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精英家教网已知,如图,直角坐标系内的矩形ABCD,顶点A的坐标为(0,3),BC=2AB,P为
AD边上一动点(与点A、D不重合),以点P为圆心作⊙P与对角线AC相切于点F,过P、F作直线L,交BC边于点E,当点P运动到点P1位置时,直线L恰好经过点B,此时直线的解析式是y=2x+1,
(Ⅰ)求BC、AP1的长;
(Ⅱ)设AP=m,梯形PECD的面积为S,求S与m之间的函数关系式,写出自变量m的取值范围;
(Ⅲ)以点E为圆心作⊙E与x轴相切,探究并猜想:⊙P和⊙E有哪几种位置关系,并求出AP相应的取值范围.
分析:(I)根据题意可求出点B的坐标,从而得出BC的长,再证明Rt△BP1A∽Rt△CAB.即可求出AP1的长;
(II)过P作BC的垂线,则可证明四边形P1PEB为平行四边形,∴Rt△BAP1≌Rt△PGE,则s=-2m+9.1≤m<4.
(III)由△EFC∽△ABC,则EC,PE,PF,再由△EFC∽△PFA,得出AP,再根据当AP=5-
5
时,外切;当AP>5-
5
时,相交;当AP<5-
5
时,外离三种情况得出答案.
解答:解:(Ⅰ)∵点在直线y=2x+1上,
∴B(0,1).
又∵A(0,3),
∴AB=2,BC=2AB=4.
∵P1为圆心,F1为P1与直线AC的切点,
∴P1F1⊥AC,∠BAF1+∠ABF1=90°.
又∵∠AP1F1+∠ABF1=90°,
∴∠AP1F1=∠BAF1.
在Rt△ABC和Rt△P1AB中,
∵∠BP1A=∠CAB,
∴Rt△BP1A∽Rt△CAB.
∴
AB
BC
=
AP1
AB
,AP1=
AB2
BC
=
22
4
=1
;

(Ⅱ)PD=4-m,过P作BC的垂线,垂足为G,
∵PF∥P1F1,P1P∥BE,
∴四边形P1PEB为平行四边形,
∴P1B=PE.
又PG=AB,
∴Rt△BAP1≌Rt△PGE,AP1=GE=1.
∴EC=CG+GE=PD+GE=5-m,
∴s=-2m+9.(6分)
1≤m<4;

(Ⅲ)当EF=1时,
∵△EFC∽△ABC,
∴
EF
EC
=
AB
AC
=
5
5
,EC=
5
,
∵PE=BP1=
AB2+AP12
=
5
,
∴PF=PE-EF=
5
-1

又△EFC∽△PFA,
∴
EC
EF
=
AP
PF
,AP=
EC×PF
EF
=5-
5
,
当AP=5-
5
时,外切;
当AP>5-
5
时,相交;
当AP<5-
5
时,外离.
点评:本题是一个综合性的题目,考查的知识点有:相似三角形的判定和性质、全等三角形的判定和性质,直线和圆的位置关系,圆和圆的位置关系以及一次函数问题,综合性较强.
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已知:如图(1),在平面直角坐标xOy中,边长为2的等边△OAB的顶点B在第一象限,顶点A在x轴的正半轴上.另一等腰△OCA的顶点C在第四象限,OC=AC,∠C=120°.现有两动点P、Q分别从A、O两点同时出发,点Q以每秒1个单位的速度沿OC向点C运动,点P以每秒3个单位的速度沿A→O→B运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也随即停止.
(1)求在运动过程中形成的△OPQ的面积S与运动的时间t之间的函数关系,并写出自变量t的取值范围;
(2)在等边△OAB的边上(点A除外)存在点D,使得△OCD为等腰三角形,请直接写出所有符合条件的点D的坐标;
(3)如图(2),现有∠MCN=60°,其两边分别与OB、AB交于点M、N,连接MN.将∠MCN绕着C点旋转(0°<旋转角<60°),使得M、N始终在边OB和边AB上.试判断在这一过程中,△BMN的周长是否发生变化?若没有变化,请求出其周长;若发生变化,请说明理由.
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(1)求在运动过程中形成的△OPQ的面积S与运动的时间t之间的函数关系,并写出自变量t的取值范围;
(2)在等边△OAB的边上(点A除外)存在点D,使得△OCD为等腰三角形,请直接写出所有符合条件的点D的坐标;
(3)如图(2),现有∠MCN=60°,其两边分别与OB、AB交于点M、N,连接MN.将∠MCN绕着C点旋转(0°<旋转角<60°),使得M、N始终在边OB和边AB上.试判断在这一过程中,△BMN的周长是否发生变化?若没有变化,请求出其周长;若发生变化,请说明理由.

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(3)如图(2),现有∠MCN=60°,其两边分别与OB、AB交于点M、N,连接MN.将∠MCN绕着C点旋转(0°<旋转角<60°),使得M、N始终在边OB和边AB上.试判断在这一过程中,△BMN的周长是否发生变化?若没有变化,请求出其周长;若发生变化,请说明理由.

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(2)在等边△OAB的边上(点A除外)存在点D,使得△OCD为等腰三角形,请直接写出所有符合条件的点D的坐标;
(3)如图(2),现有∠MCN=60°,其两边分别与OB、AB交于点M、N,连接MN.将∠MCN绕着C点旋转(0°<旋转角<60°),使得M、N始终在边OB和边AB上.试判断在这一过程中,△BMN的周长是否发生变化?若没有变化,请求出其周长;若发生变化,请说明理由.

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