题目内容

我们知道,当一条直线与一个圆有两个公共点时,称这条直线与这个圆相交.类似地,我们定义:当一条直线与一个正方形有两个公共点时,称这条直线与这个正方形相交.

如图,在平面直角坐标系中,正方形OABC的顶点为O(0,0)、A(1,0)、B(1,1)、C(0,1).

(1)判断直线y=x+与正方形OABC是否相交,并说明理由;

(2)设d是点O到直线y=-x+b的距离,若直线y=-x+b与正方形OABC相交,求d的取值范围.

 (1)解:相交.                                                    

  ∵ 直线y=x+与线段OC交于点(0,)同时                      

  直线y=x+与线段CB交于点(,1),                          

  ∴ 直线y=x+与正方形OABC相交.

(2)解:当直线y=-x+b经过点B时,

  即有 1=-+b,

 ∴  b=+1.                                  

  即 y=-x+1+.                                          

 记直线y=-x+1+与x、y轴的交点分别为D、E.

 则D(,0),E(0,1+).  

 


法1:在Rt△BAD中,tan∠BDA= ==,

 ∴ ∠EDO=60°, ∠OED=30°.

 过O作OF1⊥DE,垂足为F1,则OF1=d1. ……7分

 在Rt△OF1E中,∵ ∠OED=30°,

  ∴  d1=.                                                  

  法2:∴ DE=(3+).

  过O作OF1⊥DE,垂足为F1,则OF1=d1.                         

  ∴ d1=×(1+)÷(3+)

       =.                                                   

  ∵  直线y=-x+b与直线y=-x+1+平行.

  法1:当直线y=-x+b与正方形OABC相交时,一定与线段OB相交,且交点不与

  点O、 B重合.故直线y=-x+b也一定与线段OF1相交,记交点为F,则 F不与

  点O、 F1重合,且OF=d.                                                                                        

  ∴  当直线y=-x+b与正方形相交时,   有  0<d<.                                              

   法2:当直线y=-x+b与直线y=x(x>0)相交时,

   有 x=-x+b,即x=.

   ① 当0<b<1+时,0<x<1, 0<y<1.

   此时直线y=-x+b与线段OB相交,且交点不与点O、 B重合.

   ② 当b>1+时,x>1,

   此时直线y=-x+b与线段OB不相交.

   而当b≤0时,直线y=-x+b不经过第一象限,即与正方形OABC不相交.

   ∴  当0<b<1+时,直线y=-x+b与正方形OABC相交.         

   此时有0<d<.                                            

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