题目内容

【题目】如图:正方形OABC置于坐标系中,B的坐标是(-4,4),点D是边OA上一动点,以OD为边在第一象限内作正方形ODEF.

(1)CD与AF有怎样的位置关系,猜想并证明;

(2)当OD=______时,直线CD平分线段AF;

(3)在OD=2时,将正方形ODEF绕点O逆时针旋转α°(0°<α°<180°),求当C、D、E共线时D的坐标.

【答案】(1)CD⊥AF,理由见解析;(2)4-4;(3)(-1,)或(-1,-).

【解析】

(1)证明△COD△AOF,可得∠OCD=∠OAF,根据三角形的内角和定理可得:∠AGD=∠DOC=90°,从而得结论;

(2)如图2,根据线段垂直平分线的性质得:AC=CF,列方程可得结论;

(3)分两种情况:①如图3,当D在第二象限时,过D作DG⊥x轴于G,根据直角三角形30度角的性质可得DG和OG的长,由此得D的坐标;

②如图4,当D在第三象限时,同理可得结论.

解:(1)CD⊥AF,理由是:

如图1,延长CD交AF于G,

∵四边形OABC和ODEF是正方形,

∴AO=OC,∠COD=∠AOF=90°,OF=OD,

∴△COD△AOF(SAS),

∴∠OCD=∠OAF,

∵∠ADG=∠CDO,

∴∠AGD=∠DOC=90°,

∴CD⊥AF;

(2)设OD=x,连接AC,如图2,

当直线CD平分线段AF时,AC=CF,

∵B的坐标是(-4,4),

∴AC=4,

∴4=4+x,

x=4-4,

则当OD=4-4时,直线CD平分线段AF;

故答案为:4-4;

(3)分两种情况:

①如图3,当D在第二象限时,过D作DG⊥x轴于G,

∵C、D、E共线,

∴∠CDO=∠ODE=90°,

Rt△ODC中,OD=2,OC=4,

∴∠OCD=30°,CD=2,

∴DG=CD=,CG=3,

∴OG=4-3=1,

∴D(-1,),

②如图4,当D在第三象限时,过D作DG⊥x轴于G,

同理得:OG=1,DG=,

∴D(-1,-),

综上,点D的坐标为:(-1,)或(-1,-).

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