题目内容

如图,在平面直角坐标系中,矩形AOBC在第一象限内,E是边OB上的动点(不包括端点),作∠AEF = 90°,使EF交矩形的外角平分线BF于点F,设C(m,n).

(1)若m = n时,如图,求证:EF = AE;

(2)若m≠n时,如图,试问边OB上是否还存在点E,使得EF = AE?若存在,请求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.

(3)若m = tn(t>1)时,试探究点E在边OB的何处时,使得EF =(t + 1)AE成立?并求出点E的坐标.

 


(1)由题意得m = n时,AOBC是正方形              .

如图,

在OA上取点C,使AG = BE,则OG = OE.

∴ ∠EGO = 45°,从而 ∠AGE = 135°.

由BF是外角平分线,得 ∠EBF = 135°,∴ ∠AGE =∠EBF.

∵ ∠AEF = 90°,∴ ∠FEB +∠AEO = 90°.

在Rt△AEO中,∵ ∠EAO +∠AEO = 90°,

∴ ∠EAO =∠FEB,∴ △AGE≌△EBF,EF = AE.

(2)假设存在点E,使EF = AE.设E(a,0).作FH⊥x轴于H,如图.

由(1)知∠EAO =∠FEH,于是Rt△AOE≌Rt△EHF.

∴ FH = OE,EH = OA.

∴ 点F的纵坐标为a,即 FH = a.

由BF是外角平分线,知∠FBH = 45°,∴ BH = FH = a.

又由C(m,n)有OB = m,∴ BE = OB-OE = m-a,

∴ EH = m-a + a = m.

又EH = OA = n, ∴ m = n,这与已知m≠n相矛盾.

因此在边OB上不存在点E,使EF = AE成立.

(3)如(2)图,设E(a,0),FH = h,则EH = OH-OE = h + m-a.

由 ∠AEF = 90°,∠EAO =∠FEH,得 △AOE∽△EHF,

∴ EF =(t + 1)AE等价于 FH =(t + 1)OE,即h =(t + 1)a,

且,即,

整理得 nh = ah + am-a2,∴ .

把h =(t + 1)a 代入得 ,

即 m-a =(t + 1)(n-a).

而 m = tn,因此 tn-a =(t + 1)(n-a).

化简得 ta = n,解得.

∵ t>1, ∴ <n<m,故E在OB边上.

∴当E在OB边上且离原点距离为处时满足条件,此时E(,0).

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