题目内容

【题目】在平面中,给定线段AB和C,P两点,点C与点P分布在线段AB的异侧,满足,则称点C与点P是关于线段AB的关联点.在平面直角坐标系xOy中,已知点,,.

(1)在,,三个点中,点O与点P是关于线段AB的关联点的是________;

(2)若点C与点P是关于线段OA的关联点,求点P的纵坐标m的取值范围;

(3)直线与x轴,y轴分别交与点E,F,若在线段AB上存在点P与点O是关于线段EF的关联点,直接写出b的取值范围.

【答案】(1)P1, P3;(2)-≤m<0;(3)1≤b<2

【解析】

(1)分别求出∠AP1B,∠AP2B,∠AP3B,当所求角等于90°时即为点O的关联点;

(2)根据题意确定点O、A、C、P四边共圆,故点P在劣弧OA上,当CP是直径时,存在m的最小值,利用勾股定理求出半径AE,即可得到PD,由此求出m的最小值,得到m的取值范围;

(3)求出直线AB的解析式为y=-x+2,证明直线与直线AB平行,当以EF为直径的圆与直线AB相切时有最小值,与直线AB相交时都可得到∠EPF=90°,故b<2,求出以EF为直径的圆与直线AB相切时FP=OF=BF=1,由此得到b的取值范围.

解:(1)∵,,

∴,

∵,

∴, ,

∴,

∴∠AP1B=90°,

∴∠AOB+∠AP1B=180°,

∴点O与点P1是关于线段AB的关联点;

∵,

∴,

∴,

∴,故点O与点P2不是关于线段AB的关联点;

∵,

∴,

∴,

∴,

∴∠AOB+∠AP3B=180°,

∴点O与点P3是关于线段AB的关联点;

故答案为:P1、P3;

(2) ∵点C与点P是关于线段OA的关联点,

∴点O、A、C、P四边共圆,故点P在劣弧OA上,当CP是直径时,存在m的最小值,

设圆心为E,

∵,A(2,0),

∴CP⊥OA,CD=,OD=AD=1,

∵,

∴,

∴,

∴,

∴PD=,即m=-,

∴-≤m<0 ;

(3)设直线AB的解析式为y=mx+n,将点A(2,0),B(0,2)代入,得

,∴,

∴直线AB的解析式为y=-x+2,

∴直线与直线AB平行,

∵A(2,0),B(0,2),

∴OA=OB,

∴∠OFE=∠OBA=45°,

∵∠EOF=90°,点P与点O是关于线段EF的关联点,

∴∠EPF=90°,

∴当以EF为直径的圆与直线AB相切时有最小值,与直线AB相交时都可得到∠EPF=90°,故b<2,

当以EF为直径的圆与直线AB相切时,连接EF中点N与点P,连接PE、PF,

∴∠BPN=90°,

∴∠FNP=90°,

∵FN=PN,

∴∠NFP=∠NPF=45°,

∴∠OFP=90°,

∴四边形OFPE是矩形,

∵OF=OE,

∴四边形OFPE是正方形,

∴OF=PF=BF=1,

∴1≤b<2.

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