题目内容
已知A(
,0),直线
与x轴交于点F,与y轴交于点B,直线l∥AB且交y轴于点C,交x轴于点D,点A关于直线l的对称点为A′,连接AA′、A′D.直线l从AB出发,以每秒1个单位的速度沿y轴正方向向上平移,设移动时间为t.
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(1)求点A′的坐标(用含t的代数式表示);
(2)求证:AB=AF;
(3)过点C作直线AB的垂线交直线
于点E,以点C为圆心CE为半径作⊙C,求当t为何值时,⊙C与△AA′D三边所在直线相切?
(1)
;(2)证明见解析;(3)1或
.
【解析】
试题分析:(1)由l∥AB得出∠ODC=∠OAB,再由点A(
,0),求出∠ODC=∠OAB=30°,由点A关于直线l的对称点为A',求出A'点的坐标(用t的代数式表示);(2)通过点F的坐标,得出AF,在Rt△OAB中,OA=
,OB=2,求出AB,得AB=AF;(3)先由直线l是点A和A'的对称轴得直线l是∠A'DA的平分线,即得点C到直线AD和A'D的距离相等,当⊙C与AD相切时,也一定与A'D相切,通过直角三角形求解.
试题解析:(1)∵直线
与y轴交于点B,∴B(0,
).
∵l∥AB,∴∠ODC=∠OAB.
∵A(
,0),∴
. ∴∠ODC=∠OAB=30°.
∵BC=t,∴OC=2
t.
∴OD=
.
∴AD=
.
∵点A关于直线l的对称点为A',∴A'D=AD=
,∠A'DA=60°. ∴△A'DA是等边三角形.
过点A'作A'H⊥AD于H,∴AH=
,A'H=
.
∴A'点的坐标为
.
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(2)∵直线
与x轴交于点F ,∴F
.
又A(
,0),∴AF=4.
在Rt△OAB中,OA=
,OB=2,∴AB=4.
∴AB=AF.
(3)分两种情况讨论:
①如图1,当⊙C与AD(x轴)相切时,
∵直线l是点A和A'的对称轴,∴直线l是∠A'DA的平分线.
∴点C到直线AD和A'D的距离相等. ∴当⊙C与AD(x轴)相切时,也一定与A'D相切.
∵∠OAB=30°且AB=AF,∴∠ABF=15°. ∴∠CBF=75°.
∵CE⊥AB,∠OBA=60°,∴∠BCE=30°. ∴∠CEB=75°.
∴CB=CE.
∵⊙C与AD相切,∴OC=CE=CB. ∴t=1.
②如图2,当⊙C与AA'相切于点M时,CE=CB=CM,∴CM=t.
∵CM=DM
CD,在Rt△OCD中,∠ODC=30°,OC=t
2,∴CD=2t
4.
∴
,解得t=
.
综上所述,当t=1或
时,⊙C与△AA′D三边所在直线相切.
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考点:1.直线平移问题;2.一次函数综合题;3.直线上点的坐标与方程的关系;4. 锐角三角函数定义;5.特殊角的三角函数值;6. 等边三角形的判定和性质;7.轴对称的性质;8.角平分线的性质;9.分类思想的应用.