美等直点”.

(1)若B(﹣2,0),C(2,0),则在D(0,2),E(4,4),F(﹣2,﹣4),G(0,)中,线段BC的“等直点”是   ;

(2)已知B(0,﹣6),C(8,0).

①若双曲线y=上存在点A,使得点A为BC的“完美等直点”,求k的值;

②在直线y=x+6上是否存在点P,使得点P为BC的“等直点”?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;

(3)若B(0,2),C(2,0),⊙T的半径为3,圆心为T(t,0).当在⊙T内部,恰有三个点是线段BC的“等直点”时,直接写出t的取值范围.

【答案】(1)D和F;(2)①k的值是﹣49或1;②点P为BC的“等直点”,且P(2,8);(3)t的取值范围﹣<t≤2﹣或1≤t≤4﹣或≤t<3.

【解析】

(1)如图1,哪个点与线段BC构建等腰直角三角形,哪个点就是线段BC的“等直点”,观察图形可得;

(2)①分两种情况:点A在第一象限和第四象限,作辅助线,构建三角形全等,设AE=x,利用勾股定理列方程可得A的坐标,代入双曲线y=中,可得k的值;

②如图3,过C作PC⊥BC,交直线y=x+6于点P,过P作PE⊥x轴于E,证明△PEC∽△COB,得,设CE=3x,PE=4x,则PC=5x,AE=PE=4x,根据OE=4x﹣6=8﹣3x,可得x的值,得△ABC是等腰直角三角形,可得结论;

(3)分三种情况:①在⊙T内部,恰有三个点A,O,G是线段BC的“等直点”时,②在⊙T内部,恰有三个点F,O,G是线段BC的“等直点”时,③在⊙T内部,恰有三个点F,O,P是线段BC的“等直点”时,根据勾股定理计算OT的长,确定T的坐标,即t的值,可得结论.

解:(1)如图1,观察图形可知:△BDC和△FBC是等腰直角三角形,

所以线段BC的“等直点”是D和F,

故答案为:D和F;

(2)①分两种情况:

i)当点A在第四象限时,如图2,

∵点A为BC的“完美等直点”,

∴△ABC是以BC为斜边的等腰直角三角形,

∵B(0,﹣6),C(8,0),

∴OB=6,OC=8,

∴BC=10,

∴AB=AC=5,

过A作AE⊥x轴于E,AF⊥y轴于F,

∵∠BAC=∠EAF=90°,

∴∠CAE=∠BAF,

∵AB=AC,∠AEC=∠AFB=90°,

∴△AEC≌△AFB(AAS),

∴AE=AF,

设AE=x,则AF=OE=x,CE=8﹣x,

∴AC2=CE2+AE2,

即,

解得:x=1(舍)或7,

∴A(7,﹣7),

∴k=﹣7×7=﹣49;

ii)当点A1在第一象限时,如图2,同理可得A1(1,1),

∴k=1×1=1,

综上,k的值是﹣49或1;

②如图3,过C作PC⊥BC,交直线y=x+6于点P,过P作PE⊥x轴于E,

∵∠PCB=∠PCE+∠BCO=∠BCO+∠OBC=90°,

∴∠PCE=∠OBC,

∵∠PEC=∠BOC=90°,

∴△PEC∽△COB,

∴,

设CE=3x,PE=4x,则PC=5x,AE=PE=4x,

∵OA=6,

∴OE=4x﹣6=8﹣3x,

∴x=2,

∴PC=10=BC,

∵∠PCB=90°,

∴△ABC是等腰直角三角形,

∴点P为BC的“等直点”,且P(2,8);

(3)分三种情况:

①在⊙T内部,恰有三个点A,O,G是线段BC的“等直点”时,

如图4,△ABC,△BCG,△OBC都是等腰直角三角形,

当⊙T经过点G时,连接TG,

∵OG=OC=2,TG=3,

∴OT==,

如图5,⊙T经过点F时,△BCF,△BCH,△BCP是等腰直角三角形时,连接TF,

同理得TC=,

∴OT=﹣2,

∴当在⊙T内部,恰有三个点是线段BC的“等直点”时,t的取值范围﹣<t≤2﹣;

②在⊙T内部,恰有三个点F,O,G是线段BC的“等直点”时,

如图6,⊙T经过点A时,OT=AT﹣OA=3﹣2=1,

如图7,⊙T经过点P时,连接TP,过P作PE⊥x轴于E,

∴TE=,

∴OT=OE﹣TE=4﹣,

∴当在⊙T内部,恰有三个点是线段BC的“等直点”时,t的取值范围1≤t≤4﹣;

③在⊙T内部,恰有三个点F,O,P是线段BC的“等直点”时,

如图8,⊙T经过点G时,

同理得:OT=,

如图9,⊙T经过点O时,此时OT=3,

∴在⊙T内部,恰有三个点是线段BC的“等直点”时,t的取值范围≤t<3;

综上,在⊙T内部,恰有三个点是线段BC的“等直点”时,t的取值范围﹣<t≤2﹣或1≤t≤4﹣或≤t<3.

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