(2013•宜興市二模)如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,O為坐標(biāo)原點(diǎn),⊙C的圓心坐標(biāo)為(-2,-2),半徑為
2
.函數(shù)y=-x+2圖象與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,點(diǎn)P為線段AB上一動點(diǎn)(包括端點(diǎn)).
(1)連接CO,求證:CO⊥AB;
(2)若△POA是等腰三角形,求點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3)當(dāng)直線PO與⊙C相切時(shí),求∠POA的度數(shù);
(4)當(dāng)直線PO與⊙C相交時(shí),設(shè)交點(diǎn)為E、F,點(diǎn)M為線段EF的中點(diǎn),令PO=t,MO=s,求s與t之間的函數(shù)關(guān)系,并寫出t的取值范圍;設(shè)點(diǎn)M為線段EF的中點(diǎn),試寫出點(diǎn)M的運(yùn)動軌跡,并直接寫出點(diǎn)M運(yùn)動軌跡的長度.
分析:(1)利用一次函數(shù)與坐標(biāo)軸交點(diǎn)求法得出A,B坐標(biāo),進(jìn)而得出∠COG=45°,∠AOD=45°,即可得出答案;
(2)利用①當(dāng)OP=OA時(shí),②當(dāng)OP=PA時(shí),③當(dāng)AP=AO時(shí)分別得出P點(diǎn)坐標(biāo);
(2)利用切線的性質(zhì)以及點(diǎn)的坐標(biāo)性質(zhì)得出∠POA的度數(shù);
(4)根據(jù)已知得出△COM∽△POD,進(jìn)而得出MO•PO=CO•DO,即可得出s與t的關(guān)系,進(jìn)而求出t的取值范圍,再利用點(diǎn)M的運(yùn)動軌跡是以點(diǎn)Q為圓心(Q點(diǎn)為OC與⊙C的交點(diǎn)),
2
為半徑的一段圓弧,得出答案即可.
解答:解:(1)延長CO交AB于D,過點(diǎn)C作CG⊥x軸于點(diǎn)G.
∵函數(shù)y=-x+2圖象與x軸交于點(diǎn)A,與y軸交于點(diǎn)B,
∴x=0時(shí),y=2,y=0時(shí),x=2,
∴A(2,0),B(0,2),
∴AO=BO=2.
又∵∠AOB=90°,
∴∠DAO=45°.
∵C(-2,-2),
∴∠COG=45°,∠AOD=45°,
∴∠ODA=90°.
∴OD⊥AB,即CO⊥AB;

(2)要使△POA為等腰三角形.
①當(dāng)OP=OA時(shí),P的坐標(biāo)為(0,2),
②當(dāng)OP=PA時(shí),由∠OAB=45°,所以點(diǎn)P恰好是AB的中點(diǎn),
所以點(diǎn)P的坐標(biāo)為(1,1),
③當(dāng)AP=AO時(shí),則AP=2,
過點(diǎn)作PH⊥OA交OA于點(diǎn)H,
在Rt△APH中,則PH=AH=
2

∴OH=2-
2
,
∴點(diǎn)P的坐標(biāo)為(2-
2
2
);

(3)如圖2,當(dāng)直線PO與⊙C相切時(shí),設(shè)切點(diǎn)為K,連接CK,
則CK⊥OK.由點(diǎn)C的坐標(biāo)為(-2,-2),
可得:CO=2
2

∵sin∠COK=
CK
CO
=
2
2
2
=
1
2
,
∴∠POD=30°,又∠AOD=45°,
∴∠POA=75°,
同理可求得∠POA的另一個值為45°-30°=15°;

(4)∵M(jìn)為EF的中點(diǎn),
∴CM⊥EF,
又∵∠COM=∠POD,CO⊥AB,
∴△COM∽△POD,
所以
CO
PO
=
MO
DO
,即MO•PO=CO•DO.
∵PO=t,MO=s,CO=2
2
,DO=
2
,
∴st=4.
但PO過圓心C時(shí),MO=CO=2
2
,PO=DO=
2
,
即MO•PO=4,也滿足st=4.
∴s=
4
t
,
∵OP最小值為
2
,當(dāng)直線PO與⊙C相切時(shí),∠POD=30°,
∴PO=
2
cos30°
=
2
6
3

∴t的取值范圍是:
2
≤t<
2
6
3
,
由(3)可得,點(diǎn)M的運(yùn)動路線是以點(diǎn)Q為圓心(Q點(diǎn)為OC與⊙C的交點(diǎn)),
2
為半徑的一段圓弧,
 可得⊙C和⊙Q是兩個等圓,可得∠GQK=120°
 弧GQK為實(shí)際運(yùn)動路徑,弧長=
2
2
3
π
點(diǎn)評:此題主要考查了相似三角形的判定與性質(zhì)以及等腰三角形的性質(zhì)和切線的性質(zhì)定理和弧長公式的應(yīng)用等知識,利用數(shù)形結(jié)合分類討論思想得出是解題關(guān)鍵.
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