题目内容

【题目】已知边长为2a的正方形ABCD,对角线AC、BD交于点Q,对于平面内的点P与正方形ABCD,给出如下定义:如果,则称点P为正方形ABCD的“关联点”.在平面直角坐标系xOy中,若A(﹣1,1),B(﹣1,﹣1),C(1,﹣1),D(1,1).

(1)在,,中,正方形ABCD的“关联点”有_____;

(2)已知点E的横坐标是m,若点E在直线上,并且E是正方形ABCD的“关联点”,求m的取值范围;

(3)若将正方形ABCD沿x轴平移,设该正方形对角线交点Q的横坐标是n,直线与x轴、y轴分别相交于M、N两点.如果线段MN上的每一个点都是正方形ABCD的“关联点”,求n的取值范围.

【答案】(1)正方形ABCD的“关联点”为P2,P3;(2)或;(3).

【解析】

(1)正方形ABCD的“关联点”中正方形的内切圆和外切圆之间(包括两个圆上的点),由此画出图形即可判断;

(2)因为E是正方形ABCD的“关联点”,所以E在正方形ABCD的内切圆和外接圆之间(包括两个圆上的点),因为E在直线上,推出点E在线段FG上,求出点F、G的横坐标,再根据对称性即可解决问题;

(3)因为线段MN上的每一个点都是正方形ABCD的“关联点”,分两种情形:①如图3中,MN与小⊙Q相切于点F,求出此时点Q的横坐标;②M如图4中,落在大⊙Q上,求出点Q的横坐标即可解决问题;

(1)由题意正方形ABCD的“关联点”中正方形的内切圆和外切圆之间(包括两个圆上的点),

观察图象可知:正方形ABCD的“关联点”为P2,P3;

(2)作正方形ABCD的内切圆和外接圆,

∴OF=1,,.

∵E是正方形ABCD的“关联点”,

∴E在正方形ABCD的内切圆和外接圆之间(包括两个圆上的点),

∵点E在直线上,

∴点E在线段FG上.

分别作FF’⊥x轴,GG’⊥x轴,

∵OF=1,,

∴,.

∴.

根据对称性,可以得出.

∴或.

(3)∵、N(0,1),

∴,ON=1.

∴∠OMN=60°.

∵线段MN上的每一个点都是正方形ABCD

的“关联点”,

①MN与小⊙Q相切于点F,如图3中,

∵QF=1,∠OMN=60°,

∴.

∵,

∴.

∴.

②M落在大⊙Q上,如图4中,

∵,,

∴.

∴.

综上:.

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