题目内容

【题目】在平面直角坐标系xOy中,边长为2的正方形ABCD的对角线AC、BD相交于点P,顶点A在x轴正半轴上运动,顶点B在y轴正半轴上运动(x轴的正半轴、y轴的正半轴都不包含原点O),顶点C、D都在第一象限.

(1)如果∠BAO=45°,直接写出点P的坐标;

(2)求证:点P在∠AOB的平分线上;

(3)设点P到x轴的距离为h,直接写出h的取值范围.

【答案】(1)(,);(2)见解析;(3)1<h≤

【解析】(1)当∠BAO=45°时,因为四边形ABCD是正方形,P是AC,BD对角线的交点,能证明OAPB是正方形,从而求出P点的坐标.

(2)过P点作x轴和y轴的垂线,可通过三角形全等,证明是角平分线.

(3)因为点P在∠AOB的平分线上,所以h>0,从最小值到最大值时的位置进行分析.

解:(1)∵∠BPA=90°,PA=PB,

∴∠PAB=45°,

∵∠BAO=45°,

∴∠PAO=90°,

∴四边形OAPB是正方形,

∵AB=2,由勾股定理得:PA=PB=

∴P点的坐标为:(,).

(2)证明:作PE⊥y轴于E,PF⊥x轴于F,

∴∠PEB=∠PFA=90°.

∵四边形ABCD是正方形,AC与BD相交于P,

∴PA=PB,∠APB=90°.

∵∠AOB=90°,

∴∠PAO+∠PBO=180°.

∵∠PBE+∠PBO=180°,

∴∠PBE=∠PAO,

在△PEB和△PFA中:

∴△PEB≌和△PFA(AAS)

∴PE=PF

∴OP平分∠AOB.

即无论点A在x轴正半轴上、点B在y轴正半轴上怎样运动,

点P都在∠AOB的平分线上;

(3)结合(2)设PF=h,∠APF=α.

在直角△APF中,∠AFP=90°,PA=,

∴PF=PAcosα=cosα,

又∵顶点A在x轴正半轴上运动,顶点B在y轴正半轴上运动(x轴的正半轴、y轴的正半轴都不包含原点O),

∴0°≤α<45°,

∴1<h≤.

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