题目内容

【题目】在直角坐标系中,O为坐标原点,点A(4,0),点B(0,4),C是AB中点,连接OC,将△AOC绕点A顺时针旋转,得到△AMN,记旋转角为α,点O,C的对应点分别是M,N.连接BM,P是BM中点,连接OP,PN.

(Ⅰ)如图①.当α=45°时,求点M的坐标;

(Ⅱ)如图②,当α=180°时,求证:OP=PN且OP⊥PN;

(Ⅲ)当△AOC旋转至点B,M,N共线时,求点M的坐标(直接写出结果即可).

【答案】(Ⅰ)M(4﹣2,2);(Ⅱ)见解析;(Ⅲ)满足条件的点M的坐标为(2,2)或(2,﹣2).

【解析】

(Ⅰ)如图①中,过点M作MD⊥OA于D.解直角三角形求出OD,OM即可解决问题.

(Ⅱ)如图②,当α=180°时,点B,A,N共线,O,A,M共线,利用直角三角形斜边中线定理即可解决问题.

(Ⅲ)分两种情形:①如图③1中,当点M在线段BN上时,②如图③2中,当点N在线段BM上时,分别求解即可解决问题.

(Ⅰ)如图①中,过点M作MD⊥OA于D.

∵A(4,0),B(0,4),

∴OA=OB=4,

∵C是AB的中点,

∴OC=CB=CA=AB,且OC⊥AB,

∴△AOC是等腰直角三角形,

∴当α=45°时,点M在AB上,

由旋转可知:△AOC≌△AMN,

∴AM=OA=4.MD=AD=AM=2,

∴OD=OA=AD=4﹣2,

∴M(4﹣2,2).

(Ⅱ)如图②,当α=180°时,点B,A,N共线,O,A,M共线,

∵∠BNM=∠BOM=90°,P是BM的中点,

∴OP=PN=PB=PM,

∴∠PMN=∠PNM,∠POB=∠PBO,

∵∠NPM=180°﹣2∠PMN,∠BPO=180°﹣2∠PBO,

∴∠MPN+∠BPO=360°﹣2(∠PMN+∠PBO)

∴∠MPN+∠BPO=360°﹣2(45°+∠PMO+∠PBO),

∵∠PMO+∠PBO=90°,

∴∠MPN+∠BPO=90°,

∴∠OPN=180°﹣(∠MPN+∠BPO)=90°,

∴OP⊥PN.

(Ⅲ)①如图③﹣1中,当点M在线段BN上时,

在Rt△ABN中,∵AB=4,AN=2,

∴AB=2AN,

∴∠ABN=30°,

∴BN=AN=2,BM=BN=MN=2﹣2,

过点M作MK⊥OB于K,在MK上截取一点J,使得BJ=MJ,设BK=a,

∵∠ABO=45°,

∴∠MBK=75°,∠KMB=15°,

∵JB=JM,

∴∠JBM=∠JMB=15°,

∴∠BJK=∠JBM+∠JMB=30°,

∴BJ=JM=2a,KJ=a,

∵BM2=BK2+KM2,

∴(2﹣2)2=a2+(2a+a)2,

解得a=4﹣2(负根已经舍弃),

∴KM=2a+a=2,OK=2,

∴M(2,2),

②如图③﹣2中,当点N在线段BM上时,同法可得M(2,﹣2),

综上所述,满足条件的点M的坐标为(2,2)或(2,﹣2).

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