题目内容

【题目】已知如图平面直角坐标系中,点O是坐标原点,矩形ABCO是顶点坐标分别为A(3,0)、B(3,4)、C(0,4).点D在y轴上,且点D的坐标为(0,﹣5),点P是直线AC上的一动点.

(1)当点P运动到线段AC的中点时,求直线DP的解析式(关系式);

(2)当点P沿直线AC移动时,过点D、P的直线与x轴交于点M.问在x轴的正半轴上是否存在使△DOM与△ABC相似的点M?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由;

(3)当点P沿直线AC移动时,以点P为圆心、R(R>0)为半径长画圆.得到的圆称为动圆P.若设动圆P的半径长为,过点D作动圆P的两条切线与动圆P分别相切于点E、F.请探求在动圆P中是否存在面积最小的四边形DEPF?若存在,请求出最小面积S的值;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)y=x﹣5;(2)若△DOM与△CBA相似,则点M的坐标为(,0)或(,0);(3)

【解析】

试题(1)只需先求出AC中点P的坐标,然后用待定系数法即可求出直线DP的解析式.

(2)由于△DOM与△ABC相似,对应关系不确定,可分两种情况进行讨论,利用三角形相似求出OM的长,即可求出点M的坐标.

(3)易证S△PED=S△PFD.从而有S四边形DEPF=2S△PED=DE.由∠DEP=90°得DE2=DP2﹣PE2=DP2﹣.根据“点到直线之间,垂线段最短”可得:当DP⊥AC时,DP最短,此时DE也最短,对应的四边形DEPF的面积最小.借助于三角形相似,即可求出DP⊥AC时DP的值,就可求出四边形DEPF面积的最小值.

解:(1)过点P作PH∥OA,交OC于点H,如图1所示.

∵PH∥OA,

∴△CHP∽△COA.

∴==.

∵点P是AC中点,

∴CP=CA.

∴HP=OA,CH=CO.

∵A(3,0)、C(0,4),

∴OA=3,OC=4.

∴HP=,CH=2.

∴OH=2.

∵PH∥OA,∠COA=90°,

∴∠CHP=∠COA=90°.

∴点P的坐标为(,2).

设直线DP的解析式为y=kx+b,

∵D(0,﹣5),P(,2)在直线DP上,

∴

∴

∴直线DP的解析式为y=x﹣5.

(2)①若△DOM∽△ABC,图2(1)所示,

∵△DOM∽△ABC,

∴=.

∵点B坐标为(3,4),点D的坐标为(0.﹣5),

∴BC=3,AB=4,OD=5.

∴=.

∴OM=.

∵点M在x轴的正半轴上,

∴点M的坐标为(,0)

②若△DOM∽△CBA,如图2(2)所示,

∵△DOM∽△CBA,

∴=.

∵BC=3,AB=4,OD=5,

∴=.

∴OM=.

∵点M在x轴的正半轴上,

∴点M的坐标为(,0).

综上所述:若△DOM与△CBA相似,则点M的坐标为(,0)或(,0).

(3)∵OA=3,OC=4,∠AOC=90°,

∴AC=5.

∴PE=PF=AC=.

∵DE、DF都与⊙P相切,

∴DE=DF,∠DEP=∠DFP=90°.

∴S△PED=S△PFD.

∴S四边形DEPF=2S△PED

=2×PEDE

=PEDE

=DE.

∵∠DEP=90°,

∴DE2=DP2﹣PE2.

=DP2﹣.

根据“点到直线之间,垂线段最短”可得:

当DP⊥AC时,DP最短,

此时DE取到最小值,四边形DEPF的面积最小.

∵DP⊥AC,

∴∠DPC=90°.

∴∠AOC=∠DPC.

∵∠OCA=∠PCD,∠AOC=∠DPC,

∴△AOC∽△DPC.

∴=.

∵AO=3,AC=5,DC=4﹣(﹣5)=9,

∴=.

∴DP=.

∴DE2=DP2﹣

=()2﹣

=.

∴DE=,

∴S四边形DEPF=DE

=.

∴四边形DEPF面积的最小值为.

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